DE3207061C2 - Abdichtungsvorrichtung mit einer magnetisierbaren Dichtungsflüssigkeit - Google Patents
Abdichtungsvorrichtung mit einer magnetisierbaren DichtungsflüssigkeitInfo
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Abstract
Eine Vorrichtung zur Abdichtung eines Vakuumraumes gegenüber einem auf vergleichsweise höherem Druck liegenden Raum enthält eine zwischen zwei gegeneinander beweglichen Bauteilen angeordnete Flüssigkeitsdichtung, deren magnetisierbare Dichtungsflüssigkeit magnetisch in dem Dichtungsbereich gehalten ist. Um einen störungsfreien Langzeitbetrieb der Abdichtungsvorrichtung, wie er beispielsweise für supraleitende Turbogeneratoren gefordert wird, zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Dichtungsbereich an den Vakuumraum (5) über eine Drosselstrecke (15) angeschlossen ist. Dabei ist das effektive Saugvermögen (S ↓e) an der Flüssigkeitsdichtung ( 14 ) von einem Wert (S ↓1) des Saugvermögens des Vakuumraumes (5) auf einen Wert S ↓e 10 ↑- ↑2 S ↓1 zu reduzieren. Vorteilhaft läßt sich die Drosselstrecke (15) durch einen ringförmigen Spalt (24) vorbestimmter axialer Länge (1) und radialer Spaltweite (w) bilden.
Description
Aus der US-PS 38 48 879 ist eine Dichtungseinrichtung zu entnehmen, mit der ein ein flüssiges Medium
enthaltendes Gehäuse an einer rotierenden Welle abzudichten ist. Hierzu dient eine Ferrofluidikdichtung. Um
jedoch ein Vermischen des Ferrofluids mit dem flüssigen Medium zu verhindern, ist zwischen diesen beiden
Medien ein Oberdruckraum vorgesehen, der gegenüber P dem flüssigen Medium durch eine Labyrinthdichtung
getrennt ist Zwischen dieser Dichtung und der Ferrofluidikdichtung herrscht also ein vorbestimmter Überdruck.
Mit einem solchen Oberdruckraum läßt sich jedoch ein Vakuumraum, wie er bei supraleitenden Generatoren
erforderlich ist von einer Ferrofluidikdichtung räumlich nicht trennen, ohne daß die Gefahr einer Verschlechterung
des Vakuums besteht
Ferner ist aus der GB-PS 9 60 565 eine Labyrinthdichtung
bekannt, in deren im Längsschnitt mäanderförmigen Dicbtungsspalt ein ferromagnetisches Pulver mittels
magnetischer Kräfte gehalten wird. Mit derartigen Dichtungen lassen sich jedoch die Abdichtungsanforderungen
an die Vakuumräume in supraleitenden Generatoren kaum erfüllen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, die eingangs genannte Abdichtungsvorrichtung mit einer
Flüssigkeitsdichtung dahingehend zu verbessern, daß sie eine Langzeitstabilität aufweist, die ihren Einsatz
bei Generatoren ermöglicht
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Dichtungsbereich an den Vakuumraum über
eine Drosselstrecke angeschlossen ist zur Reduzierung des effektiven Saugvermögens Se an der Flüssigkeitsdichtung
von einem Wert Si des Saugvermögens des Vakuumraumes auf einen Wert
Se < 10-2 · Si.
Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß
durch ein hohes effektives Saugvermögen an der Oberfläche der bekannten Dichtungsflüssigkeiten der
Gleichgewichtsdampfdruck der Trägerflüssigkeit gestört wird und somit laufend Moleküle aus dem Dampfraum
über der Flüssigkeitsoberfläche in den Vakuumraum abgesaugt werden. Dieser Vorgang wird durch
erhöhte Temperaturen der Dichtungsflüssigkeit noch beschleunigt, da sich ihr Dampfdruck entsprechend vergrößert.
Dieses Verdampfen der Trägerflüssigkeit führt schließlich zu einem Eintrocknen und somit zu einem
Verlust der Abdichtungseigenschaften der bekannten Flüssigkeitsdichtungen. Mit Hilfe der erfindungsgemäß
vorgesehenen Drosselstrecke kann nunmehr vorteilhaft dafür gesorgt werden, daß die Saugleistung der Vakuumseite
an der Flüssigkeitsdichtung so reduziert wird, daß der abgesaugte Massenstrom an Trägerflüssigkeit
äußerst klein bleibt und somit der geforderte Langzeitbetrieb zu gewährleisten ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Abdichtungsvorrichtung nach der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen
hervor.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung und deren in den Unteransprüchen gekennzeichneten Weiterbildungen
wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in deren F i g. 1 bis 4 jeweils ein Längsschnitt durch eine Abdichtungsvorrichtung
nach der Erfindung schematisch veranschaulicht ist.
Die Abdichtungsvorrichtung nach der Erfindung kann vorteilhaft für einen supraleitenden Turbogenerator
vorgesehen werden, der einen Läufer mit einer tiefzukühlenden, supraleitenden Erregerwicklung enthält,
die von mindestens einem mitrotierenden, im allgemeinen ebenfalls zu kühlenden Dämpferschild umgeben ist.
Zur thermischen Isolation der kalten Teiie des Läufers,
insbesondere der supraleitenden Erregerwicklung, sind in dem Läufer mitrotierende Vakuumräüme vorgesehen.
Die Vakua werden durch ständiges Abpumpen aufrechterhalten. Hierzu ist eine externe, ortsfeste Evakuierungsvorrichtung
an einem entsprechend gestalteten Anschlußkopf der Maschine angeschlossen, an dem außerdem
ein Kühlmittel zwischen feststehenden und rotierenden Teilen übergeleitet wird. Ein Ausführungsbeispiel
eines solchen Anschlußkopfes geht z. B. aus der DE-OS 28 41 163 oder der DE-PS 28 56 128 hervor.
Die in F i g. 1 angedeutete Abdichtungsvorrichtung kann beispielsweise in einen entsprechenden Anschlußkopf integriert sein. In der Figur ist nur der bezüglich einer Rotationsachse 2 obere Teil eines Ausschnittes aus diesem, allgemein mit 3 bezeichneten Anschlußkopf ausgeführt Die zu evakuierenden Läuferräume sind mit einem zentralen, rotierenden Evakuierungsrohr verbunden, das von einem hohlzylindrische.: Wellenendstück 4 gebildet wird. Dieses Evakuierungsrohr mündet in einen achsnahen Vakuumteilraum 5, der im wesentlichen von feststehenden Gehäuseteilen des Anschlußkopfes 3 begrenzt ist. Zur Evakuierung dieses Vakuumteilraumes 5 ist ein ~antraler Anschlußflansch 6 vorgesehen, an den flexibel die externe Evakuierungsvorrichtung angeschlossen werden kann. In dem Vakuumteilraum 5 herrscht somit ein Unterdruck p\ von z. B. =ξ 10~5 mbar.
Die in F i g. 1 angedeutete Abdichtungsvorrichtung kann beispielsweise in einen entsprechenden Anschlußkopf integriert sein. In der Figur ist nur der bezüglich einer Rotationsachse 2 obere Teil eines Ausschnittes aus diesem, allgemein mit 3 bezeichneten Anschlußkopf ausgeführt Die zu evakuierenden Läuferräume sind mit einem zentralen, rotierenden Evakuierungsrohr verbunden, das von einem hohlzylindrische.: Wellenendstück 4 gebildet wird. Dieses Evakuierungsrohr mündet in einen achsnahen Vakuumteilraum 5, der im wesentlichen von feststehenden Gehäuseteilen des Anschlußkopfes 3 begrenzt ist. Zur Evakuierung dieses Vakuumteilraumes 5 ist ein ~antraler Anschlußflansch 6 vorgesehen, an den flexibel die externe Evakuierungsvorrichtung angeschlossen werden kann. In dem Vakuumteilraum 5 herrscht somit ein Unterdruck p\ von z. B. =ξ 10~5 mbar.
Der Anschlußkopf 3 stützt sich über ein Lager 8 mit einer Lagerschale 9 an dem Wellenendstück 4 ab. Außerdem
weist er Räume auf, die das rotierende Wellenendstück 4 umschließen und durch die das erforderliche
Kühlmittel gefördert wird. Beispielsweise strömt durch einen solchen Innanraum 10 des Anschlußkopfes erwärmtes
Helium-Gas (Hs) mit einem Druck von etwa 1,1 bar, das an einem Rar.sch 11 aus dem. Ar.schlußkopf
3 ausgeleitei wird. Dieser Innenraum 10 muß dabei gegenüber dem Vakuumteilraum 5 abgedichtet stin, um
ein Absaugen des Kühlmittels in den Vakuumteilraum und somit eine entsprechende Verschlechterung der isoliei
enden Vakua in dem Läufer zu verhindern. Hierzu dient die in F i g. 1 allgemein mit 12 bezeichnete Abdichtungsvorrichtung
gemäß der Erfindung, an die hohe Anforderungen zu stellen sind, da ja der Druckunterschied
zwischen den beiden Räumen 5 und 10 sehr groß ist Diese zwischen einem hohlzylindrischen Gehäuseteil 13
und dem Wellenendstück 4 parallel zu dem Lager 8, 9 angeordnete Abdichtungsvorrichtung \2 setzt sich aus
einer magnetischen Flüssigkeitsdichtung 14 und einer Drosselstrecke 15 zusammen. Die Flüssigkeitsdichtung
_14, die das Wellenendstück 4 in einem vorbestimmten Abstand umschließt, weist einen an dem Gehäuseteil 13
befe.iigten Ringmagneten 17 auf, der an seinen beiden
gegenüberliegenden Stirnseiten mit ringscheibenförmigen Polschuhen IS und 19 versehen ist Dies? Polschuhe
sind an ihrer dem Wellenendstück 4 zugewandten Seite zahnartig gestaltet, wobei zwischen ihnen und dem Außenmantel
des aus ferromagne'jschem Material bestehenden Wellenendstückes ein geringer Spalt eingehalten
wird. Dieser Spalt ist mit einer ferromagnetischen !Dichtungsflüssigkeit*^ ausgefüllt. Eine entsprechende
* ^Flüssigkeitsdichtung ist beispielsweise aus der DE-OS
20 34 213 bekannt.
■- Trotz der äußerrt geringen Spaltweite der Flüssigkeitsdichtung
und der damit auf die Dichtungsflüssigkeit 20 einwirkenden großen Halte'kräfte ist ein störungsfreier
Langzeitbetrieb der Flüssigkeitsdichtung 14 al-
lein, wie er für Turbogeneratoren gefordert wird, nicht
ohne weiteres zu gewährleisten. Da erkannt wurde, daß als Ursache hierfür das von dem Vakuumteilraum 5 ausgehende
Saugvermögen S\ auf die Dichtungsflüssigkeit 20 anzusehen ist, wird gemäß der Erfindung eine Reduzierung
dieses .Saugvermögens vorgesehen. Hierzu ist die Abdichtungsvorrichtung i2 zusätzlich mit der besonderen
Drosselstrecke 15 ausgestattet. Mit dieser Drosselstrecke läßt sich das Saugvermögen des Vakuumraumes
5 wesentlich herabsetzen. Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist die Drosselstrecke 15
dadurch ausgebildet, daß ein sich zwischen dem die Flüssigkeitsdichtung H tragenden Gehäuseteil 13 und
einem den Vakuumraum 5 mit begrenzenden Gehäuseteil 22 erstreckendes Gehäuseteil 23 des Anschlußkopfes
3 2uf einer vorbestimmten Länge / das rotierende Wellenendstück 4 in einem vorbestimmten, geringen
Abstand w umschließt. Durch eine geeignete Wahl der Länge /und der Spahv/eite v/ass so ausgebildeter; Spaltes
24 kann dann ein verhältnismäßig kleiner Wert des effektiven Saugvermögens Se in einem Vorraum 25 auf
der der Flüssigkeitsdichtung 14 zugewandten Seite eingestellt werden. Vorteilhaft soll dort das effektive Saugvermögen
5, um einen Faktor von mindestens 10~ ^vorzugsweise
von mindestens 5 χ 10~3 kleiner sein als das Saugvermögen Si in dem Vakuumteilr-aum 5. Der in
dem Vorraum 25 herrschende Druck p2 wird dabei gegenüber
dem Druck p\ entsprechend erhöht. Aufgrund des mittels der Drosselstrecke 15 wesentlich reduzierten
Saugvermögens wird dann ein entsprechend geringerer Fluidmassenstrom aus dem Dampfraum über der
Oberfläche der Dichtungsflüssigkeit 20 zur Vakuuinscite hin abgesaugt Die Folge davon ist eine entsprechende
Verlängerung der Lebensdauer der Flüssigkeitsdichtung 14, d. h. ihrer ungestörten Abdichtungsfunktion.
Gemäß einem konkreten Ausführungsbeispiel für den Abbau des Saugvermögens mittels einer Drosselstrecke
nach F i g. 1 betrug das Saugvermögen S\ vor der Drosselstrecke 15 etwa 1 l/sec bei einem Druck p\ von etwa
10-5mbar. Die Drosselstrecke hatte eine axiale Ausdehnung
/ von etwa 10 cm und eine Spaltweite w von etwa 100 μπι, wobei der Innenradius des Spaltes bezüglich
der Rotationsachse 2 etwa 3,8 cm betrug. Nach der Drosselstelle ergab sich ein effektives Saugvermögen Se
in dem Vorraum 25 von etwa 1,8 · 10~3 l/sec bei einem Druck p2 von etwa 5 ■ 10~2 mbar.
Gemäß F i g. 1 wurde davon ausgegangen, daß die Drosselstrecke 15 der Abdichtungsvorrichtung nach der
Erfindung durch einen in Ausdehnungsrichtung der Rotationsachse 2 langgestreckten Spalt 24 mit kreisringförmigem
Querscf-nitt gebildet wird. Ist eine Ausdehnung des Spaltes in dieser Richtung, beispielsweise aus
Platzgründen, nicht möglich, so können ebensogut auch das Wellenendstück und die dazu benachbarten Gehäuseteilstücke
des Anschlußkopfes so gestaltet sein, daß sich beispielsweise ein in radialer Richtung ausgedehnter
Spalt der Drosselstrecke ergibt. Ferner braucht sich dieser Spalt nicht unbedingt nur in einer einzigen Ebene
zu erstrecken, sondern kann z. B. abgewinkelt sein. Entsprechende Ausführungsbeispiele gehen aus den F i g. 2
und 3 hervor. In diesen Figuren sind mit F i g. 1 übereinstimmende
Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Gemäß dem in F i g. 2 dargestellten oberen Teil eines
Längsschnittes durch eine Abdichtungsvorrichtung 28 mit einer Flüssigkeitsdichtung _14 kann deren Drosselstrecke
29 auch einen mäanderförmigen Spalt 30 aufweisen.
Dieser Spalt erstreckt sich zwischen rotierenden Teilen 31 des Wellenendstückes 4 und ortsfesten Gehäuseteilen
32 eines Anschlußkopfes 3. Die rotierenden Wellenendstückteile 31 und die ortsfesten Gehäuseteile
32 sind dabei hohlzylindrisch ausgebildet, konzentrisch bezüglich der Rotationsachse 2 angeordnet und greifen
kammartig ineinander.
In Fig.3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
Drosselstrecke 34 für eine Abdichtungsvorrichtung 35 nach der Erfindung veranschaulicht. Diese auf der Vakuumseite
einer Flüssigkeitsdichtung _14 angeordnete Drosselstrecke wird im wesentlichen von einer mit dem
Wellenendstück 4 starr verbundenen Kappe 36 gebildet, die im Längsschnitt etwa L-förmigen Querschnitt aufweist.
Unter diese Kappe greift ein entsprechend ge· formtes Teil 37 des ortsfesten Anschlußkopfes 3 derart,
daß zwischen diesem Teil 37 und der Kappe 36 ein schmaler, gewinkelter Spalt 38 ausgebildet ist. Durch die
Bemessung der Spaltweite und der Spaltlänge kann die gewünschte Reduzierung des effektiven Saugvcrrnögens
Sc auf die Flüssigkeitsdichtung 14 festgelegt werden.
Neben den in den Fig. 1 bis 3 angedeuteten Ausbildungen
von Drosselstrecken mit einem im axialen Längsschnitt geraden oder abgewinkelten Spalt vorbestimmter
Länge und Weite kann eine Reduzierung des effektiven Saugvermögens auch durch andere, den
Saugwiderstand zwischen dem Vakuumraum und der Flüssigkx iisdichtung erhöhende Maßnahmen erreicht
werden. Ein Ausführungsbeispiel einer solchen Abdichtungsvorrichtung ist in Fig.4 als Längsschnitt veranschaulicht.
Diese Abdichtungsvorrichtung 40 enthält neben einer Flüssigkeitsdichtung iv eine Drosseistrecke
41, die durch ein Lager mit einer Stopfbuchse gebildet wird. Zwischen den mit 42 bezeichneten Kugeln des
Lagers kann gegebenenfalls, insbesondere für Maschinen mit niedrigen Drehzahlen, noch zusätzlich eine Lagerfettfüllung
43 vorgesehen sein. Das hierfür zu verwendende Fett hat zweckmäßig eine geringe Ausgasungsrate
im Vakuum.
Bei den Ausführungsbeispielen, insbesondere nach Fig. 1, wurde davon ausgegangen, daß die erfindungsgemäß
ausgestaltete Abdichtungsvorrichtung besonders vorteilhaft in supraleitenden Turbogeneratoren
einzusetzen ist, bei denen auf Dauer zu evakuierende Räume im Läufer vorgesehen sind. Entsprechende Abdichtungsvorrichtungen
lassen sich jedoch ebensogut auch in jeder anderen Einrichtung verwenden, die einen
Dichtungsbereich zwischen rotierenden und nichtrotierenden Bauteilen aufweist, in dem Vakuumräume von
so auf vergleichsweise höherem Druck liegenden Räumen zu trennen sind. So können Flüssigkeitsdichtungeii und
die ihnen vorzuschaltenden Drosselstrecken vorteilhaft auch für Durchführungen in Ultrahochvakuumbereiche
wie z. B. bei Bedampfungsanlagen oder Spektrometern
eingesetzt werden. Hierdurch läßt sich weitgehend verhindern, daß Trägerflüssigkeitsmoleküle das Ultrahochvakuum
verschlechtern.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Vorrichtung zur Abdichtung eines Vakuumraumes gegenüber einem auf vergleichsweise höherem
Druck liegenden Raum, insbesondere für einen supraleitenden Turbogenerator, mit einer zwischen
zwei gegeneinander beweglichen Bauteilen angeordneten Flüssigkeitsdichtung, deren magnetisierbare
Dichtungsflüssigkeit magnetisch in einem Dichtungsbereich gehalten ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Dichtungsbereich an den Vakuumraum (5) über eine Drosselstrecke (15; 29; 34;
41) angeschlossen ist zur Reduzierung des effektiven Saugvermögens (5e) an der Flüssigkeitsdichtung (14)
von einem Wert (Si) des Saugvermögens des Vakuumraumes (5) auf einen Wert
Se < 10-2 - S1.
2. Abdichtungsvorrichtung nach .Anspruch 1, gekennzeichnet
durch ein effektives Saugvermögen an der Flüssigkeitsdichtung (14) mit einem Wert
Se < 5 · 10-3 - 5,.
3. Abdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstrecke
(15) durch einen ringförmigen Spalt (24) vorbestimmter axialer Länge (I) und radialer Spaltweite
4. Abdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, da£>
die Drosselstrecke (29; 34) durch einen im axia'en Längsschnitt abgewinkelten, insbesondere mäandenörmigen Spalt (30
bzw. 38) gebildet ist.
5. Abdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstrecke
(41) durch mindestens ein Lager (42) gebildet ist.
6. Abdichtungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (42) mit einer
Stopfbuchse versehen ist.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Abdichtung eines Vakuumraumes gegenüber einem auf
vergleichsweise höherem Druck liegenden Raum, insbesondere für einen supraleitenden Turbogenerator, mit
einer zwischen zwei gegeneinander beweglichen Bauteilen angeordneten Flüssigkeitsdichtung, deren magnetisierbare
Dichtungsflüssigkeit magnetisch in einem Dichtungsbereich gehalten ist. Eine entsprechende Abdichtungsvorrichtung
ist beispielsweise aus der DE-OS 34 213 bekannt.
Die bekannte Abdichtungsvorrichtung kann insbesondere
für elektrische Maschinen, beispielsweise Turbogeneratoren, mit einer tiefzukühlenden, supraleitenden
Wicklung vorgesehen werden. Diese Maschinen müssen nämlich Einrichtungen zur Überleitung eines
hierfür geeigneten Kühlmittels, insbesondere von flüssigem oder gasförmigem Helium, zwischen rotierenden
und nichtrotierenden Maschinenteilen aufweisen. Derartige Überleitungseinrichtungen, die auch als Kupplungen
bezeichnet werden, befinden sich im allgemeinen an einem Anschlußkopf auf der den Antriebseinrichtungen
der Maschine gegenüberliegenden Stirnseite des Läufers. Über diese Kupplungen wird das Kühlmittel in
den Läufer eingeleitet bzw. aus diesem wieder abgeleitet. Die Gestaltung solcher Kupplungen ist vor allem im
Hinblick auf möglichst geringe thermische Verluste des Kühlmittelkreislaufes für die Erregerwicklung und im
Hinblick auf kleine Leckraten des kalten Kühlmittels besonders aufwendig. Die Kupplungen müssen deshalb
mit rotierenden Dichtungen versehen sein, die das Kühlmittel einerseits gegen den Außenraum gut abdichten
ίο und die andererseits innerhalb des rotierenden Systems
die Eingangs- von der Ausgangsseite trennen.
Weitere Abdichtungsschwierigkeiten ergeben sich, falls an dem Anschlußkopf auch noch eine Pumpe zum
Evakuieren des Läuferinnenraumes angeschlossen werden solL Eine solche Evakuierung ist erforderlich, um ein
hohes Isoliervakuum zwischen wärmen und kalten Teilen des Läufers über lange Betriebszeiten aufrechterhalten
zu können. Aufgrund dieser Forderung muß am Anschlußkopf
zwischen einem feststehenden und einem rotierenden Evakuierungsleitungsteil mindestens eine
Abdichtungsvorrichtung vorgesehen sein, die einen hohen Druckunterschied abzudichten vermag. Derartige
Dichtungen müssen außerdem auch bei Schwingungen des Läufers gute Abdichtungseigenschaften aufweisen.
Mit der aus der eingangs genannten DE-OS 20 34 213 bekannten magnetischen Flüssigkeitsdichtung können
diese Forderungen zumindest weitgehend erfüllt werden. Diese Dichtung besteht im wesentlichen aus einem
stehenden Teil, dem sogenannten Dichtungsmodul, und einem rotierenden Teil, beispielsweise einer Welle. Zwischen
beiden Teilen ist ein Spalt vorbestimmter Weite ausgebildet. Das Dichtungsmodul seinerseits enthält
zwei ringförmige Polschuhe und einen dazwischen angeordneten ringförmigen Permanentmagneten. Die PoI-schuhe
sind zur Welle hin mit Fokussierungsschneiden versehen, um möglichst hohe Feldgradienten im Dichtungsbereich
auszubilden. Über den rotierenden Teil, der ferromagnetisches Material enthält, wird der magnetische
Kreis geschlossen. Eine in Jen Dichtungsbereich zwischen den Fokussierungsschneiden und dem
rotierenden Teil eingefüllte, zumindest weitgehend magnetisierbare Dichtungsflüssigkeit wird dann aufgrund
des dort konzentrierten magnetischen Flusses gehalten. Bei der Dichtungsflüssigkeit handelt es sich um eine
Trägerflüssigkeit wie z. B. einen speziellen Kohlenwasserstoff, in der kleinste ferromagnetische Partikel wie
z. B. aus Ferrit suspendiert sind. Eine solche Flüssigkeitsdichtung ist zur Abdichtung einer hohen Druckdifferenz
geeignet.
so Sollen derartige Flüssigkeitsdichtungen bei supraleitenden Turbogeneratoren vorgesehen werden, deren
Wa-tungsintervalle im allgemeinen mindestens 2 Jahre
betragen, so wird ein entsprechend langer, störungsfreier Dauerbetrieb der Dichtung gefordert. Es hat sich
jedoch gezeigt, daß bei solchen schnell-drehenden Maschinen bereits nach wesentlich kürzeren Zeiten die
Dichtung aufgrund eines Austrocknens der Trägerflüssigkeit an der dem Vakuum zugevandten Seite ausfällt.
Man hat deshalb versucht, durch die Auswahl anderer Trägerflüssigkeiten die Funktionsfähigkeit der bekannten
Dichtung zu verlängern. Auch eine besondere Kühlung der Dichtungsmoduln ist vorgesehen worden, da
insbesondere bei den kleinen Spaltweiten des Dichtungsbereiches und den hohen Drehzahlen eine Erwärmung
der Dichtungsflüssigkeit zu beobachten ist. Mit diesen Maßnahmen konnte jedoch die für den Einsatz
bei Turbogeneratoren geforderte Lebensdauer der Flüssigkeitsdichtung nicht erreicht werden.
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| DE3207061A DE3207061C2 (de) | 1982-02-26 | 1982-02-26 | Abdichtungsvorrichtung mit einer magnetisierbaren Dichtungsflüssigkeit |
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| DE3207061A DE3207061C2 (de) | 1982-02-26 | 1982-02-26 | Abdichtungsvorrichtung mit einer magnetisierbaren Dichtungsflüssigkeit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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|---|---|---|---|---|
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-
1982
- 1982-02-26 DE DE3207061A patent/DE3207061C2/de not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3838949A1 (de) * | 1988-11-17 | 1990-05-23 | Siemens Ag | Einrichtung zur vakuumabdichtung einer elektrischen maschine mit gekuehlter laeufer- und staenderwicklung |
| DE19502243A1 (de) * | 1994-01-31 | 1995-08-03 | Nok Corp | Mehrstufige Magnetfluid-Dichtung |
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| DE3207061A1 (de) | 1983-09-08 |
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