DE450137C - Wedge ring packing for stuffing boxes, especially of steam turbine shafts - Google Patents

Description

Gustav.Huhn in Berlin.Gustav Chicken in Berlin.

Die Neuerung betrifft eine Keilringpackung für Stopfbüchsen, insbesondere von Turbinenwellen, bei welcher ein unter dem Druck einer Feder oder der Wirkung eines Spannringes stehender, aus Ringteilen zusammengesetzter Keilring gegen die schrägen Oberflächen der eigentlichen .Packungsringe derart anliegt, daß dieselben durch die Keilwirkung achsiäl auseinander und gegen die Kammerwände gedrückt ίο werden.The innovation concerns a wedge ring packing for stuffing boxes, especially of turbine shafts, in which a person under the pressure of a spring or the action of a clamping ring, Wedge ring composed of ring parts against the inclined surfaces of the actual .Packing rings rests in such a way that they axially apart due to the wedge effect and pressed against the chamber walls ίο.

Bei den bekannten Bauarten solcher Packungen ist der Keüring oder sind die ihn bildenden Ringteile voll ausgeführt. Hierbei soll die Keilwirkung dadurch unterstützt werden, daß in den Spielraum zwischen den beiden Packungsringen von der Welle her Restdampf eintritt, der dazu mithilft, die beiden Packungsringe auseinander und gegen die Kammerwände zu drücken.In the known types of such packs, the Keüring is or are him forming ring parts fully executed. The wedge effect should be supported by that residual steam from the shaft in the clearance between the two packing rings enters, which helps to separate the two packing rings and against the chamber walls to press.

Während derartige Packungen bei Dampf von nicht allzu hohem Drucke sich bewähren, tritt bei den heute üblichen hohen Dampfdrücken oft ein Versagen der Packung ein. Dies beruht darauf, daß die Keilwirkung des Ringes gegenüber der Wirkung des Dampfdruckes bei hohen Dampfdrücken zu schwach ist, so daß der Druck des aus dem Turbinengehäuse heraustretenden Dampfes überwiegt und sofort die beiden Dichtungsringe gegeneinanderdrückt und gemeinsam gegen die äußere Kammerwandung anpreßt. Der für die Wirkung der Packung wesentliche freie Raum zwischen den beiden Packungsringen der Kammer verschwindet dadurch, und die Ringe liegen nur an einer, und zwar der äußeren Seite der Kammer an, während auf der andern Seite, und zwar auf der Eintrittsseite des Dampfes, ein mehr oder minder weiter Spalt entsteht. Wohl tritt durch diesen Spalt der Dampf um das Ringpaar herum. Da aber der volle Keilring den Spalt zwischen den beiden Ringen überdeckt, kann der Dampf auch von oben nicht zwischen die beiden Ringe gelangen, und der Druck des Keilringes allein ist selbst bei starken Federspannungen zu schwach, um die beiden Packungsringe gegen den Dampfdruck auseinanderzutreiben.While such packings work well with steam at pressures that are not too high, failure of the packing often occurs with today's high vapor pressures. this is based on the fact that the wedge effect of the ring against the effect of the vapor pressure is too weak at high steam pressures, so that the pressure of the emerging from the turbine housing Steam predominates and immediately presses the two sealing rings against each other and together against the outer chamber wall presses on. The free space between the two that is essential for the pack to work The packing rings of the chamber disappear as a result, and the rings are only on one namely on the outer side of the chamber, while on the other side, namely on the Entry side of the steam, a more or less wide gap is created. Well step through this gap the steam around the ring pair. But since the full wedge ring closes the gap between covers the two rings, the steam cannot get between the two rings from above reach, and the pressure of the wedge ring alone is closed even with strong spring tensions weak to drive the two packing rings apart against the steam pressure.

