DE3320095A1 - Kohledichtung fuer ein wellenlager - Google Patents

Description

Kohledichtung für ein Wellenlager

In einer Kohledichtungskonstruktion wird das öl, das von der geschmierten Grenzfläche zwischen einem feststehenden Dichtelement und einer Dichtplatte radial nach innen entweicht, zwischen dem feststehenden Dichtelement und der umlaufenden Dichtplatte aufgefangen und durch Zentrifugalkraft in die die Dichtung umgebende Lagerkammer zurückgeleitet.

In einem Gasturbinentriebwerk wird die das Lager umgebende Lagerkammer um die Welle durch verschiedene Arten von Dichtungen abgedichtet, von denen eine eine Naßflächenkohledichtung ist, bei der ein Ring oder eine Kohledichtplatte, die auf der Welle befestigt ist und sich mit dieser dreht, eine radiale Fläche hat, welche mit einem feststehenden Kohledichtelement in Berührung ist, das durch Federn und Luftdruck axial gegen den Ring gedrückt wird. Die zusammenwirkenden Flächen an dem Ring und der Kohledichtung werden geschmiert, um Reibung und Verschleiß zu minimieren.

Ein Teil des Öls, das zum Benetzen der Fläche der Kohledichtung benutzt wird, entweicht von den zusammenwirkenden Dichtflächen in den Zwischenraum zwischen der Dichtung und der Welle, auf der die Dichtung befestigt ist. Dieses öl muß entfernt werden,und zu seinem Entfernen werden verschiedene Methoden benutzt. Es wäre wünschenswert, daß das öl direkt aus dem Zwischenraum in die die Dichtung umgebende Lagerkammer fließt, da das öl aus dieser Kammer abgesaugt wird. Es ist außerdem wünschenswert, daß der ölfluß aus dem Zwischenraum in die Lagerkammer ohne Zuhilfenahme von mechanischen Vorrichtungen hervorgerufen wird.

Ein Merkmal der Erfindung ist die Verwendung von Abflußlöchern, die in der Dichtplatte angeordnet sind und ölkanäle bilden, die von dem Zwischenraum zwischen der Dichtung und der Welle in die Lagerkammer führen. Diese Löcher sind so angeordnet, daß durch Zentrifugalkraft ein ölfluß in die Kammer hervorgerufen wird.

Ein weiteres Merkmal ist die Konfiguration des Dichtelements, das eine Sammelnut hat, mit der die Kanäle zum wirksamen Wegfördern des Öls in Verbindung stehen.

Gemäß der Erfindung hat die Dichtplatte (die normalerweise auf der Welle sitzt, sich mit dieser dreht und ölzufuhrkanäle enthält, die den zusammenwirkenden Flächen an dem Dichtring und dem feststehenden Dichtelement öl zuführen) außerdem weitere Kanäle, die sich in ihr von einer Stufe in der Dichtfläche der Dichtplatte, welche radial einwärts der Dichtfläche eines feststehenden Kohledichtelements angeordnet ist, durch die Dichtplatte zu dem äußeren Umfang der Dichtplatte erstrecken. Wenn das Triebwerk in Betrieb ist, erzeugt die Drehung der Dichtplatte eine Zentrifugalkraft, die auf das in diese Kanäle eintretende öl einwirkt, so daß das öl nach außen in die die Dichtung umgebende Lagerkammer gepumpt wird. Das Dichtelement wird so kontu-

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riert, daß eine Ringnut an dem inneren Rand der Dichtfläche erzeugt wird, in der sich das öl sammelt und mit der die Abflußkanäle in Verbindung stehen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Lager

und Dichtvorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 in Draufsicht einen Teil der

Dichtplatte mit den darin angeordenten ölkanälen und

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht einer

Einzelheit.

Die Erfindung wird am Beispiel eines Gasturbinentriebwerks beschrieben, welches eine Welle 2 hat, welche die Verdichterbeschaufelung mit der Turbinenbeschaufelung verbindet. Auf der Welle 2 ist ein innerer Lagerlaufring 4 befestigt, der mehrere axiale Nuten 6 zur Förderung von öl zu einer Dichtplatte 20 hat. Lagerrollen 8 sind zwischen dem inneren Laufring 4 und einem äußeren Laufring 10 angeordnet, und der äußere Laufring ist an einem Lagerhalter 12 über einen Dämpfungsring 14 abgestützt, welcher zwischen dem äußeren Laufring 10 und einem zylindrischen Teil 16 als Halter angeordnet ist.

