CH414282A - Berührungsfreie Wellendichtung für Turbomaschinen - Google Patents
Berührungsfreie Wellendichtung für TurbomaschinenInfo
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- CH414282A CH414282A CH566363A CH566363A CH414282A CH 414282 A CH414282 A CH 414282A CH 566363 A CH566363 A CH 566363A CH 566363 A CH566363 A CH 566363A CH 414282 A CH414282 A CH 414282A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/44—Free-space packings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
- F01D11/02—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type
- F01D11/025—Seal clearance control; Floating assembly; Adaptation means to differential thermal dilatations
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Description
Berührungsfreie Wellendichtung für Turbomaschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine berührungs freie Wellendichtung für Turbomaschinen, deren Au ssenring in Segmente unterteilt ist, welche im Gehäuse radial beweglich geführt sind und an denen zu deren radialen Ausweichbarkeit und/oder zur selbsttätigen Einstellung des Dichtspaltes in Abhängigkeit von dem an den Segmenten in radialer Richtung nach in nen wirkenden Druckunterschied jeweils die Kraft einer Feder angreift. Bei schon vorgeschlagenen und bekanntgeworde nen Ausführungen solcher Wellendichtungen wird die Federkraft von Federn - Blattfedern oder Schrauben federn - aufgebracht, welche jeweils zwischen den einzelnen Segmenten des Aussenringes und dem sie umgebenden Gehäuse angeordnet und in radialer Richtung vorgespannt sind. Jene Anordnung erfor dert einen radialen Zwischenraum zwischen dem Aussenring und dem Gehäuse zur Unterbringung der Federn und damit eine Vergrösserung der radialen Abmessungen des Gehäuses. Ein solcher Zwischenraum und damit eine Ver grösserung der radialen Gehäuseabmessungen wird gemäss vorliegender Erfindung dadurch vermieden, dass die Federkraft von Federn aufgebracht wird, welche jeweils zwischen den Stossflächen zweier be nachbarter Segmente in tangentialer Richtung vorge spannt sind. Bei Wellendichtungen mit radialer Ausweichbar- keit der Segmente können solche Federn Zugfedern sein, welche die Segmente zusammenziehen, und bei Wellendichtungen mit selbsttätiger Dichtspalteinstel- lung können sie Zug- oder Druckfedern sein und je nachdem, ob die an den Segmenten angreifende resultierende Druckkraft radial nach aussen oder nach innen gerichtet ist. Werden Schraubenfedern verwendet, so können diese jeweils in einer tangentialen Bohrung unterge bracht werden, welche jeweils in einem der beiden benachbarten .Segmente von dessen Stossfläche ausge hend eingearbeitet ist. Sind die Schraubenfedern Druckfedern, kann die übertragung der Federkraft über einen Federteller erfolgen, welcher mit einem in der Bohrung geführten Federstössel verbunden ist, der entgegen der Federkraft so weit verschoben und in der ausgelenkten Stellung festgehalten werden kann, dass die Auflage des Federtellers an der Stossflä che des benachbarten Segmentes und damit die Über tragung der Federkraft unterbrochen ist. Eine solche Anordnung zur Unterbrechung der Kraftübertragung ist dazu vorgesehen, um den Ein- und Ausbau der in dem Gehäuse geführten Segmente zu vereinfachen. Zum Verschrieben und Festhalten des Federstössels eignet sich ein gabelförmiger Keil, welcher an dem Federstössel in radialer Richtung aufgebracht wird und der dabei einerseits mit einer zu seiner Längsrich tung normalen Fläche am Segment und anderseits mit zwei zueinander parallelen Anflachungen am Umfang des Federstössels in Angriff steht. Das Lösen des Keils kann. in bekannter Weise mittels einer an ihm in senkrecht zur Richtung des Federstössels angebrach ten Schraube erfolgen. Bei Wellendichtungen mit selbsttätiger Dichtspalt- einstellung gilt es, die bei Auslenkung der Segmente auftretende Reibung in der Führung im Gehäuse möglichst niedrig zu halten oder ganz zu vermeiden, um eine definierte Zuordnung zwischen resultierender Druckkraft und Auslenkung zu sichern. Dies kann dadurch erreicht werden, dass zur Fixierung der Segmente in Umfangsrichtung tangential angeordnete Blattfedern vorgesehen werden, welche einerseits an deren Aussenseite und anderseits an der Innenfläche des Gehäuses lösbar befestigt sind. Bei Wellendichtungen als innere Dichtung in Tur bomaschinen, deren Segmente die Leitschaufeln einer Stufe tragen, dienen diese Blattfedern zugleich zur Übertragung des auf die Leitbeschaufelung wirken den Reaktionsmomentes zum Gehäuse. Da bei Wellendichtungen mit selbsttätiger Dicht spalteinstellung die Forderung nach Vermeiden eines Anstreifens der Welle am 'Aussenring im allgemeinen vor der Forderung nach geringen Undichtheitsverlu- sten, insbesondere bei niedrigen Teillasten der Turbo maschine, steht, ist es zweckmässig, die Blattfedern mit einer radial nach aussen gerichteten Vorspannung einzubauen. Eine solche Vorspannung dient zur Un terstützung der Verschiebung der Segmente von en gem auf weiten Dichtspalt. Die beim Zusammenbau der einzelnen Segmente zu dem Aussenring der Wellendichtung auftretenden Schwierigkeiten können dadurch umgangen werden, dass in die tangential gerichtete Bohrung ein Gewinde ring eingeschraubt wird, welcher als Endanschlag für den Federteller in Richtung der Federkraft dient. Dabei kann der Federstössel in der zentrischen Boh rung dieses Gewinderinges geführt werden. Eine einfache Möglichkeit zur Einstellung der zwischen zwei benachbarten Segmenten wirkenden Federkraft kann dadurch geschaffen werden, dass als Auflageteil für den Federstössel ein Gewindestift vor gesehen wird, welcher an der Stossfläche des benach barten Segmentes in einem tangential verlaufenden Gewindeloch eingeschraubt wird. Durch Verstellen dieses Gewindestiftes in dem Gewindeloch kann die Stellung des mit dem Federstössel verbundenen Feder tellers und damit die Vorspannung der Feder auf den gewünschten Betrag eingestellt werden. Besteht zwischen den beiden Seiten der berüh rungsfreien Wellendichtung ein hohes Druckgefälle, iso kann es unter Umständen nicht mehr möglich sein, die in einem solchen Falle zur radialen Ausweichb,ar keit der Segmente und/oder zur selbsttätigen Einstel lung des Dichtspaltes notwendige hohe Federkraft durch nur eine Feder an den Stössen zwischen den Segmenten aufzubringen. Für solche Fälle wird vorge schlagen, an beiden zueinander gerichteten Stossflä chen der benachbarten Segmente tangentiale Boh rungen einzuarbeiten und in jeder dieser Bohrungen eine Druckfeder einzusetzen. Eine hohe resultierende Federkraft wird in diesem Falle jedoch nur dann er reicht, wenn diese beiden Federn parallel geschaltet werden. Dies kann dadurch verwirklicht werden, dass deren Federkraft über den Federstössel jeweils auf den in der tangentialen Bohrung des benachbarten Seg mentes eingeschraubten Gewindering übertragen wird. Bei Anordnung einer berührungsfreien Wellen dichtung in einem in Achsebene geteilten Gehäuse ist es im Hinblick auf die Montierbarkeit zweckmä ssig, die im Gehäuse radial beweglich geführten Seg mente so anzuordnen, dass an beiden Seiten der Spalt zwischen den Stossflächen zweier benachbarter Seg mente in der Ebene der Teilfuge des Gehäuses liegt. Werden weiterhin die in einer Gehäusehälfte unterge brachten Segmente nach Aufbringen der zwischen ihnen wirkenden Federvorspannung jeweils für sich in beiden Umlaufrichtungen so fixiert, dass der Kräf teverlauf in dem von den Segmenten gebildeten Au ssenring der Wellendichtung in der Ebene der Gehäu- seteilfuge unterbrochen ist, so können die Gehäuse hälften mitsamt den jeweils in ihnen untergebrachten Segmenten unmittelbar zusammengefügt bzw. ge trennt werden. Eine derartige Fixierung der jeweils in einer Gehäusehälfte untergebrachten Segmente kann durch Fixierschrauben erfogen, welche in einem Gewindeloch an der Gehäuseinnenseite eingeschraubt sind, durch tangentiale Durchgangsbohrungen in den jeweils äusseren Segmenten der Gehäuse- hälften verlaufen und deren Schraubenkopf je weils in einem Einschnitt an der 'äusseren Stoss fläche dieser äusseren Segmente untergebracht ist. Bei dieser Ausbildung kann die zwischen den Seg menten der Gehäushälften wirkende Federvorspan- nung durch Verstellen der Fixierschrauben auf den vorgesehenen Wert eingestellt werden. Wegen der Anordnung der Schraubenköpfe in Einschnitten an den äusseren Stossflächen der äusseren Segmente der Gehäusehälften braucht der Spalt zwischen den äu sseren Stossflächen dieser Segmente nicht grösser be messen zu werden. Zugleich ist eine leichte Zugäng lichkeit zu den Fixierschrauben von der Teilfuge her gewährleistet. Werden in den tangentialen Durchgangsbohrun gen durch diese äusseren Segmente neben den Fixier schrauben Druckfedern eingesetzt, so können diese zwischen einem in der Durchgangsbohrung eingear beiteten Ringansatz und dem Schraubenkopf dieser Fixierschrauben vorgespannt werden. Schliesslich wird auf die Möglichkeit hingewiesen, die Federkraft durch in die tangentialen Bohrungen eingesetzte Tellerfedern zu erzeugen. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. In dem in Fig. 1 dargestellten achsnormalen Schnitt durch die Wellendichtung umschliesst der aus den Segmenten 21 zusammengesetzte Aussenring 2 die Welle 1. Diese Segmente 21 sind in dem in Achs ebene geteilten Gehäuse 3 radial beweglich angeord net. Die zur radialen Ausweichbarkeit der Segmente bzw. zur selbsttätigen Einstellung des Dichtspaltes 25 vorgesehenen Federn wirken erfindungsgemäss je weils zwischen den Stossflächen 22 zweier benachbar ter Segmente in tangentialer Richtung. In dem darge stellten Ausführungsbeispiel sind schraubenförmige Druckfedern 4 in an den Stossflächen 22 der Seg mente eingearbeiteten tangentialen Bohrungen 23 un tergebracht, deren Federkraft jeweils über Federtel- ler 51 auf die Stossfläche der benachbarten Segmente übertragen wird. Fig. 2 zeigt in vergrösserter Darstellung die An ordnung zur Unterbrechung der Federkraftübertra- gung mittels eines an dem Federteller 51 befestigten, in der Bohrung 23 geführten Federstössels 52, welcher durch Eingriff des gabelförmigen Keils 6 einerseits an der zu seiner Längsrichtung normalen Fläche 24 am Segment und anderseits an den Anflachungen 53 an seinem Umfang entgegen der Federkraft ausge- lenkt und festgehalten werden kann. Zum Lösen des gabelförmigen Keils 6 dient die an ihm angebrachte Schraube 7. Die Fixierung des Aussenringes 2 bzw. die über tragung von am Aussenring wirkenden Momenten auf das Gehäuse 3 erfolgt über die in Fig. 1 einge zeichneten tangential angeordneten Blattfedern 8, welche bei Wellendichtungen mit Dichtspalteinstel- lung zwecks sicheren Abhebens der Segmente mit einer radial nach aussen wirkenden Vorspannung an der Seite des Aussenringes 2 und an der Innenfläche des Gehäuses 3 lösbar befestigt sind. Die Sicherheits anschläge 9 sind lediglich dazu vorgesehen, um die Fixierung bzw. Momentübertragung auch im Falle einer überbeanspruchung bzw. eines Versagens der Blattfedern 8 zusichern. In der Fig. 3 der Zeichnung ist in einem achs normalen Schnitt eine besonders vorteilhafte Anord nung dargestellt, bei welcher die Federkraft nur einer Druckfeder zwischen den benachbarten Segmenten wirkt. In die an der Stossfläche 22 des Segmentes 21 angebrachten tangentialen Bohrung 23 ist der Ge windering 54 eingeschraubt. Er dient als Endanschlag für den Federteller 51 der Feder 4. Der Federstö ssel 52 wird in der zentrischen Bohrung 55 des Ge winderinges 54 geführt. Als Auflage für den Feder stössel 52 ist der an der Stossfläche 22 des benachbar ten Segmentes 21 in dem Gewindeloch 57 einge schraubte Gewindestift 56 vorgesehen. Durch dessen Verstellung kann die zwischen den Segmenten wir kende Federkraft .auf den gewünschten Betrag einge stellt werden. Bei dem in der Fig. 4 der Zeichnung wiedergege benen achsnormalen Schnitt sind an den beiden zu einander gerichteten Stossflächen 22 der benachbar ten Segmente 21 tangentiale Bohrungen 23 angeord net. Die in diesen Bohrungen untergebrachten schrau benförmigen