Die Erfindung will diese Packung verbessern. Sie besteht darin, daß die den Keüring bildenden Ringteile mit radialen und achsialen Durchlochungen versehen sind. Hierdurch wird diese Behinderung des Eindringens von Dampf in den Spalt zwischen den Packungsringen aufgehoben. Vorteilhaft werden die Keilringteile mit einer Anzahl möglichst großer und dicht aneinanderliegender Löcher versehen, so daß die Ausnehmungen einen erheblichen oder sogar den größten Teil des Ringes einnehmen. Der Keilring erhält so eine gerippenartige Gestaltung. Die Durchbohrungen können, wenn Schraubenfedern zur Spannung des Keilringes verwendet werden, in radialer Richtung durch den ganzen Querschnitt der Ringteile hindurchgehen; werden Spannringe oder Spanndrähte verwendet, so gehen die Löcher bis fast an die Nut für den Spanndraht in radialer Riehtung heran und treten dann seitlich in achsialen Nuten des Ringes zutage. Durch die durchbrochene gerippenartige Ausbildung des Keilringes wird gleichzeitig erreicht, daß der Ring im Heißdampf seine Form nicht verändert, weil er an der durchbohrten Innenfläche nicht mehr Baustoff hat als an dem äußeren Umfang, auf dem die Spannfeder oder der Spanndraht liegt. Gegenüber den früheren vollen Ringen, bei denen im Betriebe leicht ein »Werfen« und Verziehen auftrat, ist der Ring gemäß der Erfindung wesentlich steifer und unnachgiebiger. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Keilpackung für Turbinenwellen dargestellt, die mit Ringen gemäß der Erfindung versehen ist.The invention aims to improve this pack. It consists in the fact that those who form the Keuring Ring parts are provided with radial and axial perforations. This will make this Obstruction of the penetration of steam into the gap between the packing rings lifted. Advantageously, the wedge ring parts are provided with a number of holes that are as large and close together as possible, so that the recesses occupy a considerable or even most of the ring. The wedge ring is given a rib-like design. The perforations can if coil springs are used to tension the wedge ring, in the radial direction pass through the entire cross-section of the ring parts; become clamping rings or tension wires used, the holes go almost to the groove for the tension wire in the radial direction approach and then emerge laterally in the axial grooves of the ring. Through the openwork Rib-like design of the wedge ring is achieved at the same time that the ring its shape does not change in the superheated steam because it does not touch the pierced inner surface has more building material than on the outer circumference on which the tension spring or tension wire lies. Compared to the earlier full rings, which were easy to "throw" and Warping occurred, the ring according to the invention is much stiffer and more rigid. In the drawing, an embodiment of a wedge packing for turbine shafts is shown, which is provided with rings according to the invention.

Abb. ι zeigt die Packung in einem achsialen Schnitt,Fig. Ι shows the packing in an axial section,

Abb. 2 im Querschnitt, während Abb. 3 und 4 eine Seiten- und Ünteransicht des Keilringes darstellen.Fig. 2 in cross section, while Figs. 3 and 4 are a side and bottom view of the wedge ring.

ι ist die Turbinenwelle, 2, 3, 4, 5 sind die Kammern, 6 und 7 sind die Dichtungsringe, deren äußere Flächen 8, 9 nach innen geneigt und deren Seitenflächen ebengestaltet sind. Diese Ringe bestehen vorteilhaft aus Kohle, können aber auch aus Weich- oder Hartmetallι is the turbine shaft, 2, 3, 4, 5 are the chambers, 6 and 7 are the sealing rings, whose outer surfaces 8, 9 are inclined inward and whose side surfaces are flat. These rings are advantageously made of carbon, but can also be made of soft or hard metal

