DE588766C - Labyrinthdichtung fuer Kreiselmaschinen mit selbsttaetiger Spalteinstellung - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 27. NOVEMBER 1933

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 14c GRUPPE 2002

14c Sp6.

Patentiert im Deutschen Reiche vom S.Juni 1930 ab

Die Wirkung einer Labyrinthdichtung hängt von drei Umständen ab, nämlich vom Druckunterschied vor und hinter der Dichtung, von der Spaltbreite und von der Anzahl der Dichtungskämme. Der Druckunterschied ist durch die Bauart der Maschine gegeben, er läßt sich also für eine zweckmäßige Ausbildung einer Labyrinthdichtung nicht verwerten.

Die Spaltbreite findet- bei den bisherigen Ausführungsformen der Labyrinthdichtungen ihre Grenze etwa bei 0,4 bis 0,7 mm bei mittleren Turbinen, sie kann bei größeren Turbinen bis auf 1,2 mm und darüber ansteigen.

Zur Verringerung der 'Leckdampfmenge bleibt also bei den bisherigen Ausführungsformen nur die Vermehrung der Dichtungsspalte. Die Vergrößerung der Spitzenzahl führt zu einer Verlängerung der Stopfbüchse und damit auch zu einer Verlängerung der Turbinenwelle innerhalb der Lagerung. Da dieser Umstand zu einer Erniedrigung der kritischen Drehzahl führt, so ist man gezwungen, wegen der Länge des Labyrinths die Dicke der Welle zu vergrößern, nur um nicht in den Gefahrenbereich der kritischen Drehzahl zu kommen. Die Schwierigkeiten sind besonders groß bei Hochdruckstopfbüchsen, vor allem deshalb, weil die Dampfmenge nicht proportional mit der Zahl der Dichtungsspalte abnimmt. Eine Verstärkung der Welle bedeutet nicht nur eine Vergrößerung des Gewichts, sondern auch eine Vergrößerung des Dichtungsdurchmessers und damit auch der Leckdampf menge. '

Außerdem ergeben die Labyrinthdichtungen in der bisher gebräuchlichen Form schwierige Arbeitsverhältnisse, die zeitraubend sind und hohe Löhne erfordern.

Man würde zu einer Verringerung der Baulänge einer Stopfbüchse gelangen können, wenn man nicht die Zahl der Dichtungskämme vergrößert, sondern vielmehr die' Spaltbreite" verringert. Es wäre erstrebenswert, mit der Spaltbreite bis auf 0,1 oder 0,2 mm herunterzugehen. Eine Labyrinthdichtung, welche diese Bedingungen erfüllt, müßte aber so gebaut sein, daß ein radiales Anstreifen ausgeschlossen ist.

Diese Forderung kann erfüllt werden, wenn man gemäß der Erfindung einen ächsverschieblichen, z.B. an" einem Wellrohr befestigten Dichtungsträger mit zwei Dichtungsringen vorsieht, die zusammen mit ihren Gegenflächen eine Gegendruckkammer bilden, wobei dem einen Dichtungsring ein zweckmäßig gleichbleibender, dem anderen Dichtungsring ein mit der Verschiebung' des

*; Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing. Max Gercke in Berlin-Charlottenburg und Dipl.-Ing. Leonhard Reichert in Saarbrücken.

Dichtungsträgers veränderlicher Dichtungsspalt zugeordnet ist. Es sei hierzu bemerkt, daß achsverschiebliche Dichtungsträger an sich bekannt sind, daß diese aber entweder zu einem anderen Zwecke verwendet werden, nämlich um z. B. bei Gleichdruckturbinen bestimmte Zwischendrücke einzuhalten, oder daß sie gerade entgegengesetzt arbeiten, in der Weise, daß ein Druckanstieg zu einer ίο Verringerung des Dichtungsspaltes, nicht aber zu seiner Vergrößerung führt. Es liegt auf der Hand, daß eine derartige Ausbildung äußerst gefährlich ist, da man damit rechnen muß, daß bei großen Verschiebungen ein Streifen eintritt, das durch die Anordnung gemäß der Erfindung gerade vermieden werden soll.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Abbildungen dargestellt. In das Gehäuse 1 ist ein Ring 2 eingesetzt, mit dem ein Wellrohr 3 durch Vernieten oder Verschweißen verbunden ist. Der Ring 2 kann beispielsweise durch das Aufeinanderpressen der beiden Gehäusehälften in seiner Lage gehalten werden. An dem Teil 3 ist ein Dichtungsring 4 befestigt, der aus einem zylinderförmigen Teil 5 und den beiden Stegen 6 und 7 besteht, die in Dichtungsschneiden auslaufen. Dem Steg 7 ist ein Ring 8 und dem Steg 6 ein Ring 9 zugeordnet. Die beiden Ringe werden durch eine Mutter 10 auf die Welle 11 aufgepreßt. Im Raum 12 herrscht der Radraumdruck, im Raum 15 ein niedriger Druck, z. B. der Außendruck. An der Dichtung entstehen nun drei von verschiedenen Drucken beaufschlagte Ringflächen, und zwar die Flächen f_u f₂ und /₃. Der Spalt zwischen Kamm 7 und Fläche 13 kann sich dabei in seiner Größe ändern, und zwar deshalb, weil die Fläche 13 des Ringes 8 nicht zylindrisch, sondern mit wachsendem Durchmesser ausgebildet ist.

Nimmt man an, daß im Innern der Turbine ein Druck P₁ herrscht, so herrscht der gleiche Druck im Raum 12. Infolge der Drosselung zwischen dem Kamm 7 und dem Ring 13 wird sich im Raum 14 ein geringerer Druck p₂ einstellen, während im Raum 15 der Druck p_& herrschen möge. Damit keine Verschiebung des Ringes 4 eintritt, muß die Summe Pi'h + Pz·/2 + Pz·/3 = ° sein. Bei dieser Gleichung ist nicht berücksichtigt, daß noch ein Ausgleichfaktor notwendig ist, um die Federkraft des Wellrohres 3 zu berücksichtigen. Steigt der Druck ^₁ etwas an, so ergibt sich hierdurch eine nach links gerichtete Kraft, da sich die Drücke p₂ und p_s zunächst noch nicht geändert haben. Der Dichtungsring 4 wird nach links verschoben, und es wird jetzt die Spaltbreite zwischen dem Steg 7 und dem Steg 13 vergrößert. Hierdurch tritt aber ein Druckanstieg im Raum 14 ein, und der Ring 4 wird in einer Lage zum Stillstand kommen, bei der wieder Gleichgewicht zwischen den drei Kräften herrscht. Verschiebt sich der Ring 4 zu weit nach rechts, so daß der Steg 7 am Ring 14 anstreift, so fällt der Druck im Raum 14 stark ab, es entsteht wieder eine nach links gerichtete Kraft, und der Ring kommt in der Gleichgewichtsstellung zum Stillstand.

An Stelle einer zylindrischen Dichtungsfiäche 16 kann auch eine kegelige gewählt werden, wodurch noch größere Druckunterschiede erzeugt werden können.

Der oben beschriebene Bßwegungsvorgang tritt übrigens auch ein, wenn sich zwar die Drücke nicht ändern, aber die Turbinenwelle sich gegenüber dem Gehäuse verschiebt.

Die Anordnung nach der Abb. 2 unterscheidet sich von der nach der Abb. 1 dadurch, daß eine der beiden Dichtungsstellen nicht axial, sondern radial durchströmt wird. Im übrigen ergibt sich bei dieser Anordnung die gleiche Wirkung.

Ähnlich wie die Dichtung nach Abb. 2 ist die Dichtung nach der Abb. 3 aufgebaut, jedoch mit dem Unterschied, daß die radial durchströmte Dichtungsstelle der axial durchströmten nachgeschaltet ist.

Aus der Abb. 4 schließlich ist zu entnehmen, daß man derartige Dichtungsringe auch mehrfach hintereinanderschalten kann, eine Anordnung, die vor allem für hohe Drosselgefälle bestimmt ist. Auch zeigt diese Abbildung, daß jede Dichtungsstelle durch mehr als eine Spitze gebildet werden kann.

Von besonderem Vorteil ist bei der Erfindung noch, daß der Ersatz etwa schadhaft gewordener Ringe einfach ist. Es brauchen lediglich die Dichtüngsträger ausgewechselt zu werden, während ein Abdrehen der Welle oder Erneuern der äußeren Stopfbüchse in Fortfall kommt.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Labyrinthdichtung für Kreiselmaschinen, insbesondere Dampfturbinen, mit selbsttätiger Spalteinstellung, gekennzeichnet durch einen achsverschieblichen,

z. B. an einem Wellrohr befestigten Dichtungsträger mit zwei Dichtungsringen, die zusammen mit ihren Gegenflächen eine Gegendruckkammer bilden, wobei dem einen Dichtungsring ein zweckmäßig gleichbleibender, dem anderen Dichtungsring ein mit der Verschiebung des Dichtungsträgers veränderlicher Dichtungsspalt zugeordnet ist.

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenfläche des

einen Dichtungsringes zur Bildung eines veränderlichen Dichtungsspaltes eine Kegelfläche ist.

3. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsspalt veränderlicher Weite durch eine Scheibe, z. B. durch einen Bund an.der Welle, und einen axial gerichteten Dichtungsring am Dichtungsträger gebildet ist.

4. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß die Spaltbreite des dem hohen Druck zugekehrten Dichtungsringes kleiner ist als die Spaltbreite des dem geringeren Drucke zugekehrten Dichtungsringes.

5. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Dichtungsringe in der Strömungsrichtung des Leckdampfes hintereinander angeordnet sind (Abb. 4).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen