DE195490C

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Publication number: DE195490C
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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- JVIl 95490 ■-KLASSE 14 c. GRUPPE - JVIL 95490 ■ CLASS 14 c. GROUP

Die Erfindung bezieht sich auf Vor-richtun-• gen zur Abdichtung umlaufender Wellen von Kraftmaschinen, insbesondere Turbinen, Zentrifugalpumpen u. dgl., bei welchen eine Flüssigkeit zur Abdichtung des vorhandenen freien Spielraumes benutzt wird. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß das flüssige Packungsmittel, nachdem es unter dem Einfluß des vorhandenen Druckgefälles die abzu-The invention relates to devices for sealing circumferential shafts from Power machines, in particular turbines, centrifugal pumps and the like Liquid is used to seal the existing free space. The essence of the invention is that the liquid packing means after it is under the influence of the existing pressure gradient the

to dichtende Stelle durchflossen hat, durch eine im Innern des abzudichtenden Spaltes angeordnete Pumpe zum Hochdruckende des Spaltes zurückbefördert wird. Eine solche Pumpe wird in einfacher Weise dadurch erhalten, daß der zusammen mit der Welle sich drehende Teil mit ringförmigen Seitenflanschen versehen wird, welche von der Mantelfläche dieses Teiles nach innen gegen die Welle zu sich erstrecken und zwei ringförmige Kammern von verschiedener Tiefe bilden, in denen das flüssige Packungsmittel verschiedenen Drücken ausgesetzt ist. Das flüssige Packungsmittel strömt aus dem abzudichtenden Spalt um die am Niederdruckende angeordnete breitere Flansche, herum und tritt in die eine rotierende Kammer ein. Durch die Zentrifugalwirkung wird die Flüssigkeit sodann durch entsprechende Öffnungen hindurch in die zweite Kammer getrieben und gelangt, um die zweite schmälere Flansche strömend, 35to the sealing point has flowed through, through one arranged in the interior of the gap to be sealed Pump is returned to the high pressure end of the gap. Such a pump is obtained in a simple manner by that the part rotating together with the shaft has annular side flanges is provided, which from the outer surface of this part inwards against the shaft to extend and form two annular chambers of different depths in which the liquid packaging means is exposed to different pressures. The liquid one Packing medium flows out of the gap to be sealed around the gap located at the low-pressure end wider flanges, around and enters the one rotating chamber. Through the The liquid is then subjected to centrifugal action through corresponding openings driven into the second chamber and flows around the second narrower flange, 35

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wieder in den abzudichtenden Raum. Die Pumpwirkung beruht hier darauf, daß die Höhe des flüssigen Packungsmittels, vorzugsweise Wassers, in der Niederdruckkammer größer ist als in der Hochdruckkammer. Bei einer gewissen Geschwindigkeit der Welle übersteigt der auf die Flüssigkeit in der Niederdruckkammer wirkende Gesamtdruck den Gegendruck in der Hochdruckkammer und treibt die Flüssigkeit durch die beide Kammern verbindenden Öffnungen. Die Dichtungsvorrichtung eignet sich im allgemeinen für hohe Umlaufzahlen und geringe Druckunterschiede, z. B. für mehrstufige Turbinen zur Abdichtung der Welle zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Turbinenkammern oder am Auspuffende.back into the room to be sealed. The pumping action is based on the fact that the Height of the liquid packaging means, preferably water, in the low-pressure chamber is larger than in the high pressure chamber. At a certain speed of the wave if the total pressure acting on the liquid in the low-pressure chamber exceeds the Back pressure in the high pressure chamber and drives the liquid through both chambers connecting openings. The sealing device is generally suitable for high numbers of revolutions and low pressure differences, z. B. for multi-stage turbines to seal the shaft between two successive turbine chambers or at the exhaust end.

In der Zeichnung.zeigtIn the drawing. Shows

Fig. ι eine Ausführungsform der Dichtung im Längsschnitt,Fig. Ι an embodiment of the seal in longitudinal section,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform, bei welcher der abzudichtende Raum in Form einer Labyrinthdichtung ausgebildet ist.Fig. 2 is a longitudinal section through a second embodiment, in which the to be sealed Space is designed in the form of a labyrinth seal.

Fig. 3 und 4 zeigen schaubildliche Darstelhingen zweier Ausführungsformen der ringförmigen Düse, durch welche das flüssige Packungsmittel aus der Hochdruckkammer der Pumpe in den abzudichtenden Raum strömt... _: 3 and 4 show diagrammatic representations of two embodiments of the annular nozzle through which the liquid packing medium flows from the high-pressure chamber of the pump into the space to be sealed ... _:

Der feste Teil der Dichtungsvorrichtung bildet hier beispielsweise den Auspuffdeckel ι einer Turbine mit Kondensation, deren Welle 2 an - der Durchtrittsstelle abgedichtet werden soll. Der feste Teil 1 der ■ Dichtungsvorrichtung ist mit einer ringförmigen Dichtungskammer 3 versehen, welche an der der Welle zugekehrten Seite mit einer ringförmigen Öffnung ausgestattet ist, durch welche die.Mittelscheibe 4 des beweglichen Dichtungsteiles 5 greift. Die Mittelscheibe 4 bildet ein Ganzes mit der Nabe 6 und mit dem breiten, ringförmigen Kranz 7, der nahezu an die Innenwandung der Kammer 3 reicht. Der Kranz 7 ist mit ringförmigen, nach innen gegen die Welle zu sich erstreckenden Flanschen 8 und 9 ausgestattet, welche bis nahe zu den Flanschen 10 der Dichtungskammer sich erstrecken. Wie aus Fig. 1 zu ersehen, haben . 20 die Flanschen verschiedene radiale Breite, wobei die der kürzeren Flansche 8 entsprechende Flansche 10 entsprechend verbreitert ist. Die Mittelscheibe 4 ist nahe dem Kranze 7 mit einer oder mehreren Öffnungen 11 ausgebildet.The fixed part of the sealing device here forms, for example, the exhaust cover ι a turbine with condensation, the shaft 2 of which is sealed at the point of passage target. The fixed part 1 of the ■ sealing device is provided with an annular sealing chamber 3, which is located on the shaft facing side is equipped with an annular opening through which die.Mittelscheibe 4 of the movable sealing part 5 engages. The center disk 4 forms a whole with the hub 6 and with the wide, ring-shaped rim 7, which is almost on the inner wall Chamber 3 is enough. The rim 7 is provided with annular flanges 8 and 9 extending inwardly towards the shaft equipped, which extend to close to the flanges 10 of the seal chamber. As can be seen from Fig. 1, have . 20 the flanges of different radial widths, with that of the shorter flanges 8 corresponding Flanges 10 is widened accordingly. The middle disk 4 is close to the rim 7 with one or more openings 11 formed.

Die Hochdruckseite und die Niederdruckseite der abzudichtenden Stelle ist mit A (Atmosphäre) bzw. V (Vakuum) bezeichnet. Ein beliebiges flüssiges Packungsmittel wird durch einen Kanal n^a in die Hochdruckkammer H der Dichtungsvorrichtung eingeführt und strömt durch die öffnungen 11 in die Niederdruckkammer L. Während der Drehung ist die Höhe der Flüssigkeitssäulen bzw. der Unterschied der beiden Höhen durch die Differenz der Drücke zu beiden Seiten der Dichtungsstelle und durch die Drehungsge-Echwindigkeit der Welle bestimmt. In der Niederdruckkammer L befindet sich eine größere Menge des Packungsmittels, und zwarThe high pressure side and the low pressure side of the point to be sealed is labeled A (atmosphere) and V (vacuum), respectively. Any liquid packing medium is introduced through a channel n ^a into the high-pressure chamber H of the sealing device and flows through the openings 11 into the low-pressure chamber L. During the rotation, the height of the liquid columns or the difference between the two heights is determined by the difference in the pressures to both Sides of the sealing point and determined by the speed of rotation of the shaft. In the low-pressure chamber L there is a larger amount of the packing material, namely

ist der Überschuß gegenüber der'Menge in der Hochdruckkammer H so groß, daß bei einer bestimmten Drehungsgeschwindigkeit die Zentrifugalkraft dieser Menge den höheren Druck in der Kammer H überwindet und die Flüssigkeit aus der Kammer L in die Kammer H und sodann bei der Ausführungsform nach Fig. 1 um die Flansche 8 herum oder bei der Ausführungsform nach Fig. 2 durch die Kanäle 12 dieser Flansche in die Dichtungskammer treibt. Der Druck A treibt sodann das flüssige. Packungsmittel nach außen um die äußere Mantelfläche des Kranzes 7 und die Flansche 9 zur Niederdruckseite V. Nachdem die Flüssig-, keit zwischen den Flanschen 9 und 10 ausgetreten ist, wird sie in der Niederdruckkammer L wieder aufgefangen und. der Zentrifugalwirkung des umlaufenden Teiles 2 ausgesetzt. Infolge dieser Pumpwirkung wird sie durch die Öffnungen 11 in die Kammer H getrieben und gelangt von neuem in den Dichtungsraum. Durch die beiden Flanschen werden somit zwei miteinander verbundene Kammern H und L gebildet, welche, bei Drehung der Welle nach Art einer Pumpe wirkend, eine Zirkulation des flüssigen Packungsmittels bewirken, durch welche der Durchtritt des Druckmittels durch den abzudichtendenRauni3 vermindert wird. Die Kammern müssen nicht gerade ringförmig ausgebildet sein. An Stelle der beiden Kammern können auch anders gestaltete Kanäle angewendet werden, welche von der Niederdruckseite zur Hochdruckseite der Diclitungsstelle führen und die Packungsflüssigkeit von der einen Seite zur anderen fördern.the excess over the amount in the high-pressure chamber H is so great that at a certain rotational speed the centrifugal force of this amount overcomes the higher pressure in the chamber H and the liquid from the chamber L into the chamber H and then in the embodiment according to FIG. 1 drives around the flanges 8 or in the embodiment according to FIG. 2 through the channels 12 of these flanges into the sealing chamber. The pressure A then drives the liquid. Packing means to the outside around the outer circumferential surface of the ring 7 and the flanges 9 to the low-pressure side V. After the liquid has escaped between the flanges 9 and 10, it is caught again in the low-pressure chamber L and. exposed to the centrifugal effect of the rotating part 2. As a result of this pumping action, it is driven through the openings 11 into the chamber H and enters the sealing space again. The two flanges thus form two interconnected chambers H and L which, acting like a pump when the shaft rotates, cause the liquid packing medium to circulate, which reduces the passage of the pressure medium through the pipe to be sealed. The chambers do not have to be designed in a straight ring shape. Instead of the two chambers, differently designed channels can also be used, which lead from the low-pressure side to the high-pressure side of the drainage point and convey the packing liquid from one side to the other.

Das Wesen der Erfindung besteht somit im allgemeinen darin, daß im Innern des Spaltes eine Pumpe vorgesehen ist, welche die als. Packungsmittel wirkende Flüssigkeitsmenge fortwährend dem vorhandenen .Druckgefälle zum Hochdruckende des Spaltes entgegen zurückbefördert. The essence of the invention is thus generally that in the interior of the gap a pump is provided, which as. Amount of liquid acting as a packing means continuously conveyed back against the existing pressure gradient to the high pressure end of the gap.

Was die Ausführungsform nach Fig. 2 anlangt, ist hervorzuheben, daß die linke Flansche 8 streng genommen nur bis zu den Kanälen 12 sich erstrecken muß. Der Vorzug der Bauart nach Fig. 2 besteht gegenüber der Bauart nach Fig. 1 darin, daß der umlaufende Teil besser ausbalanciert ist.As far as the embodiment of FIG. 2 is concerned, it should be emphasized that the left Strictly speaking, the flange 8 only has to extend as far as the channels 12. The privilege the type of Fig. 2 is compared to the type of Fig. 1 is that the circumferential Part is better balanced.

Die Öffnungen 12, durch welche die Flüssigkeit aus der Hochdruckkammer in den Dichtungsraum strömt, können beliebig ausgeführt sein. Doch empfiehlt es sich, dieselben nach außen in Form einer ringförmigen Düse auszubilden, deren äußere Mündung ungefähr der Summe der Querschnitte der Öffnungen 12 gleich ist. Bei dieser Ausführüngsform strömt das Packungsmittel in Form eines ringförmigen Strahles in das Dichtungsgehäuse und wird somit über die ganze Dichtungsstelle sehr gleichmäßig verteilt.The openings 12 through which the liquid Flows from the high pressure chamber into the sealing space can be designed in any way. However, it is best to do the same to the outside in the form of an annular nozzle, the outer mouth of which is approximately the sum of the cross sections of the openings 12 is equal. In this embodiment the packing medium flows into the seal housing in the form of an annular jet and is thus distributed very evenly over the entire sealing point.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist die zylindrische Wand der Dichtungskammer mit einer größeren Anzahl von ringförmigen' Vorsprüngen 14 ausgebildet, welche zwischen entsprechende Ringe 15 des Kranzes'7 greifen. Der freie Zwischenraum zwischen der Dichtungskammer und dem beweglichen Teil wird möglichst gering gewählt und soll möglichst genau der Querbewegung der Welle an der betreffenden Stelle entsprechen. Es darf jedoch zwischen dem beweglichen Teil der Dichtungsvorrichtung und der Dichtungskammer keine Berührung stattfinden. Bei der Ausführungsform der Fig. 2 bietet die Labyrinthdichtung dem Durchtritt des' Packungsmittels einen größeren Widerstand, wodurch die Geschwindigkeit und die Menge der Flüssigkeit, welche durch die Pumpe in Bewegung erhalten werden muß, auf ein Mindestmaß beschränkt wird.In the embodiment of FIG. 2, the cylindrical wall is the sealing chamber formed with a larger number of annular 'projections 14, which between corresponding rings 15 of the rim'7 grip. The free space between the seal chamber and the moving part is chosen to be as small as possible and should be as precisely as possible to the transverse movement of the shaft on the relevant Place. However, there must not be any between the moving part of the sealing device and the sealing chamber Contact take place. In the embodiment of FIG. 2, the labyrinth seal offers the passage of the 'packing means greater resistance, which increases the speed and the amount of liquid obtained by the pump in motion must be kept to a minimum.

Es könnten selbstverständlich auch andere Mittel zur Verzögerung der unter dem Ein-Of course, there could also be other means of delaying the

fluß der Differenz der Drücke A und V stattfindenden Strömung des Packungsmittels benutzt werden; es könnte beispielsweise die Durchgangsöffnung zwischen den Flanschen 9 und 10 gedrosselt werden. Unter Umständen könnte man auch die Durchströmgeschwindigkeit durch Änderung des Querschnittes der öffnungen 11 regeln.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist die ringförmige Düse durch zwei abnehmbare Ringe 16 gebildet, deren Kanten sich nach außen einander nähern. Die Ringe sind in einer ringförmigen Nut 18 der Flansche 8 eingesetzt, in welche die Kanäle 12 münden. Die Flanschen 10 sind an den inneren Enden bei 19 nach innen abgebogen, so daß sie die Flüssigkeit in die Niederdruckkammer bzw. bei der Ausführungsform der Fig. 1 aus der Hochdruckkammer in den Dichtungsraum hinüberleiten. Die Dichtungskammer ist mit einer abnehmbaren Seitenwand 20 ausgebildet, die durch Schrauben 21 befestigt ist.flow of the difference between the pressures A and V occurring flow of the packing means are used; for example, the through opening between the flanges 9 and 10 could be throttled. Under certain circumstances, the flow rate could also be regulated by changing the cross section of the openings 11.
In the embodiment according to FIG. 4, the annular nozzle is formed by two removable rings 16, the edges of which approach one another towards the outside. The rings are inserted in an annular groove 18 of the flanges 8, into which the channels 12 open. The flanges 10 are bent inwards at the inner ends at 19 so that they guide the liquid into the low-pressure chamber or, in the embodiment of FIG. 1, from the high-pressure chamber into the sealing space. The seal chamber is formed with a detachable side wall 20 which is fastened by screws 21.

Wenn nach dem Abstellen der Turbine die Dichtungsstelle gegen die Atmosphäre abgedichtet bleiben soll, weil beispielsweise die Niederdruckseite V dauernd mit dem Vakuum in Verbindung steht, so empfiehlt es sich, auf der Hochdruckseite der Kanäle 11 Klappenventil 22 anzuordnen und Wasser oder eine andere Flüssigkeit durch eine Röhre 23 in die Labyrinthdichtung nahe dem Hochdruckende einzuführen. Die Flüssigkeit füllt die Dichtung aus und verhindert das Eintreten der Luft durch den Spalt, während die Ventile 22 die Öffnungen 11. gesperrt halten. Die Ventile 22 beeinträchtigen nicht die normale Wirkungsweise der Vorrichtung, da sie nur durch den Druck A geschlossen erhalten werden und unter dem Einfluß des durch die Pumpe erzeugten Druckes sich öffnen. Die Dichtungskammer kann mit einem Abflußrohr 24 zwecks vollständiger Entleerung versehen sein.If the sealing point is to remain sealed from the atmosphere after the turbine has been switched off, for example because the low-pressure side V is permanently connected to the vacuum, it is advisable to arrange flap valve 22 on the high-pressure side of the ducts 11 and water or another liquid through a Insert tube 23 into the labyrinth seal near the high pressure end. The liquid fills the seal and prevents the air from entering through the gap, while the valves 22 keep the openings 11 closed. The valves 22 do not interfere with the normal operation of the device, since they are only kept closed by the pressure A and open under the influence of the pressure generated by the pump. The sealing chamber can be provided with a drain pipe 24 for complete emptying.

Claims

Pa T.ENT claims:

1. Seal for rotating shafts by means of a liquid that prevents the influence is subjected to a centrifugal pump, characterized in that the liquid continuously circulates by through openings in the top against the pressure gradient in an axial direction Direction promoted from the low pressure to the high pressure side and at the circumference of the gyro in the opposite direction is pushed back.

2. Seal according to claim 1, characterized in that the packing means from the low-pressure side to the high-pressure side The centrifugal pump that returns the gap is provided with two water chambers, which are connected to the high pressure or low-pressure side of the sealing point are in communication and have different radial depths.

3. Seal according to claim 1, characterized in that the packing liquid in the form of an annular jet into the high pressure end of the sealing • space is introduced.

4. Seal according to claim 1, characterized in that the flow openings of the moving part of the sealing device is provided with non-return valves that open towards the high pressure side are to prevent the entry of pressure medium from the high pressure side when the shaft is switched off to prevent from.

1 sheet of drawings.