DE1090751B

DE1090751B - Wellendichtung fuer gasgefuellte elektrische Maschinen

Info

Publication number: DE1090751B
Application number: DEA33404A
Authority: DE
Inventors: Olav Karsten
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1958-12-08
Filing date: 1959-12-01
Publication date: 1960-10-13
Also published as: BE585406A; GB865605A; FR1242608A; US3047299A; CH377921A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf die Abdichtung der Welle innengekühlter, elektrischer Maschinen, wie Turbogeneratoren, deren Gehäuse mit Gas unter hohem Druck gefüllt sind.

Derartige Dichtungen bestehen aus einem die Welle mit geringem Spalt umschließenden Dichtungsring und einem diesen Ring in einer Ringnut aufnehmenden Gehäuse, das die Seitenflächen und die Außenfläche des Ringes so umschließt, daß zwischen den Seitenwänden des Ringes und den Schenkeln der Ringnut schmale Spalte und zwischen dem Nutengrund und der Außenfläche des Ringes eine Kammer verbleibt. Diese mit dem Spalt zwischen Welle und Ring in Verbindung stehende Kammer wird mit Dichtungsflüssigkeit mit einem höheren Druck beschickt, als dem inneren Gasdruck der Maschine entspricht. Bei diesen Dichtungen wird die Dichtungsflüssigkeit mit entsprechend hohem Druck dem Ringspalt zwischen Welle und Dichtungsring und auch den Spalten zwischen den gegenüberliegenden Seiten des Dichtungsringes und der Ringnut des ihn aufnehmenden Gehäuses zugeführt, so daß der innere Gasdruck der Maschine den Dichtungsring nicht gegen das Gehäuse drücken kann. Da der Dichtungsring gleichzeitig auf der Welle schwebt oder schwimmt, kann ein Festhaften des Dichtungsringes an der Welle und im Dichtungsgehäuse verhindert werden. Solche Dichtungen erfordern aber einen hohen Flüssigkeitsdruck und damit eine komplizierte und teuere Versorgungs- oder Druckmittelquelle.

Die Erfindung bezweckt, den notwendigen hohen Flüssigkeitsdruck für das Schweben oder Schwimmen des Dichtungsringes in der Dichtung selber zu erzeugen, so daß die Versorgungsquelle nur einen relativ niedrigen Flüssigkeitsdruck zu erzeugen braucht und so verhältnismäßig einfach und billig sein kann. Die Erfindung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß in der zylindrischen Fläche des Dichtungsringes, die die Welle der Maschine umgibt, in der Umfangsrichtung mehrere flache Nuten ausgespart und die in der Drehrichtung der Welle jeweils hinten liegenden Enden der Nuten durch Kanäle im Dichtungsring mit einer Druckflüssigkeitskammer in der Ringnut des den Dichtungsring aufnehmenden Gehäuses verbunden sind. In diesen Nuten wird durch die rotierende Welle, wie dies von Wälzlagern her bekannt ist, eine bedeutende Drucksteigerung in der Dichtungsflüssigkeit erreicht. Bei gleichmäßiger Verteilung der Nuten in der Um fangs richtung werden entsprechend gleichmäßig verteilte Kräfte auf den Ring ausgeübt, so daß dieser zum Schwimmen gebracht wird.

An Hand der schematischen Zeichnung sind im folgenden zur Erläuterung des Erfindungsgedankens mehrere Ausführungsbeispiele beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Wellendichtung
für gasgefüllte elektrische Maschinen

Anmelder:
Allmänna Svenska Elektriska

Aktiebolaget,
Vasteräs (Schweden)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Missllng, Patentanwalt,
Gießen, Bismarckstr. 43

Beanspruchte Priorität:
Schweden vom 8. Dezember 1958

Olav Karsten, Västeräs (Schweden),
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 1 die obere Hälfte einer Dichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 die Abwicklung eines Teiles der Dichtungsfläche des Dichtungsringes und

Fig. 3 bis 6 den Fig. 1 und 2 entsprechende Darstellungen abgeänderter Ausführungsformen der Dichtung.

In der Zeichnung ist angenommen, daß links der Raum mit der Gasfüllung und rechts der freie Luftraum ist.

In Fig. 1 und 2 bezeichnet 1 die Welle der Maschine, 3 den Dichtungsring und 2 das den Ring aufnehmende Gehäuse, das mit dem im wesentlichen gasdichten Maschinengehäuse verbunden ist. Dieses selbst ist mit Wasserstoff oder anderen geeigneten Gasen gefüllt. Das betreffende Gas hat einen höheren Druck als die umgebende Atmosphäre.

