DE1049175B

DE1049175B - Labyrinth seal for high pressure centrifugal machines, especially steam turbines

Info

Publication number: DE1049175B
Application number: DES33622A
Authority: DE
Inventors: Emil Hartmann; Wilhelm Schlicker
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1953-05-29
Filing date: 1953-05-29
Publication date: 1959-01-22

Description

DEUTSCHESGERMAN

Für Dampfturbinen und andere mit hohem Druck betriebene Kreiselmaschinen werden zurr Abdichtung der umlaufenden Welle Labyrinthdiebtungen verwendet, auf die entsprechend dem in der Maschine herrschenden Druck in axialer Richtung wirkende Kräfte ausgeübt werden. Bei Hochdruckmasebinen, insbesondere wenn zur Verringerung der axialen Dichtungslänge eine Anzahl von mehrere Dichtungsstreifen in radialer Anordnung tragenden, abwechselnd ineinandergeschachtelten Labyrinithringen vorhanden ist, kann die Aufnahme der auf die Labyrinthringe ausgeübten Kräfte Schwierigkeiten bereiten, wenn ohne Öffnen des Maschinengehäuses ein Ausbau der Labyrinthringe von außen möglich sein soll. Die Aufnahme der gesamten Schubkräfte durch Schraubenbolzen führt zu sehr ungünstigen Konstruktionen, da der für die Anbringung von Halteschrauben erforderliche Raum äußerst beschränkt ist. Es ist daher erwünscht, die Aufnahme des Schubes auf anderem Wege als durch Schrauben, z. B. durch Formschlußglieder, zu ermöglichen, um Komplikationen durch in das Gehäuse eingeschraubte Schraubenbolzen zu verhindern. An sich wäre es möglich, zur Aufnahme der auf die Labyrinthringe ausgeübten Schubkräfte in die Gehäusewandung eingesetzte Bajooettringe vorzusehen, wie sie beispielsweise bei Dampfturbinen zur Aufnahme der Schubkräfte auf die Leitschaufelringe angewendet werden. Derartige Konstruktionen würden aber eine umständlichere Bearbeitung der Gehäusebohrung infolge Anbringung der für das Einführen der Bajonettringe benötigten Nuten erforderlich machen und darüber hinaus wegen der Anbringung derartiger Nuten die Abdichtung erschweren.For steam turbines and other high pressure centrifugal machines are used for sealing the rotating shaft used labyrinth thieves, on the corresponding to that in the machine prevailing pressure in the axial direction acting forces are exerted. In the case of high pressure machines, especially if a number of several sealing strips to reduce the axial sealing length bearing in a radial arrangement, alternately nested Labyrinth rings are present, the inclusion of the exerted on the labyrinth rings Forces cause difficulties if the labyrinth rings are removed without opening the machine housing should be possible from the outside. The absorption of the entire thrust by screw bolts leads to very unfavorable constructions, since the one required for attaching retaining screws Space is extremely limited. It is therefore desirable to absorb the thrust in a different way than by screws, e.g. B. by interlocking members to allow complications through in the housing to prevent screwed bolts. In itself it would be possible to record the on the Labyrinth rings exerted shear forces to provide bayoet rings inserted into the housing wall, As used, for example, in steam turbines to absorb the thrust forces on the guide vane rings will. Such constructions would, however, require more complicated machining of the housing bore required due to the attachment of the grooves required for inserting the bayonet rings make and also complicate the seal because of the attachment of such grooves.

Gegenstand der Erfindung ist eine vorteilhaftere Ausbildung derartiger Labyrintbdichtungen, die sich dadurch auszeichnet, daß zur Aufnahme der Kräfte, die auf die in eine Dichtungsbuchse in der Gehäusebohrung eingesetzten Labyrinthringe ausgeübt werden, außerhalb der Gehäusebohrung klammerförmige Formschlußglieder angeordnet sind, durch die die Übertragung der auf die Labyrinthringe ausgeübten Axialkräfte auf die an dem Gehäuse verankerte Dichtungsbuchse ermöglicht wird. Vorzugsweise ist die Anordnung so getroffen, daß ein den Schub mehrerer Labyrinthringe übertragender Labyrinthring mit der Dichtungsbuchse durch einen geteilten Klammerring gekuppelt wird, der über Vorsprünge des letzterwähnten Labyrinthringes und der Gehäusebuchse greift und durch einen äußeren, ungeteilten Überwurfring zusammengehalten wird.The invention is a more advantageous design of such labyrinth seals, which characterized in that to absorb the forces acting on the in a sealing bush in the housing bore used labyrinth rings are exercised outside the housing bore clamp-shaped form-locking members are arranged through which the transmission of the axial forces exerted on the labyrinth rings on the sealing bush anchored on the housing is made possible. Preferably the Arrangement made so that a thrust of several labyrinth rings transmitting labyrinth ring with the Sealing sleeve is coupled by a split clamp ring, which over projections of the last-mentioned Labyrinth ring and the housing socket engages and is held together by an outer, undivided union ring.

Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich vor allem durch den Vorteil aus, daß infolge der Anwendung von klammerförmigen Formschlußgliedern zur Aufnahme der Schubkräfte der Labyrinthringe Kom-Labyrinthdichtung für mit hohen Drücken betriebene Kreiselmaschinen,
insbesondere DampfturbinenThe solution according to the invention is characterized above all by the advantage that, as a result of the use of clamp-shaped interlocking members to absorb the shear forces of the labyrinth rings, Kom-labyrinth seal for centrifugal machines operated at high pressures,
especially steam turbines

Anmelder:Applicant:

Siemens-SctmckertwerkeSiemens-Sctmckertwerke

Aktiengesellschaft,Corporation,

Berlin und Erlangen,Berlin and Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Emil Hartmann und Wilhelm Schlicker,Emil Hartmann and Wilhelm Schlicker,

Mülheim/Ruhz,
sind als Erfinder genannt wordenMülheim / Ruhz,
have been named as inventors

plikationen in der Ausbildung der Gehäusewandung und der Abdichtung vermieden und daß die formschlüssigen Befestigungsglieder ohne weiteres, gegebenenfalls nach vorheriger Entfernung des Abschlußdeckels der Dichtung, ebenso wie die Labyrinthringe ausgebaut werden können. Die erfindungsgemäße Lösung gestattet auch ohne Schwierigkeiten, die Dichtungszone über die Gehäusewandstärke nach außen zu verlängern. Ebenso kann die erfinduingsgemäße Labyrinthdichtung ohne Schwierigkeiten in Verbindung mit einer Vorstufenabdichtung Anwendung finden, die in dem die Dichtung abschließenden, an dem Gehäuse befestigten Deckel untergebracht sind.plications in the formation of the housing wall and the seal avoided and that the form-fitting Fastening members easily, if necessary after removing the cover plate beforehand the seal, as well as the labyrinth rings can be removed. The inventive The solution also allows the sealing zone to be closed to the outside beyond the thickness of the housing wall without difficulty extend. The labyrinth seal according to the invention can also find application without difficulty in connection with a preliminary seal, the in which the seal closing, attached to the housing cover are housed.

Im folgenden soll die Erfindung näher an Hand eines Ausführungsbeispids erläutert werden, das in der Zeichnung wiedergegeben' ist.In the following, the invention will be explained in more detail on the basis of an exemplary embodiment, which is shown in of the drawing 'is reproduced.

Die Zeichnung gibt die Durchführung einer Turbinenwelle unter Anwendung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Labyrinthdichtung wieder. 1, 3 bedeuten die feststehenden Labyrinthringe, 2 die auf der Welle sitzenden und mit dieser umlaufenden Labyrinthringe. Die Ringe, welche mehrere konzentrisch zueinander angeordnete Dichtungsstreifen aufweisen, sind abwechselnd auf die Welle aufgeschoben bzw. in das Gehäuse eingeführt, wobei die Dichtungsstreifen eines Labyrinthringes in entsprechende Ringnuten der benachbarten Labyrinthringe eingreifen. Während die Befestigung der umlaufenden Labyrinthringe 2 aufThe drawing shows the implementation of a turbine shaft using a labyrinth seal designed according to the invention. 1, 3 mean the fixed labyrinth rings, 2 the labyrinth rings sitting on the shaft and rotating with it. The rings, which have several sealing strips arranged concentrically to one another, are alternately pushed onto the shaft or inserted into the housing, the sealing strips of a labyrinth ring engaging in corresponding annular grooves in the adjacent labyrinth rings. While the attachment of the surrounding labyrinth rings 2 on

809 730/243809 730/243

der Welle keine Besonderheiten bietet, zeichnet sich die Anordnung und Befestigung detr feststehenden Labyrinthringe 1,3, die zentriert in einer Dichtungsbuchse 7 geführt sind, dadurch aus, daß in dem durch höheren Druck beanspruchten linken Teil der Labyringdichtung die auf die Dichtringe ausgeübten Schubkräfte durch eine formschlüssige Klammer 5, welche außerhalb der Gehäusewandung liegt, aufgenommen und auf die innerhalb der Gehäusebohrung abgestützte Dichtungsbuchse 7 übertragen werden. Zur Ermöglibhung der angedeuteten Abstützung weist der außerhalb der Gehäusewandung liegende Labyrkithring 3 einen vorspringenden Ringkranz 4 auf. Außerhalb der Gehäusewandung 9 ist an dem stirnseitigen Ende der zwischen der Gehäusewandung und den feststehenden Labyrinthriogen 1 eingeschalteten Diehtungsbuchse 7 ebenfalls ein Ringkranz 6 vorhanden, der unmittelbar an den Ringkranz 4 anstößt. Die beiden Ringkränze 4 bzw. 6 sind durch einen aufgeschobenen, geteilten Nutring 5 gekuppelt, welcher ein Formschlußglied bildet. Der geteilte Nutring wird durch einen äußeren Überwurf- oder Haltering 10 zusammengehalten. 12 bedeutet noch eine Sicherungssohraube. Auf diesem Wege ergibt sich, daß auf die feststehenden Labyrinthringe 1, 3 ausgeübte Schubkräfte über die gekuppelten Ringkränze 4 und 6 auf die Diehtungsbuchse 7 übertragen werden. Da nun die Diehtungsbuchse 7 sich mit der Ringsehulter 8 gegen eine entsprechende Anlagefläche des Maschinengehäuses abstützt, ergibt sich, daß die Schübkräfte an der Anlagefläche 8 von dem Gehäuse aufgenommen werden. Die Diehtungsbuchse braucht nicht durch die ganze Gehäusewandung hindurchgeführt zu sein, vielmehr ist es ohne weiteres möglich, für die auf der Innenseite des Gehäuses liegenden Labyrinthringe eine gesonderte Führungsbudhse 13 vorzusehen, die von der Innenseite des Gehäuses in die Bohrung eingeschoben und befestigt sein kann. Hierbei kann ohne weiteres die Anordnung derart getroffen werden, daß auch die Axialschubkräfte der inneren Labyrinthringe auf die mit dem Gehäuse über die Diehtungsbuchse 7 verbundenen Labyrinthringe abgestützt werden.the shaft offers no special features, the arrangement and fastening of the stationary labyrinth rings 1, 3, which are centered in a sealing bush 7, is characterized by the fact that the thrust forces exerted on the sealing rings by a form-fitting clamp 5, which lies outside the housing wall, are received and transferred to the sealing bush 7 supported within the housing bore. To enable the indicated support, the labyrinth ring 3 located outside the housing wall has a protruding ring rim 4. Outside the housing wall 9, an annular ring 6 is also present at the front end of the sealing bushing 7 connected between the housing wall and the stationary labyrinthine 1, which ring collar directly abuts the annular collar 4. The two ring rims 4 and 6 are coupled by a pushed-on, split groove ring 5, which forms a form-locking element. The split U-ring is held together by an outer union ring or retaining ring 10. 12 still means a safety cube. In this way it results that the thrust forces exerted on the stationary labyrinth rings 1, 3 are transmitted to the die socket 7 via the coupled ring rims 4 and 6. Since the rotary bushing 7 is now supported with the ring shoulder 8 against a corresponding contact surface of the machine housing, the result is that the thrust forces on the contact surface 8 are absorbed by the housing. The power socket does not need to be passed through the entire housing wall, rather it is easily possible to provide a separate guide sleeve 13 for the labyrinth rings located on the inside of the housing, which can be pushed into the bore from the inside of the housing and fastened. In this case, the arrangement can be made in such a way that the axial thrust forces of the inner labyrinth rings are also supported on the labyrinth rings connected to the housing via the sealing bush 7.

Wie ferner die Zeichnung erkennen läßt, können außer den im Maschinengehäuse angeordneten feststehenden Dichtungselementen zusätzlich noch in einer Vorstufe weitere Labyrinthringe 16 vorhanden sein, die in bekannter Weise in dem Dichtungsdeckel 11 angeordnet und gegen Schubkräfte gesichert sind. Da die auf diese Labyrinthringe ausgeübten Kräfte nur einen Bruchteil des Gesamtschubes ausmachen, ist es ohne weiteres möglich, zur Übertragung dieser Kräfte auf das Gehäuse die zur Deckelbefestigung dienenden Schrauben 14. 15 heranzuziehen.As can also be seen from the drawing, in addition to the stationary ones arranged in the machine housing Sealing elements also have further labyrinth rings 16 in a preliminary stage be, which are arranged in a known manner in the sealing cover 11 and secured against shear forces. Since the forces exerted on these labyrinth rings are only a fraction of the total thrust it is easily possible to transfer these forces to the housing for the cover attachment used screws 14. 15 to be used.

Claims

Patent claims:

1. Labyrinth seal for centrifugal machines operated at high pressures, especially steam turbines, with a number of nested labyrinth rings supporting sealing strips, on the one hand on the rotor and on the other hand on the sockets built into the machine housing are centered and which can be removed after loosening the sealing cover, characterized in that by outside the housing (9) lying clamp-shaped form-locking members (5) the outermost (3) of a series of labyrinth rings in the direction of axial thrust (1, 3) with an annular ring (6) one inserted into the housing (9) and opposite this on a contact surface (8) supported Diehtungsbuchse (7) is connected in such a way that the Axial thrust forces exerted on the labyrinth rings (1, 3) via the sealing sleeve (7) on the Housing (9) are transferred.

2. Labyrinth seal according to claim 1, characterized in that the form-locking member (5) is formed by a split, grooved clip ring, which is formed by a outer coupling ring (10) is held together.

3. labyrinth seal according to claim 1, characterized in that through, the form-locking member (5) only the axial thrust forces of the labyrinth rings located on the high pressure side of the seal transferred to a diehtungsbuchse (7) arranged and supported in the sealing bore while the axial forces are further, outside the housing (9) arranged labyrinth dimensions (16) in a manner known per se by means of a screw bolt on the housing (14, 15) attached cover part (11) can be added.

4. labyrinth seal according to claim 1 or the following, characterized in that a part of the fixed labyrinth rings (2) inserted into the housing bore from the inside of the housing Guide bushing (13) is arranged.

Considered publications:

German Patent Nos. 839 145, 713 502, 214;

British Patent Nos. 499 793, 409 746, 439;

Austrian Patent No. 122,384;

Swiss Patent No. 182 797;

U.S. Patent Letter No. 2,524,724.

1 sheet of drawings

t 809 730/243 1.59