DE852230C - Spaltdichtung fuer Rohr-Wasserturbinen und -Pumpen - Google Patents

Spaltdichtung fuer Rohr-Wasserturbinen und -Pumpen

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DE852230C
DE852230C DEE1338A DEE0001338A DE852230C DE 852230 C DE852230 C DE 852230C DE E1338 A DEE1338 A DE E1338A DE E0001338 A DEE0001338 A DE E0001338A DE 852230 C DE852230 C DE 852230C
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gap
sealing
seal
impeller
ring
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/08Machine or engine aggregates in dams or the like; Conduits therefor, e.g. diffusors
    • F03B13/083The generator rotor being mounted as turbine rotor rim
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

  • Spaltdichtung für Rohr-Wasserturbinen und -Pumpen Die Erfindung betrifft eine Spaltdichtung für Rohr-Wasserturbinen und -Pumpen, bei denen zwischen den Stirnflächen des Außenkranzes des Turbinen- bzw. Pumpenlaufrades und dem angrenzenden Teil des Wasserführungsrohres ein abzudichtender Spalt vorhanden ist.
  • Die Betriebstüchtigkeit von Rohrturbinen, die auch als Unterwasserturbinen ausgeführt werden, hängt in vorwiegendem :Maße von der zuverlässigen Abdichtung zwischen dem rotierenden Laufradkranz und den feststehenden Rohrgehäusen auf der Oberwasser- und Unterwasserseite ab. Mit Rücksicht auf eine m@glicli-#t gedrängte Bauweise lassen sich die betreffenden Gehäuse nicht so steif ausführen, daß sich bei der :Montage und im Betrieb nicht gewisse Formveränderungen ergeben, die der sonst bei Turbinen und Pumpen üblichen Abdichtung in radialer Richtung hinderlich sind. Die Abdichtung erfolgt hauptsächlich aus diesem Grunde in axialer Richtung, wobei eine geeignete Dichtung zwischen den axialen Stirnflächen des oberwasser- und unterwasserseitigen Rohrgehäuses und dem rotierenden Laufradkranz angeordnet wird. Bei einer derartigen axialen Dichtung ist jedoch zu beachten, daß sich der Lauf radkranz unter Einwirkung des Axialschubes in axialer Richtung durchbiegt und gegenüber den feststehenden Rohrgehäusen axial veränderliche Dichtungsspalte erzeugt. Unter diesen Umständen ist eine axiale Dichtung nur dann brauchbar, wenn sie der axialen Veränderung der Dichtungsspalte nachfolgen kann. In dieser Hinsicht haben die bisher hierfür verwendeten Dichtungen zu mannigfachen Anständen geführt, sei es, daß diese Dichtungen in axialer Richtung zu wenig nachgiebig waren, sei es, daß sich die Dichtungskörper während des Betriebes leicht festklemmten oder daß sich bei Verwendung von sogenannten Schlauchdichtungen die Hohlräume für das erforderliche ' Preßwasser nach einiger Zeit, u. a. mangels genügenden Durchflusses, verstopfen.
  • Weil man ferner befürchtete, daß elastische Dichtungsringe während des Betriebes durch das Anliegen gegen die Stirnflächen des Laufradkranzes und vor allem durch die Verunreinigungen des Betriebswassers sich rasch verschleißen, sind die Dichtungsringe zur Erhöhung der Elastizität auch schon als Membran ausgebildet worden, d. h. als elastische Ringkörper mit geschlossenem Hohlraum und außerdem mit einem spitz auslaufenden Ringansatz an der dem Laufradkranz zugekehrten Membranfläche. Die eigentliche Abdichtung des Spaltes erfolgt in einem solchen Falle nur durch den von dem im geschlossenen Ringraum herrschenden Druck angepreßten Ringansatz, dessen radiale Ausdehnung an der Dichtungsstelle äußerst gering ist, da er ja, wie erwähnt, spitz ausläuft. Damit läßt sich jedoch keine hinreichende Abdichtung erzielen. Auch findet eine rasche Abnutzung des Dichtungsspaltes statt.
  • Die Erfindung bezweckt nun eine betriebssichere, billige und gleichzeitig zuverlässig wirkende Spaltdichtung für das eingangs umschriebene Anwendungsgebiet zu schaffen. Dabei fußt die Erfindung unter anderem auf der Erkenntnis, daß bei Spaltdichtungen der in Frage kommenden Art Verunreinigungen des Betriebswassers, z. B. Sand, nicht den elastischen Dichtungsring, der vorzugsweise aus Gummi besteht, angreifen und abnutzen, sondern interessanterweise den metallenen Kranz des Laufrades. Das ist wohl so zu erklären, daß sich die Sandkörner im elastischen Material wegen seiner Nachgiebigkeit zum Teil einbetten können, das elastische Material relativ zu den harten Sandkörnern also ausweichen kann, während das dem Metall des Laufradkranzes nicht möglich ist. Folglich bewirken die zwischen Dichtungsring und Laufradkranz gelangenden Sandkörnchen, die sich nie ganz in den elastischen Dichtungsring einbetten und infolgedessen etwas an demselben vorstehen werden, ein Abscheuern der Stirnfläche des Laufradkranzes, nicht aber der Gummifläche, so daß ein Anliegen von aus Gummi bestehenden Dichtungskörpern mit großer Fläche auf einer langen radialen Strecke gegen die Stirnfläche des Laufradkranzes zulässig ist, was für die .Güte der Abdichtung wichtig ist.
  • Die Erfindung will die angeführten Zwecke bei einer Spaltdichtung der eingangs erwähnten Art erreichen, bei welcher zudem zur Dichtung des Spaltes mindestens ein aus einem gummiähnlichen, elastischen Werkstoff bestehender Ring an einem der den Spalt begrenzenden Teile befestigt ist und unter dem Einfluß von Druckflüssigkeit .auf seiner radialen Länge gegen die benachbarte Stirnfläche des den Spalt begrenzenden anderen Teiles in axialer Richtung zum Anliegen gebracht wird und so die Abdichtung des Spaltes bewirkt. Nach der Erfindung weist nun der Dichtungsring eine senkrecht zur Maschine angeordnete ringscheibenartige Lippe auf, die mit dem festgehaltenen Hauptteil des Dichtungsringes einseitig so verbunden ist, daß zwischen der Lippe und diesem Hauptteil ein in Richtung des Lippenendes offener Ringraum zur Aufnahme von Druckflüssigkeit vorhanden ist.
  • In der Zeichnung sind beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht, und zwar zeigt Fig. i einen axialen Längsschnitt durch eine Rohrturbine, @Fig. 2 eine Einzelheit der Fig. i in größerem Maßstab und ebenfalls im Längsschnitt; ferner zeigt Fig. 3 eine Einzelheit einer zweiten Ausführungsform in größerem Maßstab und in einem axialen Längsschnitt.
  • In den Figuren bezeichnet i das sich drehende Laufrad einer Rohrturbine. Auf der Eintrittsseite dieses Laufrades i ist ein feststehendes Eintrittsgehäuse 2 mit regulierbaren Leitschaufeln 3 vorgesehen. Das Laufrad i ist auf der Eintrittsseite über einen Wellenzapfen 4 und ein Lager 5 in einem Lagerstern 6 abgestützt. Auf der Austrittsseite des Laufrades i ist ein feststehendes Gehäuse 7 vorgesehen, und auf dieser Seite erfolgt die Abstützung des Laufrades i über einen `'Wellenzapfen 8 und ein Lager 9 in einem Lagerstern io. Außerdem ist auf der Austrittsseite des Laufrades i zur Aufnahme der Axialkräfte ein Spurlager i i vorgesehen.
  • Zwischen dem sich drehenden Laufrad i und dem feststehenden Gehäuse 2 ist auf der Eintrittsseite des Laufradkranzes 12 ein in axialer Richtung wirkender Dichtungsring 13 vorgesehen. Ein entsprechender Dichtungsring 14 ist auf der Austrittsseite des Lgufradkranzes 12 zwischen dem sich drehenden Laufrad i und dem feststehenden Gehäuse 7 vorgesehen. Zur Vermeidung vorzeitiger Abnutzung sind an die beiden Stirnflächen des Laufradkranzes 12 aus einem harten, möglichst rostfreien Material bestehende Schonringe 15 bzw. 16 angeschraubt. Das zwischen Dichtungsring 13 und Schonring 15 bzw. zwischen Dichtungsring 14 und Schonring 16 auch bei bester Abdichtung noch leckende Spritzwasser wird durch Spritzringe 17 bzw. 18 in Fangschalen i9 bzw. 2o aufgefangen und von dort über Rohre 21 bzw. 22 in einen nicht gezeichneten Leckwassersumpf geleitet, wo es durch eine entsprechende Leckwasserpumpe aus dem Kraftwerk herausgepumpt wird.
  • Der Dichtungsring 13 und die demselben benachbarten Teile sind in Fig. 2 noch in größerem Maßstab dargestellt. Wie hier gezeigt ist, weist dieser Ring 13 eine zylindrische Lippe 26 auf, welche auf ihrer radialen Ausdehnung unter der Einwirkung einer Druckflüssigkeit, die in einen auch von dieser Lippe 26 begrenzten offenen Ringraum 261 gelangen kann, axial gegen den benachbarten Schonring 15 des Laufradkranzes 12 zum Anliegen gebracht wird. Der Dichtungsring 13 samt Lippe 26 besteht aus Gummi oder einem gummiähnlichen, elastischen Werkstoff, und dessen Befestigung am feststehenden Gehäuseteil 2 erfolgt durch mehrteilige Bänder 27 und Schrauben 28. Ein derartig ausgebildeter Dichtungskörper 13, 26 folgt ohne weiteres den durch den sich geltend machenden Axialschub verursachten axialen Verschiebungen des Laufradkranzes 12 und den entsprechenden axialen Veränderungen des Dichtungsspaltes 29. Der Dichtungsring 14 ist in derselben Weise wie der Dichtungsring 13 ausgebildet.
  • Die beschriebene Spaltdichtung ermöglicht eine zuverlässige Abdichtung des Laufradkranzes 12 an seinen Stirnseiten, so daß keinerlei Spritzwasser mit den Wicklungen 23 des Generatorpolrades 24, das auf den Laufradkranz 12 aufgesetzt ist, und des Generatorstators 25 in Berührung kommt.
  • Die in Fig. 3 gezeigte Spaltdichtung weist zwei Gummiringe 3o und 31 mit Lippe 3o1 bzw. 311 auf. Die Lippen 3o1 und 311 begrenzen zusammen mit den Ringen 30, 31 einen Zwischenraum 32, der über Schlitze 33 und Bohrungen 34 unter einem für das axiale Anpressen der Lippen 3o1 und 311 genügenden Überdruck steht. Dieser Überdruck kann von einer Hilfsdruckquelle erzeugt werden.
  • Es empfiehlt sich, eine Spaltdichtung der in Fig.3 gezeigten Art insbesondere auf der Saugseite eines Laufrades vorzusehen, damit dortselbst durch den auf der betreffenden Seite vorhandenen Unterdruck keine schädliche Luft eingezogen wird. Das Vorsehen einer derartigen Doppeldichtung kann sich aber auch auf der Oberseite des Laufrades i einer Wasserturbine empfehlen, beispielsweise dann, wenn der Maschinensatz bei abgeschlossener Oberwasser- und Unterwasserschütz in Luft läuft und für den Phasenschieberbetrieb dienen soll. In letzterem Falle kann in den Zwischenraum 32 eingeleitetes Spritzwasser zur Schmierung und Kühlung der sonst trockenlaufenden Abdichtung dienen.
  • Eine Doppeldichtung der in Fig. 3 gezeigten Art ist an ihren Laufflächen, im Gegerisatze zu den bekannten Schlauch- oder Membrandichtungen offen, so daß etwaige Schmutzteilchen hier austreten und den Zwischenraum 32 nicht verstopfen können.
  • Arbeitet z. B. eine Wasserturbine mit einem großen Betriebsdruck, so ist es zweckmäßig, eine Spaltdichtung mit mehr als zwei Dichtungsringen vorzusehen und die Lippen der betreffenden Ringe Zwischenräume begrenzen zu lassen. Diese Zwischenräume können dann unter einem stufenweise von innen nach außen abnehmenden Zwischendruck stehen.
  • Anstatt die Dichtungsringe in der in den Fig. 2 und 3 gezeigten «"eise an den feststehenden Gehäusen 2 und 7 mit Hilfe von Bändern 27 festzuhalten, können sie in entsprechender Weise auch an dein sich drehenden Laufradkranz 12 befestigt sein.
  • Die manschettenförmigen Lippen 26 bzw. 301 und 30 dichten in axialer Richtung auch im Betriebsstillstand selbsttätig so gut, daß eine zusätzliche Dichtung für den Stilltand nicht erforderlich ist, so daß eine erfindungsgemäße Spaltdichtung sowohl im Betrieb als auch im Stillstand allein die erforderliche Abdichtung bewirken kann.
  • Spaltdichtungen der beschriebenen Art lassen sich sinngemäß auch bei Rohrpumpen verwenden und bedeuten auf alle Fälle gegenüber dem bisherigen Stande der Technik einen wesentlichen Fortschritt.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Spaltdichtung für Rohr-Wasserturbinen und -Pumpen, bei denen zwischen dem Außenkranz des Turbinen- bzw. Pumpenlaufrades und dem Wasserführungsrohr ein Spalt vorhanden ist und zur Dichtung dieses Spaltes mindestens ein aus einem gummiähnlichen, elastischen Werkstoff bestehender Ring dient, welcher an einem der den Spalt begrenzenden Teile befestigt ist und unter dem Einfluß von Druckflüssigkeit auf seiner radialen Länge gegen die benachbarte Stirnfläche des den Spalt begrenzenden anderen Teiles in axialer Richtung zum Anliegen gebracht wird und so die Abdichtung des Spaltes bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (13 bzw. 30, 31) eine senkrecht zur Längsachse der Maschine angeordnete ringscheibenartige Lippe (26 bzw. 301, 311) aufweist, die mit dem festgehaltenen Hauptteil des Dichtungsringes einseitig so verbunden ist, daß zwischen der Lippe und diesem Hauptteil ein in Richtung des Lippenendes offener Ringraum (261 bzw. 32) zur Aufnahme von Druckflüssigkeit vorhanden ist.
  2. 2. Spaltdichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (261) des Dichtungsringes (13) gegen das Innere des Wasserführungsrohres (2) offen ist und die Lippe (26) infolgedessen durch den Überdruck der Betriebsflüssigkeit axial gegen die Stirnfläche des Laufradkranzes (12) zum Anliegen gebracht und die Spaltabdichtung unter Verzicht auf eine besondere Stillstandsdichtung im Betrieb und im Stillstand durch denselben Dichtungsring (13) bewirkt wird.
  3. 3. Spaltdichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch zwei Spaltdichtungsringe (30, 31), die in bezug aufeinander derart angeordnet sind, daß deren Lippen (3o1, 311) einen Ringraum (32) begrenzen, der gegen die Laufradseite hin offen und auf der gegenüberliegenden Seite an eine Druckquelle angeschlossen ist.
  4. 4. Spaltdichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sie sich aus mehr als zwei Dichtungsringen zusammensetzt und die Lippen der verschiedenen Ringe Ringräume begrenzen, in denen Dichtungsdrücke herrschen, die, in Richtung senkrecht zur Maschinenachse betrachtet, von innen nach außen abnehmen. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 673 825, 708 408, 710 18o, 716 553.
DEE1338A 1950-06-14 1950-06-14 Spaltdichtung fuer Rohr-Wasserturbinen und -Pumpen Expired DE852230C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1047021B (de) * 1953-04-24 1958-12-18 Balcke Ag Maschbau Entlastungseinrichtung fuer Turbo-Maschinen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE673825C (de) * 1937-07-25 1939-03-30 Arno Fischer Kranzabdichtung fuer das Laufrad von Wasserturbinen und Pumpen
DE708408C (de) * 1938-06-30 1941-07-21 Arno Fischer An der Verbindungsstelle zwischen Wasserfuehrungsrohr und Aussenkranz des Laufrades angeordneter elastischer Ringkoerper
DE710180C (de) * 1940-05-30 1941-09-06 Arno Fischer Turbinen- oder Pumpenaggregat, bei welchem die umlaufenden Pole der zu dem Aggregat gehoerenden elektrischen Maschine von dem Turbinen- oder Pumpenlaufradkranz getragen werden
DE716553C (de) * 1938-10-25 1942-01-23 Arno Fischer In eine Ringnut des feststehenden Wasserfuehrungsrohres oder dessen Flanschansatz eingespannter elastischer Koerper

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