DE2223222A1

DE2223222A1 - FASTENING DEVICE FOR A LABYRINTH SHAFT SEAL

Info

Publication number: DE2223222A1
Application number: DE19722223222
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl-Ing Hohn
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1972-04-26
Filing date: 1972-05-12
Publication date: 1973-10-31
Also published as: CH544245A; FR2182481A5; JPS4920504A; GB1371014A

Description

Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)Public limited company Brown, Boveri & Cie., Baden (Switzerland)

Fastening device for a labyrinth shaft seal

Die Erfindung betrifft eine Befestigungseinrichtung für eine, Labyrinth-Wellendichtung, die von der Stirnwand eines Gehäuses getragen wird und im wesentlichen aus einem starren Grundkörper und in diesen radial-beweglich eingesetzten Labyrinthsegmenten besteht.The invention relates to a fastening device for a labyrinth shaft seal that extends from the end wall of a housing is carried and essentially consists of a rigid body and consists in these labyrinth segments inserted in a radially movable manner.

Die Niederdruckgehäuse mittlerer und grosser Dampfturbinen bestehen durchwegs aus zusammengeschweissten Blechen. Die Stirnflächen dieser Gehäuse haben Ausmasse von einigen Dutzend Quadratmetern und sind demzufolge im Betrieb, wenn im Innern der Gehäuse Vakuum herrscht, Belastungen von mehreren hundert Tonnen ausgesetzt. Ausserdem werden diese Gehäuse, je nach Betriebsweise der Turbine, bis zu 150⁰C aufgeheizt. Sie dienen zur Dampfraumbegrenzung und tragen meistens noch die Schaufel-The low-pressure housings of medium-sized and large steam turbines consist entirely of sheet metal welded together. The end faces of these housings have dimensions of a few dozen square meters and are consequently exposed to loads of several hundred tons during operation when there is a vacuum inside the housing. In addition, these housings are heated ^{up to 150 °} C., depending on the operating mode of the turbine. They serve to limit the steam space and usually still carry the blade

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träger für die stationäre Beschaufelung. In diesem Falle werden die während des Betriebes auftretenden Reaktionskräfte
über das Gehäuse auf das Fundament abgeleitet.carrier for stationary blading. In this case, the reaction forces occurring during operation
diverted via the housing to the foundation.

Jeder Turbinenbauer ist bemüht, den Abdampfraum möglichst frei von stützenden und versteifenden Einbauten zu halten, so dass der Dampf, der die letzte Turbinenstufe verlässt, ungehindert dem Kondensator zuströmen kann und somit die Energieumsetzung mit hohem Wirkungsgrad erfolgt.Every turbine builder tries to keep the exhaust steam space as free as possible from supporting and stiffening fixtures, so that the steam leaving the last turbine stage can flow unhindered to the condenser and thus the energy conversion takes place with high efficiency.

Aus all dem resultiert: Das sehr weiche Gehäuse ist erheblichen Kräften ausgesetzt und es entstehen durch Deformation beträchtliche Unterschiede zwischen Montagezustand und Betrieb. Diese Deformationen sind sowohl translatorischer als auch rotatorischer Natur, so dass die Gehäuseflansche im Betrieb gegenüber dem Montagezustand in einem Winkel geneigt sein können. Dies
trifft vor allem für die Stirnwände zu, welche die Wellendichtungen tragen.The result of all this is that the very soft housing is exposed to considerable forces, and deformation causes considerable differences between the state of installation and operation. These deformations are of both a translational and a rotational nature, so that the housing flanges can be inclined at an angle during operation with respect to the assembly state. this
applies above all to the end walls that carry the shaft seals.

Es ist bekannt, den starren Grundkörper einer Wellendichtung, welcher die Dichtungssegmente trägt, an die Stirnwand des Niederdruckgehäuses einer Dampfturbine anzuflanschen oder in dasselbe einzusetzen. Wegen der Gehäusedeformationen während des Betriebes entstehen Spalte an den Kontaktflächen, die zum Lufteinbruch in den Kondensator und damit zu einer VerschlechterungIt is known to attach the rigid base body of a shaft seal, which carries the seal segments, to the end wall of the low-pressure housing to flange a steam turbine or insert it into the same. Because of the deformation of the case during the During operation, gaps arise on the contact surfaces, which lead to air penetration into the condenser and thus to deterioration

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des Vakuums führen. Wie die Erfahrung zeigte, kann durch das Einblasen von Sperrdampf in einen Ringkanal an der Trennstelle zwischen dem Grundkörper und dem Gehäuse der Vakuumverlust nicht immer vermieden werden, auch besteht die Gefahr der Ver-of the vacuum. Experience has shown that by blowing sealing steam into an annular channel at the point of separation between the base body and the housing, the loss of vacuum cannot always be avoided, there is also the risk of

werfung und lokaler Aufheizung.throwing and local heating.

Eine andere Möglichkeit für den Einbau der Wellendichtung besteht darin, den Grundkörper an einem gehäusefremden Bauteil, der im Betrieb möglichst keine Deformationen erleidet, z.B. am Fundament oder am Lagerbock anzubringen. Die Verbindung der Dichtung mit dem im Betrieb sich verformenden Gehäuse erfolgt dabei über flexible Rohrbälge. In den Falten dieser Bälge kann sich Kondensat ansammeln, das zu Korrosionen und damit zur Zerstörung des Balges führt. Diese Unzulänglichkeit kann durch das Anbringen geeigneter Balgentwässerungen gemildert, aber nicht ganz behoben werden.Another option for installing the shaft seal is to attach the base body to a component that is not part of the housing, which does not suffer any deformations during operation, e.g. to be attached to the foundation or to the bearing block. The seal is connected to the housing, which deforms during operation with flexible tubular bellows. In the folds of these bellows condensate can collect, which leads to corrosion and thus leads to the destruction of the bellows. This inadequacy can be alleviated by installing suitable bellows drainage, but not entirely fixed.

Der Erfindung»liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung für die Befestigung einer Labyrinth-Wellendichtung an der Stirnwand eines Gehäuses zu schaffen, bei der zu Undichtheiten führende Spalte vermieden werden.The invention »is based on the object of a device for to create the attachment of a labyrinth shaft seal to the end wall of a housing, leading to leaks Column to be avoided.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch einen elastischen Flansch gelöst, welcher den Grundkörper mit der Stirnwand gas-According to the invention, this object is achieved by an elastic Flange released, which connects the main body with the front wall gas-

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dicht verbindet und dessen Steifigkeit kleiner ist als jene der Stirnwand.connects tightly and whose rigidity is less than that of the end wall.

Durch seine Elastizität und daher geringe Steifigkeit ist der Flansch in der Lage, den auf ihn einwirkenden Kräften nachzugeben und sich den Deformationen der Stirnwand anzupassen. Es bilden sich keine klaffenden Spalte, die Berührungsstellen bleiben dicht und sämtliche Dichtungshilfen, die bisher notwendig waren, entfallen.Due to its elasticity and therefore low rigidity, the flange is able to yield to the forces acting on it and to adapt to the deformations of the front wall. There are no gaping gaps, the contact points remain tight and all sealing aids that were previously necessary are no longer necessary.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Zur Abdichtung des Durchtritts der Welle 1 durch die Stirnwand 2 des Gehäuses 3 dient eine Labyrinth-Wellendichtung bekannter Art. Sie besteht im wesentlichen aus dem sehr steifen, zweiteiligen Grundkörper 4, dessen Teile durch (nicht eingezeichnete) Schrauben gegeneinander verspannt sind und in den die Labyrinthsegmente 5 radial-beweglich eingesetzt sind. Durch. die Verschraubung wird erreicht, dass der Grundkörper im Betrieb kreisrund bleibt und nur geringe Auswirkungen auf die Dichtheit zwischen der Welle und den Labyrinthen entstehen.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing. A labyrinth shaft seal is used to seal the passage of the shaft 1 through the end wall 2 of the housing 3 known type. It consists essentially of the very rigid, two-part base body 4, the parts of which are characterized by (not shown) Screws are braced against one another and in which the labyrinth segments 5 are inserted in a radially movable manner. By. the screw connection is achieved so that the base body remains circular during operation and has little effect on the There is a tight seal between the shaft and the labyrinths.

Mit dem Grtmdkörper 4 ist der elastische Plansch 6 verbunden, der seinerseits mit der Gehäusestirnwand 2 verbunden ist. Diese Verbindungen können auf beliebige V/eise erfolgen, sie müssen aber gemäss der gestellten Aufgabe gasdicht sein. Ss ist vor- The elastic surface 6, which in turn is connected to the housing end wall 2, is connected to the basic body 4. These compounds can take place else to arbitrary V /, but they must be gas-tight in accordance with the set task. Ss is before

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teilhaft, den Flansch 6 unlösbar, vorzugsweise durch Schweissung mit dem Grundkörper 4 zu verbinden. Da der Grundkörper zweiteilig ist, ist es zweckmässig, auch den Flansch 6 zweiteilig auszuführen. Um seine Nahtstellen abzudichten, wird eine verhältnismässig leicht entfernbare Montageraupe aufgeschweisst. Partially, the flange 6 to be permanently connected to the base body 4, preferably by welding. Because the main body is in two parts, it is expedient to also make the flange 6 in two parts. To seal its seams, a relatively easily removable assembly bead welded on.

Der Flansch 6 kann auch mit der Stirnwand 2 durch Schweissung verbunden werden, was aber den Nachteil hat, dass bei unterschiedlichen Wärmedehnungen dieser beiden-Bauteile zusätzliche Spannungen entstehen. Vorzuziehen ist eine Schraubverbindung, wie sie in der Zeichnung veranschaulicht ist. Der Flansch 6 ist an den Ringflansch 7 der Stirnwand 2 angeschraubt, wobei die Schrauben 8 nur relativ kleine Axialkräfte aufbringen, so dass die sich berührenden Flächen trotz genügender Abdichtung aufeinander gleiten können.The flange 6 can also be connected to the end wall 2 by welding, but this has the disadvantage that with different Additional thermal expansion of these two components Tensions arise. A screw connection as illustrated in the drawing is preferable. The flange 6 is screwed to the annular flange 7 of the end wall 2, the screws 8 only applying relatively small axial forces, see above that the touching surfaces can slide on each other despite sufficient sealing.

Damit der Flansch 6 elastisch ist, muss er sehr dünn seinj er hat dann die Wirkung einer Membrane. Äusserdem ist ein geeigneter Werkstoff zu wählen, z.B. rostfreier Stahl. Die Steifigkeit des Flansches 6 soll nur einen Bruchteil jener des Grundkörpers 4 betragen und sie muss auf jeden Fall kleiner sein als die Steifigkeit der Gehäusestirnwand 2. Dadurch wird erreicht, dass der Flansch 6 sämtliche Neigungsänderungen der Stirnwand ohne grossen Widerstand mitmacht und die Dichtflä- So that the flange 6 is elastic, it must be very thin; it then has the effect of a membrane. In addition, a suitable material must be selected, e.g. stainless steel. The stiffness of the flange 6 should be only a fraction of that of the base body 4 and it must in any case be less than the stiffness of the housing end wall 2. This ensures that the flange 6 can withstand all inclination changes of the end wall without great resistance and the sealing surface

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chen zwischen Ringflansch 7 und Flansch 6 satt gegeneinandergepresst bleiben.Chen between the annular flange 7 and flange 6 pressed against each other stay.

Wegen seiner grossen Steifigkeit wird der Grundkörper durch die vom Flansch 6 her auf ihn übertragenen Kräfte nicht verformt, doch muss er die Reaktionskräfte aufnehmen. Dies kann zu einer leichten Schrägstellung der Wellendichtung führen, doch ist zu beachten, dass bei direktem Einbau der Dichtung in die Gehäusestirnwand, wie es bisher vielfach üblich war, die einwirkenden Kräfte weitaus grosser sind. Vor allem aber kommt es darauf an, dass die auf einem viel grösseren Durchmesser als die Labyrinthdichtung liegende und daher viel wichtigere Dichtstelle zwischen der^r Stirnwand und dem Dichtungsflansch, der nach der vorliegenden Erfindung membranartig ausgeführt und elastisch ist, trotz einfacher Mittel mit Sicherheit gasdicht ist.Because of its great rigidity, the base body is not deformed by the forces transmitted to it from the flange 6, but it must absorb the reaction forces. This can lead to a slight inclination of the shaft seal, but it should be noted that when the seal is installed directly in the housing end wall, as has often been the case up to now, the forces acting are far greater. Above all, it is important that on a much larger diameter than the labyrinth seal lying and therefore much more important sealing point between the ^r bulkhead and the sealing flange, which is designed like a membrane of the present invention and elastic, gas-tight with security despite simple means .

Die beschriebene Befestigungseinrichtung für eine Labyrinth-Wellendichtung ist in erster Linie für den Niederdruckteil einer Dampfturbine vorgesehen, sie kann aber überall verwendet werden, wo Deformationen des Gehäuses auftreten können und dadurch die Dichtheit an der Verbindungsstelle beeinträchtigen können.The described fastening device for a labyrinth shaft seal is primarily intended for the low pressure part of a steam turbine, but it can be used anywhere where deformations of the housing can occur and thereby impair the tightness at the connection point can.

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Claims

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1. Fastening device for a labyrinth shaft seal, which is carried by the end wall of a housing and consists essentially of a rigid base body and labyrinth segments inserted in this radially movable, characterized by an elastic flange (6) which connects the base body (4) to the end wall (2) in a gas-tight manner and its Rigidity is smaller than that of the end wall (2). ,

2. Device according to claim 1, characterized in that the elastic flange (6) is permanently connected to the base body (4), e.g. by welding.

3. Device according to claim 1, characterized in that the elastic flange (6) with the end wall (2) with application relatively small axial forces, which allow a radial displacement of these two components against each other, sealing are connected.

Public company Brown, Bover I & Cie.

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