bestehen. Die Ringe sind mit Spielraum in die Kammerräume eingesetzt und sind in mehrere Ringteile S geteilt, die mit Spielraum gegeneinanderliegen. Auf die schrägen Außenflächen wirktderKeüringiiein. Dieser besteht ebenfalls aus Ringteilen und hat bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel einen etwa doppel-T-förmigen Querschnitt. Der gegen die Ringe 6, 7 anliegende Teil 10, 11 ist durch einen Steg 12 mit dem äußeren Teil 13 verbunden, der die Nut zur Aufnahme der Spannfeder oder des Spanndrahtes 15 bildet. Bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel wird die Spannung des um die Ringteile R außen herumgelegten Spanndrahtes 15 durch zwischen den Ringteilen eingeschaltete Wellenfedern 16 erreicht. Diese Wellenfedern sind mit dem einen Ende 17 in die Teile des Ringes R eingesetzt und liegen mit dem andern Ende 19 auf der äußeren Oberfläche des Nachbarringteiles oder in der äußeren Ringnut auf, oder sie können auch gegen besondere Anschläge der Ringteile anliegen. Der Spanndraht ist mit seinem einen Ende, z. B. bei 18, mit einer der Wellenfedern verbunden, während das andere Ende unter Überlappung eines Teils des Drahtes, z. B. bei 20, mit dem benachbarten Ringteil verbunden ist. Statt dessen kann auch eine andere bekannte Bauart des Spannringes oder auch eine Schlauchfeder als Spannorgan benutzt werden.exist. The rings are inserted into the chamber spaces with clearance and are divided into several ring parts S which lie against one another with clearance. The keratin acts on the sloping outer surfaces. This also consists of ring parts and in the illustrated embodiment has an approximately double-T-shaped cross section. The part 10, 11 resting against the rings 6, 7 is connected by a web 12 to the outer part 13, which forms the groove for receiving the tension spring or the tension wire 15. In the illustrated embodiment, the tension of the tension wire 15 placed around the ring parts R on the outside is achieved by wave springs 16 connected between the ring parts. These wave springs are inserted with one end 17 into the parts of the ring R and rest with the other end 19 on the outer surface of the neighboring ring part or in the outer ring groove, or they can also rest against special stops on the ring parts. The tension wire is at one end, for. B. at 18, connected to one of the wave springs, while the other end overlapping part of the wire, e.g. B. at 20, is connected to the adjacent ring part. Instead, another known type of clamping ring or a hose spring can also be used as the clamping element.

Die Teile des Ringes R sind gemäß der Erfindung mit einer Anzahl großer, dicht aneinanderliegender Löcher 14 versehen, die den Ring sowohl in radialer wie in achsialer Richtung durchbohren. Bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel ist sowohl der gegen die Schrägflächen 8, 9 der Packungsringe 6, 7 anliegende keilförmige Teil 10, 11 als auch der Steg 12, der den rinnenförmigen Teil 13 mit dem keilförmigen Teil 10, 11 verbindet, mit weiten Ausschnitten 14 versehen, die den Ring sowohl radial wie achsial durchbohren und den größeren Teil des Ringes einnehmen. Die Durchbohrungen reichen bis fast auf die Nut für den Spanndraht 15 und münden in die tiefen Einschnitte auf beiden Seiten des Steges 12 (Abb. 3 und 4): werden Schraubenfedern verwendet, so können die Löcher ganz durchgehen. Werden Zwischenringe verwendet, die die Befestigungen für die Spanndrähte oder Schraubenfedern tragen, so erhalten auch diese Zwischenstücke radiale Bohrlöcher, desgleichen auch das unter der Wellenfeder liegende Schutzblech. Dadurch, daß auf den schrägen Außenflächen 8, 9 des Ringpaares 6, 7 nur eine verhältnismäßig geringe Auflagefläche des Teils 10, 11 des Keilringes R liegt, ist auch die Reibung geringer, so daß die Wirkung der Spannfeder für das Auseinanderdrücken der Dichtungsringe 6, 7 gegen die radialen Kammerstege besser zur Geltung kommt. Man kann daher eine geringere Federspannung verwenden, was den Aufbau erleichtert, da bei zu starker Federspannung die Ringteile, namentlich wenn mit Widerlagern versehene Zwischenstücke verwendet werden, schwer in die Kammern einzubringen sind.According to the invention, the parts of the ring R are provided with a number of large, closely spaced holes 14 which pierce the ring both in the radial and in the axial direction. In the illustrated embodiment, both the wedge-shaped part 10, 11 resting against the inclined surfaces 8, 9 of the packing rings 6, 7 and the web 12, which connects the channel-shaped part 13 to the wedge-shaped part 10, 11, are provided with wide cutouts 14, which pierce the ring both radially and axially and occupy the larger part of the ring. The through-holes extend almost to the groove for the tension wire 15 and open into the deep cuts on both sides of the web 12 (Fig. 3 and 4): if coil springs are used, the holes can go right through. If intermediate rings are used that carry the fastenings for the tension wires or helical springs, these intermediate pieces also have radial drill holes, as does the protective plate located under the wave spring. Because only a relatively small contact surface of the part 10, 11 of the wedge ring R lies on the inclined outer surfaces 8, 9 of the ring pair 6, 7, the friction is also lower, so that the effect of the tension spring for pushing the sealing rings 6, 7 apart comes into its own against the radial chamber webs. You can therefore use a lower spring tension, which facilitates the construction, since if the spring tension is too strong, the ring parts, especially if intermediate pieces provided with abutments are used, are difficult to insert into the chambers.

