DE19616243A1 - Lagereinsatzring mit gefederten Dichtsegmenten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Einsatzring mit elastischen Dichtsegmenten für die Lagergehäuse von Turbomaschinen, zur Erhöhung der Öldichtwirkung an den Durchbruchstellen der Wellen.

Im Turbomaschinenbau sind eine Vielzahl von berührungsfreien und elastischen Dichtungs­ konstruktionen für die Beschaufelung, die Innen- und Außenwellendichtungen sowie die Gehäuse­ einsatzringe zur Wirkungsgradverbesserung durch Minimierung und weitgehende Konstanthaltung der Spalte zwischen den stationären und rotierenden Komponenten der Maschine möglichst über alle Betriebsphasen bekannt.

Bei den vielgestaltigen Einsatzringkonstruktionen für die Lagergehäuse sind in der Regel mehrere Halbringdichtbleche, vorzugsweise aus Messing, in die Einsatzringhälften eingestemmt und bilden mit der Welle und den speziellen Spritzringen eine starre Radialdichtung.

Der Nachteil dieser bekannten Lösung besteht darin, daß bei einem betriebsbedingten Anstreifen an den feststehenden Dichtringen durch örtlichen Verschleiß der Spitzen die Spiele bleibend ver­ größert werden, wodurch die Öldichtwirkung herabgesetzt wird und die Entstehung von Ölleckagen mit erhöhter Brandgefahr an den heißen Turbinenbauteilen gegeben ist. Ölleckagen im Bereich des Induktors sind aus elektrischer Sicht ebenfalls unerwünscht.

Ziel der Erfindung ist es, einen Einsatzring für Lagergehäuse von Turbomaschinen zu entwickeln, welcher durch radiale Beweglichkeit von Dichtsegmenten mit abgedichteten Segmentstößen und spezieller Dichtspitzengestaltung beim möglichen Anstreifen der Welle einen sofortigen, signifikanten Verschleiß vermeidet und dadurch die Öldichtwirkung über einen langen Zeitraum zuverlässig sichert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Einsatzring mit gefederten Dichtsegmenten für Lagergehäuse von Turbomaschinen zu gestalten, mit dem die in der Zielstellung genannte dauerhafte Gewährleistung der Öldichtwirkung durch die funktionstechnische Ausbildung konstanter Dichtspalte mit radial nachgiebigen, an den Stößen axial gedichteten und federgestützten Segmenten bei allen dynamisch bedingten Veränderungen der Wellenposition ermöglicht wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die bisher starr in den Lagereinsatzring ein­ gestemmten Dichtbleche (Messingbleche) durch neue Dichtungskomponenten ersetzt werden.

Bei dieser Konstruktion werden durch die radiale Beweglichkeit der Dichtsegmente Schäden beim möglichen Anstreifen der Welle an die Spitzen der Dichtsegmente und dadurch verursachte in der Folge auftretende Ölundichtheiten weitgehend vermieden. Die Dichtsegmente werden durch Federn an die Auflageschultern des Lagereinsatzringes gedrückt und weichen beim Anstreifen der Welle radial aus. Die mit geringer Vorspannung montierten Federn verursachen nur geringe Normalkräfte, so daß der Verschleiß der Dichtspitzen niedrig bleibt.

Zusätzlich werden die Dichtspitzen der Segmente gewindeförmig gestaltet, so daß nach dem Prinzip der einspindligen Schraubenpumpe eine Pumpwirkung entsteht, die gegen den Leckstromfluß gerich­ tet ist. Die Steigungsrichtung wird dabei abhängig von der Richtung des Leckstromes und dem Drehsinn der Welle festgelegt.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 den Teilquerschnitt des Lagereinsatzringes;

Fig. 2 den Teilquerschnitt im Teilfugenbereich;

Fig. 3 die Ansicht der Segmentstöße;

Fig. 4 den Schnitt durch den Radialstift mit Befestigung.

In den Ringhälften 1a (Oberteil) und 1b (Unterteil) sowie 2a und 2b des dargestellten Lagereinsatz­ ringes üblicher Bauart, die die Zwischenkammer 3 begrenzen, sind die radial beweglichen Dichtseg­ mente 4 in Kombination mit den Radialstiften 5 und den Befestigungsschrauben 6 integriert. Die Ein­ satzringhälften 2a und 2b sind mittels Sechskantschrauben 7 axial formschlüssig verbunden, die Ringhälften 1a und 1b mittels Zylinderschrauben mit Innensechskant 8 öldicht verschraubt. Die Dicht­ spitzen 9 der Dichtsegmente 4 sind gewindeartig (Rechts- oder Linksgewinde) gestaltet. Die Dichtseg­ mente 4 werden durch die Druckfedern 10 (2 Federn pro Segment) mit einer betriebstechnisch zweckmäßigen Pressung gegen die Auflageflächen 11 gedrückt und bilden im Montagezustand mit der Welle 12 (Durchmesser "d") einen Dichtspalt 13 ("s"). Die Rückführung des Lecköls aus der Zwi­ schenkammer 3 in des Lagergehäuse erfolgt über eine Bohrung 14 der unteren Ringhälften 1b und 2b in die Zwischenkammer 3. Die Ringhälften 1a und 1b sind in Teilfugenebene mit den Zylinderschrau­ ben mit Innensechskant 16 verschraubt. Fig. 4 zeigt die mittels der Radialstifte 5 und mit Bewe­ gungsspiel überlappten Segmentstöße.

Die Fertigungstechnologie sieht vor, daß die eingepaßten und befestigten Radialstifte eine Länge bis Bearbeitungsvordrehmaß der Gewindedichtung aufweisen und somit keine bleibenden axialen Spalte auftreten und die Öldichtheit für alle Lagepositionen gesichert ist. In Fig. 3 ist die Anordnung der Be­ festigungsschraube 6 für den Radalstift 5 erkennbar. Die bekannte Montagesicherung der Segmente im Teilfugenbereich ist in den Figuren nicht dargestellt.

Die konstruktive Anordnung der Spritzringe 17 erfolgt in Abhängigkeit von den Wärmedehnverhält­ nissen der Wellen an den Dichtstellen der Lagergehäuse. Druckfederauslegung, Spiele und Passun­ gen der Konstruktion entsprechen den üblichen Erfahrungswerten und den experimentell ermittelten Kenndaten der elastischen und berührungsfreien Dichtungssysteme bekannter Turbinendurchström­ teile.

Bezugszeichenliste

1a, 2a Oberteil Lagereinsatzring
1b, 2b Unterteil Lagereinsatzring
3 Zwischenkammer
4 Dichtsegmente
5 Radialstifte
6 Befestigungsschrauben
7 Sechskantschrauben
8 Zylinderschrauben mit Innensechskant
9 Spitzen der Dichtsegmente
10 Druckfedern
11 Auflageflächen
12 Welle
13 Dichtspalt
14 Bohrung
15 Bohrung
16 Zylinderschrauben mit Innensechskant
17 Spritzringe.

Claims (1)

1. Einsatzring von Lagergehäusen bekannter Bauart für Turbomaschinen, gekennzeichnet dadurch, daß ein aus radial beweglichen, mit Druckfedern (10) gestützten Dichtsegmenten (4) aufgebauter und an den Segmentstößen mittels Radialstiften (5) abgedichteter Dichtring mit gewindeartig gestalteten Dichtspitzen (9) in Zusammenwirken mit der Welle (12) einen minimalen, und bei Betrieb des Turbo­ satzes weitgehend konstant bleibenden, Dichtspalt (13) bildet.