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Abdichtung für Flügelzapfen, die in einer Nabe drehbar gelagert sind
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Ab-
dichten der Zapfen der Flügel
von Propellern, Wasser- und Pumpenlaufrädern an der Austrittsstelle der Zapfen aus
der mit einem unter Druck befindlichen Schmiermittel gefüllten Nabe, in der sie
drehbar gelagert sind.
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Um die Flügelzapfen in solchen Fällen abzudichten, #st schon vorgeschlagen
worden, an einem Propellerteller bzw. in der Nabe des Laufrades für jeden Zapfen
eine Dichtung anzubringen, die sowohl unter einem Feder druck als auch unter deinem
gewissen öldruck steht. Die Summe dieser beiden Drücke m@uß dabei ;größer sein als
der den Propeller bzw. das Laufrad umgebende Betriebswasserdruck, wenn das Eindringen
von Wasser längs des Flügelzapfens mit Sicherheit verhindert werden soll. Bei Kaplanturbinen
mit hohlgebohrten Turbinen-und Generator-wellen wird der öldruck im Flügelkopf z.
B. dadurch höher gehalten als der auf den Flügeln lastende Betriebswasserdruck,
daß in den Hohlwellen Ölsäulen von solcher Höhe bzw. unter solchem Druck aufrechterhalten
werden, daß der vorhandene öldruck jedes Eindringen von Wasser in den Flügelkopf
mit Sicherheit verhindert. Bei Schiffspropellern wird zu demselben Zweck ein ölbehält@er
über der Wasserlinie angeordnet und durch Leitungen und Kanäle in. der Propellerwelle
mit dem Innern der Propellernabe verbunden.
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Es kann aber Fälle geben, wo der Betriebswasserdruck auf die Nabe
des Propellers oder Laufrades so groß wird, daß sich der im Naben; innern benötigte
Öldruck nur mit Hilfe besonderer
Öldruckerzeugungsanlagen erhalten
läßt, wobei dann die ölzufuhreinrichtungen mit Hochdruckstopfbüichsen zu. versehen
sind, so daß der ganze Aufbau verhältnismäßig verwickelt ausfällt. Dabei sind solche
Einrichtungen nur von Weit, wenn auch die unbedingte Gewähr besteht, daß, der erforderliche
Öldruck stets vorhanden sein wird, da sonst keine Sicherheit gegen das Eindringen
von Wasser bestünde.
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Um auch bei hohem äußeren Wasserdruck mit einflachen Mitteln das Eindringen
von Wasser in die Nabe zu verhindern und um sich ferner ein Bild über die Arbeitsweise
der Dichtungen machen zu können, erfolgt in einer Einrichtung. gemäß der Erfindung
die Abdichtung jedes Flügelzapfens sowohl durch eine gegen Betriebswassereintritt
in die Nabe als auch eine gegen Schmiermittelaustritt aus der Niabedienende Dichtung.
Ferner ist ein zwischen diesen zwei, Dichtungen vorgesehener Raum an eine Kontrollvorrichtung
:angeschlossen, die es ermöglicht, sich ein Bild über die Art des Inhalts jenes
Zwischenraumes und damit indirekt über den Zustand der Dichtungen zu machen.
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In den Zeichnungen sind Ausführungsformendes Erfindungsgegenstandes
beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt Fig. i einen ;axialen Längsschnitt
durch einen Teil des Laufrades und der über letzterem befindlichen Teile einer Kapläriturbine
mit -senkrechter Welle, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie Il-II der Fig., i, Fig.
3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. i ; . .
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Fig.4 zeigt in einem axialen Längsschnitt eine zweite Ausführungsform,
und Fig. 5 ist ein -Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 4; Fig. 6 zeigt einen Schnitt
nach der Linie VI-VI der Fig.4.
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In Fig. i bezeichnet i die Flügel einer Kaplanturbine, die mittels
Zapfen 2 drehbar in der Nabe 3 des Turbinenlaufrades-gelagert sind. Der Mechanismus
zum Verstellen der Flügel i ist der Einfachheit halber nicht dargestellt. Die Nabe
3 ist zeit Öl gefüllt, das durch eine Leitung 4 :einem Raum 5 zu,-geführt wird und
aus diesem durch einen Kanal 6, einen Ringraum 7 und einen Kanal 8 ins Innere der
Nabe 3 gelangt. Da der Raum 5 über der Laufradnabe 3 liegt, so ist gegen den sich
hieraus -ergebenden Öldruck abzudichten.
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Die Abdichtung jedes Flügelziapfens 2 erfolgt sowohl durch eine- gegen
Wassereintritt in die Nabe 3 dichtende Dichtung 9 als auch eine gegen Ölaustritt
aus der Nabe 3 dichtende Dichtung i o. Die zwei Dichtungen 9 und i o können von
üblicher Bauart sein, so daß diesbezüglich lediglich zu bemerken ist, daß: die Dichtung
9 zweckmäßig so gebant wird, daß sie je nach dem vorhandenen Wasserdruck einen mehr
oder weniger großen Dichtungsdruck ;ausübt, indem der eigentliche Dichtungskörper
bei veränderlichem- B2tri@ebswasserdruck, wie @er sich z.. B. beim Tauchen oder
Heben eines Unterseebootes einstellt, mehr oder weniger stark gegen die zugeordnete
Gegenfläche angedrückt wird.
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Da sich bekanntlich selbst die beste Dichtung nicht tropfdicht bauen
läßt, so ist für eineWegschaffung des Sickerwassers der Dichtungen 9 zu sorgen,
da sonst auf die Dichtungen i o zuletzt der ganze Betriebswasserdruck zu stehen
kommen könnte, was tunlichst verhindert werden sollte. Zwischen den beiden Dichtungen
9 und io jedes Zapfens 2 ist daher ein als Ringnut i i ausgebildeter Raum vorgesehen,
der durch einen Kanal 12 mit einer allen Kanälen i 2 gemeinsamen, zweiten Ringnut
13 in Verbindung steht. Letztere ist durch Bohrungen 14 und 15 mit
einem Ringraum 16 verbunden, der von der hohlen Turbinenwelle 17 und einem in dieser
kosaxial .angeordneten Rohr 18 begrenzt wird. Nahe dem oberen Ende des Ringraumes
16 ist eine Bohrung 19
vorgesehen, an die ein Ausflußrohr 2o angeschlossen
ist, welches in einen Behälterraum 2 i mündet.
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Falls eine der Dichtungen 9 in kleinerem oder größerem Maße undicht
geworden ist, so kann das eintretende Wasser aus dem betreffenden Zwischenraum i
i durch den zugeordneten Kanal 12, die Ringnut 13, die Bohrungen 14 und 15,
den Ringraiun 16
und die Bohrung 19 zum Ausflußrohr 2o gelangen, um
schließlich im Raum 21 aufgefangen zu werden. Wenn daher in letzterem Wasser festgestellt
werden sollte, was durch öffnien des Absperrorgans 22 möglich ist, so weiß man dann,
daß mindestens eine der Dichtungen 9 nicht mehr vollständig in Ordnung ist. Es ist
dies ein Fingerzeig -dafür, daß die Dichtungen 9 entweder nachgesehen, instand gesetzt
oderersetzt werden müssen. Falls aber Öl oder ein Wasser-öl-Gemisch im Behälterraum
2 1 festzustellen wäre, so würde das bedeuten, daß an den Dichtungen io etwas nicht-
mehr in Ordnung ist. Der Behälternanm 2 i bildet somit zusammen mit dem Absperrorgan
22 eine Kontrollvorrichtung, die es ermöglicht, sich ein. Bild über die Art des
Inhalts der Zwischenräume i i zwischen je zwei. Dichtungen 9 und io und damit
indirekt über den Zustand dieser Dichtungen zu machen.. Damit aber in dieser Hinsicht
keine Verfälschungen vorkommen, ist es unbedingt erforderlich, daß das Rohr 18 am
oberen Ende ,absolut dicht in den Teil 23 eingesetzt und iam unteren Ende absolut
dicht mit der Welle 17 verbunden wird.