Bei der Bauart der Packung gemäß der Erfindung wirkt der Dampf zur Unterstützung der Feder beim Auseinanderdrücken des Ringpaars 6, 7 auch bei hohen Dampfdrücken mit. Der Dampf, der durch den Spalt d in den Raum δ gelangt, tritt durch die Löcher 14 in den Spalt α und drückt unter Mitwirkung der Federkraft des Spanndrahtes die beiden Ringe 6 und 7 auseinander, so daß sich die Spalten c und<2 schließen und die Ringe gegen die radialen Kammerstege angedrückt werden. Fällt die Dampfspannung in dem Raum δ durch Kondensation, und überwindet die Dampfkraft bei d die Federkraft, so entsteht sofort eine neue volle Dampfspannung in Spalte α durch die Löcher 14, so daß in allen Fällen eine gute Dichtung gesichert ist. Wenn diese Packung auch für eine Turbinenwellenpackung beschrieben ist, so kann sie auch als Dichtung für Kolbenstangen und Kolben sowie andere Dichtungen vorteilhaft Verwendung finden.In the case of the construction of the pack according to the invention, the steam acts to support the spring when the pair of rings 6, 7 are pushed apart, even at high steam pressures. The steam, which passes through the gap d into the space δ, passes through the holes 14 into the gap α and, with the assistance of the spring force of the tension wire, pushes the two rings 6 and 7 apart, so that the gaps c and <2 close and the rings are pressed against the radial chamber webs. If the vapor tension in the space δ falls due to condensation, and the vapor force overcomes the spring force at d , a new full vapor tension immediately arises in column α through the holes 14, so that a good seal is ensured in all cases. If this packing is also described for a turbine shaft packing, it can also be used advantageously as a seal for piston rods and pistons and other seals.

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Keilringpackung für Stopfbüchsen, insbesondere von Turbinen wellen, bei welcher in jeder Kammer zwei Dichtungsringe (6, 7) durch einen unter federndem Druck stehenden Keilring achsial auseinander gegen die Kammerwände gedrückt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die den Keilring bildenden Ringteile (R) mit radialen und achsialen Durchlochungen (14) versehen sind.1. Wedge ring packing for stuffing boxes, in particular of turbine shafts, in which in each chamber two sealing rings (6, 7) are pressed axially apart against the chamber walls by a spring-loaded wedge ring, characterized in that the ring parts (R) forming the wedge ring are provided with radial and axial perforations (14). 2. Packung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (R) doppel-T-förmigen Querschnitt besitzt und der gegen die Dichtungsringe (6, 7) anliegende keilförmige Teil (10, 11) sowie der diesen mit dem den Spannring (15) tragenden rinnenförmigen Teil (13) verbindende Steg (12) mit weiten ineinandergehenden Ausschnitten (14) versehen sind.2. Pack according to claim 1, characterized in that the ring (R) has a double-T-shaped cross-section and the wedge-shaped part (10, 11) resting against the sealing rings (6, 7) and the latter with the clamping ring (15 ) the supporting channel-shaped part (13) connecting webs (12) are provided with wide interconnected cutouts (14). 3. Packung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlochungen (14) den größeren Teil des Ringes einnehmen.3. Pack according to claim 1, characterized in that the perforations (14) occupy the larger part of the ring. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.1 sheet of drawings.