DE851630C

DE851630C - Gap seal

Info

Publication number: DE851630C
Application number: DEV1236D
Authority: DE
Inventors: Carl Fuchs
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1940-11-24
Filing date: 1940-11-24
Publication date: 1952-10-06

Description

Spaltdichtung Die Spalte zwischen dem Laufrad und dem sitililstehenden Teil von Kreiselmaschinen müssen so eingerichtet werden, daß die durch sie tretende Flüssigkeitsmenge und der damit verursachte Verlust so gering als möglich bleiben. Zu diesem Zweck hat man die Spalte sehr eng gemacht und wohl auch noch mit Gummi ausgekleidet, doch zeigten sich beide Bauarten nicht für die Dauer als betriebsfähig. Mit gutem Erfolg hat man in der Neuzeit Gummimanschetten verwendet, die aber mehr für Maschinen kleinerer Abmessungen in Frage kommen, weil Manschetten großer Abmessungen durch ihre Sonderanfertigung sehr kostspielig sind..Gap seal The gap between the impeller and the stationary one Part of gyroscopes must be set up so that the passing through them The amount of fluid and the loss it causes remain as small as possible. For this purpose, the gap was made very narrow and probably also with rubber lined, but both types of construction did not prove to be operational for the long term. Rubber sleeves have been used with good success in modern times, but they are more popular for machines of smaller dimensions come into question because cuffs of large dimensions are very expensive due to their custom-made design ..

Die Erfindung greift nun zum Ersatz großer Man scheiten auf Ringe aus Gummiband zurück, die früher schon vorgeschlagen worden waren (amerikanisches Patent r'525 884), aber in der dort angegebenen, Form sich als völlig unbrauchbar erweisen mußten und daher nicht zur Anwendung kamen. Gemäß der Erfindung wird' dien Dichtungskärper aus Gummiband hergestellt, und zwar als ein- oder mehrteiliger mit der Drehachse konzenttrischer, zylindrischer Ring, der mit seiner einen Seite am feststehenden Teil der Kreiselmaschine fest eingespannt wird und mit seiner frei beweglichem anderen Seite gegen einte Drehfläche am Laufrad der Kreiselmaschine gepreßt wird. Diese anliegende und als Dichtung dienende Seite des Gummibandes ist auf etwa die halbe Bandbreite zu einer Lippe sanft abgeschrägt und mit Schmniernuten versehern, während die Drehfläche am Laufrad als Gegendichtungsfläche konisch ausgebildet ist mit einer Neigung der Fläche um 30 bis 6o° gegen die Drehachse. Auf diese Weise wird eine gut dichtende, völlig betriebssichere Spaltabdichtung erzielt,.The invention now uses rings made of rubber band to replace large manholes, which had already been proposed (American patent r'525 884), but in the form specified there had to prove to be completely unusable and therefore were not used. According to the invention, the sealing body is made of rubber band, namely as a one-part or multi-part cylindrical ring concentrating with the axis of rotation, one side of which is firmly clamped on the stationary part of the gyroscope and its freely movable other side against a rotating surface on the Impeller of the centrifugal machine is pressed. This adjacent side of the rubber band, which serves as a seal, is gently beveled to form a lip to about half the bandwidth and provided with thin grooves, while the rotating surface on the impeller is designed as a counter-sealing surface with a conical inclination of the surface by 30 to 60 ° against the axis of rotation. In this way, a well-sealing, completely reliable gap seal is achieved.

Ziemlich oft. sind bei Kreiselmaschinen Drücke abzudichten, deren Höhe ständig oder absatzwemee wechselt und. sogar negative Werte annimmt. Hier werden zwei gemäß der Erfindung gestaltete Dichtungskörper verwendet, die konzentrisch ineinander angeordnet sind, so daß sie einen schmalen Ringraum miteinander bilden, und zwar mit so symmetrisch zueinander angeordneten Profilen, daß das innere nach innen und das äußere nach außen abdichtet. Der umlaufende Maschinenteil hat zwei entsprechende konische Dichtungsflächen.Quite often. pressures must be sealed on centrifugal machines whose Height changes constantly or absatzwemee and. even takes on negative values. Be here two according to the invention designed sealing body used, the concentric are arranged one inside the other so that they form a narrow annular space with one another, namely with so symmetrically arranged profiles that the inner after seals the inside and the outside to the outside. The rotating machine part has two corresponding conical sealing surfaces.

Wird' nun in den Ringraum zwischen den beiden Dichtungskörpern Druckwasser geleitet von, einem höheren Druck al.s der höchste, abzudichtende Druck, so werden beide Ringe gegen ihre Dichtungsfläche gepreßt und dichten sicher gegen den wechselnden Druck, weil die Differenz zwischen dem Druck des Wassers im Ringraum und dem im abzudichtenden Raum immer positiv bleibt. Die gleiche Wirkung wird erzielt, wenn im Ringraum. ständtig ein niedrigerer Druck 'herrscht als der im abzudichtenden Raum herrschende kleinste Druck und die Differenz der beiden Drücke immer negativ bleibt. Die Anordnung der Ringe unterscheidet sich von, der vorher beschriebenen nur dadurch, daß das Profil iss äußeren Ringes für Dichtung nach innen und das Profil des inneren für Dichtung nach außen gestellt sind.Is' now pressurized water in the annulus between the two sealing bodies guided by, a higher pressure than the highest pressure to be sealed, so are both rings pressed against their sealing surface and seal securely against the alternating one Pressure because the difference between the pressure of the water in the annulus and that in the the space to be sealed always remains positive. The same effect is achieved if in the annulus. There is always a lower pressure than that in the area to be sealed The smallest pressure prevailing in the room and the difference between the two pressures is always negative remain. The arrangement of the rings differs from that previously described only in that the profile iss an outer ring for sealing inside and the profile of the inside are placed to the outside for sealing.

Eine andere, häufig vorteilhaft anwendbare Anordnung zweier konzentrischer Dichtungsringe ist die mit gleichsinnig nach außen dichtend gestellten Dichtungsprofilen, also so, &ß beide nach außen oder beide nach innen dichten:. Mit solcher Dichtungsanondnung lassen sich z. B. Flüssigkeiten abdichten, die für die Dichtungsfläche des umlaufenden Körpers schädliche Beimengungen habens oder solche, die auf keinen Fall ins Freie gelangen dürfen. Die Wirkungsweise dieser Art doppelter Dichtung ist die, daß, wenn eins Hilfsflüssigkeit, z. B. reines Druckwasser (Sperrwasser), in dien Ringraum geleitet wird mit höherem Druck als dien der abzudichtenden Flüssigkeit, diese Flüssigkeit den Druck der Betriebsflüssigkeit überwindet und die innere Dichtungslippe von ihrer Dichtfläche abhebt, in den Raum der Betriebsflüssigkeit eintritt, diese aber nicht durch die Dichtung treten läß.t. Ist der Ringraum bei Stillstand der Kreiselmaschne drucklos, so wird die innere Dichtungslippe durch den Betriebsflüssigkeitsdruck fest angepreßt und die Betriebsflüssigkeit am Durchtritt verhindert. Die innere Dichtungslippe erhält keine Schmiernuten, weil da.s Sperrwasser die Dichtungslippe von der umlaufenden Dichtungsfläche abhebt; die Lippe des äußeren: Ringes dagegen erhält. Schmiernuten.Another, often advantageously applicable arrangement of two concentric Sealing ring is the sealing profile with the same direction to the outside, so so, & ß seal both outwards or both inwards :. With such sealing condensation can be z. B. Seal liquids that are necessary for the sealing surface of the circumferential Additives that are harmful to the body or that never get outside are allowed to arrive. The operation of this type of double seal is that, if one auxiliary liquid, e.g. B. pure pressurized water (sealing water), in the annulus This liquid is conducted at a higher pressure than the liquid to be sealed the pressure of the operating fluid overcomes and the inner sealing lip of their Sealing surface lifts off, enters the space of the operating fluid, but this does not through the seal. Is the annulus when the gyro machine is at a standstill pressureless, the inner sealing lip is released by the operating fluid pressure firmly pressed and prevents the operating fluid from passing through. The inner one The sealing lip does not have any lubrication grooves because there is sealing water in the sealing lip lifts off the circumferential sealing surface; the lip of the outer: ring against it receives. Oil grooves.

In, der Zeichnung ist die Dichtung nach der Erfindung schematisch und beispielsweise dargestellt, und zwar in Abb. i ein schematischer Schnitt durch einen Dichtungsring gegen inneren Überdruck, Abb. 2 wie Abb. i, jedoch gegen inneren Unterdruck, Abt,. 3 ein schematischer Schnitt durch eine Doppelringdichtung mit symmetrisch gestellten Ringprofilen für Überdiruck im Ringraum, Abb.4 das gleiche, jedoch für Unterdruck im Ringraum, Abt,. 5 das gleiche, jedoch für gleichgestellte Ringprofile und Überdruck im Ringraum, Abt,. 6 ein Schnitt durch Lauf ra und benachbarte Teile dies Leitrades. einer Francis-Schnelläufer-Turbine.In the drawing, the seal according to the invention is schematic and shown for example, namely in Fig. i a schematic section through a sealing ring against internal overpressure, Fig. 2 as Fig. i, but against internal pressure Negative pressure, dept. 3 shows a schematic section through a double ring seal symmetrically placed ring profiles for overpressure in the ring space, Fig.4 the same, but for negative pressure in the annulus, dept. 5 the same, but for equals Ring profiles and overpressure in the ring space, Dept. 6 a section through run ra and neighboring Share this idler. a Francis high-speed turbine.

In Abb. i wird das Profil i eines Dichtungsringes nach der Erfindung gezeigt. 2 ist die abgeschrägte Lippe des Profils, das mit der Stelle 3 auf der konischen Drehfläche (Lauffläche) 4 des umlaufenden Maschinenteiles 5 aufliegt. Die Dichtungslippe 2 ist an ihrer Auflagestelle 3 mit Schmiernuten 6 versehen. Der Dichtungsring i wird im ruhenden Maschinenteil 7 durch den Ring 8 gehalten. Der Druck + im Raum g drückt die Dichtungslippe 2 fest gegen die Lauffläche 4, so d'aß der Raum io vom Druck + in 9 abgedichtet ist.In Fig. I, the profile i of a sealing ring according to the invention shown. 2 is the beveled lip of the profile that starts with point 3 on the conical rotating surface (running surface) 4 of the rotating machine part 5 rests. The sealing lip 2 is provided with lubrication grooves 6 at its contact point 3. Of the Sealing ring i is held in the stationary machine part 7 by ring 8. Of the Pressure + in space g presses the sealing lip 2 firmly against the running surface 4, so d'ass the space io is sealed from pressure + in 9.

Abt,. 2 zeigt die Dichtung mit Stellung Profil i dies Dichtungsringes gegen den Unterdruck - im Raum 9. In Abb. 3 ist eine Abdichtung mit zwei konzentrischen Ringen gezeigt. Im Raum 9 wechselt der Druck zwischen + und -. Zum Abdichten des Raumes io gegen 9 genügt eine einfache Dichtung nicht mehr, sie würde entweder gegen den Überdruck oder den Unterdruck versagen. Daher müssen zwei Ringe 11 und 12 verwendet werden, deren Profile symmetrisch so gegeneinander gestellt sind, daß der in den Ringraum 13 geführte Überdruck, der größer ist als der größte Druck in 9, beide Dichtungsringe i i und 12 gegen die beiden Laufflächen 14 und 15 des umlaufenden Maschinenteils 5 drückt und,dadurch 9 gegen i o abdichtet. Der Abstand der beiden Ringle i i und 12 wird d'urc'h den Distanrcring 16 gehalten, der wieder über den Ring i i durch den Haltering 8 im ruhenden Maschinenteil 7 festgehalten wird. Der Ring r6 ist mit Bohrungen 17 versehen, zur Zufuhr des Druckwassers von der Bohrung 18 im ruhenden Maschinenteil 7 in den Ringraum 13.Abbot ,. 2 shows the seal with position profile i of this sealing ring against the negative pressure - in space 9. In Fig. 3 is a seal with two concentric Wrestling shown. In room 9 the pressure changes between + and -. To seal the Space io against 9, a simple seal is no longer sufficient, it would either against the positive pressure or the negative pressure fail. Therefore two rings 11 and 12 must be used are, whose profiles are symmetrically placed against each other that the in the Annular space 13 guided overpressure, which is greater than the greatest pressure in 9, both Sealing rings i i and 12 against the two running surfaces 14 and 15 of the circumferential Machine part 5 presses and, thereby 9 seals against i o. The distance between the two Ringle i i and 12 is held d'urc'h the distant ring 16, which is again over the Ring i i is held in place by the retaining ring 8 in the machine part 7 at rest. Of the Ring r6 is provided with holes 17 for the supply of pressurized water from the hole 18 in the stationary machine part 7 in the annular space 13.

Eine ähnliche Dichtung gegen wechselnden Druck ist in Abb.4 dargestellt. Sie ist grundsätzlich wie die Dichtung nach Abb. 3 gebaut, nur wird in den Ringraum 13 kein Überdruck, sondern Unterdruck (Vakuum) geleitet, der unter dem niiedirigsten Druck im abzudichtenden Raum 9 liegt. Die Dichtungsprofile i i und 12 sind entsprechend den Druckunterschieden in 9 und 13 gestellt.A similar seal against changing pressure is shown in Figure 4. It is basically built like the seal according to Fig. 3, only it is in the annulus 13 no overpressure, but underpressure (vacuum), which is below the lowest Pressure in the space to be sealed 9 is. The sealing profiles i i and 12 are corresponding the pressure differences in 9 and 13.

In Abb. 5 ist die Doppeldichtung zum Abdichten von Flüssigkeiten gezeigt, die durch Beimengungen für die unmittelbare Abdichtung durch Gummi nicht geeignet sind oder die wegen gesundheitsschädlicher Wirkungen nicht in den Maschinenraum gelangen dürfen.In Fig. 5 the double seal for sealing liquids is shown, which are not suitable for direct sealing with rubber due to admixtures or which are not in the engine room due to harmful effects are allowed to arrive.

Die Dichtung wird mit einer Hilfsflüssigkeit (Sperrflüssigkeit) betrieben, die einen etwas höheren Druck als die Betriel)sflüs.sigkeit an der abzudichtenden Stelle hat.The seal is made with an auxiliary liquid (Barrier fluid) operated, which have a slightly higher pressure than the operating fluid at the to be sealed Position has.

Die beiden Dichtungsringe ii und 12 sind mit ihren Profilen so gestellt, daß sie beide nach der gleichen Richtung dichten, also nicht symmetrisch, sondern gleich stehen. Der äußere Ring i i dichtet dien Druck der Zusatzflüssigkeit nach außen ab, der innere Ring 12 wird von diesem Druck von der Dichtfläche 15 abgehoben, ,die Zusatzflüssigkeit tritt durch den Spalt, läßt aber wegeni ihres höheren Druckes die Betriebsflüssigkeit nicht in. den Raum 13 treten. Bei Stillstand der Maschine, wenn die Zusatzflüssigkeit nicht wirkt, die Betriebsflüssigkeit aber aus irgendeinem Grunde noch in dler Maschine wirksam sein kann, wird diese durch die innere Dichtung 12 gegen außen abgedichtet.The two sealing rings ii and 12 are positioned with their profiles so that they both compose in the same direction, that is, not symmetrically, but rather stand the same. The outer ring i i seals the pressure of the additional liquid outside, the inner ring 12 is lifted from the sealing surface 15 by this pressure, , the additional liquid passes through the gap, but leaves it because of its higher pressure the operating fluid does not enter space 13. When the machine is at a standstill, if the additional fluid does not work, but the operating fluid does not work Basically it can still be effective in the machine, this is made possible by the inner seal 12 sealed from the outside.

