WO1998012459A1 - Dichtungssystem - Google Patents

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WO1998012459A1
WO1998012459A1 PCT/DE1997/002106 DE9702106W WO9812459A1 WO 1998012459 A1 WO1998012459 A1 WO 1998012459A1 DE 9702106 W DE9702106 W DE 9702106W WO 9812459 A1 WO9812459 A1 WO 9812459A1
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Wolfgang Brunnstein
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/12—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof specially adapted for operating in liquid or gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/02—Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/10—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with non-metallic packing
    • F16J15/104—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with non-metallic packing characterised by structure

Definitions

  • the invention relates to a sealing system for two systems pressing against each other, in particular for a generator. It further relates to the use of such a sealing system for the radial and / or axial sealing of a generator, in particular its stator housing.
  • Such a sealing system usually comprises a so-called O-ring or in large systems a round cord as a seal which can be inserted into grooves in the system parts before they are pressed against one another.
  • the systems are generally flange-like at the opposite ends, the flanges being pressed against one another by means of a multiplicity of screws or bolts arranged distributed around the circumference.
  • the seal lying between the flanges in the corresponding grooves serves to seal a space enclosed by the systems from an external space, e.g. B. the environment. In laboratory technology, such a seal is therefore used on flange connections of vacuum chambers or the like.
  • B. are an annular flange and a pressing against this flanged flange.
  • a sealing system of this type is used, for example, between the flange-like stator housing and the stator or shield cover, which is also flange-like and has a circumferential groove, on the side of the generator opposite the shaft exit.
  • the stator housing carries a stator core and a three-phase winding, so that the absorption of loads occurring in the event of short circuits requires a correspondingly robust housing design. Since such a generator with great performance and therefore with correspondingly large dimensions, usually with gas, e.g. B. is cooled with air or hydrogen, the usually two-part stator housing (upper housing part and lower housing part) must also be dimensioned and designed for gas tightness and pressure resistance. This places correspondingly high demands on the sealing system between the system or housing parts.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a particularly suitable and reliable sealing system, in particular for a generator.
  • the sealing system is constructed from two corresponding seals, a first seal being designed as a round profile and a second seal as a V-profile.
  • the round profile can be rounded in some areas in the area facing the second seal, or it can be completely circular, slightly elliptical or similar.
  • the first seal is preferably circular in cross section in the undeformed state.
  • both the first seal, which is round in cross section, and the second seal, which is V-shaped in cross section, is designed as a circumferential cord or round cord.
  • the first seal - and possibly also the second seal - is connected to one of these by means of an angled extension with a sealing ring. This then lies between the two parts of the respective system, while the profile seal lies between the two systems.
  • the extension is designed as a T-shaped outlet, the or each sealing ring expediently being round in cross section.
  • the sealing system is expediently inserted between its stator housing, which is usually of two-part or two-shell construction, and its stator cover or stator shield, which is likewise usually of two parts.
  • the round profile seal is advantageously assigned to the änd-post housing, while the V-profile seal is assigned to the thin-walled post plate.
  • the sealing rings connected to the profile seals then lie between the half-shells of the stator housing or the stator shield.
  • the advantages achieved by the invention are, in particular, that by using two corresponding seals with a first seal with a round cross-section for a first system and with a second seal with a V-shaped cross-section for a second system pressing against the first system, a particularly secure sealing system is created with an extremely high degree of tightness. Particularly when it is used in a generator, in particular in its stator housing with a stator shield flanged on the end face, particularly reliable protection against gas leakage in axial and radial parting areas is achieved.
  • 1 shows in cross section a sealing system with a round and a V-profile seal between two systems
  • 2 shows a perspective view of a section of a stator housing of a generator with a flanged stator shield lower part
  • FIG. 3 shows a detail of a longitudinal section through a stator housing according to FIG. 2.
  • the sealing system 1 comprises a first seal or round profile seal 2 which is round in cross section and a second seal or V profile seal 3 which is V-shaped in cross section.
  • the first round profile seal 2 has a circular cross-sectional profile in the undeformed state. It is also possible for the first seal to be rounded in some areas, namely in the area facing the second seal 3.
  • the round profile seal 2 lies in a groove 4 of a first system 5, while the V-profile seal 3 lies in a further groove 6 of a second system 7.
  • the systems 5 and 7 can be round flanges or a round flange and a cover flange of any housing or a chamber.
  • V-profile seal 3 in the second system 7 is thus an elastic groove for the corresponding round profile seal 2 of the first system 5.
  • Both the round profile seal 2 and the V-profile seal 3 have a sealing ring attachment or outlet 8 or 9 connected thereto.
  • This configuration makes it possible to use the profile seals 2, 3 in two-part systems 5, 7 with sealing surfaces at an angle to one another.
  • the respective angle between the profile seal 2, 3 and the associated sealing ring extension 8 or 9 then corresponds to the angle of the sealing surfaces to one another.
  • the projection 8 or 9 is thus T-shaped.
  • FIG. 2 shows in a concrete embodiment in a cutout the stator of a generator with a stator shield attached to the end.
  • the two-part stator housing 15 forms z. B. the first system 5, while the stand plate 17 - of which only the lower part is shown - forms the second system 7.
  • two pairs of profile seals 12, 13 and 12 ', 13' are provided, the corresponding profile seals 12, 13 and 12 ', 13' running coaxially with one another.
  • FIG. 3 schematically shows the stator housing 15 with a flanged stator shield 17 in an axial section.
  • the round profile seal 12 and the corresponding V-profile seal 13 are each formed as a round cord running perpendicular to the plane of the drawing.
  • the corresponding profile seals 12, 13 seal the inside for cooling purposes, for.
  • round sealing rings 18 and 19 are expediently arranged in grooves 21, 22 between the half-shells of the stator housing 15 and the thin-walled stator shield 17.
  • the are on the round profile seal 12 adjoining ends 18a and 18b of the sealing ring 18 associated therewith is designed as a T-shaped extension.
  • the ends 19a and 19b of the V-shaped seal 13 of the associated semicircular sealing ring 19 are designed as a T-shaped extension.
  • the connection between the round profile seal 12 and the sealing ring ends 18a, 18b or the V-profile seal 13 and the sealing ring ends 19a, 19b facing this is expediently as a fixed connection, for. B. performed by vulcanization.
  • Both the round profile seal 2, 12 and the sealing ring 8, 18 attached to this, as well as the V-profile seal 3, 13 and the sealing ring 9, 19 attached thereto, are made of an elastic material.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein besonders zuverlässiges Dichtungssystem (1) für zwei gegeneinander drückende Systeme (5, 7), mit einer in eine Nut (4) eines ersten Systems (5) einlegbaren im Querschnitt runden ersten Dichtung (2), und mit einer in eine korrespondierende Nut (6) des zweiten Systems (7) einlegbaren im Querschnitt V-förmigen zweiten Dichtung (3). Das Dichtungssystem (1) eignet sich besonders für einen Generator großer Leistung, insbesondere zur Abdichtung seines Ständergehäuses (15) mit stirnseitig angeflanschtem, dünnwandigem Ständerschild (17), und damit zur Sicherung gegen einen Gasaustritt in radialen und/oder axialen Teilfugenbereichen.

Description

Beschreibung
DichtungsSystem
Die Erfindung bezieht sich auf ein Dichtungssystem für zwei gegeneinander drückende Systeme, insbesondere für einen Generator. Sie bezieht sich weiter auf die Verwendung eines derartigen Dichtungssystems zur radialen und/oder axialen Abdichtung eines Generators, insbesondere dessen Ständergehäu- ses .
Ein derartiges Dichtungssystem umfaßt üblicherweise einen sogenannten O-Ring oder in großen Systemen eine Rundschnur als Dichtung, die in Nuten der Systemteile einlegbar ist, bevor diese gegeneinander gedrückt werden. Die Systeme sind dabei in der Regel an den sich gegenüberliegenden Enden flanschartig ausgebildet, wobei die Flansche mittels einer Vielzahl von am Umfang verteilt angeordneten Schrauben oder Bolzen gegeneinander verpreßt werden. Die zwischen den Flanschen in den korrespondierenden Nuten liegende Dichtung dient dabei zur Abdichtung eines von den Systemen abgeschlossenen Raumes gegenüber eines Außenraumes, z. B. der Umgebung. In der Labortechnik wird eine solche Dichtung daher an Flanschverbindungen von Vakuumkammern oder dergleichen eingesetzt, wo- bei die Systemteile dann z. B. ein Ringflansch und ein gegen diesen drückender Deckelflanεch sind.
In der Kraftwerkstechnik mit einem Generator zur Erzeugung elektrischer Energie wird ein derartiges Dichtungssystem bei- spielsweise zwischen dem flanschartig ausgebildeten Ständergehäuse und dem ebenfalls flanschartig und mit einer umlaufenden Nut versehenen Ständer- oder Schilddeckel auf der dem Wellenaustritt gegenüberliegenden Seite des Generators eingesetzt. Das Ständergehäuse trägt ein Ständerblechpaket und eine Drehstromwicklung, so daß die Aufnahme von bei Kurzschlüssen auftretenden Belastungen eine entsprechend robuste Gehäuseausführung erfordert. Da ein derartiger Generator mit großer Leistung und daher mit entsprechend großen Abmessungen in der Regel mit Gas, z. B. mit Luft oder Wasserstoff, gekühlt ist, muß das üblicherweise zweiteilig ausgebildete Ständergehäuse (Gehäuseoberteil und Gehäuseunterteil) außer- dem für Gasdichtheit und Druckfestigkeit bemessen und ausgelegt sein. Dies stellt entsprechend hohe Anforderungen an das Dichtungssystem zwischen den System- oder Gehäuεeteilen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes und zuverlässiges Dichtungssystem, insbesondere für einen Generator, anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Das Dichtungssystem ist dabei aus zwei kor- respondierenden Dichtungen aufgebaut, wobei eine erste Dichtung als Rundprofil und eine zweite Dichtung als V-Profil ausgebildet ist. Das Rundprofil kann hierbei bereichsweise in dem der zweiten Dichtung zugewandten Bereich abgerundet oder vollständig kreisrund, leicht elliptisch oder ähnlich ausge- führt sein. Vorzugsweise ist die erste Dichtung in undefor- miertem Zustand im Querschnitt kreisrund.
Bei gegeneinanderfahren oder -drücken der beiden Systeme drücken zunächst die Dichtballen der V-Profildichtung gegen die Rundprofildichtung. Danach drücken die Dichtlippen der beiden in jeweils einer Nut eines der Systeme liegenden Profildichtungen gegen die Oberfläche des jeweiligen Systems. Dabei ist sowohl die erste, im Querschnitt runde Dichtung als auch die zweite, im Querschnitt V-förmige Dichtung als umlau- fende Schnur oder Rundschnur ausgebildet.
Um ein zweiteiliges erstes System und ein einteiliges oder ebenfalls zweiteiliges zweites Systeme gegeneinander abdichten zu können, ist die erste Dichtung - und gegebenenfalls auch die zweite Dichtung - mit einem von dieser über einen abgewinkelten Ansatz mit einem Dichtring verbunden. Dieser liegt dann zwischen den beiden Teilen des jeweiligen Systems, während die Profildichtung zwischen den beiden Systemen liegt. Bei rechtwinklig zueinander stehenden Dichtflächen ist der Ansatz als T-förmiger Abgang ausgebildet, wobei der oder jeder Dichtring zweckmäßigerweise im Querschnitt rund ist.
Bei einem Generator großer Leistung zur Erzeugung elektrischer Energie wird das Dichtungssystem zweckmäßigerweise zwischen dessen üblicherweise zweiteilig oder zweischalig ausgebildeten Ständergehäuse und dessen ebenfalls üblicherweise zweiteilig aufgebauten Ständerdeckel oder Ständerschild eingesetzt. Dabei ist vorteilhafterweise die Rundprofildichtung dem Ξtändergehäuse zugeordnet, während die V-Profildichtung dem dünnwandigen Ständerschild zugeordnet ist. Die mit den Profildichtungen verbundenen Dichtringe liegen dann zwischen den Halbschalen des Ständergehäuses bzw. des Ständerschilds .
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch Verwendung zweier korrespondierender Dichtungen mit einer ersten im Querschnitt runden Dichtung für ein erstes System und mit einer zweiten im Querschnitt V- förmigen Dichtung für ein gegen das erste System drückendes zweites System ein besonders sicheres Dichtungssystem mit einem äußerst hohen Dichtheitsgrad geschaffen ist. Insbesondere bei dessen Verwendung in einem Generator, insbesondere in dessen Ständergehäuse mit stirnseitig angeflanschtem Ständerschild, wird eine besonders zuverlässige Sicherung gegen einen Gasaustritt in axialen und radialen Teilfugenbereichen erzielt .
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
FIG 1 im Querschnitt ein Dichtungssystem mit einer Rund- und einer V-Profildichtung zwischen zwei Systemen, FIG 2 in perspektivischer Darstellung einen Ausschnitt eines Ständer-gehäuse eines Generators mit angeflanschtem Ständerschildunterteil, und
FIG 3 im Ausschnitt einen Längsschnitt durch ein Ständergehäuse gemäß FIG 2.
Das Dichtungssystem 1 gemäß FIG 1 umfaßt eine erste im Querschnitt runde Dichtung oder Rundprofildichtung 2 und eine zweite im Querschnitt V-förmige Dichtung oder V-Profildich- tung 3. Die erste Rundprofildichtung 2 weist im dargestellten Beispiel im undeformierten Zustand ein kreisrundes Querschnittsprofil auf. Es ist ebenfalls möglich, daß die erste Dichtung bereichsweise, nämlich in dem der zweiten Dichtung 3 zugewandten Bereich, abgerundet ausgeführt ist. Die Rundprofildichtung 2 liegt in einer Nut 4 eines ersten Systems 5, während die V-Profildichtung 3 in einer weiteren Nut 6 eines zweiten Systems 7 liegt. Die Systeme 5 und 7 können Rundflansche oder ein Rundflansch und ein Deckelflansch eines belie- bigen Gehäuses oder einer Kammer sein und bestehen z. B. aus
Stahl.
Als Dichtungsreihenfolge bei einem solchen Gesamtsystem, bei dem z. B. das zweite System 7 gegen das erste System 5 ge- drückt wird, ergibt sich dann, daß zunächst die V-Profildich- tung 3 mit deren Dichtlippen 3a und 3b gegen Wände 6a bzw. 6b der Nut 6 des zweiten Systems 7 drückt, während deren Dicht- ballen 3c, 3d gegen die Rundprofildichtung 2 des ersten Systems 5 drücken. Vom ersten System 5 aus betrachtet drücken zunächst die Dichtballen 3c, 3d der V-Profildichtung 3 gegen die Rundprofildichtung 2. Anschließend drücken deren Dichtlippen 2a und 2b gegen Wände 4a bzw. 4b der Nut 4 des ersten Systems 5. Bei diesem Dichtungssystem 1 bildet die V-Profildichtung 3 im zweiten System 7 somit quasi eine elastische Nut für die korrespondierende Rundprofildichtung 2 des ersten Systems 5. Sowohl die Rundprofildichtung 2 als auch die V-Profildichtung 3 weist einen mit dieser verbundenen Dichtringansatz oder - abgang 8 bzw. 9 auf. Durch diese Ausgestaltung ist der Einsatz der Profildichtungen 2, 3 in jeweils zweiteiligen Syste- men 5, 7 mit zueinander in einem Winkel stehenden Dichtflächen möglich. Der jeweilige Winkel zwischen der Profildichtung 2, 3 und dem zugehörigen Dichtringansatz 8 bzw. 9 entspricht dann dem Winkel der Dichtflächen zueinander. Bei zueinander rechtwinklig stehenden Dichtflächen des Systems 5 oder 7 ist der Ansatz 8 bzw. 9 somit T-förmig ausgebildet.
FIG 2 zeigt in konkreter Ausführungsform im Ausschnitt den Ständer eines Generators mit stirnseitig angebrachtem Ständerschild. Das zweiteilige Ständergehäuse 15 bildet dabei z. B. das erste System 5, während das Ständerschild 17 - von dem nur das Unterteil dargestellt ist - das zweite System 7 bildet. Für eine besonders zuverlässige Sicherung gegen einen Gasaustritt aus dem Ständergehäuse 15 sind zwei Paar Profildichtungen 12, 13 und 12', 13' vorgesehen, wobei die korre- spondierenden Profildichtungen 12, 13 und 12', 13' zueinander koaxial verlaufen.
FIG 3 zeigt schematisch das Ständergehäuse 15 mit angeflanschtem Ständerschild 17 in einem Axialschnitt. Die Rundprofildichtung 12 und die korrespondierende V-Profildichtung 13 sind jeweils als senkrecht zur Zeichenebene umlaufende Rundschnur ausgebildet. Bei stirnseitig gegen das Ständergehäuse 15 gepreßtem Ständerschild oder -deckel 15 dichten die korrespondierenden Profildichtungen 12, 13 das im Innern zu Kühlzwecken z. B. mit Wasserstoff beaufschlagte Ständergehäuse 15 radial in Richtung der Pfeile 20 gegen einen Gasaustritt ab. Um auch eine sichere axiale Abdichtung sowohl des zweischaligen Ständergehäuses 15, als auch des zweischaligen Ständerschildes 17 zu gewährleisten, sind zweckmäßigerweise im Querschnitt runde Dichtringe 18 und 19 in Nuten 21, 22 zwischen den Halbschalen des Ständergehäuses 15 bzw. des dünnwandigen Ständerschilds 17 angeordnet. Dabei sind die an die Rundprofildichtung 12 angrenzenden Enden 18a und 18b des dieser zugeordneten Dichtrings 18 als T-förmiger Ansatz ausgebildet. Analog sind die an die V-Profildichtung 13 angrenzenden Enden 19a und 19b des dieser zugeordneten, halbkreis- förmig verlaufenden Dichtrings 19 als T-förmiger Ansatz ausgebildet. Die Verbindung zwischen der Rundprofildichtung 12 und den dieser zugewandten Dichtring-Enden 18a, 18b bzw. der V-Profildichtung 13 und den dieser zugewandten Dichtring-Enden 19a, 19b ist zweckmäßigerweise als feste Verbindung, z. B. durch Vulkanisierung, ausgeführt.
Sowohl die Rundprofildichtung 2, 12 und der an dieser angesetzte Dichtring 8, 18, als auch die V-Profildichtung 3, 13 und der an dieser angesetzt Dichtring 9, 19 bestehen zwec - mäßigerweise aus einem elastischen Material.

Claims

Patentansprüche
1. Dichtungssystem für zwei gegeneinander drückende Systeme, mit einer in eine Nut (4) eines ersten Systems (5) einlegba- ren im Querschnitt zumindest bereichsweise runden ersten
Dichtung (2), und mit einer in eine korrespondierende Nut (6) des zweiten Systems (7) einlegbaren im Querschnitt V-förmigen zweiten Dichtung (3) .
2. Dichtungssystem nach Anspruch 1, bei dem sowohl die erste Dichtung (2) als auch die zweite Dichtung (3) als umlaufende Schnur ausgebildet ist.
3. Dichtungssystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die erste Dichtung (2) über einen von dieser abgewinkelten Ansatz (8) mit einem ersten Dichtring (18) verbunden ist.
4. Dichtungssystem nach Anspruch 3, mit einem im Querschnitt runden ersten Dichtring (18) .
5. Dichtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die zweite Dichtung (3) über einen von dieser abgewinkelten Ansatz (9) mit einem zweiten Dichtring (19) verbunden ist.
6. Dichtungssystem nach Anspruch 5, mit einem im Querschnitt runden zweiten Dichtring (19) .
7. Generator mit einem Dichtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
8. Generator nach Anspruch 7, wobei das erste System das Ständergehäuse (15) und das zweite System ein stirnseitig an das Ständergehäuse (15) anbringbares Ständerschild (17) ist, wobei die erste im Querschnitt runde Dichtung (12, 12') dem Ständergehäuse (15) und die zweite im Querschnitt V-förmige Dichtung (13, 13') dem Ξtänderschild (17) zugeordnet ist.
9. Generator nach Anspruch 7 oder 8, bei dem sowohl das Ständergehäuse (15) als auch das Ständerschild (17) zweiteilig ausgebildet sind, wobei der erste Dichtring (18) der ersten Dichtung (12) zwischen Halbschalen des Ständergehäuses (15) und der zweite Dichtring (19) der zweiten Dichtung (13) zwischen Halbschalen des Ständerschilds (17) einlegbar ist.
10. Verwendung eines Dichtungssystems nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur radialen und/oder axialen Abdichtung eines Generators.
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