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Bei der beschriebenen Bauart stehen die Dichtungen i o bei Urdichtheit
der Dichtungen 9 im schlimmsten Fall unter einem Wasserdruck, welcher der Wassersäule
von Mitte Laufradflügel bis zur Höhe des Ausgußrohres 2o entspricht. Ein solcher
Wasserdruck läßt sich durch Dichtungen bisheriger Ausführung mit voller Sicherheit
überwinden, ganz abgesehen davon, daß der Öldruck im Innern der Nabe 3 in der Regel
höher sein wird als der letztgenannte Wasserdruck.
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Bei der in den Fig. 4, 5 und 6 gezeigten Bauart besteht die Möglichkeit,
- die Arbeitsweise jedes D.ichtun:gspaares 26, 27 der verschiedenen Flügelzapfen
25 einzeln zu kontrollieren. Zu diesem Zweck ist an jedem Flügelzapfen 25 der Raum
z8 zwischen
einer gegen Wassereintritt in die Nabe 29 dichtenden
Dichtung 26 und einer gegen Ölaustritt aus :der Nabe 29 dichtenden Dichtung 27 durch
:eine Bohrung 3o in .der Laufradnabe 29 an ein Rohrstück 3 i angeschlossen. Letzteres
steht über in der hohl ausgebildeten Turbinenwelle 34 angebrachte Bohrungen 32 und
33 mit einem Röhrchen 35 in Verbindung, das im Hohlraum der Turbinenwelle 34 gelegen
ist und sich in der Längsrichtung der letzteren erstreckt. Nahe dem oberen Ende
steht das Röhrchen 35 über eine Bohrung 36 in der Turbinenwelle 34 mit einem Ausflußrohr
37 in Verbindung, das in einen Behälterraum 38 ausgießt. Letzterer entspricht dem
Raum 2 i der ersten Ausführungsform. Jedem Flügelzapfen 25 ist ein eigenes Röhrchen
35 mit Ausflußrohr 37 zugeordnet.
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Sollte sich während des Betriebes im Raum 38 Wasser ansammeln, so
ist es vorerst nicht möglich, festzustellen, welche der Dichtungen 26 nicht mehr
ordnungsgemäß arbeitet. Während des Stillstandes der Turbine ist es aber möglich;
an das Ausfluß,-e:nde der Rohre 37 eine kleine Handpumpe anzu= setzen und damit
allfällig vorhandenes Wasser aus dein Röhrchen 35 herauszusaugen. Die Menge des
herausgesaugten Wassers kann einigermaßen einen Hinweis über die Größe der Undichtheit
einer Flügeldichtung geben. Auch bei dieser Bauart kann eine relativ hohe Undichtheit
der Dichtungen 26 in Kauf .genommen werden, solange das in die Zwischenräume 28
gelangende Leckwasser mit Sicherheit in den Behälterraum 38 abgeführt wird.
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Für die Anwendungsmöglichkeit der Erfindung spielt die Art der Ausbildung
der Mittel, welche eine Verbindung zwischen dem Raum zwischen den zwei Dichtungen
jedes Zapfens und der eigentlichen Kontrollvorrichtung herstellen, keine Rolle,
so daß die betreffenden Mittel auch anders ausgebildet sein können, als in den Figuren
veranschaulicht ist.
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Bei Propellern, Turbinen oder Pumpen mit waagerechter Welle läßt sich
die Erfindung sinngemäß anwenden. Nur ist dann der Behälter für das Auffangen von
Sickerwasser und Sickeröl in bezug ,auf die betreffende Welle so anzuordnen, daß
die Behälterachse zur Wellenachse rechtwinklig zu stehen kommt, anstatt gleichachsig
zu sein, wie letzteres in den Fig. i und 4 der Fall ist. Anstatt den im Innern der
Nabe des Propellers oder des Laufrades erforderlichen Druck mit Hilfe von Drucköl
zu erzeugen, kann hierfür auch ein anderes flüssiges oder gasförmiges Schmiermittel
zur Verwendung kommen.