DE524515C - Spaltdichtung fuer Kreiselmaschinen, insbesondere fuer Gasturbinen, mit Hilfsfluessigkeit - Google Patents

Description

Das Hauptpatent 451 079 beschreibt einen Spaltring zur Abdichtung von Flüssigkeiten, dessen Aufgabe es ist, unter gleichzeitiger Einwirkung von Öffnungs- und Schließkräften selbsttätig einen möglichst kleinen Austrittsquerschnitt zwischen Kreiselrad und Gehäuse einzustellen.

Diese Aufgabe wird nach dem Hauptpatent dadurch gelöst, daß der unveränderlichen Schließbelastung des Ringes eine Flüssigkeitspressung aus seinem Durchflußraum entgegenwirkt, die der ersteren beim Vorhandensein des gewünschten Austrittsquerschnitts eben das Gleichgewicht hält, die aber die erstere überwiegt, sobald der Austrittsquerschnitt noch kleiner oder Null wird.

Das bauliche Mittel für diese Lösung der Aufgabe besteht nach dem Hauptpatent darin, daß die Durchflußquerschnitte für die austretende Flüssigkeit in der Durchflußrichtung kleiner werden. Damit wird erreicht,

i. daß bei völligem Anliegen des Ringes an den Radkörper der Durchflußraum immer noch durch hinreichende Öffnung mit dem abzudichtenden Druckraum in Verbindung steht. Der bis zum Austrittsquerschnitt sich erstreckende Durchflußraum erhält durch Druckausgleich die volle Pressung des Druckraums, und dadurch entsteht ein öffnungsdruck aus dem Durchflußraum, der die Schließbelastung des Ringes übersteigt. Das metallische Anliegen des Ringes an das umlaufende Rad ist somit vermieden;

2. daß bei nicht völligem Anliegen des Ringes an das Rad sich die Flüssigkeitspressung im Durchflußraum gegenüber der Vollpressung im Druckraum um einen bestimmten Betrag verkleinert, welcher zur Erzeugung der Durchflußgeschwindigkeit und zur Überwindung von Durchflußwiderständen verwendet wird. Bei der gewünschten Größe des Austrittsquerschnitts ist diese Verringerung des Druckes des durchfließenden Mittels eben hinreichend, um den Öffnungsdruck aus dem Durchflußraum gleich der Schließbelastung des Ringes werden zu lassen.

Um diese Wirkungen zu erzielen, ist es nun nicht unbedingt erforderlich, daß der Durchflußraum nach Angabe des Hauptpatents von glatten Wänden eingeschlossen ist, die sich in der Durchflußrichtung selbst verengern. Das Wesentliche, die Verkleinerung der Durchflußquerschnitte in der Durchflußrichtung und die Verringerung des Druckes im abströmenden Mittel vor der Erreichung des eigentlichen Austrittsquerschnittes, ist im Rahmen des Hauptpatents noch mit anderen Mitteln zu erreichen, welche bestimmte Vorteile versprechen. Eine derartige Weiterbildung des Hauptpatents bildet den Gegen-

stand der vorliegenden Erfindung; sie ist in den Abb. ι und 2 beispielsweise dargestellt. Die Abb. 1 zeigt einen frei beweglichen Spaltring 1 in der allgemeinen Anordnung des im Hauptpatent dargestellten Beispiels zwischen dem Radkörper 2 und dem Gehäuse 3. In seinem Durchflußraum 4 besitzt der Spaltring einen oder mehrere Labyrinthkämme 5, 6, 7, 8 mit Löchern oder Aussparungen 9, io, 11, 12. · Während die Labyrinthkämme ausnahmslos gleich weit an den Radkörper heranreichen, enthalten sie mit Ausnahme des äußersten, des Kammes 13, Löcher oder Aussparungen verschiedener Größe, und zwar so, daß die durch diese Löcher geschaffenen zusätzlichen Durchflußquerschnitte in der Durchflußrichtung immer kleiner werden; der Kamm 13, der den Austrittsquerschnitt 14 einstellt, besitzt weder Löcher noch Aussparungen. Die Schließkraft ist im dargestellten Beispiel eine rein hydraulische; sie entsteht aus der Vollpressung der abzudichtenden Flüssigkeit im Belastungsraum 15, der sich bis zur Dichtungskante 16 erstreckt, und sie ist von der Breite des Austrittsspaltes 14 unabhängig. Die hydraulische üffnungskraft entsteht gemäß dem Hauptpatent aus der mittleren Flüssigkeitspressung im Durchflußraum 4 und ist mit der Breite des Austrittsspaltes 14 veränderlich. Sie sinkt mit dessen \^rergrößerung und wachst mit dessen Verkleinerung bis zur Vollpressung der abzudichtenden Flüssigkeit im Grenzfall des völligen Abschlusses. Die Druckfläche im Durchflußraum 4 ist gemäß dem Hauptpatent um einen gewissen Betrag größer als die Druckfläche im Belastungsraum 15. Dieser Betrag verkleinert sich bei Anordnung besonderer Lüftungsfedern.

Die dem Hauptpatent eigentümlichen Wirkungen sind durch die vorstehend erläuterte Weiterbildung nicht verändert worden. Sollte der Ring gegen den Radkörper fest anlegen, so stellt sich durch die immer noch offenen Löcher und Aussparungen der Labyrinthkämme sofort ein bis zum Außenkamm 13 reichender Druckausgleich ein, der die Schließkraft überwindet. Der geöffnete Ring entzieht wie vordem der durchtretenden Flüssigkeit einen Teil ihrer Pressung, bevor sie den Austrittsquerschnitt 14 erreicht. Die bauliche Weiterbildung, die hier beschrieben ist, bringt aber einen doppelten Vorteil. Zunächst ist die Drosselwirkung im Bereich des Spaltraums durch die Hinzufügung von Labyrinthkämmen, insbesondere bei gegenseitig versetzten Durchflußlöchern, erheblich gesteigert, so daß die Einstellung von Austrittsspalten unter ¹Z₁Q mm erleichtert wird, andererseits bleiben die Flächengrößen, von denen der Öffnungsdruck des Ringes abhängt, auch bei Abnutzung der Labyrinthkämme unverändert.

Von den Labyrmthkämmen können in einfacheren Fällen, so wie Abb. 2 zeigt, die inneren, 6, 7 und 8, entfallen. Auch dann besitzt der Spaltring noch die durch das Hauptpatent bekannt gewordenen Wirkungen der Selbsteinstellung eines Spaltes, der zu große Austrittsverluste ebenso sicher vermeidet wie das metallische Anlegen des Ringes an das umlaufende Rad, ersteres durch die Drosselung, letzteres durch den Druckausgleich zum Durchflußraum 4 mit Hilfe der Löcher 9.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Spaltdichtung für Kreiselmaschinen, insbesondere für Gasturbinen, mit Hilfsflüssigkeit nach Patent 451 079, bei welcher sich der Spalt zwischen Laufrad und Gehäuse in der Austrittsrichtung verengt, dadurch gekennzeichnet, daß diese Verengung durch Löcher oder Aussparungen von abnehmendem Querschnitt im Durchflußraum des Spaltringes erfolgt, die in Labyrinthkämnien angeordnet sind.

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   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen