DE929648C

DE929648C - Axial oil seal

Info

Publication number: DE929648C
Application number: DEL13801A
Authority: DE
Inventors: Richard Dipl-Ing Fauteck; Dietrich Lambrecht
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1952-11-07
Filing date: 1952-11-07
Publication date: 1955-08-01

Description

Axiale Uldichtung Es ist bekannt, die Welle wasserstoffgekühlter Generatoren durch Öldichtungen gegen das Gehäuse abzudichten, welche im Prinzip aus einem Dichtring bestehen, der axial gegen einen Bund der Weble gedrückt wird und' eine Ringnut besitzt, die unter Druck zugeführtes Dichtöl zwischen Dichtring und Bund verteilt. Das austretende Dichtöl fließt dabei teils nach außen, d. h. luftseitig, und teils: nach innen, d,. h. wasser.stoffseiitig, ab. Der Teil dies Dichtöle:s, der zur Wasserstoffseite fließt, verhindert das Austreten des Wasserstoffes aus dem Gehäuse in entgegengesetzter Richtung. Es ist weiterhin bekannt, den Dichtring gegen das Gehäuse verschiebbar aufzuhängen, damit derselbe den Bewegungen des Welillenbundes foligen und eine Abnutzung desselben ausgleichen kann. Die Abdichtung dies Dichtringes gegen das Gehäuse erfolgt dabei durch Membranen, Balgdichtungen u:sw. Das Dichtöl befindet sich, bevor es der Ringnut zugeführt wird, in einem 01raum, der durch den beweglichen Dichtungsring und das Gehäuse geb:illdet wird. Der Druck des Dichtöles zwischen dem Gehäuse und dem Dichtring trachtet danach, den Dichtring gegen .dien Bund der Wellie zu drücken. Um bei Absinken des Dichtöl:drucke,s zu gewährleisten, daß der Dichtring in jedem Fall am Welilenbund anliegt, ist bereits vorgeschlagen worden, innerhalb des Ölraumes Druckfedern vorzusehen oder den Ölraum durch vorgespannte Faltenbälge zu bilden, die dem Dichtring die notwendige Druckkraft erteilen. In beiden Fällen ist es jedoch nicht möglich, den zusätzlichen Anp.reßd ruck durch die Federn in Betrieb zu verstePlen. Das Verstelilen des Anpreßdruckes während des Betriebes bringt &_n Vorteil, daß der Dichtungsdruck jeweils dem Wasserstoffdruck im Gehäuse angepaßt werden kann: Um dieses Anpassen des Dichtungsdruckes zu erreichen, ist bereits vorgeschlagen worden, die Druckfedern durch eine Druckkammer zu ersetzen, die an ein besonderes Druckö1,system angeschlossen ist. Die genannte Wellenabdichtung besitzt eine konzentrisch um die Welle angeordnete Ringkammer, die in mindestens zwei ebenfalls ringförmige Teilkammern aufgeteilt ist. Bei einer Ringkammer mit z. B. zwei Tellkammern .dient die eine Teilkammer der Dicht-' ölzuführung und -verteilung, während die andere an ein vom Dichtölsystem getrenntes Druckölsystem angeschlossen .ist. Die Ringkammer wird' z. B. durch den Dichtring, einen Gehäuseteil und als Dichtung zwischen Dichtring und. Gehäuseteil dienende Bälge begrenzt. Die Welilenabd'ichtun.g kann z. B. so auisgeführt sein, daß .die Drucköl endhaltende Teillkammer alis in dem Gehäuseteil befindliche Zylinder ausgebi#Metsind, in denen ein durch das Drucköl auf den Dichtring drückender Kolben gleitet. Von der einen Teilkammer kann kein öl in die andere strömen. Der als Dichtring, ausgebildete Teil der Ringkammer wird durch den Druck des Dichtöles und den dies Drucköles zusammen in axialer Richtung gegen den Bund der Welle gedrückt. Durch Veränderung des Drucköldruckes kann die obenerwähnte, zusätzlich benötigteAnpreßkraftverändert und der Druck :des Dichtringes entsprechend dem Wasserstoffdruck im Gehäuse angepaßt werden. .Axial Uldichtung It is known to seal the shaft of hydrogen-cooled generators against the housing by oil seals, which in principle consist of a sealing ring which is pressed axially against a collar of the loom and has an annular groove that distributes sealing oil under pressure between the sealing ring and collar . The emerging sealing oil flows partly outwards, ie on the air side, and partly: inwards, d,. H. on the water side, from. The part of this sealing oil that flows to the hydrogen side prevents the hydrogen from escaping from the housing in the opposite direction. It is also known to suspend the sealing ring slidably against the housing so that it can follow the movements of the Welillenbundes and compensate for wear and tear of the same. This sealing ring is sealed against the housing by means of membranes, bellows seals, etc. Before it is fed to the ring groove, the sealing oil is located in a space that is formed by the movable sealing ring and the housing. The pressure of the sealing oil between the housing and the sealing ring tends to press the sealing ring against the collar of the Wellie. In order to ensure that the sealing ring is in contact with the shaft collar when the sealing oil drops, it has already been proposed to provide compression springs within the oil space or to form the oil space with pre-tensioned bellows that give the sealing ring the necessary compressive force. In both cases, however, it is not possible to adjust the additional contact pressure by the springs in operation. Adjusting the contact pressure during operation has the advantage that the sealing pressure can be adapted to the hydrogen pressure in the housing: In order to achieve this adjustment of the sealing pressure, it has already been proposed to replace the compression springs with a pressure chamber, which is connected to a special pressure oil. system is connected. Said shaft seal has an annular chamber which is arranged concentrically around the shaft and which is divided into at least two likewise annular sub-chambers. In an annular chamber with z. B. two sub-chambers. Serves one sub-chamber of the sealing 'oil supply and distribution, while the other .ist is connected to a pressure oil system that is separate from the sealing oil system. The annular chamber is' z. B. by the sealing ring, a housing part and as a seal between the sealing ring and. Housing part serving bellows limited. The Welilenabd'ichtun.g can z. B. be designed so that .the pressure oil end-holding partial chamber is designed as a cylinder located in the housing part, in which a piston slides through the pressure oil on the sealing ring. No oil can flow from one sub-chamber into the other. The part of the annular chamber designed as a sealing ring is pressed together in the axial direction against the collar of the shaft by the pressure of the sealing oil and the pressure oil. By changing the pressure oil pressure, the above-mentioned, additionally required contact pressure can be changed and the pressure of the sealing ring can be adjusted according to the hydrogen pressure in the housing. .

Ein Nachtesli düeser Anordnung ist, daß bei plötzlidhen Druckschwankungen oder Ausbleiben des Dichtöldruckes der Anpreßdruck des Dichtringes trotzdem ungewollt Veränderungen unterworfen ist, welche sich nachteilig auf die Güte der Abdiichtung auswirken. Bleibt z. B. der Dicihtöldruck plötzlich aus, dann drückt nur noclh das Drucköl allein, z. B. über den genannten Kolben, auf den Dichtring. Auch wenn der Dichtä1d@ruck plötzlich um einen bestimmten Wert kleiner wird; ergibt ssch eine Anpreßkraft für den Dichtring, die kleiner ist als die sich aus Drucköl- und Dichtöldruck zusammen ergebende. Folglich wird, da der Druck im Innern des Maschinengehäuses konstant bleibt, Wasserstoff zwischen Dichtring und Wellenbund entweichen, was unbedingt vermieden werden muß.A night out of this arrangement is that in the case of sudden fluctuations in pressure or if there is no sealing oil pressure, the contact pressure of the sealing ring is still unintentional Is subject to changes, which adversely affect the quality of the seal impact. Remains z. For example, if the oil pressure suddenly expresses itself, then only that presses Pressure oil alone, e.g. B. over said piston, on the sealing ring. Even if the Dichtä1d @ jerk suddenly becomes smaller by a certain value; makes one Contact pressure for the sealing ring, which is smaller than that resulting from the pressure oil and sealing oil pressure together resulting. As a result, there is the pressure inside the machine housing remains constant, hydrogen escapes between the sealing ring and the shaft collar, which is essential must be avoided.

Erfindun:gs@gemäß werden, um den Anpreßd.ruck des Dichtringes vom Dichtöldruck unabhängig zu machen, insbesondere bei wasserstoffgekühlten Generatoren, axiale Ölidichtungen verwendet, bei denen zum Andrücken des Dichtringes eine oder mehrere von der Diic`htölführung getrennte Druckkammern im oder am Dichtring und`/oder Gehäuse angeordnet sind und bei denen .im Dichtring al',lseitig. geschlossene Ringkammern zur Aufnahme und Verteilung des Dichtöles vorgesehen sind. Die Druckkammern sind dabei an ein besonderes Druckälsy.stem anzuschließen, welches während des Betriebes geregelt werden kann. Die Druckkammern können entweder im oder am Dichtriing oder am Gehäuse angeordnet werden, so daß sie als deren Bestandteil anzusehen sind. Ebenso ist es möglich, bei mehreren Druckkammern einen Teil derselben dem Gehäuse und den anderen Teil dem Dichtring zuzuordnen. Durch die Druckkammern werden vorzugsweise Tauchkolben geführt, die dann gegen das Gehäuse oder den Dichtring durch den Öldruck gepreßt werden, so daß der Dichtring gegen den Bund der Welle gedTückt wird. Als Bestandteil der Erfindung gilt auch .eine Ausführung, nach der die Druckkammer durch einen vorzugsweise konzentrisch zur Wel#1e liegenden Ringkanal im Gehäuse bzw. Dichtring gebildet wird, in dem ein entsprechender axial vorspringender Ring .des Dichtringes bzw. des Gehäuses geführt wird. Die Dichtung zwischen dem Ring und dem Ringkanal soll ,dabei durch zwischen beiden liegende und an beiden befestigte eingestülpte Bälge aus ölresistentem elastischem MateriaJP gebildet werden, die bei einer axialen Bewegung des Dichtringes auf den seitlichen Wandungen des Ringkanals und des Ringes abrollen. Naturgemäß können hierbei auch andeT-weitige Dichtungen verwendet werden. Soll der Ri'ngkanall' nicht oder nicht .in seiner vollen Größe in das Gehäuse oder in den Dichtring eingearbeitet werden, so besteht die Möglichkeit, denselben durch konzentri's h zueinander liegende Ringe zu bilden. Die Bälge sind dabei vorzugsweise durch die Ringbefestigung zu halten, so daß eine besondere Befestigung derselben am Gehäuse oder am D:ichtrin.g entfälllt.Invention: gs @ according to the Anpreßd.ruck the sealing ring from To make sealing oil pressure independent, especially with hydrogen-cooled generators, axial oil seals are used in which one or several pressure chambers in or on the sealing ring and / or, separated from the oil duct Housing are arranged and where .im the sealing ring al ', on the oil side. closed ring chambers are provided for receiving and distributing the sealing oil. The pressure chambers are to be connected to a special Druckälsy.stem, which during operation can be regulated. The pressure chambers can either in or on the sealing ring or be arranged on the housing so that they are to be regarded as part of it. as well it is possible, with several pressure chambers, a part of the same to the housing and the to assign the other part to the sealing ring. Through the pressure chambers are preferably Plunger out, which then against the housing or the sealing ring by the oil pressure be pressed so that the sealing ring is pressed against the collar of the shaft. as Part of the invention also applies .ein execution, according to which the pressure chamber through an annular channel in the housing or sealing ring, preferably concentric to Wel # 1e is formed in which a corresponding axially projecting ring .des sealing ring or the housing is performed. The seal between the ring and the ring channel should, in doing so, by inverted ones lying between the two and attached to both Bellows are made of oil-resistant elastic MateriaJP, which in an axial Movement of the sealing ring on the side walls of the ring channel and the ring roll off. Of course, other seals can also be used here. Should the longitudinal channel not or not. In its full size in the housing or are incorporated into the sealing ring, it is possible to use the same concentric h to form rings lying to one another. The bellows are preferred to hold by the ring attachment, so that a special attachment of the same on the housing or on the D: ichtrin.g omitted.

Bei der Anordnung von einzelnen Druckkammern i,s,t es notwendig, den Dichtring gegen das Gehäuse öl- und gasdiicht abzudichten. DieseAbdichtung soll vorzugsweise durch einen eingestülpten, in sich abroliIenden Balg aus elastischem Material gebildet werden. Der Vorteil der Balgabdichtungen ist der, daß dem Dichtring nicht nur axiale, sondern auch eine begrenzte radiale Bewegungsmöglichkeit ermöglicht wird: Es ist notwendig,. den Dichtring axial durch geeignete Mittel zu führen und gegen Verdrehung zu sichern, darni.t derselbe sich während des Betriebes nicht verdrehen kann bzw. die elastische Abdichtung nicht zusätzlich belastet wird.When arranging individual pressure chambers i, s, t it is necessary to use the To seal the sealing ring against the housing in an oil- and gas-tight manner. This seal should preferably by an inverted, inwardly rolling bellows made of elastic Material are formed. The advantage of the bellows seals is that the sealing ring allows not only axial, but also limited radial movement will: It is necessary. to guide the sealing ring axially by suitable means and to secure against rotation, so that it does not twist during operation can or the elastic seal is not additionally stressed.

Als wesentlicher Teil der Erfindung gilt weiterhin, daß der Dichtring vom Gehäuse isoliert aufgehängt und geführt ist. Durch eine solche isolierte Aufhängung werden die Lagerströme, die über die Welle, Lager-Erregerseite, Grundplatte, Lager-Turbinenseite und zur Welle zurückfließen, unterbrochen, so d:aß keine Korrosion auftreten kann. Um diesen vorgenannten Stromkreis zu unterbrechen, genügt die isolierte Aufhängung des Dichtringes auf der Erregerseite oder des Dichtringes auf der Turbinenseite. Um einen womögl'ichen Kurzs.chluß mit Sicherheit zu vermeiden, ist es jedoch vorteilhaft, beide Dichtringe isoliert aufzuhängen.An essential part of the invention is also that the sealing ring is suspended and guided isolated from the housing. By such an isolated suspension the bearing currents that flow via the shaft, bearing-exciter side, base plate, bearing-turbine side and flow back to the shaft, interrupted so that no corrosion can occur. The isolated suspension is sufficient to interrupt this aforementioned circuit the sealing ring on the exciter side or the sealing ring on the turbine side. In order to avoid a possible short circuit with certainty, however, it is advantageous to hang up both sealing rings in isolation.

Ein Beispiel der Erfindung wird an Hand Bier Fig. i und a näher erläutert.An example of the invention is explained in more detail with reference to Bier Fig. I and a.

Fig. i zeigt eine Öldinchtung mit mehreren einzelnen Druckkammern; Fig. a zeigt eine. gleiche Öldichtung mit einem gemeinsamen Ringkanal als Druckkammer.Fig. I shows an oil seal with several individual pressure chambers; Fig. A shows a. same oil seal with a common ring channel as a pressure chamber.

