DE3737932C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtungsvorrichtung zwischen der mindestens ein Laufrad tragenden Welle und dem Gehäuse einer Strömungsmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches.

Der Zweck einer derartigen Dichtungsvorrichtung, bei der die sich in Umfangsrichtung nicht bewegenden Dichtringe in Verbindung mit der zugeordneten Ringnut in der rotierenden Welle eine Labyrinth-Dichtung ergeben, ist es, Schmierölverlust aus den Lagerstellen der Welle und den Übertritt heißer Gase aus dem Laufradraum in die Lagerstellen zu verhindern.

Aus der DE 32 19 127 C2 ist eine gattungsgemäße Dichtungsvorrichtung bekannt, bei der der eine Dichtring durch den Überdruck im Sperrgasraum gegen die dem Laufrad abgewandte Seitenflanke seiner Ringnut gedrückt wird. Nach anfänglichem Verschleiß am Dichtring gegenüber der Ringnut-Seitenflanke wird der Dichtring gegen die rechtwinklige Abstufung in der Wellendurchführungsbohrung geschoben. Der Verschleiß am Dichtring kommt dadurch zum Stillstand.

Der den Sperrgasraum zum Laufradraum hin begrenzende Dichtring steht im Normalfall axial im Gleichgewicht zwischen dem Druck im Sperrgasraum und dem Gasdruck im Laufradraum ohne Berührung einer der Seitenflanken der Ringnut, so daß kein Ringverschleiß auftritt.

Bei einer Fehlfunktion der Sperrgasdruckversorgung wird der dem Laufradraum benachbarte Dichtring durch den im Laufradraum herrschenden Gasdruck axial zum Sperrgasraum verschoben und legt sich an die Seitenflanke der Ringnut an. Da ein axialer Anschlag für den Dichtring in der Wellendurchführungsbohrung fehlt, führt diese Fehlfunktion zu einem betriebsgefährdenden Verschleiß bis zum Totalverlust des Dichtringes.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Dichtungsvorrichtung zur Begrenzung eines Sperrgasraumes zwischen Welle und Gehäuse einer Strömungsmaschine zu schaffen, bei der ein betriebsgefährdender Verschleiß der Dichtringe vermieden wird, und die unempfindlich gegen eine Fehlfunktion der Sperrgasdruckversorgung ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß auch für den laufradseitigen Dichtring eine Abstützung an einer Abstufung der Wellendurchführungsbohrung geschaffen wurde, so daß dieser Dichtring bei unzureichendem Sperrgasdruck vor betriebsgefährdendem Totalverschleiß geschützt ist, daß sich eine unkomplizierte Montage der Dichtungsvorrichtung ergibt und daß die Dichtungsvorrichtung eine verbesserte Unempfindlichkeit gegenüber wechselndem Sperrgasdruck aufweist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachstehend näher beschrieben.

Eine Dichtungsvorrichtung bestehend aus zwei mit axialem Abstand angeordneten Dichtstellen ist zwischen der mindestens ein Laufrad 11 tragenden Welle 12 und dem Gehäuse 13 einer nicht weiter dargestellten Strömungsmaschine angeordnet. Die Welle 12 läuft in ölgeschmierten Lagern 22. Die Dichtungsvorrichtung soll Schmierölverlust aus dem Schmierölentlastungsraum 23 und den Übertritt heißer Gase aus dem Laufradraum 24 in den Schmierölentlastungsraum 23 verhindern. Jede der Dichtstellen wird durch einen Dichtring 14, 15 gebildet, der nach außen spannend mit seinem Außenumfang in einer Wellendurchführungsbohrung dichtend anliegt und in einer Ringnut 18, 19 der Welle 12 geführt ist.

Die Dichtringe 14, 15 begrenzen einen Sperrgasraum 20, der über einen Kanal 21 mit Sperrgas beaufschlagt wird.

Der dem Schmierölentlastungsraum 23 benachbarte Dichtring 14 ist in der Wellendurchführungsbohrung einem Durchmesser 16 und einer rechtwinkligen Abstufung 26 zu einem kleineren Durchmesser 25 hin, zugeordnet. Zu Beginn der Betriebszeit der Strömungsmaschine wird der Dichtring 14 durch den Überdruck im Sperrgasraum 20 an der dem Laufrad 11 abgewandten Seitenflanke 28 der Ringnut 18 zur Anlage gebracht. Zwischen Dichtring 14 und Abstufung 26 besteht dann ein geringer axialer Abstand.

Nach anfänglichem Verschleiß am Dichtring 14 gegenüber der Seitenflanke 28 der Ringnut 18 wird der Dichtring 14 gegen die rechtwinklige Abstufung 26 der Wellendurchführungsbohrung geschoben. Durch diese axiale Abstützung kommt der Verschleiß des Dichtringes 14 zum Stillstand.

