CH673688A5

CH673688A5 -

Info

Publication number: CH673688A5
Application number: CH1100/87A
Authority: CH
Inventors: Johann Schubert
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date: 1987-03-23
Filing date: 1987-03-23
Publication date: 1990-03-30
Also published as: DE3712943A1; FR2613019B1; US4815748A; FR2613019A1; DE3712943C2

Description

BESCHREIBUNG

ls Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wellendichtung für gasgefüllte Maschinen gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Wellendichtung mit diesen Merkmalen ist beispielswei-20 se aus der CH-PS 385 581 bekannt.

Stand der Technik

Bei grossen, mit Wasserstoff gefüllten, schnellaufenden elektrischen Maschinen und bei Kreiselverdichtern für gefährli-2s che Gase werden die Wellen gegenüber dem Gehäuse an den Wellen-Gehäuse-Durchgängen mit Sperrflüssigkeit abgedichtet, wobei die Dichtungs- bzw. Sperrflüssigkeit in Umlauf gehalten wird. Die der Dichtung unter Druck zugeführte Flüssigkeit, vorzugsweise Öl, erzeugt in einem Ringspalt eine sperrende 30 Wirkung gegen ein Ausströmen des Gases aus der Maschine. Infolge der Gaslöslichkeit nimmt die Sperrflüssigkeit Luft auf und gibt diese im Innern der Maschine an die Gasfüllung ab, wodurch die gewünschte (bzw. geforderte) Gasreinheit (unzulässig) verringert wird. Um dies zu vermeiden, wird daher die 35 Sperrflüssigkeit unter Vakuum entgast, wofür besonders bei hohen Gasdrücken und/oder grossen Wellendurchmessern verhältnismässig grosse Entgasungseinrichtungen erforderlich sind. Bei solchen Anlagen sind dementsprechend die Gasverluste und die Tendenz zur Schaumbildung gross. Die Gasverluste sind dem 4o Volumenstrom der auf die Gasseite abströmenden Sperrflüssigkeit und dem Gasdruck proportional.

Bei Wellen mit hohen Umfangsgeschwindigkeiten, d.h. mit hohen Relativgeschwindigkeiten gegenüber dem im Gehäuse arretierten, ruhenden Dichtungsring müssen, um den Anforde-45 rungen an eine einwandfreie Funktion in allen Betriebszustän-den zu genügen, die Dichtungen als sogenannte Schwimmringdichtungen ausgeführt werden. Unter Schwimmringdichtungen versteht man u.a. solche Flüssigkeitsdichtungen, bei denen die nach beiden Seiten von der Dichtungsstelle axial abströmende 50 Flüssigkeit nicht nur die Dichtungsfunktion übernimmt, sondern gleichzeitig auch als Träger der abzuführenden Reibungswärme dient. Dadurch ist u.a. gewährleistet, dass der Dichtungsring sich thermisch nicht übermässig verformt, im Gehäuse nicht verklemmt und an der Welle nicht zum Streifen 55 kommt. Die Realisierung einer hinreichenden Wärmeabfuhr durch die Flüssigkeit erfordert bekanntlich ein hinreichend grosses radiales Betriebsspiel, wodurch auch der in Richtung Maschineninneres fliessende (axiale) Leckage-Volumenstrom (insbesondere bei grossen Wellendurchmessern) sehr gross wird 60 und deshalb die obige Betriebsanforderung nicht elementar erfüllt werden kann.

Der auf die Gasseite von der Dichtungsstelle axial abflies-sende Leckagestrom muss aus der Maschine wieder ausge-65 schleust werden. Mit diesem Leckagestrom wird aber auch ständig eine der Löslichkeit entsprechende Gasmenge mittransportiert, die zur Verhütung von Explosionen oder von gefährlicher Kontamination der Atmosphäre durch geeignete Einrichtungen

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(Evakuierungs-Einrichtung) aus der Flüssigkeit entfernt werden muss.

Diese entfernte Gasmenge bedeutet insbesondere bei wasserstoffgekühlten Turbogeneratoren einen Verluststrom, der aus einem H2-Speicher ersetzt werden muss und daher limitiert ist (vgl. z.B. DIN VDE 0530/Teil 3).

Da Wasserstoff nicht nur an der Wellendichtung (kontrollierbar) sondern .auch an anderen unkontrollierbaren Dichtungsstellen des Generators entweichen kann, muss der kontrollierbare Verlust an der Wellendichtung so klein wie möglich sein.

Massnahmen, die diesen Verlust in zulässigen Grenzen halten, sind bisher nur auf aktive Elemente (Pumpen) beschränkt geblieben, die eine Flüssigkeit in einem geschlossenen Kreis so umwälzen, dass an der Dichtungsstelle über einem gewissen Dichtspalt der Druckgradient im zeitlichen Mittel Null ist. Solche geschlossene (sekundäre) Flüssigkeitskreise, die als Gas-Verlustsperre wirken, werden bei speziellen Zweikreis-Wellendichtungen und bei Dreikreis-Wellendichtungen verwendet.

Der geschlossene Sekundär-FIüssigkeitskreis benötigt für die einwandfreie Funktion der Dichtung neben der Umwälzpumpe die weiteren Komponenten:

— Rückkühleinrichtung

— Temperatur-Regelung

— Heizung

— Druckregelung

— Filter zur Abscheidung von Schmutzpartikeln

Die Druckregelung wird benötigt, um den gleichen Druck zwischen dem Sekundär-FIüssigkeitskreis und dem primären Dicht-Flüssigkeitskreis zu gewährleisten.

Aus wirtschaftlichen Gründen werden die Komponenten des Sekundär-Flüssigkeitskreises nicht redundant ausgeführt. Deshalb muss dafür gesorgt werden, dass die beim Ausfall der Sekundärkreis-Umwälzpumpe dem Sekundärkreis stationär aus dem Primärkreis (Hauptflüssigkeitskreis) zufliessende Flüssigkeitsmenge wieder abgeführt wird, was eine zusätzliche Absteuerleitung und einen zusätzlichen Absteuerregler erfordert.

Der wesentlichste Nachteil der derzeitigen Lösung besteht darin, dass infolge des konzeptbedingt verschwindenden Druckgradienten im Dichtspalt R keine Konvektionskühlung des Ringes in diesem Bereich stattfinden kann. Die Folge ist eine durch Wärmespannung bedingte Ringverformung (Verstülpung) die bei zu kleinem Axialspiel zu Ringverklemmungen im Gehäuse führt. Grosses Axialspiel ist wegen der Ölleckage an der Stirnseite unerwünscht. Verklemmte Ringe aber haben die Funktion von Schwimmringen eingebüsst und können über längere Betriebsperioden durch unvermeidbare Mischreibungseffekte zu Materialschäden an Ring und Welle führen.

Darstellung der Erfindung

Ausgehend vom Bekannten liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Wellendichtung für gasgefüllte Maschinen zu schaffen, die sich durch einfachen Aufbau und geringe Störanfälligkeit auszeichnet, ohne Sekundär- oder gar Tertiärkreislauf auskommt, dabei aber in bezug auf Dichtwirkung, Gasreinheit und Gasverluste den Mehrkreissystemen entspricht.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Erfindung.

Der Erfindung liegt dabei die Überlegung zugrunde, nicht-durchströmte Dichtungsspalte zwischen Welle und Dichtring-(teilen) und damit Eliminierung aller Folgen von Dichtringdeformationen zu vermeiden.

Bei einer ersten Ausführungsform wird die Betriebsanforderung eines minimalen gasseitigen Leckagestromes und die im obigen Sinne vollständige Durchströmung des Dichtungsspaltes dadurch erreicht, dass in der Druckringkammer neben dem Dichtring ein zweiter im wesentlichen axial beweglicher Ring vorgesehen ist, der zwischem dem Dichtring und der gasseitigen

Stirnwand der Druckringkammer angeordnet ist, dass in dem zweiten Ring oder zwischen erstem und zweitem Ring im wesentlichen radial verlaufende Kanäle vorgesehen sind, durch welche ein Teil der zur Gasseite abströmenden Sperrflüssigkeit s vom Dichtungsspalt abgeführt wird. Der zweite Ring wirkt als Drosselelement und lenkt einen Teil des auf die Gasseite ab-fliessenden Flüssigkeitsstromes um; dieser kommt somit nicht mit dem Füllgas der Maschine in Berührung, kann somit auch kein Füllgas aufnehmen.

io Bei einer zweiten Ausführungsform wird die Betriebsanforderung eines minimalen gasseitigen Leckagestromes und die vollständige Durchströmung des Dichtungsspaltes erfindungsge-mäss dadurch erreicht, dass im Dichtringmittelteil oder im Dichtungsgehäuse Mittel zur Überführung eines Teils der zur i5 Gasseite der Wellendichtung abströmenden Sperrflüssigkeit auf die Luftseite der Wellendichtung vorgesehen sind.

Die Vorteile beider Ausführungsformen lassen sich wie folgt zusammenfassen:

— minimale Störanfälligkeit an Welle und Dichtring durch 20 Vermeidung der Mischreibung (Schwimmring),

— minimale Störanfälligkeit im Öl-Versorgungssystem durch KXWoige Redundanz der Komponenten,

— minimale Überwachung,

— insbesondere bei innerer Überführung (zweite Alternati-25 ve) kein nennenswerter Mehraufwand gegenüber Einkreisdichtungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfin-30 dung in vereinfachter Darstellung veranschaulicht.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Wellendichtung für gasgefüllte Maschinen mit einem als Stauring ausgebildeten Drosselelement auf der Gasseite der Dichtung;

Fig. 2 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Druckver-35 laufs im Dichtspalt der Wellendichtung nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Abwandlung von Fig. 1 mit zusätzlicher Drosselung auf der Luftseite;

. Fig. 4 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Druckverlaufs im Dichtspalt der Wellendichtung nach Fig. 3;

40 Fig. 5 eine zweite Ausführungsform einer Wellendichtung mit innerer Überführung von der Gasseite auf die Luftseite im Dichtring;

Fig. 6 einen Schnitt durch die Wellendichtung nach Fig. 5 längs deren Linie AA;

45 Fig. 7 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Druckverlaufs im Dichtspalt der Wellendichtung nach Fig. 5;

Fig. 8 eine dritte Ausführungsform einer Wellendichtung mit innerer Überführung von der Gasseite auf die Luftseite im Dichtungsgehäuse.

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Wege zur Ausführung der Erfindung

Die Wellendichtung nach Fig. 1 besteht im wesentlichen aus einem die Welle 1 allseits umgebenden Dichtungsgehäuse 2 und einem im Gehäuseinneren, der Druckringkammer 3, angeordne-55 ten, die Welle 1 unter Belassung eines Dichtspaltes 4 umgebenden Dichtring 5. Der Dichtring 5 ist radial beweglich in der Druckringkammer 3 angeordnet und weist über dem gesamten Umfang verteilte radiale Durchgangsbohrungen oder Durchgangskanäle 6 auf, von denen in Fig. 1 nur eine einzige sichtbar 60 ist.

Von einem (nicht dargestellten) Sperrflüssigkeitsreservoir wird über eine erste Bohrung 7 im Dichtringgehäuse 2 entgaste Sperrflüssigkeit Vy in Pfeilrichtung unter Druck in die Dichtringkammer gepresst.

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Die Sperrflüssigkeit gelangt aus dem Raum zwischen dem äusseren Umfang des Dichtringes 5 und dem Dichtungsgehäuse 2 durch die Bohrungen oder Durchgangskanäle 6 in den Dich

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tungsspalt 4, verteilt sich dort in zwei Volumenströme VL und VG in Richtimg Luftseite L und Gasseite G der Wellendichtung.

Insoweit entspricht die soeben beschriebene Wellendichtung dem Stand der Technik, wie er sich beispielsweise aus der Firmenschrift der Anmelderin «Generators for large power plants», Publikations-Nr. CH-T 070 022E, S. 26, Fig. 43, mit zugehörigem Text auf Seite 27, ergibt.

Während nun bei der bekannten Wellendichtung nach der Firmenschrift und auch gemäss CH-PS 385 581 die Sperrflüssigkeit via Dichtungsspalt aus der Dichtung heraustritt, ist bei der Wellendichtung nach Fig. 1 im Dichtungsgehäuse 2 ein zweiter Dichtring, ein Stauring 8, vorgesehen, der einen Grossteil Vvg des auf die Gasseite G abfliessenden evakuierten Flüssigkeitstromes Vg durch Stauung umlenkt.

Zu diesem Zweck sind zwischen dem ersten Dichtring 5 und der diesem Dichtring zugewandten Stirnfläche des Stauringes 8 radial verlaufende Kanäle 9 vorgesehen, welche den Dichtspalt 4 mit einem seitlichen Sammelraum 10 in der gasseitigen Hälfte des Dichtungsgehäuses 2 verbinden. Aus dem Sammelraum gelangt der Sperrflüssigkeitsteilstrom Vvg über eine zweite Bohrung 11 im Dichtungsgehäuse 2 direkt zurück in das Sperrflüs-sigkeitsreservoir mit entgaster Sperrflüssigkeit; direkt deshalb, weil dieser Teilstrom Vvg auf seinem Weg durch die Wellendichtung nicht mit dem Füllgas der Maschine in Berührung gekommen ist.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind die Kanäle 9 durch Beabstandung der Ringe 5 und 8 mittels vorspringender Nocken 12 an der dem Dichtring 5 zugewandten Stirnfläche des Stauringes 8 gebildet, welche Nocken sich an einem Bund 13 an der gasseitigen Stirnfläche des Dichtringes 5 axial und vornehmlich radial abstützen.

Alternativ hierzu kann der Stauring 8 einstückig mit dem Dichtring 5 ausgebildet sein, wobei die Kanäle 9 dann als Bohrungen seitlich der Durchgangsbohrungen 6 auszubilden wären.

Der vom Stauring 8 auf die Gasseite G durchgelassene Volumenstrom Vsg kann in einfacher Weise durch einen in der Rückführungsrohrleitung für Vvg installierten veränderbaren Strömungswiderstand, z.B. ein Drosselventil, dosiert werden, wodurch der Leckagestrom VSg in gewünschten Grenzen gehalten wird.

Zusätzlich zur Drosselung auf der Gasseite G kann man eine Drosselung auf der Luftseite L vornehmen, wodurch sich der Anteil des zu evakuierenden Sperrflüssigkeitsstromes nochmals reduzieren lässt. Die Weiterbildung der Erfindung ist in Fig. 3 und dem zugehörigen Druckdiagramm in Fig. 4 beispielsweise veranschaulicht, wobei in Fig. 1 und Fig. 3 gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.

Das Dichtungsgehäuse besteht aus «reinigungstechnischen» Gründen aus zwei gleichartigen Gehäusehälften 20, 21. Der Dichtring ist gleichfalls in zwei Ringhälften 22, 23 unterteilt. Aus montagetechnischen Gründen sind beide Gehäusehälften 20, 21 in Wellenmitte axial in je zwei radiale Hälften unterteilt. Die beiden Ringhälften 22, 23 werden ebenfalls aus montagetechnischen Gründen axial geteilt jedoch um 90° in Umfangs-richtung versetzt miteinander verschraubt. Die radialen Kanäle 6 sind über den gesamten Umfang des Dichtringes verteilt und können jeweils zur Hälfte in jeder Ringhälfte 22, 23 liegen. Die Zufuhr der Sperrflüssigkeit erfolgt in Pfeilrichtung durch die Bohrung 7.

Das gleiche hinsichtlich Reinigungstechnik und Montage-technik gilt für Gehäuse und Ring der Fig. 1.

Auf beiden Seiten der Bohrung 6 sind am inneren Umfang der Ringhälften 22, 23 jeweils radiale Nuten 24, 25 eingearbeitet, die mit axialen Bohrungen 26, 27 in den Ringhälften kommunizieren.

Die Bohrungen 26, 27 stehen mit Sammelräumen 28, 29 in der luftseitigen bzw. gasseitigen Wandung des Dichtungsgehäuses in freier Verbindung. Aus den Sammelräumen 28, 29 gelangt die Sperrflüssigkeit über radial verlaufende Bohrungen 30, 31 direkt zurück in das Sperrflüssigkeitsreservoir.

Die der Welle 1 zugewandten Enden 32, 33 der Ringhälften 22, 23 zwischen den Nuten 24, 25 und der Innenwand der s Druckringkammer 3 haben die Funktion des Stauringes 8 der Ausführungsform nach Fig. 1.

Wie bei jener drosseln sie die beiden Sperrflüssigkeitsströme Vl und Vg derart, dass ein vorgebbarer Anteil Vvl bzw. Vvg Sperrflüssigkeit ohne mit Luft bzw. Füllgas in Berührung zu io kommen, durch die Bohrungen 30 bzw. 31 direkt in das Sperrflüssigkeitsreservoir zurückgeführt und die Leckageströme Vsl bzw. VSg dementsprechend klein gehalten werden können.

Die sich über die axiale Länge im Dichtspalt 4 einstellenden Drücke sind im Diagramm nach Fig. 4 veranschaulicht, wobei 15 in Fig. 4 dieselben Bezeichnungen gelten wie in Fig. 2. Neu in Fig. 4 ist die durch den «Stauring» 32 verursachte Abflachung der Druckkurve auf der Luftseite L zwischen der Nut 24 und der inneren Wandung der linken Gehäusehälfte 20.

Wie in Fig. 3 durch die radial verlaufenden strichlierten Li-20 nien in den Ringhälften 22, 23 angedeutet, können diese auch im Bereich der Nuten 24, 25 geteilt sein.

Während bei den oben beschriebenen Wellendichtungen ein beträchtlicher Teil der Sperrflüssigkeit nach Passieren eines Dichtspaltabschnittes zurück in das Sperrflüssigkeitsreservoir 2s rezirkuliert wird, und demgemäss zumindest eine Rückführleitung notwendig ist, erfolgt bei der Wellendichtung nach Fig. 5 eine im mittleren Dichtungsabschnitt innere Überführung der Sperrflüssigkeit von der Gasseite zur Luftseite der Dichtung. Der Dichtring besteht nur aus drei axial hintereinanderliegen-30 den Ringteilen 32, 33 und 34. Die beiden äusseren Ringteile 32 und 34 weisen an ihren inneren Stirnflächen im dichtspaltseiti-gen Ende jeweils eine umlaufende Ausnehmung 35, 36 auf, welche zusammen mit dem planen Ringteil 33 zwei umlaufende Nuten 37, 38 bilden. Der mittlere Ringteil 33 weist am dicht-3s spaltseitigen Ende eine Vielzahl von axial verlaufenden Durchgangsbohrungen 39 auf, die über den gesamten Umfang regelmässig verteilt sind.

Wie aus Fig. 6, die einen Schnitt durch den mittleren Ringteil 33 längs der Linie AA in Fig. 5 zeigt, hervorgeht, liegen die 4o Bohrungen 39 jeweils zwischen zwei Radialbohrungen 6, ohne diese zu schneiden.

Die Sperrflüssigkeit (Flüssigkeitsstrom Vv) wird über die Bohrung 7 der Dichtringkammer 3 zugeführt und gelangt über die radialen Bohrungen 6 im mittleren Ringteil 33 in den Dicht-45 spalt 4. Dort teilt er sich in zwei Flüssigkeitsströme Vl und Vg auf. Ein Teil Vvg des zur Gasseite G abfliessenden Stromes wird über die Bohrungen 39 zur Luftseite L überführt und vermischt sich im Spalt zwischen der Welle 1 und dem linken Ringteil 32 mit dem Strom Vl.

so Die sich im Dichtspalt einstellenden Druckverhältnisse sind im Diagramm nach Fig. 7 verdeutlicht, wobei die Bezeichnungen mit denjenigen der Fig. 2 bzw. 4 übereinstimmen.

Die Länge des Dichtspaltes L32 zwischen Ringteil 32 und Welle 1 wird gemäss dem im Druckdiagramm (Fig. 7) verblei-55 benden Druckabfall ..Pl für Vl + Vvg dimensioniert. Die Länge des Dichtspaltes L33 zwischen dem luftseitigen Abschnitt des mittleren Ringteils 33 und der Welle 1 wird gemäss dem Druckabfall ..pmak - ..Pl für den Flüssigkeitsstrom VL dimensioniert. Schliesslich erfolgt die Dimensionierung der Bohrungs-60 durchmesser (der Bohrungen 39) gemäss dem Druckabfall ..pgl für den Volumenstrom Vvg-

Anstelle von drei Ringteilen 32, 33 und 34 ist es möglich, die Ringteile 32 und 33 oder auch 33 und 34 einstückig auszubilden. Auch können die einander zugewandten Stirnflächen der 65 äusseren Ringteile 32 und 34 plan sein, wobei dann die Ausnehmungen 35 und 36 im mittleren Ringteil vorzusehen sind.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist ferner angedeutet, wie die Wellendichtung durch unterschiedliche Gestaltung der

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äusseren Stirnfläche der äusseren Ringteile 32 und 34 mit einem Axialschubausgleich versehen werden kann (Ausnehmung 40 im wellenfernen Abschnitt des luftseitigen Ringteils 32, Ausnehmung 41 im wellennahen Abschnitt des gasseitigen Ringteils 34). Auch in der Ausführung nach Fig. 1 ist ein derartiger Schubausgleich vorgesehen.

Hinsichtlich Reinigungstechnik und Montagetechnik für Gehäuse und Ring gelten die gleichen Aussagen, wie sie im Zusammenhang mit Fig. 1 und 3 gemacht wurden.

Die in Fig. 8 schematisch dargestellte Wellendichtung entspricht hinsichtlich ihrer Funktion im wesentlichen derjenigen nach Fig. 5, weist jedoch eine im Dichtungsgehäuse verlaufende Überführung auf. Zu diesem Zweck ist das Dichtungsgehäuse vierteilig ausgeführt. Es ist durch einen Radialschnitt in zwei axiale Teile 50 und 51 unterteilt. Diese beiden Teile sind wiederum durch Axialschnitt in zwei radiale Teile 50a, 50b und 51a, 51b geteilt, wobei alle vier Teile durch nicht dargestellte Verbindungsmittel lösbar miteinander verbunden sind. Im Gehäuse sind ein oder zwei Ölzuführungsbohrungen 7 vorgesehen, die in die Druckringkammer 3 münden. Die Dichtringanordnung ist zweiteilig und besteht aus zwei axial nebeneinanderliegenden (nicht verbundenen) Ringen, dem Luftring 52 und dem Gasring 53, die aus Montagegründen aus je zwei Ringhälften bestehen. An den einander zugewandten Stirnseiten der Ringe 52, 53 sind Nocken 54 vorgesehen, welche verhindern, dass bei Beaufschlagung mit Sperrflüssigkeit die Ringe sich aneinanderlegen und die Sperrflüssigkeit im Spalt zwischen den äusseren Ringstirnseiten und den Gehäusewänden abfliesst. Das gesamte Axialspiel der Ringe in der Druckringkammer 3 liegt typisch zwischen 0,2 und 0,4 mm.

Im Gasring 53 ist etwa im mittleren Abschnitt eine gegen den Dichtspalt 4 offene umlaufende Nut 55 vorgesehen; sie kommuniziert mit einer Vielzahl axialer Bohrungen 56 im Gasring 53, die an der gasseitigen Stirnfläche des Gasringes 53

münden. Diese Bohrungen setzen sich in axialen Sacklochbohrungen 57 in der gasseitigen Gehäusewand der Gehäuseteile 51a bzw. 51b fort. Die Sacklochbohrungen sind je aneine Überströmleitung, bestehend aus einer radialen Sacklochbohrung 58, s einer axialen Sacklochbohrung 59 in den Gehäuseteilen 50a und 51a bzw. 50b und 51b und einer weiteren Sacklochbohrung 60 in den Gehäuseteilen 50a bzw. 50b, angeschlossen, welche Überströmleitung vollständig im Dichtungsgehäuse verläuft und auch die Ölzuführbohrung(en) 7 nicht anschneidet. Die Über-10 Strömleitung mündet auf der Luftseite L im Spalt zwischen Dichtungsgehäuse und Welle 1. Die Bohrung 58 ist am spaltsei-tigen Ende, die Bohrung 59 an der luftseitigen Stirnfläche des Dichtungsgehäuses durch eingeschweisste Stopfen 63 gasdicht verschlossen. Anstelle von axialen Sacklochbohrungen 57 im i5 Gehäuseteil 51 kann auch eine axial verlaufende Ringnut vorgesehen werden.

Aufgrund der unterschiedlichen Drücke, welche auf die Dichtringe 52 und 53 einwirken, unterliegen diese einem Axialschub. Dieser ist beim Gasring 53 aufgrund der geringeren 20 Druckdifferenz kleiner als beim Luftring 52. Dieser geringe Axialschub lässt sich durch die Ausnehmung 61 an der äusseren Stirnfläche des Gasringes 53 noch weiter verringern. Der Gasring 53 ist trotz dichter Anlage an der Gehäusewand ein echter Schwimmring.

25 Der Luftring 52 erhält wegen der grossen Druckdifferenz zwischen Sperrflüssigkeit und Aussenraum (Luftseite L) einen grossen Axialschub, der aber durch die Ausnehmung 62 an der äusseren Stirnfläche des Luftringes 52 soweit kompensierbar ist, dass auch der Luftring 52 als Schwimmring funktionieren 30 kann.

Die Wirkungsweise der Wellendichtung gemäss Fig. 8 entspricht grundsätzlich derjenigen nach Fig. 5, wobei auch das Druckdiagramm denselben prinzipiellen Verlauf aufweist.

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2 Blätter Zeichnungen

Claims

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1. Wellendichtung für gasgefüllte Maschinen, insbesondere für wasserstoffgekühlte Turbogeneratoren, mit einer Druckringkammer (3), welche über eine Zuführleitung (7) entgaste Sperrflüssigkeit unter Überdruck zugeführt wird, einem die Welle (1) unter Beibehaltung eines Dichtspalts (4) umgebenden Dichtring (5; 22, 23), der annähernd radial verlaufende im Dichtspalt (4) mündende Bohrungen oder Kanäle (6) aufweist und in der Druckringkammer (3) im wesentlichen radial beweglich angeordnet ist, und Mitteln zur Abführung der seitlich aus dem Dichtspalt (4) austretenden Sperrflüssigkeit und deren Rückleitung zu einer Sperrflüssigkeitsaufbereitungs- und Druckerzeugungsanlage, dadurch gekennzeichnet, dass am Dichtring (5; 22; 32, 33, 34) oder am Dichtringgehäuse (50, 51) Mittel (9; 25; 37, 38, 39; 55-60) vorgesehen sind, durch welche ein Teil der zur Gasseite abströmenden entgasten Sperrflüssigkeit vom Dichtungsspalt (4) abgeleitet bzw. zurückgeführt wird.

2. Wellendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Druckringkammer (3) neben dem Dichtring (5; 22) ein zweiter im wesentlichen axial beweglicher Ring (8; 23) vorgesehen ist, der zwischen dem Dichtring (5; 22) und der gas-seitigen Stirnwand der Druckringkammer (3) angeordnet ist, dass in dem zweiten Ring (8; 23) oder zwischen erstem (5; 22) und zweitem Ring (8; 23) im wesentlichen radial verlaufende Kanäle (9; 25) vorgesehen sind, durch welche ein Teil der zur Gasseite abströmenden entgasten Sperrflüssigkeit vom Dichtungsspalt (4) abgeleitet bzw. zurückgeführt wird.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Wellendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Ring (8) einstückig mit dem Dichtring (5) ausgebildet ist.

4. Wellendichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Dichtring (22) und im zweiten Ring (23) radiale Nuten (24, 25) vorgesehen sind, die mit axial verlaufenden Bohrungen (26, 27) in den äusseren Stirnflächen beider Ringe kommunizieren, welche Bohrungen ihrerseits mit Sammelräumen (28, 29) in den Seitenwänden des Dichtungsgehäuses (20, 21) in freier Verbindung stehen.

5. Wellendichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite (23) mit dem ersten Ring (22) einstückig ausgebildet ist und die radiale Bohrung (6) zwischen den beiden Nuten (24, 25) verläuft, ohne diese anzuschneiden.

6. Wellendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Dichtringmittelteil (33) und/oder im Dichtringgehäuse (50, 51) Mittel (37, 38, 39; 55-60) zur Überführung eines Teils der zur Gasseite (G) der Wellendichtung abströmenden Sperrflüssigkeit auf die Luftseite (L) der Wellendichtung vorgesehen sind.

7. Wellendichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Dichtringmittelteil (33) beidseits der radialen Bohrungen (6) Ausnehmungen vorgesehen sind, die mit den beiden anderen Ringteilen umlaufende Ringnuten (37, 38) bilden, dass im Dichtungsringmittelteil (33) im spaltnahen Bereich annähernd axial verlaufende Bohrungen (39) vorgesehen sind, welche in die besagten Ringnuten (37, 38) münden und besagte radiale Bohrungen (6) nicht schneiden.

8. Wellendichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring aus drei Ringteilen (32, 33, 34) besteht, wobei im mittleren Ringteil (33) eine Vielzahl radialer Durchgangsbohrungen (6) und in seinem wellennahen Ende eine Vielzahl von axial verlaufenden, die radialen Bohrungen (6) nicht schneidende Bohrungen (39) vorgesehen sind und die die Ringnuten (37, 38) bildenden Ausnehmungen je in den Ringteilen (32, 33) vorgesehen sind.

9. Wellendichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Ringteil (33) mit einem der beiden äusseren Ringteile (32; 34) einstückig ausgebildet ist.

10. Wellendichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring in einen luftseitigen (52) und einen gas-

seitigen Dichtring (53) unterteilt ist, wobei im gasseitigen Dichtring (53) eine zum Dichtspalt (4) hin offene Nut (55) eingearbeitet ist, welche über eine Vielzahl axial verlaufender Bohrungen (56) je mit einer Fortsetzung (57) im Gehäuse (51) und je mit 5 einer im wesentlichen U-förmigen Überströmleitung (58, 59, 60) in Verbindung steht, welche vollständig im Dichtungsgehäuse (50, 51) verläuft und die Zuführungsleitung (7) im Gehäuse nicht anschneidet, welche Überströmleitungen auf der Luftseite (L) im Spalt zwischen Gehäuse (50) und Welle (1) münden.