Gegen den Bund 5 einer Welile 6 liegt ein Dichtring i an, in dessen inneremDurchmesser ei.neRingkammer io eingegossen bzw. eingearbeitet ist, welche durch einen Ring i i, der mit dem Dichtring i verschweißt ist, abgeschlossen wird. Im Dichtring befinden sich mehrere Druckkammern 2, denen Drucköl durch Bohrungen 23 zugeführt wird. Der Öldruck schiebt einen Tauchkolben 4. vor sich her, bis dieser sich gegen eine Nase 16 des Gehäuses 3 legt und somit .den Dichtring und das Gehäu'se 3 auseinanderdrückt. Der Dichtring i wird auf diese Weise gegen den Bund 5 der Welle 6 gepreßt. Durch Verändern des Öldruckes kann der Anpreßdruck beliebig verändert und dem Wasserstoffdruck im Generatorgehäuse angepaßt werden. Der Di:chtöl';d@ruck :in der Ringkammer io ist damit, sofern man den Rückdruck des Dichtöles, das durch dlie Bohrungen 14. zwischen dem Dichtring i und dem Bund 5 der Welle 6 fließt, ohne Einfluß auf den Anpreßdruck des. Dichtringes. Um den beweglichen Dichtring i bei der Verwendung von einzelnen Druckkammern 2 gegen das Gehäuse 3 abzudichten, ist zwischen beiden ein in sich eingestülpter und bei einer axialen Bewegung des Dichtringes i abrollender Balg 13 durch Ringe 1g am Gehäuse 3 bzw. am Dichtring i nach Fig. i befestigt. Um ein Vermischen des Wasserstoffes im Generator mit der im Dichtöl gelösten Luft zu verhin:de@rn, ist zwischen dem Innern des Gehäuses 3 und dem Dichtring i eine Labyrinthstopfbuchse 15 vorgesehen.Against the collar 5 of a Welile 6 is a sealing ring i, in which inner diameter of a ring chamber io is cast or incorporated, Which is closed by a ring i i which is welded to the sealing ring i. In the sealing ring there are several pressure chambers 2, which pressurized oil through holes 23 is fed. The oil pressure pushes a plunger 4. before it lies against a nose 16 of the housing 3 and thus .the sealing ring and the housing 3 pushes apart. The sealing ring i is in this way against the collar 5 of the shaft 6 pressed. By changing the oil pressure, the contact pressure can be changed as required and the hydrogen pressure in the generator housing can be adjusted. Der Di: chtöl '; d @ ruck : in the annular chamber io, provided that the back pressure of the sealing oil is passed through dlie holes 14 between the sealing ring i and the collar 5 of the shaft 6 flows without Influence on the contact pressure of the sealing ring. To the movable sealing ring i at the use of individual pressure chambers 2 to be sealed against the housing 3 is between the two an inversed and with an axial movement of the sealing ring i rolling bellows 13 by rings 1g on the housing 3 or on the sealing ring i according to Fig. i attached. A mixing of the hydrogen in the generator with that in the sealing oil to prevent dissolved air: de @ rn, is between the interior of the housing 3 and the sealing ring i a labyrinth stuffing box 15 is provided.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Beispiel der Erfindung. Hierbei ist eine gemeinsame Druckkammer 2 in Form eines Ringkanals 7 gebildet, in die ein axial vorspringender Ring 8 des Dichtringes i vorspringt. Die Abdichtung zwischen Ring 8 und Gehäuse 3 erfolgt ebenso durch eingestülpte und in sich abrollende Bälge g. Nach der Fi:g. 2 ist der Ringkanal entsprechend der Wandstärke des Ge-'häuses 3 nur zum Teil in die Wandung eingegossen bzw. eingearbeitet. Den hauptsächlichsten Teil der Druckkammer bilden zwei. konzentrisch angeordnete Ringe 12. Bälge g sind hierbei mit ihren Innen-und Außenseiten zwischen die Ringe 12 und das Gehäuse 3 eingelegt, so daß sie bei dem Festsc'hrau:ben der Ringe 3 .durch die Bolzen 2o gleichzeitig öldicht befestigt werden. Die Verbindung der Bälge 9 mi!t :dem vorspringenden Ring 8 geschieht durch das Anzielten eines Ringes 21 durch Bolzen 22 gegen den Ring B.Fig. 2 shows another example of the invention. Here is one common pressure chamber 2 formed in the form of an annular channel 7 into which an axially protruding Ring 8 of the sealing ring i protrudes. The seal between ring 8 and housing 3 is also carried out by turned-in and unrolling bellows g. According to the Fi: g. 2, the ring channel is only partially in accordance with the wall thickness of the housing 3 the wall cast or incorporated. The main part of the pressure chamber make two. concentrically arranged rings 12. Bellows g are here with their inner and outer Outer sides inserted between the rings 12 and the housing 3, so that they are in the Festsc'hrub: ben the rings 3. Fastened by the bolts 2o at the same time oil-tight will. The connection of the bellows 9 with the protruding ring 8 occurs through targeting a ring 21 with bolts 22 against ring B.

Der Dichtring i besitzt oder am'Dichtring i sind Vorsprünge 17 angebracht, die sich in axialer Richtung zwischen geeigneten Führungen 18 bewegen können und die somit den Dichtring i vor dem Verdrehen und die Bälge g bzw. 13 vor zusätzlichen Beanspruchungen schützen.The sealing ring i has or projections 17 are attached to the sealing ring i, which can move in the axial direction between suitable guides 18 and which thus the sealing ring i before turning and the bellows g and 13 before additional Protect stress.

