DE951122C - Waermeelastische Dichtung fuer Kreisringspalte, insbesondere bei hohen Temperaturen - Google Patents

Description

• Wärmeelastische Dichtung für Kreisringspalte, insbesondere bei hohen Temperaturen Die Erfindung betrifft eine wärmeelastische Dichtung für Kreisringspalte, insbesondere bei hohen Temperaturen.
• Kreisringspalte treten dort auf, wo Hülsen mit kreisförmiger Innenbegrenzung des Querschnitts über Körpern mit kreisförmiger Außenbegrenzung des Querschnitts zentrisch angeordnet werden. Dies ist beispielsweise bei Strömungsmaschinen, wie Gas- und Dampfturbinen, der Fall. Derartige Kreisringspalte,dienen oft zur Fortleitung von flüssigen oder gasförmigen Medien, insbesondere wenn diese als Heiz- oder Kühlmittel für die den Spalt bildenden Wandungen wirken. Hierbei ist die konstruktive Anordnung häufig in der Weise gegeben; daß das den Ringspalt durchströmende Medium an einer bestimmten Stelle nach außen geführt wird und der Ringspalt ,hinter dieser Entnahmestelle abzudichten ist. Diese Abdichtung gestaltet sich auch .bei hohen Temperaturen so lange einfach, als beide Körper, welche mit ihren Wandungen den Kreisringspalt bilden, aus Werkstoffen von gleicher Wärm-eaus-dehnung hergestellt und gleichen Temperaturen ausgesetzt sind. Sobald dies aber nicht der Fall ist, bereitet die Abdichtung bei hohen Temperaturen Schwierigkeiten, weil die Größe des Ringspaltes im heißen Betriebszustand sich gegenüber derjenigen im kalten Zustand ändert. Außerdem treten dann an der Dichtstelle axiale Relativverschiebungen zwischen äußerem und innerem Körper auf, wenn die Fixierung,der beiden Körper nicht an derDichtstelle selbst liegt. Für die infolgedessen notwendige nachgiebige Abdichtung ist ein hochelastisches Material, wie etwa Gumini od. dgl., wegen der hohen Temperaturen meist nicht geeignet.
• Ebensowenig ist bei- .den vorgenannten Verhältnissen wegen der Unmöglichkeit des Zusaanmenfügens eines in Achsebene ungeteilten äußeren Körpers mit dem inneren Körper ein Doppellabyrinth üblicher Ausführung anwendbar, bei dem etwa von beiden Seiten :der Spaltbegrenzungsflächen ausgehende kreisringförmige Dichtungsleisten -oder Spitzen ineinandergreifen. Andererseits wäre ein einfaches Labyrinth d'er Art, daß Dichtungsleisten oder Spitzen nur von einer der beiden Begrenzungsflächen des Krefsringspaltes ausgehen, an sieh zwar möglich, aiber -nicht sehr wirksam, weil nach Eintritt der relativen Wärmedehnung des äußeren gegenüber dem inneren Körper die Dichtwirkung unzureichend ;ist.
• Um diesen Mängeln abzuhelfen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, eine wärmeelastische Abdichtung zwischen zwei in der Achsebene ungeteilten konzentrischen Körpern, die einen Kreisringspalt zwischen sich lassen und an einer Stelle abseits der Dichtung fixiert sind, dadurch zu bilden, daß die konzentrischen Körper an der Dichtstelle .durch ein besonders ausgebildetes Gewinde verschraubt sind, das ein den zu erwartenden Wärmedehnungsverschiebungen entsprechendes Zahnfiankenspiel aufweist. Die Verschraubung kann dabei nach weiteren Merkmalen der Erfindung in der Weise erfolgen, daß jeweils im Bereich der abzudichtenden Stelle " an jedem Körper ein Gewinde mit kleinerer Zahrvbreite als Zahnlückenbreite vorgesehen ist, wobei die Fixierung der Körper so angeordnet ist, daß nach erfolgter Verschraubung der kalten Körper die ineinandergreifenden Gewindegänge an derjenigen Flankenseite aneinanderliegen, von der die Gewindegänge des der stärkeren Wärmeausdehnung unterliegenden Teiles sich in den Spielraum der Gewindegänge des anderen Teiles absetzen können und dadurch eine Art Doppellabyrinthdichtung hilden.
• Die Verschraubung kann beispielsweise durch mit entsprechendem Zahnlüekenspiel versehene Außenrechteckgewirnde auf dem Innenkörper und Innenrechteckgewinde auf dem Ringkörper erfolgen.
• In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Hierbei zeigt Fig. i einen axialen Schnitt durch Welle und umgebende Hülse, beispielsweise einer Turbine, mit erfindungsgemäßer Abdichtverschraubung der Teile und Lage der Gewindegänge im Kaltzustand, Fig. 2 denselben Axialschnitt wie in Fig. i, jedbeh unter Aufzeigung der Verschiebung der Gewindegänge im Zustand hoher Erwärmung.
