CH387069A - Anordnung zur Erzielung einer selbsttätigen und lastabhängigen Radialeinstellung der federnden Dichtsegmente in Labyrinthstopfbüchsen - Google Patents

Description

  Anordnung zur Erzielung einer selbsttätigen und lastabhängigen     Radialeinstellung     der federnden Dichtsegmente in     Labyrinthstopfbüchsen       Die Erfindung     betrifft        eine    Anordnung     zur    Er  zielung einer selbsttätigen und lastabhängigen Radial  einstellung der federnden Dichtsegmente in     Labyrinth-          stopfbüchsen,    welche in Dampf- oder Gasturbinen  zwischen solchen Druckräumen angeordnet sind, de  ren     Drücke    bei sich     änderndem    Betriebszustand der  Turbine gleichbleiben,

   mit     Hilfe    eines von der Turbi  nenbelastung abhängigen Gefälles zwischen zwei       Treibmitteldrücken.     



  Es gibt     Ausführungen    von     Labyrinthstopfbüchsen     an Turbomaschinen, bei denen die Abhängigkeit des       Treibmitteldruckes        innerhalb    der Turbine von der  Turbinenbelastung zur selbsttätigen und lastabhängi  gen     Radialeinstellung    der Dichtsegmente innerhalb der  Stopfbüchsen ausgenutzt     wird.    Diese selbsttätige Ein  stellung wird dadurch erreicht, dass auf die in radialer  Richtung     beweglich    gelagerten Dichtsegmente einer  seits eine radial gerichtete Federkraft, andererseits ein  dieser Federkraft     entgegengerichteter    und sich mit der  Belastung der Turbine verändernder Druckunter  schied wirkt.

   Wegen     ihrer    freien Beweglichkeit in ra  dialer Richtung können sich die Dichtsegmente inner  halb ihres radialen     Verstellbereiches    so     einstellen,        dass     zwischen der Federkraft und der Druckkraft Gleich  gewicht herrscht. Es besteht also ein direkter Zusam  menhang zwischen der Grösse der     Auslenkung    der  Feder und damit der Stellung des Dichtsegmentes und  dem Betrag des wirksamen Druckunterschiedes.  



       Labyrinthstopfbüchsen    sind in Turbinen meist  zwischen zwei solchen Räumen angeordnet, deren  Druckdifferenz sich bei einem Wechsel der Turbinen  belastung ändert. Wirkt bei diesen     Labyrinthstopf-          büchsen    auf die Aussenseite der Segmente der Druck  des einen Raumes und auf die Innenseite ein mittlerer  Druck, so ist die resultierende Druckkraft und damit    auch die     Radialeinstellung    der Segmente ebenfalls       lastabhängig.     



  Anders     verhält    es sich, wenn solche Labyrinth  stopfbüchsen zwischen zwei Räumen angeordnet sind,  in denen die Drücke bei allen     Änderungen    des Be  triebszustandes der Turbine gleichbleiben. Es fehlt  dann die     Steuerkraft,    durch welche eine radiale Ver  stellung der Dichtsegmente in Abhängigkeit von der  Turbinenbelastung erzielt wird.

   So sind beispielsweise  die Dichtsegmente der an der     Ausströmseite    von     Ge-          gendruck-Dampfturbinen    gelegenen     Aussenstopf-          büchsen    keiner     lastabhängigen    Druckkraft ausgesetzt,  da der Gegendruck dieser     Turbinen    bei allen Leistun  gen     gleichbleibt.        Ähnlich    verhält es sich bei denjenigen       Aussenstopfbüchsen    von Dampfturbinen mit Zwi  schenüberhitzung,

   welche an der     Ausströmseite    des  dem     Zwischenüberhitzer    vorgeschalteten     Turbinen-          teiles    liegen. Der     Zwischenüberhitzer    verlangt einen       Mindestdampfdurchsatz,    der nur durch     Aufrechter-          haltung    eines Mindestdruckes     an    dessen Eintritt einge  halten werden     kann.    Unterhalb einer bestimmten Last  grenze bleibt also der Dampfdruck am Austritt des  dem     Zwischenüberhitzer    vorgeschalteten Turbinen  teiles stets konstant, weist also keine Lastabhängig  keit mehr auf.  



  Es ist bereits eine     Einrichtung    zum Betrieb von  Dampf- oder Gasturbinen vorgeschlagen worden,  welche     in.    Abhängigkeit vom Druckgefälle     in    der Tur  bine arbeitet und bei der die in Segmente unterteilten  und radial geführten     Stopfbüchsenabschnitte    bei an  und ablaufender Turbine weit und bei voller Turbi  nenleistung eng eingestellt werden.

   Bei dieser Ein  richtung sind die Segmente     eines        Stopfbüchsenab-          schnittes    mit einem federbelasteten Kolben verbunden,  der in einer Kammer gleitet, die durch des Druckge  fälle in der Turbine direkt oder über eine durch ein           Ventil        zu    schaltende Leitung     beaufschlagt    ist. Die       Stopfbüchsensegmente    können bei dieser Einrichtung  auch ohne Zwischenschaltung von Kolben oder Ähn  lichem durch Federkraft und Druckgefälle an die  Welle angepresst oder von der Welle abgehoben  werden.  



  In der     vorliegenden        Erfindung    wird eine weitere       Ausbildung    dieser Einrichtung vorgeschlagen.  



  Die Erfindung besteht     darin,    dass die Labyrinth  stopfbüchse in mehrere Abschnitte so aufgeteilt ist,  dass die Dichtsegmente innerhalb dieser Abschnitte  sich     jeweils        unabhängig    von den Dichtsegmenten der  anderen     Abschnitte    einstellen können und dass die  Räume zwischen diesen Abschnitten über Druck  ausgleichsleitungen mit den Räumen zwischen den  Abschnitten einer     gleichfalls        aufgeteilten    Labyrinth  stopfbüchse verbunden sind, die an derselben Turbine  zwischen zwei Drücken     liegt,    deren Differenz sich bei  einem Wechsel der Turbinenbelastung ändert.  



  Die     Labyrinthstopfbüchse    wird also in eine  Anzahl von     Teilstopfbüchsen    aufgeteilt, deren Dicht  segmente sich     voneinander    unabhängig     einstellen    kön  nen.

   Die     Räume    zwischen diesen     Teilstopfbüchsen     werden über     Druckausgleichsleitungen    mit den Räu  men zwischen entsprechenden Abschnitten einer sol  chen     Labyrinthstopfbüchse    derselben Turbine verbun  den, welche von einem lastabhängigen Druckgefälle       beaufschlagt        wird.    Durch diesen Druckausgleich wird  das auf die Segmente     wirkende    Druckgefälle und da  mit die radiale     Einstellung    der Segmente der erstge  nannten     Labyrinthstopfbüchse    ebenfalls lastabhängig.

    Zwischen den beiden Stopfbüchsen besteht aber fol  gender Unterschied  Während die beiden     Teilabschnitte    der steuernden  Stopfbüchse einem mit steigender Last steigenden  Druckgefälle ausgesetzt sind, wird nur der aussenlie  gende     Teilabschnitt    der gesteuerten     Stopfbüchse    im  gleichen     Sinn        beaufschlagt.    Der an der Seite des höhe  ren Druckes liegende Teilabschnitt der gesteuerten       Stopfbüchse    dagegen unterliegt bei steigender Last  einer fallenden     Druckdifferenz.    Dies     bedingt,    dass die  Segmente entsprechend ausgebildet werden müssen.

    Die drei     erstgenannten        Teilabschnitte    bewegen sich  mit steigender     Druckdifferenz    radial in Richtung zur  Welle, der     letztgenannte        Teilabschnitt    aber mit fal  lender     Druckdifferenz.     



  Weiterhin wird vorgeschlagen, jeweils solche       Druckräume    in den beiden     Labyrinthstopfbüchsen     miteinander zu verbinden, in denen sich bei Normal  last und Betriebsdrehzahl der Turbine auch ohne  Druckausgleich derselbe Druck einstellen würde.  



  In     Fig.    1 der Zeichnung ist ein Beispiel der Anord  nung gemäss der Erfindung in einer Turbine, deren       Treibmittel    auf einen gleichbleibenden Gegendruck  expandiert, schematisch dargestellt.  



  Die     Fig.    2 und 3 zeigen den Verlauf der Treib  mitteldrücke innerhalb der     Aussenstopfbüchse    an der  Hochdruckseite bzw. Niederdruckseite derselben     Ge-          gendruckturbine    bei verschiedenen Belastungen.  



  Die     Aussenstopfbüchse    an der Hochdruckseite     HD       und an der Niederdruckseite ND ist bei der darge  stellten Anordnung jeweils in zwei Abschnitte A und  B bzw. C und D aufgeteilt. Die Segmente dieser Ab  schnitte sind an den     Stopfbüchsengehäusen    2 inner  halb eines begrenzten     Verstellbereiches    beweglich ge  lagert. Die     Druckausgleichsleitung    3 verbindet die  beiden Räume zwischen den Abschnitten A und B  bzw. C und D.  



  Der lastabhängige Druck des eintretenden Treib  mittels ist mit     p1,    der gleichbleibende Gegendruck ist  mit     p2,    der Zwischendruck zwischen den Abschnitten  bzw. in der     Druckausgleichsleitung    3 ist mit     p,    und  der äussere Atmosphärendruck mit     p.1        gekennzeichnet.     



  Die mit F gekennzeichneten Pfeile geben die Rich  tung der auf die Segmente wirkenden Federkräfte an.  Aus den Schaubildern     (Fig.    2 und 3) ist ersichtlich,  dass das auf den Teilabschnitt C wirkende Druck  gefälle mit zunehmender Turbinenbelastung abnimmt  und dass die auf die übrigen Abschnitte A, B und D  wirkenden Druckgefälle mit der Last zunehmen. Dem  entsprechend     ist    der Teilabschnitt C so ausgebildet,  dass seine Segmente sich bei sinkendem Druckgefälle  zur Welle     hinbewegen.    Die drei übrigen Abschnitte A,  B und D sind hingegen so gestaltet, dass sich deren       Radialspiel    zur Welle mit zunehmendem Druckgefälle  verringert.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Anordnung zur Erzielung einer selbsttätigen und lastabhängigen Radialeinstellung der federnden Dicht segmente in Labyrinthstopfbüchsen, welche in Dampf- oder Gasturbinen zwischen solchen Druckräumen angeordnet sind, deren Drücke bei sich änderndem Betriebszustand der Turbine gleichbleiben, mit Hilfe eines von der Turbinenbelastung abhängigen Gefälles zwischen zwei Treibmitteldrücken, dadurch gekenn zeichnet, dass die Labyrinthstopfbüchse in mehrere Abschnitte (C, D) so aufgeteilt ist, dass die Dichtseg mente (1)

   innerhalb dieser Abschnitte sich jeweils unabhängig von den Dichtsegmenten der anderen Abschnitte einstellen können und dass die Räume zwischen diesen Abschnitten über Druckausgleichs leitungen (3) mit den Räumen zwischen den Abschnit ten (A, B) einer gleichfalls aufgeteilten Labyrinth stopfbüchse verbunden sind, die an derselben Turbine zwischen zwei Drücken (p1, p_1) liegt, deren Differenz sich bei einem Wechsel der Turbinenbelastung ändert. UNTERANSPRUCH Anordnung gemäss Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Aufteilung der beiden Laby- rinthstopfbüchsen in Abschnitte (A, B bzw.

   C, D) und der Druckausgleich so ausgeführt ist, dass sich bei Normallast und Nenndrehzahl der Turbine in den jeweils über eine Druckausgleichsleitung (3) verbun denen Räumen zwischen den Abschnitten der Stopf büchsen auch ohne Druckausgleich jeweils derselbe Druck einstellt.