Ein Bild der erfindungsgemäßen Spaltdichtung frei einer Francis-Schnelläufer-Turbine gibt Abb.6. Darin bedeutet 2o das Laufrad auf der Welle 21 ; der ruhende, .das Laufrad 20 umgebende Teil der Turbine wird gebildet aus. den; beiden Leitra,dd#-ckeln22 und 23, dem Sawgkrüm-mer 24 und dem inneren Deckel 25. Die Hauptspalte liegen an den Stellen 26 und 27 und dürften bei Turbinen bisheriger Bauart nicht über i mm Lichtweite haben. Nachdeut aber die Turbine an den Stellen 28 und 29 mit Dichtungen nach der Erfindung versehen sind, die den Durchtritt des Wassers vom Leitschaufelraum 3o am Leitraddeckel 23 vorbei nach dem Saugkrümmer 24 und am inneren Deckel 25 und der Welle 21 vorbei ins Freie viel wirksamer verhindern als, noch saenge Spalte, dürfen die Spalte mit wesentlich größerer Weite ausgeführt werden als bisher. Die Abdichtung vom Leitschaufelraum 30 nach denn Saugkrümmer 24 besorgt dieDichtung 29, die entsprechend Abb.2 ausgebildet ist, da im Raum 3o Druck, im Saugkrümmer-24 dagegen Vakuum herrscht. Der Dichtungsrirng 31 wird vom Ring 32 gehalten und liegt mit seiner Lippe auf der konischen Lauffläche 33 am Laufrad dichtend auf. Am inneren Deckel 25 ist eine Doppelringdichtung nach Abb. 3 befestigt, deren Dichtungsringe auf den Laufflächen 34 an der Laufrad-nabe aufliegen. Das fier die Doppeldichtung nötige Druckwasser wird durch den Stutzen 35 mit anschließender Bohrung und Ringraum zugeleitet. Sickerwasser wind über den Spritzring 36 in@ der Haube 37 aufgefangen und durch den in Wirklichkeit unten liegend ien Stutzen 38 abgeführt.A picture of the gap seal according to the invention free from a Francis high-speed turbine is given in Fig. 6. Therein 2o means the impeller on the shaft 21; the stationary part of the turbine that surrounds the impeller 20 is formed from. the; both Leitra, dd # -ckeln22 and 23, the Sawgkrüm-mer 24 and the inner cover 25. The main gaps are at the points 26 and 27 and should not have a clear width of more than 1 mm in turbines of the previous design. However, the turbine is provided at the points 28 and 29 with seals according to the invention, which prevent the passage of the water from the guide vane space 3o past the stator cover 23 to the suction elbow 24 and the inner cover 25 and the shaft 21 into the open air much more effectively than , still saenge gaps, the gaps can be made with a much larger width than before. The sealing from the guide vane space 30 to the suction elbow 24 is provided by the seal 29, which is designed according to FIG. The sealing ring 31 is held by the ring 32 and lies with its lip on the conical running surface 33 on the impeller in a sealing manner. A double ring seal according to FIG. 3 is attached to the inner cover 25 , the sealing rings of which rest on the running surfaces 34 on the impeller hub. The pressurized water required for the double seal is fed through the nozzle 35 with a subsequent bore and annular space. Leachate is caught by the splash ring 36 in the hood 37 and discharged through the nozzle 38 which is actually located at the bottom.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Gap seal for water centrifugal machines, in which a one-piece or multi-part, cylindrical seal body concentric with the axis of rotation of the machine. Rubber band with its one edge attached to the stationary part of the water generator and with its other freely movable edge, which serves as a sealing surface, is pressed by water pressure against a counter sealing surface on the rotating part of the centrifugal machine, characterized in that the didhtendie have lubrication grooves (6) provided edge (3) of the rubber band about half the band width to a lip (2) gently beveled and the circumferential counter-sealing surface (4) is conical with respect to the axis of rotation by 3o to 6o °.

2. Gap seal for sealing against constantly or intermittently changing pressures according to claim i, marked. by two concentric to each other and with respect to each other with symmetrical profiles designed sealing bodies (11, 12), which by over- or negative pressure in the annular space (1.3) between the two sealing bodies constantly be pressed onto the counter seal surfaces (Fig. 3 and 4).

3. Spa, ltd 'seal for sealing against internal overpressure according to claim i, characterized by two concentrically arranged, outwardly sealing sealing bodies (ii, 12), of which only the outer (ii) is provided with lubrication grooves, the inner (12 ), on the other hand, is lifted from its counter-sealing surface (15) by pressurized water introduced into the annular space (13) between the two sealing bodies (Fig. 5).