DE8432589U1

DE8432589U1 - Hydraulic machine

Info

Publication number: DE8432589U1
Application number: DE8432589U
Authority: DE
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1984-11-07
Filing date: 1984-11-07
Publication date: 1985-11-21

Description

Utility model registrationCihtfG 84 ** 32 * 589.5 T 4088 GM J.M. Voith GmbH Password: "Revision seal" Heidenheim

Hydraulische Maschine, nämlich Turbine oder Pumpe mit einer Dichtung Hydraulic machine, namely turbine or pump with a seal

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Maschine, nemlich Francis-, Propeller-, Kaplan-, Pumpturbinen oder Kreiselpumpen, mit einer an einem deckelseitigen, feststehenden Maschinenteil (Deckel 20; Wasserführungsschild) angeordneten Dichtring (36), dem eine Dichtfläche (37) an einem betriebswasserseitigen Bauteil (Laufrad 16, Welle) der drehbaren Maschinenteile (12, 15, 16) zugeordnet ist.The invention relates to a hydraulic machine, namely Francis, propeller, Kaplan, pump turbines or centrifugal pumps, with a fixed machine part on a cover side (Cover 20; water guide plate) arranged sealing ring (36), which has a sealing surface (37) on a component on the service water side (Impeller 16, shaft) is assigned to the rotatable machine parts (12, 15, 16).

\ Aus der Druckschrift Voith-Information 3/82 ist eine Stills' Standsdichtung für Wasserturbinen und Pumpen bekannt. Diese Dichtung weist eine am Maschinendeckel angeordnete elastische ι, Manschette auf, der eine Dichtfläche an einem Bund des Laufrades der Maschine zugeordnet ist. 3eim Stillstand der Maschine j wird die radial wirkende Manschette mit einem Druckmedium beaufschlagt und zur Anlage am Bund des Laufrades gebracht. Eine \ From document Voith information 3/82 a stills' down seal for water turbines and pumps is known. This seal has an elastic sleeve arranged on the machine cover, which is assigned a sealing surface on a collar of the impeller of the machine. When the machine is at a standstill, a pressure medium is applied to the radially acting sleeve and it is brought into contact with the collar of the impeller. One

der Stillstandsdichtung nachgeordnete Wellendichtung ist nun zu { Wartungszwecken zugänglich. Die bekannte Dichtung hat sich bewährt, sie erfordert jedoch besondere Maßnahmen, um das Druckmedium an dis Manschette heranzuführen, die Höhe des Druckes zu überwachen und während der Dauer du Abdichtung den Druck des Mediums in der Manschette aufrechtzuerhaltsn.The shaft seal downstream of the standstill seal is now accessible for maintenance purposes. The known seal has proven itself, but it requires special measures to bring the pressure medium to the cuff, to monitor the level of pressure and to maintain the pressure of the medium in the cuff for the duration of the seal.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine der genannten Art zu schaffen, bei der für die Wirksamkeit einer im Stillstand der Maschine anzulegenden Dichtung der Eins?tu eines das elastische Dichtungsglied beaufschlagenden Druckmediums entbehrlich ist.The invention has for its object to provide a machine of the type mentioned, in which for the effectiveness of an im Standstill of the machine to be applied seal the one? the elastic sealing member acting on the pressure medium is dispensable.

Diese Aufgabe wird durch eine im Maschinenstillstand an den drehbaren Maschinenteilen angreifende Einrichtung gelöst, welche diese Maschinenteile durch axiales Verschieben in eine Lage zu bewegen vermag, in welcher die Dichtfläche an dem axial wirkenden Dichtring abgestützt ist.This object is achieved by a device that acts on the rotatable machine parts when the machine is at a standstill, which able to move these machine parts by axial displacement into a position in which the sealing surface on the axially acting Sealing ring is supported.

Eine derart gestaltete Maschine erlaubt eine längerdauernde Abdichtung, so daß sich für das in der Maschine arbeitende Montagepersonal eine hohe Sicherheit gegen Versagen der Dichtung ergibt. Diese Sicherheit kann noch dadurch gesteigert werden, daß die verschobenen Maschinenteile mechanisch verriegelt werden. Eine solche Lösung ermöglicht eine platzund kostensparende Ausgestaltung der äußerst einfach gestalteten Dichtung an einer Stelle, an der zwischen den feststehenden und den drehbaren Maschinenteilen wegen der Anordnung von Wellendichtung und Wellenlager beengte räumliche Verhältnisse bestehen, während die Verscniebeeinrichtung an einem hiervon entfernten Bereich an den drehbaren Maschinenteilen, wie Welle oder Generator- bzw. Motorläufer bei einem elektrohydraulischen Maschinensatz, angreifen kann. Dabei kann nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung als Verschiebeeinrichtung wenigstens ein Schubmotor, eine Schraubspindel, eine Druckschraube oder ein Hebezeug dienen. Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Dichtring aus einem Elastomer (Gummi, Kunststoff) oder aus einem Metall besteht, welches der Erosion und/oder Korrosion durch das Betriebswasser einen erhöhten Widerstand entgegensetzt.A machine designed in this way allows a longer-lasting seal, so that there is no need for the assembly personnel working in the machine gives a high level of security against failure of the seal. This security can be increased by that the displaced machine parts are mechanically locked. Such a solution enables a space and cost saving Design of the extremely simple seal at a point between the fixed and the rotatable Machine parts because of the arrangement of the shaft seal and shaft bearing cramped spatial conditions, while the Displacement device in a distant area on the rotating machine parts, such as shaft or generator or Motor rotor in an electrohydraulic machine set, can attack. This can be done after an appropriate further training of the invention as a displacement device at least one thrust motor, a screw spindle, a pressure screw or a hoist to serve. Another advantageous embodiment of the invention is characterized in that the sealing ring consists of a Elastomer (rubber, plastic) or made of a metal that is resistant to erosion and / or corrosion by the process water opposes an increased resistance.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:Exemplary embodiments of the subject matter of the invention are explained in more detail with reference to the drawing. Show it:

Fig. 1 als erstes Ausführungsbeispiel einen Maschinensatz aus einem Generator und einer Francis-Turbine im Schnitt,1, as a first exemplary embodiment, a machine set comprising a generator and a Francis turbine on average,

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Fig. 2 als Einzelheit II in Fig. 1 in größerem Maßstab eine Betriebssowie eine Stillstandsdichtung zwischen dem Turbinendeckel und der Welle bzw. dem Laufrau der Turbine,Fig. 2 as detail II in Fig. 1 on a larger scale an operating and a standstill seal between the turbine cover and the shaft or the running surface of the turbine,

Fig. 3 as a second embodiment also in

Schnitt eine Kaplan-Turbine als Bestandteil eines im übrigen nicht dargestellten Maschinensatzes undSection through a Kaplan turbine as part of a machine set, otherwise not shown, and

Fig. 4 als Einzelheit IV in Fig. 3 in vergrößertem Maßstab eine Stillstandsdichtung zwischen einem deckelseitigen Wasserführungsschild und dem Laufrad der Turbine.Fig. 4 as detail IV in Fig. 3 on an enlarged scale, a standstill seal between a cover-side water guide plate and the impeller of the turbine.

Ein das erste Ausführungsbeispiel betreffender, in Fig. 1 mit bezeichneter Maschinensatz weist einen Generator 11 mit einem Läufer 12 sowie einem Stator 13 und eine Francis-Turbine auf. Der Generatorläufer 12 ist durch eine Welle 15 mit einem Laufrad 16 der Turbine 14 verbunden. Zur Führung der ver-A machine set relating to the first exemplary embodiment, denoted by in FIG. 1, has a generator 11 a rotor 12 and a stator 13 and a Francis turbine. The generator rotor 12 is connected by a shaft 15 an impeller 16 of the turbine 14 is connected. To guide the

(Fortsetzung Seite 4 der ursprünglichen Beschreibung vom 05.11.84)(Continued on page 4 of the original description from 11/05/84)

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tikalachsig angeordneten, drehDaren Maschinenteile 12, 15 und 16 sind zwei Radiallager 17 und 18 sowie ein Axiallager 19 vorgesehen. Das Radiallager 17 ist oberhalb des Generators 11 angeordnet, während das Radiallager 18 nahe am Laufrad 16 der Turbine 14 von einem Turbinendeckel 20 gehalten ist. Das Axiallager 19 stützt sich auf einen vom Deckel 20 getragenen Lagerträger 21 ab und greift unmittelbar unterhalb des Generatorläufers 12 an.vertical axis arranged, rotating machine parts 12, 15 and 16, two radial bearings 17 and 18 and one axial bearing 19 are provided. The radial bearing 17 is arranged above the generator 11, while the radial bearing 18 is held close to the impeller 16 of the turbine 14 by a turbine cover 20. The thrust bearing 19 is supported on a bearing bracket 21 carried by the cover 20 and engages directly below the generator rotor 12 at.

Die Francis-Turbine 14 hat ein Spiralgehäuse 22 mit einem einen Kranz Stützschaufeln 23 aufweisenden Traversenring 24. Am Traversenring 24 ist der Turbinendeckel 20, in dem ein Kranz verstellbarer Leitschaufeln 25 gelagert sind, befestigt. An das Laufrad 16 der Turbine 14 schließt sich nach unten ein Saugrohr 26 an.The Francis turbine 14 has a volute casing 22 with a truss ring 24 having a ring of support blades 23. On the truss ring 24, the turbine cover 20, in which a ring of adjustable guide vanes 25 are mounted, is attached. To the The impeller 16 of the turbine 14 is followed by a suction pipe 26 at the bottom.

Das Betriebswasser durchströmt die Francis-Turbine 14 vom Spiralgehäuse 22 kommend durch die Kränze der Stützschaufeln 23 und Leitschaufeln 25 hindurch, versetzt das Laufrad 16 in Drehung und fließt durch das Saugrohr 26 ab. Gegen das Eindringen des Betriebswassers in den Turbinendeckel 20 ist eine als Betriebsdichtung wirkende Gleitringdichtung 27 zwischen der Welle 15 und dem Deckel angeordnet (Fig. 2). Die Dichtung 27 weist einen Gegenring 28 auf, der stirnseitig an einem die Welle 15 umhüllenden Gegenringträger 29 gehalten ist. Dieser ist unter Zwischenlage eines Runddichtringes 30 axial verschiebbar in einem am Deckel 20 befestigten Haltering 31 geführt. In gleichmäßiger Teilung entlang dem Umfang zwischen dem Gegenringträger 29 und der Haltering 31 angeordnete Druckfedern 32 bewirken ein Anliegen des Gegenringes 28 an einem Gleitring 33, der auf einen Flansch 34 der Welle 15 sitzt.The process water flows through the Francis turbine 14 from the spiral housing 22 coming through the rings of the support blades 23 and guide blades 25, sets the impeller 16 in rotation and flows through the suction pipe 26. An operating seal is used to prevent the process water from penetrating into the turbine cover 20 acting mechanical seal 27 arranged between the shaft 15 and the cover (Fig. 2). The seal 27 has a counter-ring 28 which is held on the front side on a counter-ring carrier 29 enveloping the shaft 15. This one is under The intermediate layer of an O-ring 30 is axially displaceably guided in a retaining ring 31 attached to the cover 20. In even Compression springs 32 arranged along the circumference between the counter-ring carrier 29 and the retaining ring 31 cause a The counter ring 28 rests against a slide ring 33 which is seated on a flange 34 of the shaft 15.

Um die Gleitringdichtung 27 bei längerem Stillstand des Maschinensatzes 10 zu entlasten oder um einen Austausch verschlisse-Around the mechanical seal 27 if the machine set is not in use for a long time 10 to relieve or to replace a worn

