DE3712943A1

DE3712943A1 - Wellendichtung fuer gasgefuellte maschinen

Info

Publication number: DE3712943A1
Application number: DE19873712943
Authority: DE
Inventors: Johann Dipl Ing Schubert
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: ABB Schweiz Holding AG
Priority date: 1987-03-23
Filing date: 1987-04-16
Publication date: 1988-10-06
Anticipated expiration: 2007-04-17
Also published as: FR2613019A1; US4815748A; FR2613019B1; DE3712943C2; CH673688A5

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wellendichtung für gasgefüll te Maschinen, insbesondere wasserstoffgekühlte Turbogeneratoren, mit einer Druckringkammer, welcher über eine Zuführleitung entga ste Sperrflüssigkeit unter Überdruck zugeführt wird, einem die Welle unter Beibehaltung eines Dichtungsspalts umgebenden Dicht ring, der annähernd radial verlaufende im Dichtspalt mündende Bohrungen oder Kanäle aufweist, der in der Druckringkammer im wesentlichen radial beweglich angeordnet ist und Mitteln zur Ab führung der seitlich aus dem Dichtspalt austretenden Sperrflüs sigkeit und deren Rückleitung zu einer Sperrflüssigkeitsaufbe reitungs- und druckerzeugungsanlage.

Eine Wellendichtung mit diesen Merkmalen ist beispielsweise aus der CH-PS 3 85 581 bekannt.

Technologischer Hintergrund und Stand der Technik

Bei großen, mit Wasserstoff gefüllten, schnellaufenden elektri schen Maschinen und bei Kreiselverdichtern für gefährliche Gase werden die Wellen gegenüber dem Gehäuse an den Wellen-Gehäuse- Durchgängen mit Sperrflüssigkeit abgedichtet, wobei die Dich tungs- bzw. Sperrflüssigkeit in Umlauf gehalten wird. Die der Dichtung unter Druck zugeführte Flüssigkeit, vorzugsweise Öl, erzeugt in einem Ringspalt eine sperrende Wirkung gegen ein Aus strömen 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. ge forderte) Gasreinheit (unzulässig) verringert wird. Um dies zu vermeiden, wird daher die Sperrflüssigkeit unter Vakuum entgast, wofür besonder bei hohen Gasdrücken und/oder großen Wellen durchmessern verhältnismäßig große Entgasungseinrichtungen er forderlich sind. Bei solchen Anlagen sind dementsprechend die Gasverluste und die Tendenz zur Schaumbildung groß. Die Gasver luste sind dem Volumenstrom der auf die Gasseite abströmenden Sperrflüssigkeit und dem Gasdruck proportional.

Bei Wellen mit hohen Umfangsgeschwindigkeiten, d. h. mit hohen Re lativgeschwindigkeiten gegenüber dem im Gehäuse arretierten, ru henden Dichtungring müssen, um den Anforderungen an eine ein wandfreie Funktion in allen Betriebszuständen zu genügen, die Dichtungen als sogenannte Schwimmringdichtungen ausgeführt wer den. Unter Schwimmringdichtungen versteht man u. a. solche Flüs sigkeitsdichtungen, bei denen die nach beiden Seiten von der Dichtungsstelle axial abströmende Flüssigkeit nicht nur die Dich tungsfunktion übernimmt, sondern gleichzeitig auch als Träger der abzuführenden Reibungswärme dient. Dadurch ist u. a. gewährlei stet, daß der Dichtungring sich thermisch nicht übermäßig ver formt, im Gehäuse nicht verklemmt und an der Welle nicht zum Streifen kommt. Die Realisierung einer hinreichenden Wärmeabfuhr durch die Flüssigkeit erfordert bekanntlich ein hinreichend gro ßes radiales Betriebsspiel, wodurch auch der in Richtung Maschi neninneres fließende (axiale) Leckage-Volumenstrom (insbesondere bei großen Wellendurchmessern) sehr groß wird und deshalb die obige Betriebsanforderung nicht elementar erfüllt werden kann.

Der auf der Gasseite von der Dichtungsstelle axial abfließende Leckagestrom muß aus der Maschine wieder ausgeschleust werden. Mit diesem Leckagestrom wird aber auch ständig eine der Löslich keit entsprechende Gasmenge mittransportiert, die zur Verhütung von Explosionen oder von gefährlicher Kontamination der Atmos phäre durch geeignete Einrichtungen (Evakuierungs-Einrichtung) aus der Flüssigkeit entfernt werden muß.