Der dem Laufradraum 24 benachbarte Dichtring 15 ist in der Wellendurchführungsbohrung einem Durchmesser 17 zugeordnet. Durchmesser 16 und Durchmesser 17 sind gegeneinander durch eine rechtwinklige Abstufung 27 abgesetzt. Im Normalbetrieb der Strömungsmaschine steht der Dichtring 15 im Gleichgewicht zwischen dem Sperrgasdruck und dem Gasdruck im Laufradraum 24. Er berührt dann keine Flanke seiner Ringnut 19 und besitzt auch zur Abstufung 27 einen kleinen Abstand. Solange dieser Betriebszustand anhält, entsteht am Dichtring 15 kein Verschleiß.

Ergibt sich durch eine Fehlfunktion der Sperrgasversorgung ein zu niedriger Sperrgasdruck, ist das axiale Gleichgewicht am Dichtring 15 gestört. Der nun überwiegende Gasdruck im Laufradraum 24 verschiebt den Dichtring 15 axial gegen die Seitenflanke 29 der Ringnut 19. Dadurch setzt am Dichtring 15 Verschleiß gegenüber der Ringnut 19 ein. Sobald der Verschleiß am Dichtring 15 das Differenzmaß zwischen der Seitenflanke 29 der Ringnut 19 und der rechtwinkligen Abstufung 27 erreicht, wird der Dichtring 15 an der Abstufung 27 axial abgestützt. Ein weiterer Verschleiß am Dichtring 15 ist dadurch gestoppt.

Damit die vorgeschlagene Dichtungsvorrichtung montierbar ist, wird die Ringnut 18 für den Dichtring 14 zwischen einer Schulter 30 der Welle 12 und einem auf die Welle 12 aufschiebbaren Ring 31 gebildet.

Der Montageablauf der Dichtungsvorrichtung ist folgendermaßen. Der Dichtring 14 wird vom Laufradraum 24 aus in den zugeordneten Durchmesser 16 der Wellendurchführungsbohrung eingesetzt. Der Dichtring 15 wird in die Ringnut 19 in der Welle 12 eingelegt. Anschließend wird die Welle 12 vom Laufradraum 24 aus in die Wellendurchführungsbohrung eingeführt. Zum Einfädeln des Dichtringes 15 ist am Durchmesser 17 eine Schräge 32 angebracht. Anschließend wird der Ring 31 über das freie Ende der Welle 12 geschoben und die Ringnut 18 für den Dichtring 14 komplettiert. Es ist zweckmäßig, den Ring 31 als Ölschleuderring auszubilden.

Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel einer Dichtungsvorrichtung kann auch zwischen einem Schmierölentlastungsraum und einem Laufradraum am nicht dargestellten Ende der Welle 12 angeordnet werden. Abgestimmt auf die Montagereihenfolge sind die Durchmesserabstufungen der Wellendurchführungsbohrung dann entsprechend zuzuordnen.

Claims (1)

1. Dichtungsvorrichtung zwischen Welle und Gehäuse einer Strömungsmaschine mit mindestens einem Laufrad bestehend aus zwei mit axialem Abstand voneinander angeordneten Dichtstellen, die einen mit Sperrgas beaufschlagbaren Sperrgasraum begrenzen und für jede Dichtstelle ein in eine Ringnut der Welle eingesetzten, radial dichtend gegen die Wellendurchführungsbohrung anliegenden Dichtring angeordnet ist, wobei die Wellendurchführungsbohrung auf der dem Laufrad abgewandten Seite des einen Dichtringes mit einer rechtwinkligen Abstufung zu einem kleinen Durchmesser ausgebildet ist, und der eine Dichtring zu Beginn der Betriebszeit der Strömungsmaschine, bei Anlage an der dem Laufrad abgewandten Seitenflanke der Ringnut, einen geringen axialen Abstand von der Abstufung hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellendurchführungsbohrung drei durch zwei rechtwinklige Abstufungen (26, 27) gegeneinander abgesetzte Durchmesserbereiche (25, 16, 17) aufweist, daß die erste Abstufung (26) zwischen dem kleinen (25) und einem mittleren Durchmesserbereich (16) dem einen Dichtring (14) zugeordnet ist, daß die zweite Abstufung (27) zwischen dem mittleren (16) und einem großen Durchmesserbereich (17) dem anderen Dichtring (15) zugeordnet ist, und daß die Ringnut (18), für den der ersten Abstufung (26) zugeordneten Dichtring (14), zwischen einer Schulter (30) der Welle (12) und einem auf die Welle (12) aufschiebbaren Ring (31) gebildet wird.