<Desc/Clms Page number 1>
Spaltdichtung für gas gefüllte elektrische Maschinen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Spaltdichtung für gasgefüllte elektrische Maschinen, die mit einem in einem Dichtungsgehäuse eingepassten, die Maschinenwelle mit einem ringförmigen Spalt umgebenden und auf die Seitenwandungen des Dichtungsgehäuses mit seinen Seitenwandungen übergreifenden und damit zwei Spalte bildenden Dichtungsring versehen ist, welcher Dichtungsring an seinem Umfang von einer mit dem genannten ringförmigen Spalt in Verbindung stehenden Kammer umgeben ist, die mit Dichtungsflüssigkeit bei einem höheren Druck als dem inneren Gasdruck der Maschine beschickt wird.
Bisher wurden derartige Dichtungen mit in einem Dichtungsgehäuse eingepassten, die Maschinenwelle umgebenden Dichtungsringen versehen, deren Luftspalt gegenüber der Welle kleiner ist als jener zwischen dem Dichtungsgehäuse und der Welle, und deren innere und äussere Seitenwandungenauf die Innen- und Aussenwandungen des Dichtungsgehäuses übergreifen und an ihrem Umfang von einer mit dem Ringspalt der Welle in Verbindung stehenden Kammer umgeben sipd, welche mit Dichtungsflüssigkeit bei einem höheren Druck als dem inneren Gasdruck der Maschine beschickt wird.
Bei diesen Dichtungen wird Dichtungsflüssigkeit bei hohem Druck den Spalten zwischen den gegenüberliegenden Seitenwandungen oder Seitenflächen des Dichtungsringes und des Dichtungsgehäuses und dem Spalt zwischen den gegenüberliegenden Flächen der Welle und des Dichtungsringes von einer Versorgungsquelle zugeführt, so dass der innere Gasdruck der Maschine den Dichtungsring nicht gegen das Dichtungsgehäuse drückt, und ferner dass der Dichtungsring auf der Welle schwebt oder schwimmt, damit ein Festhaften des Dichtungsringes an der Welle und dem Dichtungsgehäuse verhindert werden kann. Da bei diesen Dichtungen der notwendige hohe Flüssigkeitsdruck in der Versorgungsquelle erzeugt werden muss, wird die Konstruktion der Versorgungsquelle ziemlich kompliziert und teuer.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den notwendigen hohen Flüssigkeitsdruck zum Gewähr- leisten des Schwebens oder Schwimmens eines Dichtungsringes in der Dichtung selber zu erzeugen, so dass die Versorgungsquelle nur einen relativ niedrigen Flüssigkeitsdruck zu erzeugen braucht, was die Konstruktion der Quelle vereinfacht und verbilligt. Die Erfindung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Fläche des Dichtungsringes, die die Welle der Maschine umgibt, mit mehreren sich längs des Umfanges erstreckenden, ausgesparten, in ihrer Längsrichtung wenigstens teilweise abgegrenzten flachen Gerinnen versehen ist, und dass die in Drehrichtung der Welle hinten liegenden Gerinneenden durch Kanäle im Dichtungsring mit Druckflüssigkeit beschickt werden.
Die Theorie der Viskositätspumpen ist an sich bekannt und hat sogar in Traglagern eine gewisse Anwendung gefunden. Die Probleme und die Konstruktion der Dichtungsringe sind aber von denjenigen der Traglager ganz verschieden. Bei Dichtungsringen müssen zwei Gasmassen, die eine laufende Welle umgeben, vollständig voneinander abgegrenzt werden, auch bei verhältnismässig grossem Druckunterschied, was die Erfindung auf eine neue, den jetzt üblichen Methoden überlegene Weise ermöglicht.
Die schematische Zeichnung erläutert den Erfindungsgedanken an mehreren Ausführungsbeispielen.
Fig. 1 zeigt den oberen Teil einer Dichtung, Fig. 2 zeigt einen Teil der zylindrischen Fläche, die die Welle umgibt, Fig. 3, 4, 5 und 6 zeigen den Fig. 1 und 2 entsprechende Darstellungen weiterer abge- änderter Ausführungsformen der Dichtung.
<Desc/Clms Page number 2>
In den Figuren ist die linke Seite als Gasseite und die rechte Seite als Luftseite der Dichtung zu betrachten.
In den Fig. 1 und 2 bezeichnet 1 die Welle der Maschine und 2 das Dichtungsgehäuse, das in einem im wesentlichen gasdichten Maschinengehäuse angeordnet ist, welches Maschinengehäuse mit Wasserstoff oder andern geeigneten Gasen gefüllt ist, die einen höheren Druck haben als die umgebende Atmosphäre.
Die Welle 1 ist von einem Dichtungsring 3 umgeben, bei welchem die Seitenwandungen oder Seitenflächen mit 4 und 5 bezeichnet sind. Der Dichtungsring 3 ist in dem Dichtungsgehäuse 2 eingepasst und wird in einer Ausnehmung des Gehäuses gehalten, die eine äussere Seitenwandung 6 hat, welche auf der Luftseite der Dichtung auf einen Teil der äusseren Seitenfläche 4 des Dichtungsringes 2 übergreift oder ihn überlappt, und die ferner eine innere Seitenwandung 7 hat, die auf der Gasseite der Dichtung einen Teil der inneren Seitenfläche 5 überlappt. Die beiden Seitenwandungen 6 und 7 des Dichtungsgehäuses 2 bilden weiter eine ringförmige Kammer 8, die den Aussenumfang des Dichtungsringes 3 umschliesst.
Der Dichtungsring 3 umgibt die Welle 1, so dass ein enger Ringspalt zwischen der Wellenfläche und der gegenüberliegenden Fläche des Dichtungsringes entsteht, und zwei Spalte auch zwischen den Seitenflächen 4 und 5 des Dichtungsringes und den Seitenwandungen 6 und 7 des Dichtungsgehäuses entstehen. Die Dichtungsflüssigkeit, z. B. Öl, wird unter Druck der Kammer 8 zugeführt und durch radiale Kanäle im Dichtungsring 3 wird die Dichtungsflüssigkeit weiter dem Ringspalt zwischen der Welle und dem Dichtungsring zugeführt. Die die Welle umgebende zylindrische Fläche 11 des Dichtungsringes ist mit mindestens drei, beispielsweise koaxial liegenden flachen Gerinnen 12, 12'und 12"versehen, die sich in Umfangsrichtung der Fläche erstrecken und in der Fläche ausgespart sind.
Die Gerinne sind symmetrisch in der Fläche angeordnet und liegen alle innerhalb der Fläche. Die genannten Kanäle 10 stehen mit dem in Drehrichtung der Welle hinten liegenden Gerinneende in Verbindung, so dass durch die Rotation der Welle die Druckflüssigkeit in den Gerinnen mitgeführt und eine Drucksteigerung längs der Umfangserstreckung der Gerinne hervorgerufen wird. Die Rotationsrichtung der Welle ist mit dem Pfeil 14 in Fig. 2 bezeichnet.
Die Drucksteigerung ist die grösste an dem in Drehrichtung der Welle vorn liegenden Gerinneende. Die Drucksteigerung, die in der Dichtung selbst hervorgerufen wird, und die symmetrisch verteilten Gerinne an der Dichtungsringfläche 11 geben eine ausserordentlich gute Zentrierung des Dichtungsringes auf der Welle, so dass der Dichtungsring auf der Welle schwimmt oder schwebt, ohne dass der Druck in der Versorgungsquelle der Dichtungsflüssigkeit gesteigert werden muss. Die Spalte zwischen den Wandungen 6 und 7 des Gehäuses 2 und den Flächen 4 und 5 des Dichtungsringes werden von der Kammer 8 aus mit Druckflüssigkeit beschickt, wie es mit Pfeil 13 und 13'angezeigt wird.
Sollte der Druck von der Kammer 8 aus nicht ausreichen, um den notwendigen Abstand zwischen den Wandungen 6 und 7 und den Flächen 4 und 5 zu halten, kann ein höherer Druck in diesen Spalten hervorgerufen werden, wenn man Kanäle 15 in dem Dichtungsring 3 anordnet, die mit dem in Drehrichtung vorn liegenden Gerinneende und den Spalten in Verbindung stehen. Vorzugsweise münden diese Kanäle in flachen Kammern oder Gerinnen 16 in der einen oder in beiden Seitenflächen des Dichtungsringes. In Fig. 1 sind die Kanäle 15 so angeordnet, dass sie nur mit einem dieser Spalte in Verbindung stehen, welcher Spalt an der Luftseite der Dichtung liegt, weil derGasdruck an der Gasseite der Dichtung mit einer Axialkraft den Dichtungsring beaufschlagt.
In den Fig. 3 und 4 wird eine andere Ausführungsform gezeigt, in welcher zwei parallele Gruppen der Viskositätspumpengerinne 17 und 18 auf der zylindrischen Dichtungsfläche 11 des Dichtungsringes 3 angeordnet sind. Die Dichtungsflüssigkeit ist durch Kanäle 19 einem Verteilungsgerinne 20 der Fläche 11 zugeführt, das mit dem in Drehrichtung hinten liegenden Ende der Viskositätspumpengerinne 17 und 18 verbunden ist. Die Kanäle 21 und 22 stehen mit dem in Drehrichtung vom liegenden Ende der Viskositätspumpengerinne 17 und 18 und mit Kammern 23 und 24 in den Seitenflächen des Dichtungsringes 3 in Verbindung. Diese Ausführungsform der Dichtung gibt eine doppelte Zentrierung des Ringes 3, und der Ring schwimmt in der Druckflüssigkeit, die den Spalten zwischen dem Ring 3, der Welle 1 und dem Gehäuse 2 zugeführt wird.
Bei derAusführungsform der Fig. 5 und 6 wird die Dichtungsflüssigkeit in zwei Teile aufgeteilt, einen für die Zirkulation auf der Luftseite und den andern für die Zirkulation auf der Gasseite der'Dichtung, so dass die luft-und gasseitigen Flüssigkeitsströme sich nur wenig miteinander mischen können. Zwei parallele Gruppen der Viskositätspumpengerinne 25 und 26 sind symmetrisch in der Fläche 11 des Dichtungsringes 3 angeordnet, und jede Gruppe hat mindestens drei gleichmässig oder symmetrisch verteilte Gerinne. Die Gerinne können eventuell in der Umfangsrichtung der Fläche 11 im Verhältnis zu einander etwas verschoben liegen, und es ist auch möglich, die Gerinne als spiralenförmige, eventuell überlappendeGerinne auszubilden.
Die Gerinne 25 der einen Gruppe können, wie früher gezeigt, durch Kanäle 27
<Desc/Clms Page number 3>
im Dichtungsring mit Druckflüssigkeit beschickt werden, und die in Drehrichtung vorn liegenden Enden der Gerinne 25 können mit den Kammern 28 in der einen Seitenfläche 4 des Dichtungsringes 3 verbunden sein, und die Gerinne 26 der andern Gruppe können durch Kanäle 29 und 30 im Dichtungsring 3 und Kanäle 31 und 32 im Dichtungsgehäuse 2 mit Druckflüssigkeit beschickt werden. Die Kanäle 30 und 31 stehen über den Spalt zwischen der Seitenwandung 7 des Gehäuses und der Seitenfläche 5 des Ringes 3 in Verbindung. Die Verteilungsgerinne 33 und 34 sind mit den Kanälen 27 und 29 und mit dem hinteren Ende der Viskositätspumpengerinne 25 und 26 verbunden.
Die Kanäle 35 leiten die Druckflüssigkeit von dem vorn liegenden Ende der Gerinne 26 zu den Kammern 36 in der Seitenfläche 5 des Dichtungsringes 3.
Die Zeichnung und Beschreibung erläutern nur einige der verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung, doch können auch andere Ausführungsformen zur Anwendung kommen, z. B. können die Viskositätspumpengerinne an der der Dichtungsringfläche gegegenüberliegenden Fläche der Welle und die Zu- führungskanäle der Druckflüssigkeit in der Welle angeordnet sein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Spaltdichtung für gasgefüllte elektrische Maschinen, die mit einem in einem Dichtungsgehäuse eingepassten, die Maschinenwelle mit einem ringförmigen Spalt umgebenden und auf die Seitenwandungen des Dichtungsgehäuses mit seinen Seitenwandungen übergreifenden und damit zwei Spalte bildenden Dichtungsring versehen ist, welcher Dichtungsring an seinem Umfang von einer mit dem genannten ringförmigen Spalt in Verbindung stehenden Kammer umgeben ist, die mit Dichtungsflüssigkeit bei einem höheren Druck als dem inneren Gasdruck der Maschine beschickt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die die Welle (1) umgebende zylindrische Fläche (11) des Dichtungsringes (3) mit umfangserstreckenden, ausgesparten inihcetLängsrichtung wenigstens teilweise abgegrenztenflachenGerinnen (12, 17,
18, 25, 26) versehen ist, und dass die in Drehrichtung der Welle hinten liegenden Gerinneenden durch Kanäle (10, 19) im Dichtungsring mit Dichtungsflüssigkeit beschickt werden.