Diese entfernte Gasmenge bedeutet insbesondere bei wasserstoff gekühlten 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 Druckgra dient im zeitlichen Mittel Null ist. Solche geschlossenen (sekun dären) Flüssigkeitskreise, die als Gas-Verlustsperre wirken, wer den bei speziellen Zweikreis-Wellendichtungen und bei Dreikreis- Wellendichtungen verwendet.

Der geschlossene Sekundär-Flüssigkeitskreis benötigt für die ein wandfreie Funktion der Dichtung neben der Umwälzpumpe die weite ren Komponenten:

- Rückkühleinrichtung
- Temperatur-Regelung
- Heizung
- Druckregelung
- Filter zur Abscheidung von Schmutzpartikeln.

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

Aus wirtschaftlichen Gründen werden die Komponenten des Sekundär- Flüssigkeitskreises nicht reduziert ausgeführt. Deshalb muß da für gesorgt werden, daß die beim Ausfall der Sekundärkreis-Um wälzpumpe dem Sekundärkreis stationär aus dem Primärkreis (Haupt flüssigkeitskreis) zufließende Füssigkeitsmenge wieder abge führt wird, was eine zusätzliche Absteuerleitung und einen zu sätzlichen 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 Be reich stattfinden kann. Die Folge ist eine durch Wärmespannung bedingte Ringverformung (Verstülpung) die bei zu kleinem Axial spiel zu Ringverklemmungen im Gehäuse führt. Großes Axialspiel ist wegen der Delleckage an der Stirnseite unerwünscht. Verklemm te Ringe aber haben die Funktion von Schwimmringen eingebüßt und können über längere Betriebsperioden durch unvermeidbare Misch reibungseffekte zu Materialschäden an Ring und Welle führen.

Kurze Beschreibung der Erfindung und ihrer Vorteile

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

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung zwei Alternativen vor, denen ein gemeinsamer Erfindungsgedanke zugrunde liegt, näm lich Vermeiden nichtdurchströmter Dichtungsspalte zwischen Welle und Dichtring(teilen) und damit Eliminierung aller Folgen von Dichtringdeformationen.

Bei der ersten Alternative wird die Betriebsanforderung eines mi nimalen gasseitigen Leckagestroms und die im obigen Sinne voll ständige Durchströmung des Dichtungsspaltes erfindungsgemäß da durch erreicht, daß in der Druckringkammer neben dem Dichtring ein zweiter im wesentlichen axial beweglicher Ring vorgesehen ist, der zwischen dem Dichtring und der gasseitigen Stirnwand der Druckringkammer angeordnet ist, daß in dem zweiten Ring oder zwischen erstem und zweitem Ring im wesentlichen radial verlau fenden Kanäle vorgesehen sind, durch welche ein Teil der zur Gas seite abströmenden Sperrflüssigkeit vom Dichtungsspalt abgeführt wird.

Der zweite Ring wirkt als Drosselelement und lenkt einen Teil des auf die Gasseite abfließenden Flüssigkeitsstromes um; dieser kommt somit nicht mit dem Füllgas der Maschine in Berührung, kann somit auch kein Füllgas aufnehmen.

Bei der zweiten Alternative wird die Betriebsanforderung eines minimalen gasseiten Leckagestroms und die vollständige Durch strömung des Dichtungsspaltes erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß im Dichtringmittelteil oder im Dichtungsgehäuse Mittel zur Überführung eines Teils der zur Gasseite der Wellendichtung ab strömenden Sperrflüssigkeit auf die Luftseite der Wellendichtung vorgesehen sind.

Bei einer ersten Ausführungsform ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß im Dichtringmittelteil beidseits der radialen Bohrungen um laufende Ringnuten vorgesehen sind, daß im Dichtungsringmittel teil im spaltnahten Bereich annähernd axial verlaufende Bohrungen vorgesehen sind, welche in die besagten Ringnuten münden und be sagte radiale Bohrungen nicht schneiden.

Die axial verlaufenden Bohrungen im Dichtungsringmittelteil wir ken als Überströmkanäle und führen einen vorbestimmten Teil Sperrflüssigkeit von der Gasseite auf die Luftseite ab, so daß auch hier dieser Teilstrom nicht mit dem Füllgas der Maschine in Berührung kommt und damit auch kein Füllgas aufnehmen kann.

Bei einer zweiten Ausführungsform findet die Überführung von der Gasseite zur Luftseite der Wellendichtung praktisch vollständig im Dichtungsgehäuse statt. Zu diesem Zweck ist der Dichtring in einen gasseitigen und einen luftseitigen Dichtring unterteilt. In den gasseitigen Dichtring ist eine zum Dichtspalt hin offene um laufende Nut eingearbeitet, welche über eine Vielzahl axial ver laufender Bohrungen je mit einer im wesentlichen u-förmigen Überströmleitung, die vollständig im Dichtungsgehäuse verläuft und die Zuführungsleitung im Dichtungsgehäuse nicht anschneidet, in Verbindung steht, welche Überströmleitungen auf der Luftseite im Spalt zwischen Welle und Dichtungsgehäuse münden.

Die Nut im Dichtring und die sich daran anschließenden Leitungen im Dichtungsgehäuse wirken analog zu den axial verlaufenden Boh rungen im Dichtring der ersten Ausführungsform und führen einen vorbestimmbaren Teil Sperrflüssigkeit von der Gasseite zur Luft seite ab, so daß auch hier dieser Teilstrom nicht mit dem Füll gas der Maschine in Berührung kommt und damit auch kein Füllgas aufnehmen kann.

Die Vorteile beider Alternativen lassen sich wie folgt zusammen fassen:

- Minimale Störanfälligkeit an Welle und Dichtring durch Ver meidung der Mischreibung (Schwimmring),
- minimale Störanfälligkeit im Öl-Versorgungssystem durch 100%ige Redundanz der Komponenten,
- minimale Überwachung,
- insbesondere bei innerer Überführung (zweite Alternative) kein nennenswerter Mehraufwand gegenüber Einkreisdichtungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung in vereinfachter Darstellung veranschaulicht.

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

Fig. 2 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Druckverlaufs 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;

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;

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.

Detaillierte Beschreibung 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, angeordneten, die Welle 1 unter Belassung eines Dichtspalts 4 umgebenden Dichtring 5. Der Dichtring 5 ist radial beweglich in der Druckringkammer 3 ange ordnet und weist über dem gesamten Umfang verteilte radiale Durchgangsbohrungen oder Durchgangskanäle 6 auf, von denen in Fig. 1 nur eine einzige sichtbar ist.

Von einem (nicht dargestellten) Sperrflüssigkeitsreservoir wird über eine erste Bohrung 7 im Dichtringgehäuse 2 entgaste Sperr flüssigkeit V _V in Pfeilrichtung unter Druck in die Dichtringkam mer gespreßt.

Die Sperrflüssigkeit gelangt aus dem Raum zwischen dem äußeren Umfang des Dichtrings 5 und dem Dichtungsgehäuse 2 durch die Boh rungen oder Durchgangskanäle 6 in den Dichtungsspalt 4, verteilt sich dort in zwei Volumenströme V _L und V _G in Richtung Luftseite L und Gasseite G der Wellendichtung.

Insoweit entspricht die soeben beschriebene Wellendichtung dem Stand der Technik, wie er sich beispielsweise aus der Firmen schrift der Anmelderin "Generators for large power plants", Pu blikations-Nr. CH-T 0 70 022E, S. 26, Fig. 43, mit zugehörigem Text auf Seite 27, ergibt.

Während nun bei der bekannten Wellendichtung nach der Firmen schrift und auch gemäß CH-PS 3 85 581 die Sperrflüssigkeit via Dichtunsspalt aus der Dichtung heraustritt, ist bei der Wellen dichtung nach Fig. 1 im Dichtungsgehäuse 2 ein zweiter Dichtring, ein Stauring 8, vorgesehen, der einen Großteil V _VG des auf die Gasseite G abfließenden evakuierten Flüssigkeitsstroms V _G durch Stauung umlenkt.

Zu diesem Zweck sind zwischen dem ersten Dichtring 5 und der die sem Dichtring zugewandten Stirnfläche des Staurings 8 radial ver laufende Kanäle 9 vorgesehen, welche den Dichtspalt 4 mit einem seitlichen Sammelraum 10 in der gasseitigen Hälfte des Dichtungs gehäuses 2 verbinden. Aus dem Sammelraum gelangt der Sperrflüs sigkeitsteilstrom V _VG über eine zweite Bohrung 11 im Dichtungs gehäuse 2 direkt zurück in das Sperrflüssigkeitsreservoir mit entgaster Sperrflüssigkeit; direkt deshalb, weil dieser Teilstrom V _VG 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 Beab standung der Ringe 5 und 8 mittels vorspringender Nocken 12 an der dem Dichtring 5 zugewandten Stirnfläche des Staurings 8 ge bildet, welche Nocken sich an einem Bund 13 an der gasseitigen Stirnfläche des Dichtrings 5 axial und vornehmlich radial ab stützen.

Alternativ hierzu kann der Stauring 8 einstückig mit dem Dicht ring 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 V _SG kann in einfacher Weise durch einen in der Rückführungsrohr leitung für V _VG installierten veränderbaren Strömungswiderstand, z. B. ein Drosselventil, dosiert werden, wodurch der Leckagestrom V _SG in gewünschten Grenzen gehalten wird.

Zusätzlich zur Drosselung auf der Gasseite G kann man eine Dros selung auf der Luftseite L vornehmen, wodurch sich der Anteil des zu evakuierenden Sperrflüssigkeitsstroms nochmals reduzieren läßt. Die Weiterbildung der Erfindung ist in Fig. 3 und dem zu gehörigen Druckdiagramm in Fig. 4 beispielsweise veranschaulicht, wobei in Fig. 1 und Fig. 3 gleiche Teile mit den gleichen Bezugs zeichen 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 montage technischen Gründen sind beide Gehäusehälften 20, 21 in Wellen mitte axial in je zwei radiale Hälften unterteilt. Die beiden Ringhälften 22, 23 werden ebenfalls aus montagetechnischen Gründen axial geteilt jedoch um 90° in Umfangsrichtung versetzt miteinan der verschraubt. Die radialen Kanäle 6 sind über den gesamten Um fang des Dichtrings verteilt und können jeweils zur Hälfte in je der Ringhälfte 22, 23 liegen. Die Zufuhr der Sperrflüssigkeit er folgt in Pfeilrichtung durch die Bohrung 7.

Das gleiche hinsichtlich Reinigungstechnik und Montagetechnik gilt für Gehäuse und Ring der Fig. 1.

Auf beiden Seiten der Bohrung 6 sind am inneren Umfang der Ring hälften 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 luft seitigen bzw. gasseitigen Wandung des Dichtungsgehäuses in freier Verbindung. Aus den Sammelräumen 28, 29 gelangt die Sperrflüssig keit 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 Druckringkammer 3 haben die Funktion des Staurings 8 der Ausführungsform nach Fig. 1.

Wie bei jener drosseln sie die beiden Sperrflüssigkeitsströme V _L und V _G derart, daß ein vorgebbarer Anteil V _VL bzw. V _VG Sperr flüssigkeit ohne mit Luft bzw. Füllgas in Berührung zu kommen, durch die Bohrungen 30 bzw. 31 direkt in das Sperrflüssigkeits reservoir zurückgeführt und die Leckageströme V _SL bzw. V _SG dem entsprechend klein gehalten werden können.

Die sich über die axiale Länge im Dichtspalt 4 einstellenden Drücke sind im Diagramm nach Fig. 4 veranschaulicht, wobei 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 inne ren Wandung der linken Gehäusehälfte 20.

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

Während bei den oben beschriebenen Wellendichtungen ein beträcht licher Teil der Sperrflüssigkeit nach Passieren eines Dichtspalt abschnittes zurück in das Sperrflüssigkeitsreservoir 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 hintereinanderliegenden Ringteilen 32, 33 und 34. Die beiden äußeren Ringteile 32 und 34 weisen an ihren inne ren Stirnflächen im dichtspaltseitigen Ende jeweils eine umlau fende Ausnehmung 35, 36 auf, welche zusammen mit dem planen Ring teil 33 zwei umlaufende Nuten 37, 38 bilden. Der mittlere Ringteil 33 weist am dichtspaltseitigen Ende eine Vielzahl von axialver laufenden Durchgangsbohrungen 39 auf, die über den gesamten Um fang 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 Boh rungen 39 jeweils zwischen zwei Radialbohrungen 6, ohne diese zu schneiden.

Die Sperrflüssigkeit (Flüssigkeitsstrom V _V) wird über die Bohrung 7 der Dichtringkammer 3 zugeführt und gelangt über die radialen Bohrungen 6 im mittleren Ringteil 33 in den Dichtspalt 4. Dort teilt er sich in die zwei Flüssigkeitsströme V _L und V _G auf. Ein Teil V _VG 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 V _L.

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 Dichtspalts L ₃₂ zwischen Ringteil 32 und Welle 1 wird gemäß dem im Druckdiagramm (Fig. 7) verbleibenden Druckab fall . . . P _L für V _L + V _VG dimensioniert. Die Länge des Dichtspalts L ₃₃ zwischen dem luftseitigen Abschnitt des mittleren Ringteils 33 und der Welle 1 wird gemäß dem Druckabfall . . . P _maK - . . . P _L für den Flüssigkeitsstrom V _L dimensioniert. Schließlich erfolgt die Dimensionierung der Bohrungsdurchmesser (der Bohrungen 39) gemäß dem Druckabfall . . . P _GL für den Volumenstrom V _VG.

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 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 äußeren Stirnfläche der äußeren Ringteile 32 und 34 mit einem Axial schubausgleich versehen werden kann (Ausnehmung 40 im wellenfer nen 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 vorge sehen.

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 ausge führt. Es ist durch einen Radialschnitt in zwei axiale Teile 50 und 51 unterteilt. Diese beiden Teile sind wiederum durch Axial schnitt in zwei radiale Teile 50 a, 50 b und 51 a, 51 b geteilt, wo bei 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 Stirnsei ten der Ringe 52, 53 sind Nocken 54 vorgesehen, welche verhindern, daß bei Beaufschlagung mit Sperrflüssigkeit die Ringe sich an einanderlegen und die Sperrflüssigkeit im Spalt zwischen den äu ßeren Ringstirnseiten und den Gehäusewänden abfließt. Das gesam te 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 kommuni ziert mit einer Vielzahl Bohrungen 56 im Gasring 53, die an der gasseitigen Stirnfläche des Gasrings 53 münden. Diese Boh rungen setzen sich in axialen Sacklochbohrungen 57 in der gassei tigen Gehäusewand der Gehäuseteile 51 a bzw. 51 b fort. Die Sack lochbohrungen sind je an eine Überströmleitung, bestehend aus einer radialen Sacklochbohrung 58, einer axialen Sacklochbohrung 59 in den Gehäuseteilen 50 a und 51 a bzw. 50 b und 51 b und einer weiteren Sacklochbohrung 60 in den Gehäuseteilen 50 a bzw. 50 b, angeschlossen, welche Überströmleitung vollständig im Dichtungs gehäuse verläuft und auch die Ölzuführbohrung(en) 7 nicht an schneidet. Die Überströmleitung mündet auf der Luftseite L im Spalt zwischen Dichtungsgehäuse und Welle 1. Die Bohrung 58 ist am spaltseitigen Ende, die Bohrung 59 an der luftseitigen Stirn fläche des Dichtungsgehäuses durch eingeschweißte Stopfen 63 gasdicht verschlossen. Anstelle von axialen Sacklochbohrungen 57 im Gehäuseteil 51 kann auch eine axial verlaufende Ringnut vorge sehen werden.

Aufgrund der unterschiedlichen Drücken, welche auf die Dichtringe 52 und 53 einwirken, unterliegen diese einem Axialschub. Dieser ist beim Gasring 53 aufgrund der geringeren Druckdifferenz klei ner als beim Luftring 52. Dieser geringe Axialhub läßt sich durch die Ausnehmung 61 an der äußeren Stirnfläche des Gasringes 53 noch weiter verringern. Der Gasring 53 ist trotz dichter An lage an der Gehäusewand ein echter Schwimmring.

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 Luftrings 52 soweit kompensierbar ist, das auch der Luftring 52 als Schwimmring funktionieren kann.

Die Wirkungsweise der Wellendichtung gemäß Fig. 8 entspricht grundsätzlich derjenigen nach Fig. 5, wobei auch das Druckdia gramm den selben prinzipiellen Verlauf aufweist.

Claims

1. Wellendichtung für gasgefüllte Maschinen, insbesondere was serstoffgekühlte Turbogeneratoren, mit einer Druckringkammer (3), welcher über eine Zuführleitung (7) entgaste Sperrflüs sigkeit unter Überdruck zugeführt wird, einem die Welle (1) unter Beibehaltung eines Dichtspalts (4) umgebenden Dicht ring (5; 22, 23), der annähernd radial verlaufende im Dicht spalt (4) mündende Bohrungen (6) oder Kanäle aufweist und in der Druckringkammer (3) im wesentlichen radial beweglich an geordnet ist, und Mitteln zur Abführung der seitlich aus dem Dichtspalt (4) austretenden Sperrflüssigkeit und deren Rück leitung zu einer Sperrflüssigkeitsaufbereitungs- und Druck erzeugungsanlage, dadurch gekennzeichnet, daß in der Druck ringkammer (3) neben dem Dichtring (5; 22) ein zweiter im we sentlichen axial beweglicher Ring (8; 23) vorgesehen ist, der zwischen dem Dichtring (5; 22) und der gasseitigen Stirnwand der Druckringkammer (3) angeordnet ist, daß in dem zweiten Ring (8; 23) oder zwischen erstem (5; 22) und zweiten 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. zugeführt wird.

2. Wellendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ring (8) einstückig mit dem Dichtring (5) ausge bildet ist.

3. Wellendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Dichtring (22) und im zweiten Ring (23) radiale Nuten (24, 25) vorgesehen sind, die mit axialverlaufenden Bohrungen (26, 27) in den äußeren Stirnflächen beider Ringe kommuni zieren, welche Bohrungen ihrerseits mit Sammelräumen (28, 29) in den Seitenwänden des Dichtungsgehäuses (20, 21) in freier Verbindung stehen.

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

5. Wellendichtung für gasgefüllte Maschinen, insbesondere was serstoffgekühlte Turbogeneratoren, mit einer Druckringkammer (3), welcher über eine Zuführleitung (7) entgaste Sperrflüs sigkeit unter Überdruck zugeführt wird, einem die Welle (1) unter Beibehaltung eines Dichtspalts (4) umgebenden Dicht rings (32, 33, 34), der annähernd radial verlaufede im Dicht spalt (4) mündende Bohrungen (6) oder Kanäle aufweist und in der Druckringkammer (3) im wesentlichen radial beweglich an geordnet ist, und Mitteln zur Abführung der seitlich aus dem Dichtspalt (4) austretenden Sperrflüssigkeit und deren Rück leitung zu einer Sperrflüssigkeitaufbereitungs- und Druck erzeugungsanlage, dadurch gekennzeichnet, daß im Dichtring mittelteil (33) und/oder im Dichtringgehäuse (50, 51) Mittel (37, 38, 39; 55-60) zur Überführung eines Teils der zur Gas seite (G) der Wellendichtung abströmenden Sperrflüssigkeit auf die Luftseite (L) der Wellendichtung vorgesehen sind.

6. Wellendichtung nach Anspruch 5, 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.

7. Wellendichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring aus drei Ringteilen (32, 33, 24) besteht, wobei im mittleren Ringteil (33) eine Vielzahl radialer Durch gangsbohrungen (6) und in seinem wellennahen Ende eine Viel zahl von axial verlaufenden, die radialen Bohrungen (6) nicht schneidende Bohrungen (39) vorgesehen sind und die die Ringnuten (37, 38) bildenden Ausnehmunge je in den Ringtei len (32, 33) vorgesehen sind.

8. Wellendichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Ringteil (33) mit einem der beiden äußeren Ringteile (32, 34) einstückig ausgebildet ist.

9. Wellendichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring in einen luftseitigen (52) und einen gasseiti gen Dichtring (53) unterteilt ist, wobei im gasseitigen Dichtring (53) eine zum Dichtspalt (4) hin offene Nut (55) eingearbeitet ist, welche über eine Vielzahl axial verlau fender Bohrungen (56) je mit einer Fortsetzung (57) im Ge häuse (51) und je mit einer im wesentlichen u-förmigen Ü berströmleitung (58, 59, 60) in Verbindung steht, welche voll ständig im Dichtungsgehäuse (50, 51) verläuft und die Zufüh rungsleitung (7) im Gehäuse nicht anschneidet, welche Über strömleitungen auf der Luftseite (L) im Spalt zwischen Ge häuse (50) und Welle (1) münden.