Brei der Ausführung nach Fig. 2 ist der Dichtring i automatisch gegen das Gehäuse 3 isoliert, insofern die Bälge g aus nicht leitendem Material bestehen und insofern die- Vorsprünge 17 geigen den Dichtring oder die Führungen 18 gegen das Gehäuse isoliert verschraubt sind. Nach Fi:g. i ist zwar der Dichtring i durch dien Balg 14. gegen das Gehäuse 3 isoliert, die Tauchkolben 4. stoßen jedoch direkt auf das Gehäuse 3, so daß hier eine zusätzliche Isolierung notwendig wird, die als Beispiel nach der Fi:g. i dadurch erfolgt, daß der 4 aus einer Hülse besteht, mit einem Kopf 23 aus nicht leitendem Material`. Der gleiche Erfolg wird selbstverständlich .dann erzielt, wenn der Tauchkolben d. aus einem Stück und die Auflagerfläche auf .der Nase 16 aus nicht leitendem Material besteht.Brei the embodiment of Fig. 2, the sealing ring i is automatically against the housing 3 insulates insofar as the bellows g are made of non-conductive material and insofar the projections 17 violate the sealing ring or the guides 18 against the housing are screwed together in an isolated manner. According to Fi: g. i is the sealing ring i through the bellows 14. isolated from the housing 3, but the plungers 4. butt directly on the housing 3, so that additional insulation is necessary here, as Example according to FIG. i takes place in that the 4 consists of a sleeve, with a head 23 made of non-conductive material. The same success will be taken for granted .then achieved when the plunger d. from one piece and the support surface .The nose 16 is made of non-conductive material.

Der Tauchkolben 4. kann naturgemäß durch Manschettendichtungen, Dichtringe usw. geigen den Dichtring öldicht abgedichtet werden, so d:aß ein Einschleifen des Tauchkolbens 4. in die Druckkammer 2 entfällt.The plunger 4. can naturally by means of sleeve seals, sealing rings etc. violin the sealing ring to be sealed oil-tight, so d: ate a grinding in of the Plunger 4 in the pressure chamber 2 is omitted.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Axial oil seal, especially for hydrogen-cooled Generators, characterized in that for pressing this sealing ring (i) one or several pressure chambers (2) in or on the sealing ring, separated from the sealing oil duct (i) and / or housing (3) are arranged and that in the sealing ring (i) closed on all sides Annular chambers (io) are provided for receiving and distributing the sealing oil.

2. Oil seal according to claim i, characterized in that the annular chambers (io) in the sealing ring (i) incorporated or: poured open on one side and detachable with rings (i i) or are permanently covered.

3. Oil seal according to claim i, characterized in that that the pressure chambers (2) are connected to a pressure oil system, their pressure during: the operation can be regulated.

4 .. Oil seal according to claim i to 3, characterized in that some of the pressure chambers (2) are part of the sealing ring (i) and the other part is part of the housing (3).

5. Oil seal according to claim i to q., characterized in that plungers (d.) in the pressure chambers are oil-tight are performed, which press against the housing (3) or the sealing ring (i) so that the sealing ring (i) violates the collar (5) of the shaft (6) is pressed.

6. Oil seal according to claim i to .4, characterized in that the pressure chamber (2) by a Ring channel (7) in the housing (3) or preferably concentric to the shaft (6) is formed in the sealing ring (i) in which a corresponding axially protruding ring (8) of the sealing ring (i) or the housing (3) is guided in an oil-tight manner.

7. Oil seal according to claim 6, characterized overall features that the seal between the ring (8) and annular channel (7) invaginated by lying between the two and fastened at both bellows (g) is formed of oil-resistant material ell`astischem, the axial at a Movement of the sealing ring (i) against the housing (3) on the side walls of the ring channel (7) and the ring (8). B. Oil seal according to claim 6 and 7, characterized in that the pressure chamber (2) is formed entirely or partially by concentric rings (i2) attached to the housing (3) or the sealing ring (i), the bellows (9 ) are preferably held by the ring fastener. G. Oil seal according to claims i to 5, characterized in that an oil- and gas-tight seal is provided between the sealing ring (i) and the housing (3) which does not impair the axial mobility of the sealing ring (i), and that this seal is preferably is formed from an inverted bellows (i3) made of elastic material that unrolls in itself. ok Oil seal according to Claims i to 9, characterized in that the sealing ring (i) is guided axially against rotation. ii. Oil seal according to claims i to io, characterized in that the sealing ring (i) is insulated and suspended from the housing (3) in order to prevent bearing currents.