DE950524C

DE950524C - Labyrinthstopfbuechse aus einzelnen Segmenten

Info

Publication number: DE950524C
Application number: DEP11538A
Authority: DE
Inventors: Henry George Yates
Original assignee: Parsons and Marine Engineering Turbine Research and Development Association
Current assignee: Parsons and Marine Engineering Turbine Research and Development Association
Priority date: 1953-03-25
Filing date: 1954-03-16
Publication date: 1956-10-11
Also published as: GB724316A

Description

Labyrinthstopfbüchse aus einzelnen Segmenten Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Labyrinthstopfbüchse, bei welcher .eine Anzahl von Segmenten so angeordnet sind, daß sie einen die Turbinenwelle völlig umgebcnden Ring bilden, wobei jedes Segment durch eine Feder radial einwärts gegen feste Anschläge gepreßt wird. Wenn bei einer solchen Anordnung eine Radialbewegung des Rotors relativ zum Stopfbüchsengehäuse in einem Ausmaße stattfindet, welches genügt, um die Welle in Berührung mit einem der S:topfbüchsensegmente zu bringen, dann kann sich das betreffende Segment nach auswärts bewegen, wodurch die Feder ausgelenkt wird. Wenn dann die Welle anschließend ihre normale Lage zum Stopfbüchsengehäuse wieder einnimmt, .drückt ,die Feder das Segment in seine normale Bletriebslage zurück.
Im Betriebe besteht eine Druckdifferenz zwischen Vorder- und Rückseite jedes Stopfbüchsensegments, wodurch dasselbe axial gegen eine Seite der Nut im Stopfbüchsengehäuse, in welcher das Segment geführt wird, gepreßt wird. Es ist daher eine beträchtliche Reibung zu überwinden, wenn die Welle das Segment nach auswärts drückt, und auch die Feder muß .hinreichend stark sein, um das Segment anschließend gegen den Einfluß der Reibungskräfte in seine Betriebslage zurückzuführen. Infolgedessen muß die Feder verhältnismäßig stark sein, und' es ergeben sich aus dem Schub, der von der Welle auf das Segment ausgeübt wird, um sowohl die Reibung als auch den Federdruck zu überwinden, sehr große Drucke und, Reibungsbelastungen an :den Berührungsstellen zwischen Welle und Segment.
Die vorliegende Erfindung hat sich, die Aufgabe gestellt, diese Nachteile zu beseitigen. Sie betrifft ein. Segment, das einen Teil eines Kreisringes bildet und auf der Seite des geringeren Druckes mit einer Kippkante versehen ist, wobei die Labyninthspalten gegenüber dieser Kante nach der Seite .höheren Druckes versetzt angeordnet sind, so d@aß der Teil :bzw. die Teile des Segments, welche die Strömung :durch :den Raum zwischen Stopfbüchse und Welle abdichten, radial verschoben werden kann bzw. können, ohne dabei wesentliche Reibungskräfte überwinden zu müssen, falls die Welle mit der Stopfbüchse in Berührung kommt.
Die Segmente können für die Zusammenarbeit mit entsprechenden Ringflächen an der Welle Dichtungsspitzen tragen oder aber die Dichtungsspitzen können an. der Welle selbst angebracht sein, während sich die Ringflächen an :den. Segmenten befinden. Selbstverständlich ist es ebensogut möglich, daß einige Dichtungsspitzen an den Segmenten und' andere am Rotor bzw. der Welle vorgesehen sind.
Falls die Labyrinthstopfbückse für Betriebsverhältnisse bestimmt ist, bei denen> eine Umkehrung des Druckgefälles zwischen. den beiden Seiten der Segmente möglich ist, kann man dennoch die erinnd'ungsgemäße Stopfbüchse verwenden, wenn man die auf die Segmente wirkenden Federn hinreichend verstärkt.
In den schematischen Zeichnungen zeigt Fig. i eine Ausführungsform eines Segments nach der Erfindung im Aufriß; Fig.2 ist ein Seitenriß, in der Richtung des Pfeiles Ader Fig. i gesehen; Fig. 3 ist ein Grund'riß eines Segments nach. den Fig. i und. a ; Fng. q. zeigt ein Segment nach den Fig. i bis 3 nach Einbau in das Stopfbüchsengehäuse einer Turbine; Fig.5 zeigt ein im Verhältnis zu seiner normalen Lage durch Berührung mit der Welle verschobenes Segment; Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch drei Segmentringe einer Labyrinthstopfbüchse nach der Erfindung.
Die Fig. i bis 5 zeigen als Beispiel- für die Durchführung der vorliegenden Erfindung eine zweckmäßige Ausführungsform derselben. An der Welle a eines. Turbinenrotors befinden sich mehrere abgesetzte Ringflächen. b und c. Bei den Segmentringen sind an jedem Segment d zwei Dichtungsspitzen e und f angebracht, die mit den Segmenten aus einem Stück bestehen. Jedes Segment hat einen im wesentlichen L-förmigen Querschnitt. Es besitzt ein verbreitertes Oberteil l und: ein die Dichtungsspitzen -tragendes Unterteil g. Das Oberteil l befindet sich lose innerhalb einer Ringnut h in dem Stopfbüchsengehäuse i und wird radial einwärts gegen die festen Anschlagflächen j gedrückt, und zwar durch eine oder mehrere leichte Schraubendruckfedern k, deren Enden sich an das Oberteil des Segments d bzw. an das Gehäuse i anlegen. Ein Zapfen p mit kegelförmigem Kopf ist in das Segment d eingesetzt und dient als Führung der Feder k.