Druckfedern 4 isind dadurch parallel ge schaltet, dass deren Federkraft jeweils über den Feder stössel 52 auf den in der Bohrung des benachbarten Segmentes eingeschraubten Gewindering 54 übertra gen wird. Hierbei ist einer der beiden Federstössel 52 durch den als Anschlag für einen Federteller 51 vor gesehenen Gewindering 54 durch die Bohrung 55 zentrisch durchgeführt, während der andere Feder stössel an seinem Ende in drei gleichmässig über einen Kreisumfang verteilte Einzelzapfen 58 übergeht - siehe hierzu den in der Fig. 5 wiedergegebenen Schnitt längs der Linie<I>A - B</I> der Fig. 4. Diese Ein zelzapfen 58 ragen durch Bohrungen 55 an dem zu ihrer Seite gelegenen Gewindering und liegen an dem gegenüberliegenden Gewindering auf, ohne auf den durch letzteren zentrisch verlaufenden Federstössel einzuwirken. Die Übertragung der Federkraft über die mit den exzentrisch angeordneten Einzelzapfen 58 versehenen Federstössel 52 kann dadurch aufgehoben werden, dass der Schraubbolzen 65 durch die Gewindebohrung 59 geschraubt wird. Hierbei werden nach Auflage dieses Schraubbolzens 65 an dem zu seiner Seite gele genen Gewindering 54 und bei dessen Weiterschrau ben die Einzelzapfen 58 von dem in dem gegenüber liegenden Segment eingeschraubten Gewindering ab gehoben. Der in diesem gegenüberliegenden Segment ange ordnete Federstössel 52 wird durch Eintreiben des Keils 66 in den Längsschlitz 68 entgegen der Feder kraft verschoben. Die Mutter 67 dient zum Lösen dieses Keils 66. In Fig. 6 ist eine Anordnung zur Fixierung der jeweils in den Gehäusehälften 31 und 32 des in Achs ebene entlang der Teilfuge 35 geteilten Gehäuse 3 ersichtlich. An beiden Seiten des durch die Segmente 21 gebildeten Aussenringes 2 liegt der Spalt zwischen den Stossflächen 22 zweier benachbarter Segmente in der Ebene der Teilfuge 35. Die Fixierung der jeweils innerhalb der Gehäusehälften 31 und 32 unterge brachten Segmente 21 erfolgt mittels der Fixier schrauben 36, die in dem Gewindeloch 34 an der Innenseite 33 des Gehäuses eingeschraubt sind und die durch die Durchgangsbohrungen 26 in den inner halb der Gehäusehälften aussenliegenden Segmenten in tangentialer Richtung verlaufen. Der Schrauben kopf 37 dieser Fixierschrauben 36 ist in dem in die äusseren Stossflächen 22 dieser Segmente eingearbei teten Einschnitt 27 untergebracht. Die in den Durchgangsbohrungen 26 eingesetzten Druckfedern 4 sind zwischen dem Ringansatz 28 und dem Schraubenkopf 37 vorgespannt.
Claims (1)
- PATENTANSPRUCH Berührungsfreie Wellendichtung für Turboma schinen, deren Aussenring in Segmente unterteilt ist, welche im Gehäuse radial beweglich geführt sind und an denen zu deren radialen Ausweichbarkeit und /oder zur selbsttätigen Einstellung des Dichtspaltes in Abhängigkeit von dem an den Segmenten in radi aler Richtung nach innen wirkenden Druckunter schied jeweils die Kraft einer Feder angreift, dadurch gekennzeichnet, dass die Federkraft von Federn auf gebracht wird, welche jeweils zwischen den Stoss flächen (22) zweier benachbarter Segmente (21) im tangentialer Richtung vorgespannt sind. UNTERANSPRÜCHE 1.Berührungsfreie Wellendichtung nach Patent anspruch, bei Verwendung von Schraubenfedern, da durch gekennzeichnet, dass die Schraubenfedern je weils innerhalb einer an der Stossfläche (22) des einen Segmentes (21) eingearbeiteten tangentialen Bohrung (23) angeordnet sind.z. Berührungsfreie Wellendichtung nach Unter anspruch 1, bei Verwendung schraubenförmiger Druckfedern, gekennzeichnet durch die Übertragung der Federkraft der Druckfedern (4) über einen Feder teller (51), welcher mit einem in der Bohrung (23) verschiebbar geführten Federstössel (52) verbunden ist, der entgegen der Federkraft so weit verschoben und in der ausgelenkten Stellung festgehalten werden kann, dass die Auflage des Federtellers an der Stoss fläche (22) des benachbarten Segmentes (21) unter brochen ist.3. Berührungsfreie Wellendichtung nach Unter anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ver schiebung des Federstössels (52) entgegen der Feder kraft ein gabelförmiger Keil (6) vorgesehen ist, wel cher einerseits mit einer zur Längsrichtung des Feder stössels normalen Fläche (24) am Segment (21) und anderseits mit zwei zueinander parallelen Anflachun- gen (53) ,am Umfang des Federstössels in Angriff steht.4. Berührungsfreie Wellendichtung nach Patent anspruch, gekennzeichnet durch die Fixierung der Segmente (21) in Umfangsrichtung mittels tangential angeordneter Blattfedern (8), welche jeweils einer seits an der Aussenfläche der Segmente und anderseits an der Innenfläche des Gehäuses (3) befestigt sind. 5. Berührungsfreie Wellendichtung nach Unter anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Blatt federn (8) mit einer radial nach aussen gerichteten Vorspannung befestigt sind.6. Berührungsfreie Wellendichtung nach Patent anspruch und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein in die tangentiale Bohrung (23) eingeschraubter Gewindering (54) als Endan schlag für den Federteller (51) in Richtung der Federkraft dient und dass in dessen zentrischer Boh rung (55) der Federstössel (52) geführt ist.7. Berührungsfreie Wellendichtung nach Unter- anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Auflage teil für den Federstössel (52) ein Gewindestift (56) vorgesehen ist, welcher in einem an der Stossfläche (22) des benachbarten Segmentes (21) tangential ein gearbeiteten Gewindeloch (57) verstellbar einge schraubt ist. B.Berührungsfreie Wellendichtung nach Unter anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in an bei den zueinander gerichteten Stossflächen (22) zweier benachbarter Segmente (21) eingearbeiteten tangen- tialen Bohrungen (23) eine schraubenförmige Druck feder (4) untergebracht ist und dass die Federkraft der Druckfedern über den Federstössel (52) jeweils auf den in der tangentialen Bohrung des benachbarten Segmentes eingeschraubten Gewindering (54) über tragen wird. 9.Berührungsfreie Wellendichtung nach Unter anspruch 6, in einem in Achsebene geteilten Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (21) so angeordnet sind, dass an beiden Seiten des Aussenrin ges (2) der zwischen den Stossflächen (22) zweier be nachbarter Segmente befindliche Spalt in der Ebene der Teilfuge (35) des Gehäuses (3) liegt und dass die jeweils in einer Gehäusehälfte (31, 32) angeordneten Segmente in Umfangsrichtung durch Fixierschrauben (36) fixiert sind, welche in einem Gewindeloch (34) an der Innenseite (33) des Gehäuses eingeschraubt sind, durch tangentiale Durchgangsbohrungen (26)durch die jeweils äusseren Segmente der Gehäuse hälften verlaufen und deren Schraubenkopf (37) je weils in einem Einschnitt (27) an der äusseren Stoss fläche dieser äusseren Segmente untergebracht ist. 10. Berührungsfreie Wellendichtung nach den Unteransprüchen 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine in der Durchgangsbohrung (26) angeordnete Schraubenfeder (4) zwischen einem in dieser Durch gangsbohrung eingearbeiteten Ringansatz (28) und dem Schraubenkopf (27) der Fixierschraube (36) vorgespannt ist. 11. Berührungsfreie Wellendichtung nach Unter anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder kraft durch in die tangentialen Bohrungen (23) einge setzte Tellerfedern aufgebracht wird.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEL42052A DE1187874B (de) | 1962-05-23 | 1962-05-23 | Beruehrungsfreie Wellendichtung fuer Turbomaschinen |
DE1962L0043426 DE1231983B (de) | 1962-11-12 | 1962-11-12 | Beruehrungsfreie Wellendichtung fuer Turbomaschinen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CH414282A true CH414282A (de) | 1966-05-31 |
Family
ID=25985541
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CH566363A CH414282A (de) | 1962-05-23 | 1963-05-06 | Berührungsfreie Wellendichtung für Turbomaschinen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CH (1) | CH414282A (de) |
-
1963
- 1963-05-06 CH CH566363A patent/CH414282A/de unknown
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