DE1139198B

DE1139198B - Wellendichtung fuer gasgefuellte elektrische Maschinen

Info

Publication number: DE1139198B
Application number: DEA36740A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Robert Cuny
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1961-01-24
Filing date: 1961-02-17
Publication date: 1962-11-08
Also published as: CH385581A; DE1876596U; US3199877A; GB935408A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wellendichtung für gasgefüllte elektrische Maschinen, insbesondere wasserstoffgekühlte Turbogeneratoren, mit mindestens einem, die Wellen mit kleinem Spiel umgebenden Dichtungsring, der in ein Dichtungsgehäuse eingepaßt ist, welches den Dichtungsring umgreift, und bei welcher eine Sperrflüssigkeit bei höherem Druck als dem Gasdruck in der Maschine dem Ringspalt der Welle zugeführt wird.

Wegen des sehr kleinen Spiels zwischen dem Dichtungsring und der Welle wird der Dichtungsring bei radialen Vibrationen der Welle ebenfalls in Schwingungen versetzt. Da aber bei den bisherigen Wellendichtungen der obenerwähnten Art die ringförmige Kammer im Dichtungsgehäuse stets mit Dichtungsflüssigkeit, meistens Öl, vollgefüllt ist, wird infolge der Inkompressibilität des Öls dasselbe an der Ausschlagstelle weggedrängt und der Dichtungsring dabei zusätzlich beansprucht. Geht beispielsweise der Vibrationsausschlag nach oben, so wird das Öl von oben beidseitig in der Ringkammer nach unten gedrängt. Dieser störende, bei unruhigem Lauf der Welle auftretende Einfluß der Inkompressibilität der Dichtungsflüssigkeit kann unter Umständen zu einer Verstärkung der Vibrationen führen, wodurch der Verschleiß sowie die Reibungs- und Leistungsverluste noch erhöht werden.

Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist, die beschriebenen Auswirkungen der Inkompressibilität der Dichtungsflüssigkeit bei Wellendichtungen der erwähnten Art zu beheben. Gemäß der Erfindung wird dies nunmehr dadurch erreicht, daß der durch Dichtungsgehäuse und Dichtungsring gebildete Raum mindestens teilweise frei von Sperrflüssigkeit gehalten wird, so daß der Dichtungsring in radialer Richtung der Bewegung der Welle unbehindert durch die Sperrflüssigkeit folgen kann.

An Hand der Zeichnungen sei die Erfindung näher erläutert, und zwar zeigen

Fig. 1 und 2 zwei verschiedene Ausführungsbeispiele im Längsschnitt, wobei alle für die Erfindung nicht wesentlichen Teile weggelassen sind.

In Fig. 1 bedeutet 1 die Welle einer Maschine, beispielsweise eines Turbogenerators, deren Gehäuse mit Wasserstoff gefüllt ist. Fest verbunden mit dem nicht dargestellten Maschinengehäuse ist an jedem Ende, wo die Welle durch das Gehäuse hindurchgeht, ein Dichtungsgehäuse 2 vorgesehen, innerhalb dessen sich ein radial beweglicher Dichtungsring 3 befindet. Dieser Dichtungsring, der ein- oder mehrteilig sein kann, umgibt die Welle 1 mit sehr kleinem Spiel und ist so bemessen, daß zwischen Gehäuse 2 und Ring 3

Wellendichtung für gasgefüllte elektrische
Maschinen

Anmelder:

Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.,
Baden (Schweiz)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,
München 23, Dunantstr. 6

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 24. Januar 1961 (Nr. 842)

Dipl.-Ing. Robert Cuny, Wettingen, Aargau

(Schweiz),
ist als Erfinder genannt worden

ein Raum bzw. eine ringförmige Kammer 4 gebildet wird. Diesem Raum 4 wird über radiale Bohrungen 5 Dichtungs- bzw. Sperrflüssigkeit (z. B. Öl) zugeführt, und von dort aus gelangt das Öl über die Kanäle 6 im Dichtungsring zum Ringspalt 7 zwischen Dichtungsring und Welle. In diesem Ringspalt fließt ein Teil der Dichtungsflüssigkeit zur Luftseite und der andere Teil zur Gasseite der Dichtung, da die Sperrflüssigkeit einen Druck hat, der höher als der Gasdruck im Maschinengehäuse ist.

Innerhalb der ringförmigen Kammer 4 ist ein elastischer Schlauch 8 um den Dichtungsring 3 angeordnet, der entweder in sich geschlossen oder über eine Leitung von außen her mit Gas auffüllbar ist. Im letzteren Fall kann dieser Schlauch mit der Wasserstofffüllung des Generators verbunden sein. Durch den Einbau des Gummischlauches 8 in der Druckkammer 4 wird die sonst über die inkompressible Dichtungsflüssigkeit (Öl) bestehende und unerwünschte Kopplung zwischen dem Dichtungsring und dem sta-

tionären Dichtungsteil, d. h. zwischen Welle 1 und Gehäuse 2, beseitigt.