• Über die beispielsweise aus ferritischem Werkstoff bestehende Welle i ist eine Hülse 2 gezogen, die angenommenerweise aus austenitischem Werk-Stoff hergestellt ist und mittels Radialbolzen 3 gegenüber der Welle i fixierst sowie wärmeelastisch zentriert ist. In .dem Kraisringspalt ¢ zwischen Welle i und Hülse 2 strömt in Richtung der Pfeilei ein Kühlmittel zur Kühlung der Welle i, das durch Bohrungen 6 in zur Wellenachse x=x senkrechter Richtung aus dem Ringspalt 4 austritt. Zur Ab-!@ dichtung des Ringspaltes 4 hinter der Bdhrung 6 ist erfindungsgemäß- im Dichtungsbereich D eine Verschraubung der Teile i, 2 vorgesehen, die wie folgt ausgebildet ist: An der Welle i ist ein Außengewinde 7 angebracht, dessen Gewindegänge eine Zahnbreite z aufweisen, die kleiner als düe Zahnlückenbreite b ist. Die Zahnlückenbreite b ist dabei so bemessen, d aß das Zahnflankenspiel b-z- mindestens so groß wie die im Abdichtbereüch durch unterschiedliche Wärmedehnung zu erwartende relative Längsverschiebung der Körper i, z ist-Dementsprechend ist auchdie Gewindesteigung b -I- z bestimmt. An der Hülse 2 ist in analoger Weise ein. entsprechendes Gegengewinde 8 ausgebildet- Im Beispiel ist das Gewinde 7 ein AußenTechteckgewinde an der Welle i und das Gewinde 9, ein Innenrechteckgewinde an der Hülse 2. Sellstverständlich kann auch irgendeine andere Gewirldeprofilform benutzt werden, sofern sie nur eire genügend großes Zahaflankenspiel für die Wärmedehnungsverschiebung der Gewindegänge zuläßt. Mittels der Gewinde 7, 8 werden die Teile i, 2 im kalten Zustand zunächst gegenseitig verschraubt. Die Radialfixierung 3 ist dabei erfindungsgemäß so _ angeordnet, daß nach erfolgter Verschraubung die Gewindegänge 8 des austenitischen Teiles 2, der sich bei Erwärmung stärker ausdehnt als der ferritische Teil i, im kalten Zustand- gegen diejenige Zahnflankenseite 7" des Gewindes 7 des ferritisehen Teiles i anliegen, von der aus sie sich bei auftretender Wärmedehnung nach dem Zahnlückenspielraum b hin absetzen können. Ist dies der Fall, dann bilden die ineinandiergreifenden Gewindegänge_ 7, .8 eine doppellabyrinthartige Dichtung, welche im dargestellten Beispiel die Abdichtung des Kreisringspaltes 4 in der Zeichnung nach oben übernimmt. Dieser Betriebszustand ist in Fig. 2 gezeigt.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Wärmeelastische Dichtung für Kreisringspalte-zwischen in Achsebene ungeteilten konzentrischen Körpern von unterschiedlicher Wärmedehnung, die an einer Stelle abseits der Dichtung gemeinsam bzw. gegenseitig fixiert sind, insbesondere bei (hohen Temperaturen, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper (i, 2) an der Dichtstelle (D) durch ein Gewinde (7,- 8), das ein den zu erwartenden Wärmede'hnugsverschiebungen entsprechendes Flankenspiel aufweist, verschraubt sind.
2. 2. Wärmeelastische Dichtung 'nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem der Körper (i, 2) ein Gewinde (7 bzw. 8) von jeweils kleinerer Zahnbreite (z) als Zahnlückenbreite, (b) vorgesehen ,ist, woboi die Fixierung (3) der Körper so angeordnet ist, daß am Ende des Verschraubungsvorganges der kälten Körper (i, 2) die ineinandergre@fenden Gewindegänge (7, 8) an derjenigen Flankenseite (7a) aneinanderliegen, von welcher. aus bei Erwärmung die Gewindegänge dies der stärkeren Wärmeausdehnung unterliegenden Teiles sich in den Zahnlückenspielraum (b) des anderen Teiles äbsetzen können und dadurch eine Art Doppellabyrinthdichtungbilden.
3. 3. Wärmeelastisch,eDichtungriachAnspruch2, dadurch gekennzeichnet, daß. an dem einen Körper ein Auß,#nnechteckgewinde und,- an dem. Ringkörper ein Innenredhteckgewiude mit jeweils entsprechendernZahnüankenspiel (b -z) ausgebildet ist. -