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Kranzabdichtung für das Laufrad von Wasserturbinen und Pumpen Um bei
Wasserturbinen möglichst wenig Teile über dem Boden. anordnen zu müssen und eine
Gesamtanlage von gedrängter Bauart zu erhalten, ist im Falle von Anlagen mit gestautem
Einlauf schon vorgeschlagen worden, die Turbinenwelle samt ihren Lagern und einem
Zwischengetriebe und die angetriebene Maschine mit den Reglerorganen der gesamten
Maschinenanlage in ein, wasserdicht geschlossenes Gehäuse von kleinstem hydrauliscben.
Widerstand ieinzub,auen und dieses Gehäuse so in der Einlaufkammer der Anlage anzuordnen,
daß, dessen mit der Turbinenachse zusammenfallende Achse annähernd in Richtung der
Mittelachse der Einlaufkammer und des Saugrohres verläuft.
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Unter Wahrung aller wesentlichen Vorteile solcher Anlagen sind letztere
noch weiter in der Hinsicht verbessert worden, daß sich die Kraft unmittelbar vom
Kranz des Laufrades abnehmen bzw. unmittelbar diesem zuführen läßt. In einem solchen
Falle ist die angetriebene Maschine leichter zugänglich, und es läßt sich ferner
im Läufer eine größere Schwungmasse unterbringen, was bei stoßweiser Belastung einen
ruhigeren Gang zu erzielen gestattet. Eine Bauart dieser Art bedingt jedoch, daß
das Laufrad des hydraulischen Teiles gleichzeitig als Läufer des elektrischen Teiles
ausgebildet und die benötigte elektrische Ausrüstung an dessen Außenkranz angebracht
sowie der Ständer um diesen Kranz herum ,angeordnet wird. In einem solchen Falle
tritt nun de schwierige Aufgabe auf, zu verhindern, daß, Wasser am Umfang des umlaufenden
Rades aus der Einlaufkammerentweichen kann, was in verschiedener Hinsicht höchst
unerwünscht wäre.
Die Erfindung bezweckt nun, eine Kranzabdichtung
für das Laufrad von Wasserturbinen und Pumpen, bei denen die Kraftunmittelbar vom
Kranz des Laufrades abge= nommen bzw. diesem unmittelbar zugeführt wird,. zu schaffen,
welche die vorstehend -erwähnte Aufgabe in praktisch brauchbarer Art löst.
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Um innerhalb hydraulischer Maschinen umlaufende Teile zwischen Druck-
und Saugseite des Treibmittels abzudichten, ist bereits vorgeschlagen worden, eine
Spaltdichtung durch Dichtungselemente erfolgen zu lassen, die durch einen Druck,
der höher als der jeweilige Betriebsdruck ist, gegen die abzudichtenden Spalten
gepreßtwerden. Im Gegensatz hierzu handelt :es .sich im vorliegenden Fall uni die
Schaffung einer Abdichtung gegen das Triebwasser nach außen, d. h. das Triebwasser
soll auf seiner Druck-oder Saugseite am Austritt ,aus der Maschine trotz des außenliegenden
Laufradkranzes verhindert werden. Dies wird nun ,gemäß vorliegender Erfindung dadurch
erreicht, daß auf jeder Seite des Laufradkranzes ein Ring mit geringem Spiel gleichachsig
zum Laufrad angeordnet ist und in diesen Ringen je mindestens ein Dichtungsring
aus elastischem Material, vorzugsweise Gummi, duntergebracht ist, auf den während
des Betriebes der Maschine, ein in seiner Größe einstellbarer hydraulischer Druck,einwirkt,
der diesen Ring mit mäßigem Druck gegen den Kranz andrückt, und daß ferner eine
zweite, in feststehchden Anschlußkörpern mit einer Vorspannung untergebrachte und
auch vom Außenumfang her gegen den Radkranz preßbare Gruppe von elastischen Dichtungsringen
von kleinerem Durchmesser als die erstgenannten Ringe sich selbsttätig gegen den
Kranz anlegt, sobald,der Flüssigkeitsdruck im Spalt zwischen diesen Ringen und dem
Laufradkranz unter einen bestimmten Wert fällt.
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Z#,veckmäßig kann im Radkranz noch mindestens eine in Richtung der
Radachse sich erstreckende durchgehende Bohrung vorgesehen: sein, welche einen Ausgleich
der Drücke in den. -Spalten zwischen dem Radkranz und den seitlich davon angeordneten
Ringen ermöglicht.
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Auf der Zeichnung ist beispielsweise eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
veranschaulicht, und zwar zeigt Fig. i einen axialen Längsschnitt durch einen Teil
einer Wasserturbine, Fig. 2 in einem größeren_Maßstabe Einzelheiten der Ausführung
nach Fig. i.
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In den Figuren bezeichnet i das umlaufende Laufrad einer hydraulischen
Kreiselmaschine, beispielsweise einer Wasserturbine. Die Kraft wird direkt vom Außenkranz
io dieses Rades i abgenommen. Auf jeder Seite des Laufradkranzes i o ist ein Ring
4 mit geringem Spiel gleichachsig zum Laufrad i angeordnet. In jedem der Ringe 4
sind zwei Dichtungsringe 5 aus elastischem Material, vorzugsweise Gunmmi, untergebracht=
An die diese Dichtungsringe 5 aufnehmenden Räume der Ringe 4 sind Leitungen 12 angeschlossen,
durch die über eine nicht gezeigte Einstellvorrichtung von einer beliebigen Druckquelle
aus eine Druckflüssigkeit zum Einwirken auf die Dichtungsringe 5 gebracht werden
kann, so daß sich diese während des Betriebes mit mäßigem' Druck gegen die Seitenflächen
des Radkranzes i o anlegen können. Dadurch 1ä ßt sich erreichen, daß Wasserverluste
am Umfang des umlaufenden Rades i aus der Einlaufkammer 13 nach außen auf ein Mindestmaß
beschränkt werden. z und 3 bezeichnen Anschlußkörper der Turbine. In diesen Anscblußkörpern
ist je ein Gummiring 6 von rundem Querschnitt gleichachsig zum Laufrad i untergebracht.
Diese zweite Gruppe von Gummiringen 6 liegt näher der Drehachse des Laufrades i
als die in den Ringen 4 untergebrachten Flachgummiringe 5. Mit anderen Worten: der
Durchmesser der Gummiringe 6 ist kleiner als derjenige der Gummi:-ringe 5. Die diese
Ringe 6 aufnehmenden Nuten der Körper 2, 3 sind so ausgebildet, daß die Ringe 6
beim Einbauen etwas zusammengequetscht werden, also eine gewisse Vorspannung erhalten,
so daß sie bestrebt sind, sich in einem der Vorspannung entsprechenden Maße auszudehnen.
Die die Ringe aufnehmenden Räume der Körper 2, 3 sind durch Leitungen 7 ebenfalls
an eine Druckquelle angeschlossen, -damit eine Druckflüssigkeit die Ringe 6 auch
von ihrem Außenumfang her gegen die Seitenwandungen des Laufradkranzes i o pressen-
kann. 8 bezeichnet Spritzringe, welche Leckwasser, das allenfalls noch aus der Einlaufkammer
13 entweichen sollte, in einen Sammelraum leiten, von wo dieses Wasser abfließen,
kann. Im Laufkranz i o ist mindestens deine durchgehende, in Richtung der Drehachse
des Laufrades i sich erstrekkende Bohrung 9 vorgesehen, welche einen Ausgleich der
Drücke in den Spalten 15 zwischen: dem Radkranz io und den seitlich davon angeordneten
Ringen 4 ermöglicht. Würden keine solche Bohrungen 9 vorgesehen, so träten in den
Spalten zu beiden Seiten des Laufradkranzes io verschieden große Drücke auf, was
naturgemäß unterschiedliche Bedienungsdrücke für die-Dichtungsgununiringe 5, 6 nach
sich ziehen würde. Dies würde aber den Betrieb ganz erheblich erschweren.
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Während des Betriebes wird Druckflüssigkeit auf die Flachguirnniringe
5 geleitet, so daß diese mit mäßigem Druck gegen den
Radkranz i
o anliegen. Auf die Gummiringe 6 wird dagegen während des Betriebes keine Druckflüssigkeit
zum Einwirken gebracht, so daß der in den Spalten 15 dann herrschende Flüssigkeitsdruck
genügt, um sie so stark zusammenzuquetschen, daß sie von den. Seitenflächen des
Radkranzes i o abgehoben werden. Während des Betriebes kommen ,also nur die Dichtungsringe
5 zur Wirkung. Um jedoch während eines Stillstandes einen Ausbau und ein allfälliges
Ersetzen der Flachgummiringe 5 zu ermöglichen, kann in einem solchen Falle durch
die Leitungen 7 Druckflüssigkeit zu den Gummiringen 6 geleitet werden, die sich
übrigens bereits selbsttätig infolge ihrer Vorspannung gegen den Kranz io anlegen,
sobald der Flüssigkeitsdruck in den Spalten 15 unter einen bestimmten Wert gefallen
ist. Dadurch, daß auf diese Ringe 6 während des Stillstandes auch noch ein Flüssigkeitsdruck
zum Einwirken gebracht wird, sind sie imstande, während dieses Betriebszustandes
allein die erforderliche Abdichtung nach außen zu bewirken.
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Unter Umständen genügt es, wenn ein einziger Gummiring in. den Ringen
q. vorgesehen wird. Erforderlichenfalls, können aber in jedem Ring q. auch mehr
als zwei Dichtungsringe 5 vorgesehen werden. Auch in den Anschlußkörpern 2, 3 können
mehrere nur während des Stillstandes .der Maschine zur Wirkung gelangende Gummiringe
runtergebracht sein. Anstatt die Dichtungsringe 6 während des Stillstandes des Laufrades
durch einen Flüssigkeitsdruck von ihrem Außenumfang her gegen. den Radkranz io pressen
zu lassen, kann dies auch durch Feder o. dgl. bewirkt werden.