Die gleiche Wirkung kann auch auf eine etwas andere Weise erzielt werden, die an Hand des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 2 erläutert ist. Hier bedeutet 11 die Welle der Maschine, 12 den Dichtungsring, 13 das Dichtungsgehäuse und 14 den durch das Gehäuse und den Ring gebildeten ringförmigen Raum.

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Für die Zufuhr der unter Überdruck stehenden Sperrflüssigkeit zum Dichtungsring 12 bzw. Ringspalt 17 dienen hier die im Gehäuse 13 und im Ring 12 vorgesehenen Kanäle 15 bzw. Bohrungen 16,16'.

Bei dieser Ausführungsform steht der ringförmige Raum 14 entweder mit der Außenluft in Verbindung, ist unter Vakuum oder mit Gas gefüllt, so daß die Inkompressibilität der Dichtungsflüssigkeit sich in der Dichtung nicht mehr ungünstig auswirken kann. Die Dichtungsflüssigkeit, die zwischen den Seitenwänden des Dichtungsgehäuses 13 und dem Dichtungsring 12 nach oben in den Raum 14 entweicht, kann durch eine Auslaßöffnung 20 abfließen. Werden zwischen den Seitenwänden Dichtungen vorgesehen, so kann der Raum 14 auch völlig frei von Dichtungsflüssigkeit gehalten sein.

Im Zusammenhang mit der Abdichtung der Welle bei gasgefüllten Maschinen ist es bekannt, daß die Dichtungsringe infolge unausgeglichener axialer Druckkräfte nicht frei schweben können, d. h. es entstehen Reibungsverluste zwischen dem Dichtungsring und dem Dichtungsgehäuse, und diese sind um so größer, je höher der Gasdruck in der Maschine ist. Um nunmehr auch diese Reibungsverluste vermeiden zu können, ist beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 noch eine zusätzliche Einrichtung vorgesehen, die auf sehr einfache Weise auch noch einen axialen Druckausgleich ermöglicht, so daß sämtliche Reibungsverluste, die entweder infolge Vibration oder unausgeglichener axialer Druckkräfte entstehen, vermieden werden können.

Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, wird für den axialen Druckausgleich ein Teilstrom der Sperrflüssigkeit benutzt. Dieser Teilstrom fließt von der Bohrung 16 über eine kleine als Strömungswiderstand wirkende weitere Bohrung 18 im Dichtungsring 12 zu einem radialen Spalt 19, der zwischen der gasseitigen Wandung des Dichtungsgehäuses 13 und dem Dichtungsring 12 ein Ventil bildet. Die Durchgangsöffnung dieses Ventils paßt sich selbsttätig an die auf den Dichtungsring wirkenden axialen Druckkräfte an, und zwar so, daß diese immer so ausgeglichen werden, daß der Ring in axialer Richtung in der Schwebe bleibt.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf Wellendichtungen mit schwimmenden oder schwebenden Dichtungsringen beschränkt. Sie kann auch ohne weiteres bei Dichtungen mit Wellenkamm (radialer Wellenspalt mit auf den Wellenkamm in axialer Richtung wirkenden Dichtungsringen) zur Anwendung kommen, wobei in diesem Falle die zusätzliche Maßnahme zur Erzielung eines axialen Druckausgleiches sich erübrigt.

Claims

Patentansprüche·

1. Wellendichtung für gasgefüllte elektrische Maschinen, insbesondere wasserstoffgekühlte Turbogeneratoren, mit mindestens einem die Welle mit kleinem Spiel umgebenden Dichtungsring, der in ein Dichtungsgehäuse eingepaßt ist, welches den Dichtungsring umgreift, und bei welcher eine Sperrflüssigkeit bei höherem Druck als dem Gasdruck in der Maschine dem Ringspalt der Welle zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der durch Dichtungsgehäuse und Dichtungsring gebildete Raum mindestens teilweise frei von Sperrflüssigkeit gehalten wird, so daß der Dichtungsring in radialer Richtung der Bewegung der Welle unbehindert durch die Sperrflüssigkeit folgen kann.

2. Wellendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch Dichtungsgehäuse und Dichtungsring begrenzte Raum ein zusammendrückbares Mittel enthält.

3. Wellendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch Dichtungsgehäuse und Dichtungsring begrenzte Raum einen elastischen Hohlkörper enthält, der mindestens teilweise von Sperrflüssigkeit umgeben ist.

4. Wellendichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper mit Gas gefüllt ist.

5. Wellendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch Dichtungsgehäuse und Dichtungsring begrenzte Raum mindestens teilweise mit einem Gas gefüllt ist.

6. Wellendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch Dichtungsgehäuse und Dichtungsring begrenzte Raum unter Vakuum steht.

7. Wellendichtung nach Anspruch 1 mit einem axialen Druckausgleich durch die Sperrflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strömungswiderstand und ein durch einen radialen Spalt zwischen Dichtungsgehäuse und Dichtungsring gebildetes Ventil vorgesehen sind, denen ein Teil der Sperrflüssigkeit zugeführt wird, wobei die Durchgangsöffnung des Ventils sich selbsttätig an die auf den Dichtungsring wirkenden axialen Druckkräfte so anpaßt, daß diese mindestens annähernd ausgeglichen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 884 593;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1011050;
britische Patentschrift Nr. 652109.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen