DE3440635A1 - Verfahren zum abdichten des deckelseitigen gehaeuses von hydraulischen maschinen sowie maschine zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

• Kennwort: "Revisionsuichtung"
• Verfahren zum Abdichten des deckelseitigen Gehäuses von hydraulischen Maschinen sowie Maschine zur DurchfUhrung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abdichten des deckelseitigen Gehäuses von hydraulischen Maschinen, nämlich Francis-, Propeller-, Kaplan-, Pumpturbinen oder Kreiselpumpen, gemäß dem ODerbegriff des Anspruchs 1. Gegenstand der Erfindung ist außerdem eine hydraulische Maschine der erwähnten Art gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 3.
• Aus der Druckscnrift Voith-Information 3/82 ist eine Stillstandsdichtung für Wasserturbinen und Pumpen bekannt. Diese Dichtung weist eine am Maschinendeckel angeordnete elastische Manschette auf, der eine Dichtfläche an einem Bund des Laufrades der Maschine zugeordnet ist. Beim Stillstand der Maschine wird die radial wirkende Manschette mit einem Druckmedium beaufschlag und zur Anlage am Bund des Laufrades gebracht. Eine der Stillstandsdichtung nachgeordnete Wellendichtung ist nun zu Wartungszwecken zugänglich. Die bekannte Dichtung hat sich bewährt, sie erfordert jedoch besondere Maßnahmen, um das Druckmedium an die Manschette heranzuführen, die Höhe des Druckes zu überwachen und während der Dauer der Abdichtung den Druck des Mediums in der Manschette aufrechtzuerhalten.
• Der Erfindung lieyt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln und eine Maschine zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, bei dem für die Wirksamkeit einer im Stillstand der Maschine anzuleyenden Dichtung der Einsatz eines das elastische Dichtungsglied beaufschlagenden Druckmediums entbehrlich ist.
• Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, bei dem die drehbaren Maschinenteile im Stillstand der Maschine axial verschoben und mit einer Dichtfläche zur Anlage an der axial wirkunden Dichtung gebracht werden. Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen, in besonderer Weise für eine längerdauernde Fbdichtung geeigneten Verfahrens ergibt sich für das in der Maschine arbeitende Montagepersonal eine hohe Sicherheit gegen Versagen der Dichtung. Diese Sicherheit kann noch dadurch gesteigert werden, daß nach einer Weiterbildung des Verfahrens die verschobenen Maschinenteile mechanisch verriegelt werden.
• Die hydraulische Maschine zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß eine Verschiebeeinrichtung vorgesehen ist, welche die drehbaren Maschinenteile im Maschinenstillstand axial verschiebt und die Dichtfläche zum Angriff an dem axial wirkenden Dichtring bringt. Eine solche Lösung ermöglicht eine platzund kostensparende Ausgestaltung der äußerst einfach gestalteten Dichtung an einer Stelle, an der zwischen den feststehenden und den drehbaren Maschinenteilen wegen der Anordnung von Wellendichtung und Wellenlager beengte räumliche Verhältnisse bestehen, während die Verschiebeeinrichtung an einem hiervon entfernten Bereich an den drehbaren Maschinenteilen, wie Welle oder Generatorbzw. Motorläufer bei einem elektrohydraulischen Maschinensatz, angreifen kann. Dabei kann nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung als Verschiebeeinrichtung wenigstens ein Schubmotor, eine Schraubspindel, eine Druckschraube oder ein Hebezeug dienen. Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Dichtring aus einem Elastomer (Gummi, Kunststoff) oder aus einem Metall besteht, welches der Erosion und/oder Korrosion durch das Betriebswasser einen erhöhten Widerstand entgegensetzt.
• .*Ausführungsueispiele des Erfindungsgegenstandes werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. l als erstes Ausführungsbeispiel einen Maschinensatz aus einem Generator und einer FrancisTurbine im Schnitt, Fig. 2 als Einzelheit II in Fig. 1 in größerem Maßstab eine Betriebssowie eine Stillstandsdichtung zwischen dem Turbinendeckel und der Welle bzw. dem Laufrad der Turbine, Fig. 3 als zweites Ausführungsbeispiel ebenfalls im Schnitt eine Kaplan-Turbine als Bestandteil eines im übrigen nicht dargestellten Maschinensatzes und Fig. 4 als Einzelheit IV in Fig. 3 in vergrößertem MaßstaD eine Stillstandsdichtung zwischen einem deckelseitigen Wasserführungsschild und dem Laufrad der Turbine.
• Ein das erste Ausführungsbeispiel betreffender, in Fig. 1 mit 10 bezeichneter Maschinensatz weist einen Generator 11 mit einem Läufer 12 sowie einem Stator 13 und eine Francis-Turbine 14 auf. Der Generatorläufer 12 ist durch eine Welle 15 mit einem Laufrad 16 der Turbine 14 verbunden. Zur Führung der vertikalachsig angeordneten, drehbaren Maschinenteile 12, 15 und 16 sind zwei Radiallager 17 und 18 sowie ein Axiallager 19 vorgesehen. Das Radiallager 17 ist oberhalb des Generators 11 angeordnet, während das Radiallager 18 nahe am Laufrad 16 der Turbine 14 von einem Turbinendeckel 20 gehalten ist. Das Axiallager 19 stützt sich auf einen vom Deckel 20 getragenen Lagerträger 21 ab und greift unmittelbar unterhalb des Generatorläufers 12 an.
• Die Francis-Turbine 14 hat ein Spiralgehäuse 22 mit einem einen Kranz Stützschaufeln 23 aufweisenden Traversenring 24. Am Traversenring 24 ist der Turbinendeckel 20, in dem ein Kranz verstellbarer Leitschaufeln 25 yelayert sind, befestigt. An das Laufrad 16 der Turbine 14 schließt sich nach unten ein Saugrohr 26 an.
• Das Betriebswasser durchströmt die Francis-Turoine 14 vom Spiralgehäuse 22 kommend durch die Kränze der Stützschaufeln 23 und Leitschaufeln 25 hindurch, versetzt das Laufrad 16 in Drehung und fließt durch das Saugrohr 26 aD. Geyen das Eindringen des Betriebswassers in den Turbinendeckel 20 ist eine als Betriebsdichtung wirkende Gleitringdichtung 27 zwischen der Welle 15 und dem Deckel angeordnet (Fig. 2). Die Dichtung 27 weist einen Gegenring 28 auf, der stirnseitig an einem die Welle 15 umhüllenden Gegenringträger 29 gehalten ist. Dieser ist unter Zwischenlage eines Runddichtringes 30 axial verschiebbar in einem am Deckel 20 befestigten Haltering 31 geführt. In gleichmäßiger Teilung entlang dem Umfang zwischen dem Gegenringträger 29 und der Haltering 31 angeordnete Druckfedern 32 bewirken ein Anliegen des Gegenringes 28 an einem Gleitring 33, der auf einen Flansch 34 der Welle 15 sitzt.
• Um die Gleitringdichtung 27 bei längerem Stillstand des Maschinensatzes 10 zu entlasten oder um einen Austausch verschlissener Ringe 28 und 33 der Dichtung durchführen zu können, ist die Francis-Turbine 14 mit einer Stillstandsdichtung 35 ausgestattet (Fig. 2). Diese weist einen Dichtring 36 aus einem elastomeren Werkstoff, wie Gummi oder Kunststoff auf, dem eine Dichtfläche 37 am wellenflanschseitigen Boden 38 des Laufrades 16 zugeordnet ist. Anstelle eines nachgiebigen Werkstoffes kann auch ein Dichtring aus Metall Verwendung finden. Der Dichtring 36 ist stirnseitig in einen am Deckel 20 angeformten, den Wellenflansch 34 umhüllenden Bund 39 eingebettet.
• Um die Stillstandsdichtung 35 wirksam zu machen, ist es erforderlich, die drehbaren Maschinenteile (Generatorläufer 12, Welle 15, Laufrad 16) bei Stillstand des Maschinensatzes 10 axial zu verschieben. Hierzu sind stirnseitig von unten am Generatorläufer 12 angreifende Schubmotoren (Hydraulikzylinder) 40 (Fig. 1) vorgesehen, welche die drehbaren Maschinenteile axial nach oben verschieben, so daß die Dichtfläche 37 am Laufradboden 38 zur Anlage am Dichtring 36 kommt. Bei einer Maschine mit waagerecht verlaufender Achse und daher beidseitig wirkendem Axiallager muß vorher der dem Verschiebehub entgegenwirkende Lagerteil demontiert werden. Damit die Wirkung der Stillstandsdichtung 35 sicher über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten bleibt, können zur mechanischen Verriegelung der verschobenen Maschinenteile 12, 15, 16 nicht dargestellte Distanzstücke unter den Generatorläufer 12 geschoben werden. Als Verschiebeeinrichtung für die drehbaren Maschinenteile 12, 15, 16 können auch Schraubspindeln, Druckschrauben oder ein Hebezeug dienen.
• Während des Einsatzes der axial wirkenden, der Gleitringdichtung 27 vorgeordneten Stillstandsdichtung 35 kann mit hoher Sicherheit gegen Betriebswassereinbrüche an der Gleitringdichtung una in der Maschine gearbeitet werden.
• Beim in den Figuren 3 und 4 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist eine Kaplan-Turbine 50 Bestandteil eines im übrigen nicht dargestellten Maschinensatzes entsprechend der Ausführungsform nach Fig. 1. Die Turbine 50 weist ein in Fig. 3 nur teilweise sichtbares Spiralgehäuse 51 aus Beton auf, in das ein Traversenring 52 eingebettet ist. Dieser umfaßt einen Kranz-Stützschaufeln 53 sowie einen Kranz verstellbarer Leitschaufeln 54. Am Traversenring 52 ist ein von einer vertikal verlaufenden Welle 55 durchdrungener Turbinendeckel 56 befestigt. Gegen ein mit der Welle 55 verDundenes Laufrad 57 hin ist der Deckel 56 mit einem Wasserführungsschild 58 verbunden. Dieser nimmt ein Radiallager 59 sowie eine als Betriebsdichtuny wirkende Wellendichtung 60 auf. Oben auf dem DecKel 56 ist ein Lagerträger 61 angeordnet, der ein einseitig nach unten wirkendes Axiallager 62 der Turbine 50 trägt. In einer Nabe 63 des Laufrades 57 der Kaplan-Turoine 50 sind vier verstellbare Flügel 64 gelagert. An das Laufrad 57 schließt sich nach unten ein in Beton geformtes Saugrohr 65 an.
• Außer der Wellendichtung 60 weist die Kaplan-Turbine 50 eine Stillstandsdichtung 66 auf (Fig. 4). Diese besteht aus einem Dichtring 67, der in einen axial vorspringenden Bund 68 eines laufradseitigen Bodens 69 des Wasserführungsschildes 58 eingebettet ist. Das mit seinem Boden 70- an einem Flansch 71 der Turbinenwelle 55 befestigte Laufrad 57 ist dagegen an diesem Boden mit einer dem Dichtring 67 zugeordneten Dichtfläche 72 versehen.
• Die axial wirkenae Stillstandsdichtung 66 wird durch Verschieben der drehbaren Maschinenteile (Welle 55, Laufrad 57) nach oben bei Stillstand der Maschine in Funktion gesetzt. Dabei legt sich die Dichtfläche 72 am Dichtring 67 an.
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Claims (5)

1. Kennwort: "Revisionsdichtung" Patentansprüche 1. Verfahren zum HDdichten des deckelseitigen Gehäuses von hydraulischen Maschinen, nämlich Francis-, Propeller-, Kaplan-, Pumpturbinen oder Kreiselpumpen, gegen den Eintritt von Betriebswasser bei stehender Maschine, welche zwischen den drehbaren und den feststehenden Maschinenteilen eine aus Dichtring und Dicht fläche bestehende Dichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbaren Maschinenteile (12, 15, 16) im Stillstand der Maschine (10) axial verschoben und mit der Dichtfläche (37) zur Anlage an dem axial wirkenden Dichtring (36j gebracht werden (Fig. 1, 2).
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verschoDenen Maschinenteile mechanisch verriegelt werden.
3. 3. Hydraulische Maschine, nämlich Francis-, Propeller-, Kaplan-, Pumpturbinen oder Kreiselpumpen, zur Durchführuny des Verfahrens nacn Anspruch 1 mit einer an einem deckelseitigen, feststehenden Maschinenteil (Deckel 20; Wasserführungsschild) angeordneten Dichtring (36), dem eine Dichtfläche (37) an einem Detriebswasserseitigen Bauteil (Laufrad 16, Welle) der drehbaren Maschinenteile (12, 15, 16) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verschiebeeinrichtung (40) vorgesehen ist, welche die drehbaren Maschinenteile (12, 15, 16) im Maschinenstillstand axial verschiebt und die Dichtfläche (37) zum Angriff an dem axial wirkenden Dichtring (36) bringt (Fig. 1, 2).
4. 4. Hydraulische Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Verschiebeeinrichtung wenigstens ein Schubmotor (40), eine Schraubspindel, eine Druckschraube oder ein Hebezeug dient.
5. 5. Hydraulische Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (36) aus einem Elastomer (Gummi, Kunststoff) oder aus Metall besteht.