Auf der Welle 2 ist am Ende des inneren Laufrings 4 die Dichtplatte 20 befestigt, die eine radiale Dichtfläche 22 in der Nähe ihres äußeren Umfanges hat. Eine Rille 24 in

• G .

der Bohrung der Dichtplatte 20 ist an dem Ende der Nuten angeordnet, um Schmiermittel aus diesen Nuten aufzunehmen und an Ölkanäle 26 in der Dichtplatte abzugeben, die sich von der Rille 24 aus durch die Dichtplatte hindurch zu der Dichtfläche 22 erstrecken. Die ölkanäle 26 haben eine radiale Komponente, so daß im Betrieb des Triebwerks durch Zentrifugalkraft öl aus der Rille 24 zu der.Dichtfläche gepumpt wird, um diese zu schmieren.

Die Dichtplatte 20 ist auf der Welle 2 zwischen dem inneren Laufring 4 und einer Büchse 28 eingespannt, die Dichtrippen 30 an ihrem äußeren Umfang hat. Durch eine nicht dargestellte Einrichtung werden diese drei Elemente auf der Welle festgehalten, so daß sie auf der Welle eine feste axiale Position haben und sich mit der Welle drehen.

Mit der Dichtplatte 20 wirkt ein ringförmiges Kohledichtelement 32 zusammen, das in einer Büchse 34, die einen Flansch 36 hat, befestigt ist und eine radiale Dichtfläche 38 aufweist, die mit der Dichtplattenfläche 22 zusammenwirkt. Das Kohledichtelement 32 hat eine zylindrische innere Fläche 40, deren Durchmesser vorzugsweise etwa gleich dem Durchmesser des Mittelteils der Dichtfläche 38 ist.

Das Dichtelement 32 wird in seiner Position um die Welle durch ein Traggehäuse 42 gehalten, das durch Schrauben 44 an dem Lagerhalter 12 befestigt ist und einen zylindrischen Teil 46 hat, dessen innere Fläche 48 in engem Abstand zu den Dichtrippen 30 angeordnet ist und dessen äußere Fläche 50 eine Nut 52 zur Aufnahme eines Kolbenringes 54 hat, der mit der Fläche 40 des Kohledichtelements 32 in Berührung ist. Auf diese Weise wird die axiale Bewegung des Kohledichtelements 32 gestattet, so daß die Dichtflächen 22, 38 mit Hilfe von axialen Federn 62 in gegenseitiger Berührung

-abgehalten werden können.

Die Dichtplatte 20 und das Kohledichtelement 32 sind an den inneren Rändern der zusammenwirkenden Dichtflächen 22, 38 so ausgebildet, daß an dieser StelLe eine Nut 56 vorhanden ist, die jedwedes öl, das aus dem Bereich zwischen den zusammenwirkenden Dichtflächen herausleckt, aufnimmt. Die
Dichtplatte 20 hat außerdem mehrere schräge Kanäle 58, die sich von dem Grund der Nut 56 aus durch die Dichtplatte hindurch zu deren äußerem Umfang erstrecken und so mit der die Dichtung umgebenden Lagerkammer 60 in Verbindung stehen. Aus der Lagerkammer 60 wird öl, das sich im Triebwerksbetrieb darin sammelt, abgesaugt. Der innere Rand 64 des Kohledicht™ elements 32 ist radial einwärts von der ölnut 56 der Dichtplatte 20 angeordnet, so daß sich eine zentrifugale Pumphöhe zum Zurückleiten von öl in die Lagerkammer 60 ausbilden kann.

Im Betrieb wird Hoehdruckdichtungsluft der rechten Seite
der Dichtrippen 30 zugeführt, und diese Hoehdruckdichtungsluft, die an den Dichtrippen vorbei in den Zwischenraum
zwischen dem Kohledichtelement 32 und der Büchse 28 geht, hält zusammen mit dem Druck der Federn das Kohledichtelement 32 an der Dichtplatte 20, um die Dichtflächen 22, 38 in Kontakt zu halten*

Außerdem wird öl dem Ende der Nuten 6 zugeführt und durch Zentrifugalkraft durch die Nuten gefördert, da die äußeren Flächen der Nuten schräg von der Achse der Welle weg
in Richtung der Dichtplatte geneigt sind, öl, das in die
Nuten 6 eintritt, wird durch Zentrifugalkraft durch die
Kanäle 26 gefördert und schmiert die zusammenwirkenden
Dichtflächen 22, 38. öl, das aus dem Bereich zwischen den zusammenwirkenden Dichtflächen in die Nut 56 entweicht,

wird durch Zentrifugalkraft, die in dem Kanal 58 wirksam ist, herausgepumpt und in die Lagerkammer 60 abgegeben. Dieser Vorgang ist möglich, obgleich in der Lagerkammer 60 ein Druck vorhanden ist. Dieser Druck ist gewöhnlich nicht so groß wie der Druck, mit dem die Dichtrippen 30 beaufschlagt werden. Die Kanäle 58 sind in umfangsmäßigem Abstand von den Kanälen 26 angeordnet, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, so daß sie sich nicht schneiden. Weiter sind die Kanäle 58 hinsichtlich Größe und Anzahl so angeordnet, daß das Entweichen von heißer Leckluft in die Lagerkammer minimal ist, wobei die Leckluft in das öl, das aus den ölschmierkanälen 26 abgegeben wird, geleitet und durch dieses öl abgeschreckt wird.

Das öl in den Kanälen 26 wird zum Kühlen der Dichtplatte sowie zum Schmieren der Dichtflächen 22, 38 benutzt. Zu diesem Zweck muß eine ausreichende ölzufuhr vorhanden sein. Die Enden der Kanäle 26 endigen in der Dichtfläche 22 in kurzen Umfangsnuten 66. Diese Nuten stehen ihrerseits mit radialen Kanälen 68 in Verbindung, die in die Lagerkammer 60 führen. Auf diese Weise ist ein ständiger ölfluß durch die Kanäle, die Nuten 66 und die Kanäle 68 für Kühlzwecke vorhanden, wobei das öl in den Nuten 66 zum Schmieren der Dichtflächen 22, 38 dient.

Claims (5)

1. Patentansprüche :

   ί1 . ι Kohledichtung für ein Wellenlager, gekennzeichnet durch: Nrfne Dichtplatte (20) für die Welle (2), die sich mit der Welle dreht und eine radiale Dichtfläche (22) hat; ein mit der Dichtplatte zusammenwirkendes Kohledichtelement (32), das eine mit der radialen Dichtfläche der Dichtplatte zusammenwirkende radiale Dichtfläche (38) hat, wobei die Flächen in flächiger Berührung miteinander sind und wobei die Dichtplatte und das Kohledichtelement so ausgebildet sind, daß an den inneren Rändern der Dichtflächen eine Nut (56) vorhanden ist; und

   wenigstens einen Kanal (58) in der Dichtplatte (20), der von der Nut (56) an einer Stelle einwärts der inneren Ränder der Dichtflächen zu dem äußeren Umfang der Dichtplatte führt, um öl durch Zentrifugalkraft aus dem Raum einwärts der Dichtflächen abzupumpen«.
2. 2. Kohledichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtplatte (20) weitere Kanäle (26) zur Zufuhr von öl zu den Dichtflächen (22, 38) enthält.
3. 3. Kohledichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohledichtelement (32) axial beweglich ist, um die Dichtflächen (22, 38) in Kontakt zu halten.
4. 4. Kohledichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie innerhalb einer Lagerkammer (60) angeordnet ist und daß der Pumpkanal (58) in die Lagerkammer mündet.
5. 5. Kohledichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch mehrere Pumpkanäle (58), die in gegenseitigem Umfangsabstand und umfangsmäßig versetzt von den ölzufuhrkanälen (26) angeordnet sind.