Die auf Bier Seite des geringerenDruckes liege@nden Flächen m und n des Oberteils bzw. des Segments sind eben, und die Fläche in liegt an einer Nutfläche m' an. Die Dichtungsspitzen sind gegen die besagten Flächen in Richtung des höheren Druckes versetzt, so Jaß, falls die Wellenringflächen b und c mit den Dichtungsspitzen e und f eines Segments in Berührung kommen sollten (Fig. 5), das letztere um seine obere, der Strömung abgewandte Kante o gekippt wird:, ohne daß :dabei ein wesentlicher Reibungswiderstand zu überwinden wäre, :da die nachgiebige Feder k diese Kippbewegung zuläßt. Die dem Druck zugewandten Flächen der Oberteile l sind mit Rippen q ausgestattet, die genügend: Spiel für eine Kippbewegung zulassen.
Die Federn können verhältnismäßig schwach sein, :da sie lediglich eine Kraft auszuüben haben, die das Gewicht des Segments etwas übersteigt, damit auch die Segmente unterhalb der Welle in ihre Betriebslage zurückgeführt werden können, sobald die Welle ihre normale Lage wieder einnimmt.
Beim Kippen kommt lediglich die der Kippkante zunächst gelegene Dichtungsspitze e in Berührung mit der Welle, während die @ andere Di.chtungsspitze fabgehoben wird und frei geht. Damit beschränkt sich der Abrieb zwischen den Spitzen und der Welle auf die Spitze e, während, die andere Spitze kaum beschädigt werden dürfte.
Falls gewünscht, können einige oder alle dieser Dichtungsspitzen anstatt allein an dem Segment auch an der Welle vorgesehen werden.
Falls Betriebsverhältnisse vorliegen, bei denen eine Umkehrung des Druckgefälles zwischen den beiden Seiten der Segmente möglich ist, kann man die Haltefedern, für die Segmente in angemessener Weise verstärken, um die Segmente daran zu hindern, durch das umgekehrte Druckgefälle gekippt zu werden.
Die obenerwähnten Schraubenfedern können durch andere Federformen, wie z. B. Blattfedern, ersetzt werden, jedoch ist es in allen Fällen wünschenswert, daß die Federn so ausgeführt sind, daß sie der Bewegung der Segmente keinen nennenswerten Reibungswiderstand, entgegensetzen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Labyrin,fstopfbüohse aus einzelnen Segmenten, die Teile eines Kreisringes :sind, dadurch gekennzeichnet, daß die die Labyrinthspalte begrenzenden Teile der Segmente nach der Richtung des höheren Druckes versetzt angeordnet sind und die Segmente so in Ringnuten des Stopfbüchsengehäuses eingesetzt sind, da,ß sie um eine auf der dem geringeren Druck zugekehrten Stirnseite angebrachten Kante kippen können.
2. Labyrinthstopfbüchse nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, @daß die Segmente ungefähr L-förmigen Querschnitt haben und auf dem Unterteil. (g) dieser Segmente seitlich versetzt, Labyrinthspalten begrenzende Glieder angebracht sind, während der obere in die Nuten des Stopfbüchsengehäuses (2l eingreifende Teil (L) als Widerlager verbreitert ist und einen kegelförmigen Zapfen (p) mit aufgesteckter Schraubenfeder (k) trägt, wobei die auf der Seite geringeren Druckes liegende Stirnfläche der Segmente eben ausgeführt ist, die .andere Stirnfläche eine die Kippbewegung ermöglichende Kante (o) aufweist, während die höherem Druck zugekehrte Fläche und 'die der Welle abgewandte Fläche so geformt sind, daß die Kippbewegung nicht behindert -ist. .
3. Labyrinthstopfbüchse nach Anspruch i und 2, .dadurch gekennzeichnet, daß jedes Stopfbüchsensegment mit mindestens zwei die Labyrinthspalten bildenden Dichtungsspitzen (e und f) versehen ist. Labyrinthatopfbüchsenach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, .daß die .durch eine Dichtungsspitze und eine gegenüberliegende Dichtfläche gebildeten Labyrinthspalten derart angeordnet sind, daß bei einem Teil der Labyrinthspal,ten die Dichtungsspitzen mit der Welle, bei. dem anderen Teil mit den Segmenten verbunden, sind. Labyrinthstopfbüch.se nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, @daß jedes Segment mindestens zwei Dichtungsspitzen aufweist, die mit entsprechenden ringförmigen Dichtflächen der Welle zusammenwirken. 6. Labyninthstopfbüchse nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Segment ringförmige Dichtflächen aufweist, die mit mindestens zwei entsprechenden Dichtungsspitzen der Welle zusammenwirken. 7.. Labyrinthstopfbüchse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle von Schraubenfedern andere Federelemente, z. B. Blattfedern, Verwendung finden.