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Wellenfederringpackung Es sind Dichtungen für Kolbenstangen, rotierende
Maschinenteile, insbesondere Turbinenwellen u. dgl., bekanntgeworden, bei welchen
mehrteilige- Dichtungsringe durch ringförmige, aus unelastischen Teilstücken und
zwischengeschalteten elastischen Stücken bestehende Druckorgane umfaßt werden. Hierbei
sind die elastischen Zwischenstücke des Druckorgans als Wellenfedern ausgebildet,
die von einem unelastischen Draht oder Band umgeben werden. Bei der bekannten Anordnung
bestand die Wellenfeder aus einem wellenförmig gebogenen Stahlband, das mit seiner
Fläche parallel zur Achse der abzudichtenden Stange oder Welle lag, und der Spanndraht
ruhte auf den Gipfeln der Wellen, so daß die Barunterliegende Wellenfeder bei einer
Erweiterung der Dichtung zugleich in der Kreisrichtung und in radialer Richtung
beansprucht wurde. Hierbei mußten infolge des nur geringen zur Verfügung stehenden
radialen Raumes im Zylinderkopf beziehungsweise im Gehäuse die Wellen dieser Feder
sehr niedrig gehalten werden, und um trotzdem eine hinreichende Federung zu erhalten,
'mußte das zur Verwendung kommende Stahlblech sehr dünn sein.
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Dies hatte den weiteren Nachteil, daß die aus dünnem Stahlblech hergestellten
Federn sehr schnell durchrosteten. Auch war es sehr schwer, sie einwandfrei gegen
Heißdampf zu härten, da die Federn entweder bei dem Härteverfahren glashart ausfielen,
wodurch sie im Betriebe bald zerbrachen, oder zu weich blieben und infolgedessen
eine ungenügende Federung ergaben. Auch durch Verchromung oder Vernickelung dieser
Wellenfedern konnten diese Nachteile nicht dauernd behoben werden, weil die schwache
Chrom-
oder Nickelschicht sich sehr bald unter dem Einfluß des Heißdampfes ablöste.
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Diese Übelstände, die sich im Betriebe derartiger Packungen ergeben
haben, werden durch die Erfindung behoben. Gemäß der Erfindung wird die Wellenfeder
aus einem senkrecht zur Achse liegenden gewellten Stahlband gebildet, auf dessen
Stirnfläche der Spanndraht aufruht, der derart an den Federenden angreift, daß die
Feder bei Beanspruchung zusammengezogen, also auf Druck beansprucht wird. Es ist
zwar schon bekanntgeworden, Schlangenfedern aus einem Vierkantdraht zur Umspannung
geteilter Pakkungsringe zu verwenden, doch handelt es sich dabei nicht um Anordnungen,
bei denen die Feder von einem Spanndraht umgeben ist, und die Vierkantschlangenfedern
wurden nur auf Zug beansprucht. Gerade aus der Zusammenwirkung einer Art Wellenfeder
und eines umgelegten Drahtes, der die Feder auf Druck beansprucht, ergeben sich
aber Schwierigkeiten. Liegt nämlich das Federband mit seiner Fläche parallel zur
Achse, so ruft der Draht, der auf die Wellenberge drückt, einen Druck in Richtung
einer Zugbeanspruchung aus, also entgegen der Druckbeanspruchung, die er herbeiführen
soll. Bei der hochkant gestellten Feder nach der Erfindung fällt dieser Nachteil
fort. Außerdem wird bei hochkant angeordneter Feder selbst für sehr enge Packungsräume
eine beliebige Wellenhöhe der Wellenfeder ermöglicht, wodurch die Federung um ein
Vielfaches verbessert wird. Ferner kann die Wellenfeder aus einem verhältnismäßig
sehr starken Stahlblech, z. B. von i bis 2 mm Stärke, hergestellt werden, so daß
sie sich bei der Wahl eines entsprechend hitzebeständigen Stahles mit Leichtigkeit
härten läßt. Derartige Federn behalten, wie die Versuche ergeben haben, im Dauerbetriebe
noch bei 5oo° C einwandfrei ihre Federung.
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Beispielsweise kann bei einer Federlänge von io cm eine Federung von
io mm, also i o oj'o der Federlänge, erreicht werden, und es können Wellenhöhen
von z. B. 15 mm praktisch verwendet werden, während bisher die Höhe der Federwellen
auf höchstens 5 mm beschränkt war.
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Die Feder ruht in bekannter Weise auf einem geteilten Ringe, der ihren
Druck auf die Dichtungsringe überträgt. Bei den bekannten Anordnungen besteht dieserZwischenring
aus einem glatten Metallblech, so daß ein seitliches Verrutschen der Feder möglich
war. Bei einer vorteilhaften Ausführung nach der Erfindung wird der Teil des Unterlageringes,
auf dem die Feder ruht, mit seitlichen Flanschen versehen, die eine Spurführung
für die Feder bilden. Hierdurch wird ein Herausspringen der Feder nach der Seite,
d. h. in der Richtung der Achse der Turbinenwelle, mit Sicherheit vermieden.
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In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel eine Kohlenringpackung
für eine Turbinenwelle dargestellt, und zwar zeigt F ig. i eine Draufsicht, Fig.
2 einen Querschnitt nach der gebrochenen Linie II-II und Fig.3 eine Stirnansicht
der Packung.
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Der Dichtungsring besteht aus einem geteilten Kohle- oder Graphitring
3, dessen Außenfläche q. nach der einen Seite hin abgeschrägt ist. Der geteilte
Druckring 5 ist entsprechend abgeschrägt. Auf der Innenfläche ist der Druckring
5 mit einer Ringrippe 7 versehen, die in eine Ringnut 8 des Kohleringes mit Spiel
eingreift. Zwei Teilstücke des Druckringes sind außen mit einer Rippe 9 versehen,
in welcher ein Lager io für den Spanndraht 16 ausgebildet ist. Das dritte Teilstück
des Druckringes 5, auf welchem die Wellenfeder 12 ruht, hat eine ebene Außenfläche
i i. Das eine Ende dieses Teilstückes bildet einen Bock 13, an dem die Schenkel
20 eines gabelförmigen Drahtstückes befestigt sind. Das geschlossene Ende des gabelförmigen
Drahtstückes ist mit dem einen Ende i9 des unelastischen Spanndrahtes 16 verbunden.
Das andere Ende 17 des Spanndrahtes geht durch ein Loch eines auf der Oberfläche
i i des Druckringteilstückes verschiebbar gelagerten Bockes 15 hindurch und ist
mit Gewinde zur Aufnahme der Stellmuttern 18 versehen.
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An dem Bock 15 ist das eine Ende der Wellenfeder 12 befestigt, während
der Bock . 13 das Widerlager für das andere Ende 14 der Feder bildet. Erfindungsgemäß
liegt die Wellenfeder 12 hochkant auf der ebenen Oberfläche i i des sie tragenden
Teilstücks 5 des Druckringes, d. h. das die Wellenfeder bildende Stahlband liegt
senkrecht zur Achse der Turbinenwelle, und die Spanndränte 16 und 2o ruhen auf den
Stirnkanten der Federwellen auf. Hierdurch wird die eingangs beschriebene Wirkung
erreicht, daß auch für engräumige Kammern beziehungsweise bei einem geringen Abstand
der Gehäusewandung 2 von der Außenfläche der Packung eine größere Höhe der Federwellen
12 ermöglicht wird, da hier für die Krümmungen der Feder der ganze, der Dicke des
Dichtungsringes entsprechende Raum zur Verfügung steht. Um ein seitliches Verrutschen
der Feder auf der Fläche i i zu verhindern, kann das die Feder tragende Teilstück
des Druckringes 5 mit seitlichen Flanschen 26 versehen sein, die eine Spurführung
für die Feder bilden. Hierdurch wird ein Herausspringen der Feder in der Längsrichtung
der Turbinenwelle verhindert, während
eine Abhebung der Feder in
radialer Richtung durch den Spanndrahtbügel2o, der das eine Ende des Spanndrahtes
16 bildet, und den Spanndraht 16 selbst, die sämtlich über die äußere Stirnkante
des wellenförmig gekrümmten Federbandes laufen, vermieden wird. Die Feder ist somit
in ihrer Lage auf der ebenen Oberfläche ii des sie tragenden Teilstücks gesichert,
wird aber nicht an ihrer elastischen Biegung bei der Druckbeanspruchung durch die
Spannung des Drahtes 16 behindert. Der durch die Feder stark gespannte Draht 16,
der auf den beiden andern Teilstücken des Druckringes 5 in der Rinne io aufliegt,
übt einen entsprechenden gleichmäßigen radialen Druck auf sämtliche Teile des Druckringes
5 aus, und dieser Druck wird durch die innere Schrägfläche des Ringes-5 auf die
schräge Außenfläche des Kohleringes 3 übertragen.
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Diese Keilwirkung ist keine Bedingung, und auch die andern bekannten
Einzelheiten der Konstruktion des Ausführungsbeispieles sind nicht für die Erfindung
wesentlich, vielmehr kann die Erfindung bei Dichtungen aller Art, bei welchen mehrteilige
Dichtungsringe durch umgelegte federnde Druckorgane zusammengehalten und gegen die
Stange oder Welle angedrückt werden, Anwendung finden. Die Zahl der Teile des Dichtungsringes
sowie des Druckringes ist unwesentlich, und es können auch unter Umständen mehrere
Druckfedern in den Spanndraht eingeschaltet werden.