DE3737344A1

DE3737344A1 - Shaft seal for gas-cooled electric machines

Info

Publication number: DE3737344A1
Application number: DE19873737344
Authority: DE
Inventors: Robert Dr Odermatt
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1986-11-14
Filing date: 1987-11-04
Publication date: 1988-05-26

Abstract

In a shaft seal for gas-cooled turbogenerators, the seal ring (3), which is arranged movably in a seal housing (2), is provided with sealing webs (8, 9) which project laterally from the end faces, the gas-side sealing web (8) lying on a larger diameter than the air-side sealing web (9). This provides a gas-side relief surface (12) and an air-side loading surface (13), thereby compensating axial thrust. <IMAGE>

Description

Technical field

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wellendichtung für gasge füllte elektrische Maschinen, insbesondere wasserstoffgekühlte Turbogeneratoren, mit mindestens einem in einem feststehenden Gehäuse beweglich angeordneten Dichtungring, der die Welle mit kleinem Spiel umgibt, und wobei durch den Dichtungsring Sperrflüssigkeit bei höherem Druck als dem Gasdruck in der Maschine dem Ringspalt zwischen Dichtungsring und Welle zu geführt wird, sowie Mitteln zur axialen Entlastung des Dich tungsrings durch Beaufschlagung der der Gasseite der Wellen dichtung zugewandten Seitenfläche des Dichtungsrings mit Sperrflüssigkeit.The invention relates to a shaft seal for gasge filled electrical machines, especially hydrogen-cooled ones Turbo generators, with at least one in a fixed one Housing movably arranged sealing ring that the shaft surrounds with little play, and being through the sealing ring Barrier liquid at higher pressure than the gas pressure in the Machine to the annular gap between the sealing ring and the shaft is performed, as well as means for axial relief of you tion rings by acting on the gas side of the waves seal facing side surface of the sealing ring with Sealing liquid.

Eine Wellendichtung mit diesen Merkmalen ist beispielsweise aus der CH-PS 3 85 581 bekannt.A shaft seal with these features is for example from CH-PS 3 85 581 known.

Technological background

Bei Wellendichtungen für gasgefüllte elektrische Maschinen be steht ein Problem darin, daß aufgrund hoher Gasdrucke große Axialschubkräfte auf den oder die Dichtungsringe wirken und damit entsprechend große Radialkräfte auftreten, welche zu Mischreibung im Dichtspalt zwischen Dichtungsring(en) und Welle bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten führen können. Tritt Mischreibung als Dauerzustand auf, können Dichtring(e) und Welle beschädigt werden. For shaft seals for gas-filled electrical machines there is a problem in that due to high gas pressures large Axial thrust forces act on the sealing ring or rings accordingly large radial forces occur, which too Mixed friction in the sealing gap between the sealing ring (s) and Can lead shaft at high peripheral speeds. Kick Mixed friction as a permanent condition, sealing ring (s) and Shaft will be damaged.

Hauptanforderung bei der Auslegung von ölgesperrten radialen Gleitdichtungen für Wasserstoffgas in großen Turbomaschinen ist eine hohe Betriebssicherheit der Dichtungen. Einen beson ders wirkungsvollen Beitrag zur Erhöhung der Betriebssicher heit und Lebensdauer der Dichtung bringen Vorkehrungen zur axialen Entlastung des Dichtringes, so daß er wegen der axialen Durchströmung des Dichtspalts sowohl beim langsamen Wellendrehen als auch bei Nenndrehzahl schwimmt.Main requirement when designing oil-blocked radial Sliding seals for hydrogen gas in large turbomachinery is a high level of operational reliability of the seals. A special one effective contribution to increasing operational reliability The safety and durability of the seal bring precautions axial relief of the sealing ring, so that it because of axial flow through the sealing gap both at slow Shaft turning as well as floating at nominal speed.

Bei der aus der CH-PS 3 58 581 bekannten Wellendichtung wird für den axialen Druckausgleich ein Teilstrom der Sperrflüssig keit benutzt. Die Sperrflüssigkeit wird dem Dichtungsring axial von der luftseitigen Wandung des Dichtgehäuses zugeführt und tritt mehrheitlich durch radiale Bohrungen im Dichtring in den Dichtspalt aus. Ein Teilstrom fließt über kleine axial verlaufende Bohrungen im Dichtungsring zu einem radialen Spalt, der zwischen der gasseitigen Wandung des Dichtungsge häuses und dem Dichtungsring selbst 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 Dichtungsring in axialer Richtung in der Schwere bleibt.In the shaft seal known from CH-PS 3 58 581 a partial flow of the barrier fluid for axial pressure equalization used. The sealing liquid becomes the sealing ring axially supplied from the air-side wall of the sealing housing and mostly enters through radial bores in the sealing ring the sealing gap. A partial flow flows axially over small running holes in the sealing ring to a radial Gap between the gas-side wall of the sealing ge housing and the sealing ring itself forms a valve. The Through opening of this valve adjusts itself to the axial pressure forces acting on the sealing ring and in such a way that they are always balanced so that the Sealing ring remains in the axial direction in the severity.

Die bekannte Lösung ist vergleichsweise konstruktiv aufwendig und kompliziert, da eine große Anzahl von Bohrungen im Dich tungsring und Dichtungsgehäuse notwendig ist. Die rechnerische Auslegung ist, insbesondere hinsichtlich der Auslegung der Bohrungen im Zusammenspiel mit Axialspalt und Radialspalt, nicht einfach. Aus der zusätzlichen Ölleckage in den Ringraum zwischen Dichtungsring und Gehäuse und von dort in den gassei tigen Ablauf resultieren größerer Ölbedarf und höhere Gas verluste.The known solution is comparatively complex in terms of design and complicated because of a large number of holes in you ring and seal housing is necessary. The arithmetic Interpretation is, especially with regard to the interpretation of the Bores in interaction with axial gap and radial gap, not easy. From the additional oil leak in the annulus between the sealing ring and the housing and from there into the alley The result is greater oil consumption and higher gas losses.

Darüber hinaus besteht bei falscher Auslegung des Ventils die große Gefahr eines Gasdurchbruchs in den Ringraum und den Dichtflüssigkeitsablauf. In addition, there is the wrong design of the valve great danger of gas breakthrough in the annulus and Seal fluid drain.

Bei Mehrkreis-Wellendichtungen, wie sie für Gasdrucke über 40psig eingesetzt werden (vgl. z. B. die Firmenschrift "Ge nerators for large steam power plants" der BBC Aktiengesell schaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz), Pubulikations No. CH-T 0 70 022E undatiert, S. 27, Fig. 44) ist die bekannte Dichtanordnung nicht verwendbar.For multi-circuit shaft seals, such as those used for gas pressures above 40 psig (see, for example, the company publication "Generators for large steam power plants" by BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Switzerland), Pubulikations No. CH-T 0 70 022E undated, p. 27, Fig. 44) the known sealing arrangement cannot be used.

Da ferner für den Schubausgleich nur ein Differenzdruck von ca. 0,5 bis 0,8 bar herangezogen werden kann, funktioniert die bekannte Lösung nur dann, wenn der angestrebte hydrostatische Druckausgleich über zwei passive Hochdrucksysteme mit Drossel erfolgt, und zwar in der Art wie bei einem hydrostatischen Axiallager, was aber viel zu aufwendig wäre.Furthermore, since only a differential pressure of approx. 0.5 to 0.8 bar can be used, it works known solution only if the desired hydrostatic Pressure compensation via two passive high pressure systems with throttle takes place in the manner of a hydrostatic Thrust bearings, which would be far too expensive.

Brief description of the invention

Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufga be zugrunde, eine Wellendichtung für gasgefüllte elektrische Maschinen zu schaffen, welche eine einfache Gestaltung von Dichtungsring und Dichtungsgehäuse ermöglicht, einfach auszu legen ist und sich durch hohe Betriebssicherheit auszeichnet.Based on the prior art, the invention is the task be based, a shaft seal for gas-filled electrical To create machines that have a simple design of Sealing ring and sealing housing enables easy removal and is characterized by high operational reliability.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Dichtring sowohl auf der luftseitigen axialen als auch auf der gasseitigen axialen Ringfläche mit axial vorspringenden Dicht stegen versehen ist, die auf unterschiedlichen Durchmessern liegen, wobei der gasseitige Dichtsteg auf einem größeren Durchmesser liegt als der luftseitige Dichtsteg.This object is achieved in that the Sealing ring on both the axial and on the air side gas-side axial ring surface with axially projecting sealing webs is provided on different diameters lie, the gas-side sealing web on a larger The diameter lies as the air-side sealing web.

Auf diese Weise wird der Dichtungsring teilweise oder voll ständig axial entlastet - kann also schwimmen, weil der Ring durch die Wirkung des gegenüber dem Druck der Dichtflüssigkeit niedrigeren Gasdrucks im Maschinengehäuse auf der gasseitigen Entlastungsfläche und auf der Gegenseite durch die Wirkung des Sperrflüssigkeitsdrucks auf der luftseitigen Belastungsfläche des Dichtungsringes entlastet wird. In this way, the sealing ring becomes partial or full axially relieved - can swim because of the ring by the effect of the pressure of the sealing liquid lower gas pressure in the machine housing on the gas side Relief area and on the other side by the effect of Barrier fluid pressure on the air-side loading surface of the sealing ring is relieved.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß auch bereits ausgeführte Wellendichtungen nachträglich mit einem Schubausgleich ausgerüstet werden können, weil sich die konstruktiven Änderungen im wesentlichen nur auf die Dich tungsringe beschränken.Another advantage of the invention is that also already carried out shaft seals a thrust compensation can be equipped because the constructive changes essentially only on you restrict rings.

Die Erfindung sowie ihre Weiterbildungen und besonderen Aus führungsformen werden nachstehend anhand von Ausführungsbei spielen, welche in der Zeichnung dargestellt sind, näher er läutert. The invention and its further developments and special management forms are described below with the help of execution examples play, which are shown in the drawing, he closer purifies.

Brief description of the drawing

In der Zeichnung zeigtIn the drawing shows

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Einkreis-Wellen dichtung mit Axialschubentlastung, Fig. 1 is a schematic representation of a single-circuit waves seal with axial thrust,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Zweikreis-Wellen dichtung mit Axialschubentlastung, Fig. 2 is a schematic representation of a dual-circuit waves seal with axial thrust,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Dreikreis-Wellen dichtung mit Axialschubentlastung, Fig. 3 is a schematic representation of a three-circuit waves seal with axial thrust,

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Zweikreis-Wellen dichtung mit einem lose angelegten Ring zur Verhinderung von thermischen Deformationen. Fig. 4 is a schematic representation of a two-circuit shaft seal with a loosely applied ring to prevent thermal deformation.

Detailed description of the invention

In Fig. 1 bedeutet 1 die Welle einer Maschine, beispielsweise eines Turbogenerators, deren Gehäuse mit Wasserstoff gefüllt ist. Fest verbunden mit dem nicht dargestellten Maschinenge häuse ist an jedem Ende, wo eine Welle durch das Gehäuse hin durchgeht, ein Dichtungsgehäuse 2 vorgesehen, innerhalb wel chem sich ein radial beweglicher Dichtungsring 3 befindet. Dieser Dichtungsring, der ein- oder mehrteilig sein kann, umgibt die Welle 1 mit sehr kleinem Spiel, z. B. ist der Innendurchmesser des Dichtungsringes etwa um 0,1% größer als der Durchmesser der Welle 1 und ist so bemessen, daß zwischen Gehäuse 2 und Ring 3 ein Raum bzw. eine ringförmige Kammer 4 gebildet wird. Diesem Raum 4 wird über radiale Bohrungen 5 Sperrflüssigkeit (z. B. Öl) zugeführt und von dort aus gelangt das Öl über die Kanäle 6 in Dichtungsring zum Ringspalt 7 zwischen Dichtungsring und Welle. In diesem Ringspalt fließt ein Teil der Sperrflüssigkeit zur Luftseite und der andere Teil zur Gasseite der Dichtung, da die Sperrflüssigkeit einen Druck hat, der höher als der Gasdruck im Maschinengehäuse ist.In Fig. 1 the shaft 1 is a machine such as a turbo-generator, the housing is filled with hydrogen. Firmly connected to the machine housing, not shown, a seal housing 2 is provided at each end where a shaft passes through the housing, within which there is a radially movable sealing ring 3 . This sealing ring, which can be in one or more parts, surrounds the shaft 1 with very little play, for. B. is the inner diameter of the sealing ring about 0.1% larger than the diameter of the shaft 1 and is dimensioned such that a space or an annular chamber 4 is formed between the housing 2 and ring 3 . Barrier liquid (e.g. oil) is supplied to this space 4 via radial bores 5 and from there the oil reaches the annular gap 7 between the sealing ring and the shaft via the channels 6 in the sealing ring. In this annular gap, part of the sealing liquid flows to the air side and the other part to the gas side of the seal, since the sealing liquid has a pressure that is higher than the gas pressure in the machine housing.

Weitere Einzelheiten, wie Abfuhr der Sperrflüssigkeit, Pumpen, Entgaser etc. sind in Fig. 1 nicht dargestellt. Sie sind in der eingangs genannten Firmenschrift "Generators . . ." näher dargestellt.Further details, such as removal of the sealing liquid, pumps, degasers, etc. are not shown in FIG. 1. They are in the company name "Generators..." shown in more detail.

Infolge des Wasserstoffdruckes wirkt auf den Dichtungsring 3 eine axiale Schubkraft in Richtung der Lufseite L. Ohne die im folgenden beschriebenen spezielle Ausbildung der seitlichen Ringflächen kann der an der luftseitigen Wandung des Dich tungsgehäuses 2 aufliegende Ring den radialen Wellenbewegungen nicht folgen: es kommt zu Mischreibung. Der Dichtungsring 3 kann nun ganz oder teilweise entlastet werden, wenn man die gasseitige Ringfläche entlastet und entsprechend die luft seitige belastet. Dies kann mit einer einfachen konstruktiven Maßnahme erreicht werden, indem man gemäß Fig. 1 an den axialen Ringflächen Dichtstege 8, 9 anbringt oder umlaufende Ausnehmungen 10, 11 vorsieht, die asymetrisch versetzt sind, welche Entlastungsflächen 12 bzw. 13 bilden. Dabei liegt der luftseitige Dichtsteg 9 auf einem kleineren Durchmesser als der gasseitige Dichtsteg 8. Dementsprechend liegt die luft seitige Ausnehmung 11 auf einem größeren Durchmesser als die gasseitige Ausnehmung 10. Der Dichtungsring 3 wird so durch die Wirkung des tieferen Wasserstoffdruckes auf der gassei tigen Entlastungsfläche 12 und auf der Gegenseite durch die Wirkung des gegenüber dem Wasserstoffdruck höheren Sperr flüssigkeitsdrucks auf der luftseitigen Entlastungsfläche 11 entlastet. As a result of the hydrogen pressure, an axial thrust force acts on the sealing ring 3 in the direction of the air side L. Without the special design of the lateral ring surfaces described below, the ring resting on the air-side wall of the device housing 2 cannot follow the radial shaft movements: mixed friction occurs. The sealing ring 3 can now be completely or partially relieved if one relieves the gas-side ring surface and accordingly loads the air-side. This can be achieved with a simple constructive measure, in that, according to FIG. 1, sealing webs 8, 9 are attached to the axial ring surfaces or circumferential recesses 10, 11 are provided which are asymmetrically offset, which form relief surfaces 12 and 13, respectively. The air-side sealing web 9 lies on a smaller diameter than the gas-side sealing web 8 . Accordingly, the air-side recess 11 is of a larger diameter than the gas-side recess 10 . The sealing ring 3 is relieved on the air side relief surface 11 as by the action of lower hydrogen pressure on the gassei term relief surface 12 and on the opposite side by the action of relative to the hydrogen pressure higher sealing liquid pressure.

Weil für den Schubausgleich nur ein verhältnismäßig kleiner Differenzdruck (typisch 0,5 bis 0,8 bar) hereingezogen werden kann, sind die Entlastungsflächen 12, 13 im Verhältnis zu den Gesamt-Seitenflächen des Dichtungsringes 3 dementsprechend zu dimensionieren. Das Verhältnis von Gesamtfläche zu Entla stungsfläche liegt abhängig vom Wasserstoffdruck P _H ₂ und vom Differenzdruck zwischen 100 : 60 bis 100 : 90.Because only a relatively small differential pressure (typically 0.5 to 0.8 bar) can be drawn in for the thrust compensation, the relief surfaces 12, 13 are to be dimensioned accordingly in relation to the total side surfaces of the sealing ring 3 . The ratio of the total area to the relief area is between 100: 60 to 100: 90 depending on the hydrogen pressure P _H ₂ and the differential pressure.

Zur Verdeutlichung der Wirkung der erforderungsgemäßen Axialschub-Entlastung sind die in Dichtzonen herrschenden Druckverläufe auf der Luft- und auf der Gasseite durch Dia gramme I und II verdeutlicht. Das Diagramm III zeigt den Druckverluaf im Dichtungsspalt 7.To illustrate the effect of the required axial thrust relief, the pressure curves prevailing in sealing zones on the air and on the gas side are illustrated by diagrams I and II. Diagram III shows the pressure drop in the sealing gap 7 .

In den Diagrammen bedeuten dabei P _H ₂ den Wasserstoffdruck im Inneren des Maschinengehäuses, Pv den Druck der Dichtflüssig keit im Ringraum 4, Pu den Umgebungsdruck (auf der Luftseite).In the diagrams, P _H _{2 means} the hydrogen pressure in the interior of the machine housing, Pv the pressure of the sealing fluid in the annular space 4 , Pu the ambient pressure (on the air side).

Man erkennt beim Vergleich der beiden Diagramme I und II sehr schön die unterschiedlichen Druckgradienten in den Dichtzonen zwischen dem Dichtsteg 8 und der gasseitigen Wandung des Dichtungsgehäuses 2 einerseits und dem Dichtsteg 9 und der luftseitigen Wandung des Dichtgehäuses andererseits.When comparing the two diagrams I and II, the different pressure gradients in the sealing zones between the sealing web 8 and the gas-side wall of the sealing housing 2 on the one hand and the sealing web 9 and the air-side wall of the sealing housing on the other hand can be seen very well.

Das in Fig. 1 dargestellte und vorstehend beschriebene Dichtungskonzept läßt sich ohne wesentliche Modifikationen auf sogenanne 2-Kreis-Wellendichtungen anwenden, wie es in Fig. 2 dargestellt ist und in welcher dieselben Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.The seal concept shown in FIG. 1 and described above can be applied to so-called two-circle shaft seals without significant modifications, as shown in FIG. 2 and in which the same parts are provided with the same reference numerals.

Wie bei der Ausführung nach Fig. 1 ist der Dichtungsring 3 zweiteilig und mit radialen Kanälen 6 versehen, welche jedoch aus der Mitte hin zur Gasseite G vesetzt sind. Die luftsei tige Ausnehmung ist gegen den Ringraum 4 durch einen zweiten Dichtsteg 17 abgeschlossen. Im linken luftseitigen Ringteil ist eine Reihe von schräg verlaufenden Bohrungen 14 versehen, welche von der Entlastungsfläche 13 ausgehen und in einer umlaufenden Nut an der Innenfläche des luftseitigen Ringteils münden. In der luftseitigen Stirnwand des Dichtungsgehäuses 2 ist eine axial verlaufende Bohrung vorgesehen, die mit einer separaten Sperrflüssigkeitspumpe (nicht dargestellt) ange schlossen ist. Über die Bohrung 16 gelangt Sperrflüssigkeit über den durch die Ausnehmung 11 gebildeten Raum und die Bohrungen 14 in den Dichtungsspalt 7. As in the embodiment according to FIG. 1, the sealing ring 3 is in two parts and is provided with radial channels 6 , which, however, are offset from the center toward the gas side G. The luftsei term recess is closed against the annular space 4 by a second sealing web 17 . In the left air-side ring part, a series of obliquely extending bores 14 are provided, which start from the relief surface 13 and open into a circumferential groove on the inner surface of the air-side ring part. In the air-side end wall of the seal housing 2 , an axially extending bore is provided, which is connected to a separate sealing liquid pump (not shown). Barrier liquid passes through the bore 16 through the space formed by the recess 11 and the bores 14 into the sealing gap 7 .

Durch die vorbeschriebenen Maßnahmen ergibt sich im Dich tungsspalt 7 ein Druckverlauf in Axialrichtung, wie er im Diagramm IIa veranschaulicht ist, mit einer Zone geringen Druckabfalls auf vergleichsweise hohem Druckniveau im Bereich zwischen den beiden Zuführungen für die Sperrflüssigkeit und steilem Druckabbau, insbesondere in Richtung Luftseite L.The measures described above result in the pressure gap 7, a pressure curve in the axial direction, as illustrated in diagram IIa, with a zone of low pressure drop at a comparatively high pressure level in the area between the two feeds for the barrier liquid and steep pressure reduction, in particular towards the air side L. .

Auf diese Weise werden Gasverluste auch bei höheren Wasserstoffdrucken auf ein wirtschaftlich und technisch vertretbares Maß reduziert, weil der Evakuierungsaufwand (H₂- Reinheit) erheblich reduziert werden kann. Der luftseitige Sperrflüssigkeitskreis ist luftgesättigt.In this way, gas losses are reduced to an economically and technically justifiable level even at higher hydrogen pressures because the evacuation effort (H ₂ purity) can be considerably reduced. The barrier liquid circuit on the air side is saturated with air.

Hinsichtlich der Dimensionierung der Entlastungsflächen gilt prinzipiell das, was bereits für die 1-Kreis-Wellendichtung nach Fig. 1 gesagt wurde, wobei zu berücksichtigen ist, daß auf der luftseitigen Stirnfläche des Dichtungsringes 3 der Sperrflüssigkeitsdruck P _L wirkt.With regard to the dimensioning of the relief surfaces, what has already been said for the 1-circuit shaft seal according to FIG. 1 applies in principle, wherein it must be taken into account that the sealing fluid pressure P _L acts on the air-side end face of the sealing ring 3 .

Auch bei einer 3-Kreis-Wellendichtung, wie sie für Wasser stoffdrucke um 45psig und darüber eingesetzt wird, läßt sich der Axialschubausgleich realisieren, ohne den Rahmen der Erfindung zu sprengen. Dies ist in Fig. 3 beispielsweise verdeutlicht, in welcher gleiche Teile wie in der Fig. 2 mit denselben Bezugszeichen versehen sind.Even with a 3-circle shaft seal, such as that used for hydrogen pressure around 45psig and above, the axial thrust compensation can be implemented without going beyond the scope of the invention. This is illustrated in FIG. 3, for example, in which the same parts as in FIG. 2 are provided with the same reference symbols.

Der Dichtungsring 3 ist wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 zweiteilig und im mittigen Abschnitt mit radialen Bohrungen 6 versehen. Auf der Luftseite sind analog zu Fig. 2 schräg verlaufende Bohrungen 14 vorgesehen, die wellenseitig in eine Ringnut 14, im Inneren des Ringes münden. Gehäuse seitig münden die Bohrungen 14 in eine seitliche Ringnut 18 in der luftseitigen Stirnfläche des Dichtungsringes 3. Die axiale Bohrung 16 in der luftseitigen Gehäusewand ist so gelegt, daß sie gleichfalls in den durch die Ringnut 18 gebildeten Ringraum mündet.As in the embodiment according to FIG. 1, the sealing ring 3 is in two parts and is provided with radial bores 6 in the central section. Analogously to FIG. 2, obliquely running bores 14 are provided on the air side, which end on the shaft side in an annular groove 14 in the interior of the ring. On the housing side, the bores 14 open into a lateral annular groove 18 in the air-side end face of the sealing ring 3 . The axial bore 16 in the air-side housing wall is placed so that it also opens into the annular space formed by the annular groove 18 .

Auf der Gegenseite ist auf der Höhe des gasseitigen Dich tungssteges 8 eine weitere Ringnut 19 in der Ringstirnfläche eingearbeitet, die am Nutgrund über radial verlaufende Boh rungen 20 im Dichtungsring 3 mit einer weiteren Ringnut im Inneren des Dichtungsringes 3 in Verbindung steht. Die Zufuhr von Sperrflüssigkeit erfolgt über eine Bohrung 22 in der gas seitigen Gehäusewand des Dichtungsgehäuses 2.On the other hand, at the level of the gas-side device 8 a further annular groove 19 is incorporated in the ring end face, which is at the bottom of the groove via radially extending holes 20 in the sealing ring 3 with a further annular groove in the interior of the sealing ring 3 in connection. The supply of sealing liquid takes place via a bore 22 in the gas-side housing wall of the sealing housing 2 .

Die Bohrungen 5, 16 und 22 führen über Leitungen zu drei ver schiedenen Pumpen (vgl. die eingangs genannte Firmenschrift "Generators for large steam power plants", S. 27, Fig. 44).The holes 5, 16 and 22 lead via lines to three different pumps (cf. the above-mentioned company publication "Generators for large steam power plants", p. 27, Fig. 44).

Durch individuelle Einstellung des Pumpendrucks lassen sich alle den jeweiligen Betriebsbedingungen genügenden Druckver läufe, z. B. ein solcher, wie im Diagramm IIIb dargestellt ist, erzielen und gleichzeitig der mit der Erfindung erzielbare Axialschubausgleich verwirklichen. By individually adjusting the pump pressure all pressure conditions sufficient for the respective operating conditions runs, e.g. B. such as shown in diagram IIIb, achieve and at the same time the achievable with the invention Realize axial thrust compensation.

In den schwach durchströmten inneren Dichtstegen 23 (Fig. 2) können höhere Temperaturen auftreten, die zu unerwünschten thermischen Verformungen des Dichtungsringes 3 führen. Dadurch kann das angestrebte Schwimmen des Dichtungsringes 3 ebenfalls verhindert werden. In der in Fig. 4 dargestellten Weiterbil dung einer Wellendichtung nach Fig. 2 wird dieser Tatsache dadurch Rechnung getragen, daß in eine Ringnut 24 im Inneren des Dichtungsringes 3 ein Ring 25 mit radialem und axialem Spiel lose eingelegt ist, dessen in die Nut 24 ragendes Ende einen Dichtsteg 23′ bildet und die Funktion des Dichtsteges 23 bei Fig. 2 hat. In the weakly flowed through inner sealing webs 23 ( FIG. 2), higher temperatures can occur which lead to undesired thermal deformations of the sealing ring 3 . As a result, the desired floating of the sealing ring 3 can also be prevented. In the in Fig. 4 Wide Erbil illustrated extension of a shaft seal according to FIG. 2, this fact is taken into account that in an annular groove 24 in the interior of the sealing ring 3, a ring 25 with radial and axial play is loosely inserted, which in the groove 24 projecting End forms a sealing web 23 ' and has the function of the sealing web 23 in Fig. 2.

Der Ring 25 hat im Beispielsfall T-förmigen Querschnitt und liegt lose in einer dementsprechend angepaßten Ringnut 26, die in die Ringnut 24 mündet.In the example, the ring 25 has a T-shaped cross section and lies loosely in a correspondingly adapted annular groove 26 which opens into the annular groove 24 .

Die sich in Spalt 7 ergebenden Drucke sind im Diagramm IIIc veranschaulicht.The resulting pressures in gap 7 are illustrated in Diagram IIIc.

Die Vorteile der Erfindung lassen sich wie folgt zusammen fassen:The advantages of the invention can be summarized as follows summarize:

- With the shaft seal according to the invention, the risk a seal accident or corresponding damage the shaft seal section can be significantly reduced.
- The axial thrust compensation also works when turning the shaft.
- Especially with the shaft seal with 1-circuit lock liquid system is not a constructive additional effort necessary.

Claims

1. shaft seal for gas-filled electrical machines, in particular hydrogen-cooled turbogenerators, with at least one in a fixed housing ( 2 ) movably arranged sealing ring ( 3 ), which surrounds the shaft ( 1 ) with little play, and wherein through the sealing ring ( 3 ) Locking liquid at higher pressure than the gas pressure of the machine to the annular gap ( 7 ) between the sealing ring ( 3 ) and the shaft ( 1 ), and means for axially relieving the sealing ring ( 3 ) by acting on the gas side of the shaft seal facing side surface of the sealing ring ( 3 ) with sealing liquid, characterized in that the sealing ring ( 3 ) is provided with axially projecting circumferential sealing webs ( 8, 9 ) on the air-side axial as well as on the gas-side axial ring surface, which are on different diameters, the gas-side sealing web ( 8 ) lies on a larger diameter than the air-side dic htsteg ( 9 ).

2. Shaft seal according to claim 1, characterized in that the sealing surfaces defined by the sealing webs ( 8, 9 ) each take about 10 to 30%, preferably 20% of the entire ring side surface of the sealing ring ( 3 ), while the remaining surface parts as relief surfaces ( 12, 13 ) serve ( Fig. 1).

3. Shaft seal according to claim 1, characterized in that the space ( 10 ) between the gas-side relief surface ( 12 ) and the gas-side housing wall of the sealing element ( 2 ) is in free connection with the gas space of the machine, and is acted upon by the machine filling gas, while the space ( 11 ) between the air-side relief surface ( 13 ) and the air-side wall of the seal housing is acted upon with barrier liquid.

4. Shaft seal according to claim 1, characterized in that in a 2-circuit shaft seal outside on the luftseiti gene end face of the sealing ring ( 3 ) an additional to running sealing web ( 17 ) is provided, and the space ( 11 ) between the two air-side sealing webs (9, 17) is acted upon via an inflow (16) in the air-side wall of the seal housing (2) with a barrier liquid, which room (11) is connected via bores (14) in the sealing ring (3) with the seal gap (7) ( Fig. 2).

5. Shaft seal according to claim 3, characterized in that with a 3-circle shaft seal in the sealing ring ( 3 ) in the region of the sealing webs ( 8, 9 ) channels ( 14; 19, 20 ) open, which with the sealing gap ( 7 ) in Are connected and which are supplied with barrier fluid via side inflows ( 16; 22 ) in the air-side or gas-side wall of the seal housing ( 2 ) ( Fig. 3).

6. Shaft seal according to one of claims 1 to 5, characterized in that in the sealing ring ( 3 ) a device gap for you ( 7 ) open annular groove ( 24 ) is incorporated, in which annular groove a ring ( 25 ) is loosely inserted ( Fig. 4).