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ner Ringe 28 und 33 der Dichtung durchführen zu können, ist die ^ Francis-Turbine 14 mit einer Stillstandsdichtung 35 ausgestat-J tet (Fig. 2). Diese weist einen Dichtring 36 aus einem elaste-nieren Werkstoff, wie Gummi oder Kunststoff auf, dem eine Dichtfläche 37 am wellenflanschseitigen Boden 38 des Laufrades 16 ; zupeordnet ist. Anstelle eines nachgiebigen Werkstoffes kann ι auch ein Dichtring aus Metall Verwendung finden. Der Dichtrinq ■ 36 ist stirnseitig in einen am Deckel 20 angeformten, den WeI-•itji lenflansch 34 umhüllenden Bund 39 eingebettet.To be able to perform ner rings 28 and 33 of the seal is the ^ Francis turbine 14 equipped with a standstill seal 35 tet (Fig. 2). This has a sealing ring 36 made of an elastic kidney Material, such as rubber or plastic, to which a sealing surface 37 on the bottom 38 of the impeller 16 on the shaft flange side ; is assigned. Instead of a flexible material, a metal sealing ring can also be used. The Dichtrinq 36 is on the front side in one formed on the cover 20, the white • itji lenflansch 34 enveloping collar 39 embedded.

To make still seal 35 effectively, it is require

J| derlich, die drehbaren Maschinenteile (Generatorläufer 12, WeI-i| Ie 15, Laufrad 16) bei Stillstand des Maschinensatzes 10 axial zu verschieben. Hierzu sind stirnseitig von unten am Generatorläufer 12 angreifende Schubmotoren (Hydraulikzylinder) 40 % (Fig. 1) vorgesehen, welche die drehbaren Maschinenteile axial nach oben verschieben, so daß die Dichtfläche 37 am Laufradbo- }y den 38 zur Anlage am Dichtring 36 kommt. Bei einer Maschine mit waagerecht verlaufender Achse und daher beidseitig wirkendem P Axiallager muß vorher der dem Verschiebehub entgegenwirkende Lagerteil demontiert werden, Damit die Wirkung der Stillstandsdichtung 35 sicher über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten bleibt, können zur mechanischen Verriegelung der verschobenen Maschinenteile 12, 15, 16 nicht dargestellte Distanzstücke unter den Generatorläufer 12 geschoben werden. Als Verschiebeeinrichtung für die drehbaren Maschinenteile 12, 15, 16 können auch Schraubspindeln, Druckschrauben oder ein Hebezeug dienen. Während des Einsatzes der axial wirkenden, der Gleitringdichtung 27 vorgeordneten Stillstandsdichtung 35 kann mit hoher Sicherheit gegen Betriebswassereinbrüche an der Gleitringdichtung una in der Maschine gearbeitet werden.J | That is, to move the rotating machine parts (generator rotor 12, WeI-i | Ie 15, impeller 16) axially when the machine set 10 is at a standstill. For this purpose, 40% (Fig. 1) the end face of engaging the bottom of the generator rotor 12 thrust motors (hydraulic cylinder) are provided which move the rotatable machine parts axially upwardly so that the sealing surface 37 y at Laufradbo-} the 38 comes to rest on the sealing ring 36. In the case of a machine with a horizontal axis and therefore a double-sided P axial bearing, the bearing part that counteracts the displacement stroke must first be dismantled, so that the effect of the standstill seal 35 is reliably maintained over a longer period of time, the displaced machine parts 12, 15, 16 cannot be mechanically locked The spacers shown are pushed under the generator rotor 12. Screw spindles, pressure screws or a hoist can also serve as a displacement device for the rotatable machine parts 12, 15, 16. During the use of the axially acting standstill seal 35 upstream of the mechanical seal 27, work can be carried out on the mechanical seal and in the machine with a high level of security against ingress of process water.

Beim in den Figuren 3 und 4 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist eine Kaplan-Turbine 5ü Bestandteil eines im übri- In the second embodiment shown in Figures 3 and 4, a Kaplan turbine 5ü is part of an otherwise

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gen nicht dargestellten Maschinensatzes entsprechend der Ausführungsform nach Fig. 1. Die Turbine 50 weist ein in Fig. 3 nur teilweise sichtbares Spiralgehäuse 51 aus Beton auf. in das ein Traversenring 52 eingebettet ist. Dieser umfaßt einen Kranz Stützschaufeln 53 sowie einen Kranz verstellbarer Leitschaufeln 54. Am Traversenring 52 ist ein von einer vertikal verlaufenden Welle 55 durchdrungener Turbinendeckel 56 befestigt. Gegen ein mit der Welle 55 verbundenes Laufrad 57 hin ist der Deckel 56 mit einem Wasserführungsschild 58 verbunden. Dieser nimmt ein Radiallager 59 sowie eine als Betriebsdichtung wirkende Wellendichtung 60 auf. Oben auf dem Deckel 56 ist ein Lagerträger angeordnet, der ein einseitig nach unten wirkendes Axiallager 62 der Turbine 50 trägt. In einer Nabe 63 des Laufrades 57 der Kaplan-TurDine 50 sind vier verstellbare Flügel 64 gelagert. An das Laufrad 57 schließt sich nach unten ein in Beton geformtes Saugrohr 65 an.gen machine set, not shown, according to the embodiment According to FIG. 1. The turbine 50 has a volute casing 51 made of concrete, which is only partially visible in FIG. 3. in the a truss ring 52 is embedded. This comprises a ring of support blades 53 and a ring of adjustable guide blades 54. A turbine cover 56 penetrated by a vertically extending shaft 55 is attached to the traverse ring 52. Against a With the impeller 57 connected to the shaft 55, the cover 56 is connected to a water guide plate 58. This one takes Radial bearing 59 and a shaft seal 60 acting as an operating seal. On top of the cover 56 is a bearing bracket arranged, which carries a one-sided downwardly acting axial bearing 62 of the turbine 50. In a hub 63 of the impeller 57 of the Kaplan-TurDine 50 has four adjustable leaves 64 on bearings. At the bottom of the impeller 57 a molded in concrete closes Suction pipe 65 on.

Außer der Wellendichtung 60 weist die Kaplan-Turbine 50 eine Stillstandsdichtung 66 auf (Fig. 4). Diese besteht aus einem Dichtring 67, der in einen axial vorspringenden Bund 68 eines laufradseitigen Bodens 69 des Wasserführungsschildes 58 eingebettet ist. Das mit seinem Boden 70 an einem Flansch 71 der Turbinenwelle 55 befestigte Laufrad 57 ist dagegen an diesem Boden mit einer dem Dichtring 67 zugeordneten Dichtfläche 72 versehen.In addition to the shaft seal 60, the Kaplan turbine 50 has a standstill seal 66 (FIG. 4). This consists of a sealing ring 67 which is embedded in an axially protruding collar 68 of a bottom 69 of the water guide shield 58 on the impeller side. The impeller 57 fastened with its base 70 to a flange 71 of the turbine shaft 55, on the other hand, is provided on this base with a sealing surface 72 assigned to the sealing ring 67.

Die axial wirkende Stillstandsdichtung 66 wird durch Verschieben der drehbaren Maschinenteile (welle 55, Laufrad 57) nach oben bei Stillstand der Maschine in Funktion gesetzt. Dabei legt sich die Dichtfläche 72 am Dichtring 67 an.The axially acting standstill seal 66 is activated by moving the rotatable machine parts (shaft 55, impeller 57) upwards when the machine is at a standstill. The sealing surface 72 rests against the sealing ring 67.

Heidenheim, 05.11.84
O232k/HKa/SröHeidenheim, November 5th, 1984
O232k / HKa / Srö

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Claims

Utility model registration "* G 84 32 589.5

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T 4088 GH J.M. Voith GmbH

Password: "Revision seal ¹¹ Heidenheim

Expectations

!. ^ Hydraulic machine, namely Francis, propeller., Kaplan, pump turbine or centrifugal pump, with a sealing ring (36) arranged on a cover-side, fixed machine part (cover 20; water guide plate), which has a sealing surface (37) on a process water-side Component (impeller 16, shaft) of the rotatable machine parts (12, 15, 16) is assigned, characterized by a device (40) which acts on the rotatable machine parts (12, 15, 16) when the machine is at a standstill Able to move Laqe in which the sealing surface (37) is supported on the axially acting sealing ring {36) (Fig. 1, 2).

2. Hydraulic machine according to claim 1, characterized in that at least one thrust motor as the displacement device (40), a screw spindle, a pressure screw or a hoist is used.

3. Hydraulic machine according to claim 1, characterized in that the sealing ring (36) made of an elastomer (rubber, Plastic) or made of metal.

Heidenheim, October 11th, 1985
O232k / HKa / Srö