Die Seitenwände oder Seitenflächen des Dichtungsringes 3 sind mit 4 und 5 bezeichnet. Der Ring 3 sitzt möglichst spielfrei in einer ringförmigen Nut 8 des Gehäuses 2, die Schenkel der Nut 8 sind mit 6 und 7 bezeichnet. Zwischen dem Ring 3 und der Welle 1 verbleibt ein enger Spalt, ebenso verbleiben Spalte zwischen den Seitenflächen 4 und 5 des Ringes 3 und den

009 627/190

Schenkeln 6 und 7 des Gehäuses 2. Die Dichtungsflüssigkeit, z. B. Öl, wird durch Kanäle 9 unter Druck der Kammer 8 im Gehäuse 2 zugeführt. Sie gelangt einmal durch radiale Kanäle 10 im Ring 3 in den Ringspalt zwischen Welle und Ring. In der die Welle umgebenden zylindrischen Fläche 11 des Dichtringes 3 sind längs des Umfanges mindestens drei, beispielsweise auf einer Mantellinie liegende, flache Nuten 12, 12' und 12" angebracht. Die genannten Kanäle 10 führen in das in Drehrichtung der Welle hinten liegende Ende der Nut, so daß durch die Rotation der Welle in der Druckflüssigkeit in den Nuten eine Drucksteigerung längs des Umfangs der Welle erzeugt wird. Die Drehrichtung der Welle ist mit dem Pfeil 14 in Fig. 2 gekennzeichnet. Die Drucksteigerung ist am größten an dem in der Drehrichtung der Welle vorn liegenden Nutenende. Die Drucksteigerung, die in dem Dichtring selbst hervorgerufen wird, und die symmetrisch verteilten Nuten in der Dichtringfläche 11 ergeben eine außerordentlich gute Zentrierung des Dichtringes auf der Welle; der Ring schwimmt oder schwebt auf der Welle, ohne daß der Druck der Pumpe der Dichtungsflüssigkeit hoch zu sein braucht.

Die Spalte zwischen den Schenkeln 6 und 7 des Gehäuses 2 und den Flächen 4 und 5 des Dichtringes 3 werden von der Kammer 8 aus mit Druckflüssigkeit beschickt, wie es die Pfeile 13 und 13' anzeigen. Sollte der Druck von der Kammer 8 aus nicht ausreichen, um den notwendigen Abstand zwischen den Schenkeln 6 und 7 und den Flächen 4 und 5 zu halten, kann man einen höheren Druck in diesen Spalten durch Anordnung der Kanäle 15 im Dichtring 3 erreichen, die die Spalte mit den in Drehrichtung vorn liegenden Nutenenden verbinden. Vorzugsweise führen diese Kanäle in flache Nuten 16 in der einen oder in beiden Seitenflächen des Dichtringes 3. In Fig. 1 sind die Kanäle 15 so angeordnet, daß sie nur mit einem dieser Spalte in Verbindung stehen, nämlich mit dem Spalt an der Außenseite der Dichtung. An der Innenseite beaufschlagt der Gasdruck die Dichtung mit einer Axialkraft, so daß hier eine Erhöhung des Druckes nicht so notwendig ist.

In Fig. 3 und 4 ist eine andere Ausführungsform gezeigt, in der zwei parallele Gruppen von Nuten 17 und 18 in der zylindrischen Dichtungsfläche 11 des Dichtringes 3 angeordnet sind. Die Dichtungsflüssigkeit wird durch Kanäle 19 einer Verteilungsnut 20 in der Fläche 11 zugeführt, die mit dem in Drehrichtung hinten liegenden Ende der Nuten 17 und 18 verbunden ist. Die Kanäle 21 und 22 stehen mit dem in Drehrichtung vorn liegenden Ende der Nuten 17 und 18 und mit Kammern 23 und 24 in den Seitenflächen des Dichtringes 3 in Verbindung. Diese Ausführungsform der Dichtung gibt eine doppelte Zentrierung des Ringes 3, der Ring schwimmt in der Druckflüssigkeit, die den Spalten zwischen dem Ring 3, der Welle 1 und dem Gehäuse 2 zugeführt wird.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 5 und 6 wird die Dichtungsflüssigkeit in zwei Teile aufgeteilt, einen für die Zirkulation auf der Luftseite und den anderen für die Zirkulation auf der Gasseite der Dichtung, so daß die luft- und gasseitigen Flüssigkeitsströme sich nur wenig miteinander mischen können. Zwei parallele Gruppen der Nuten 25 und 26 sind symmetrisch in der Fläche 11 des Dichtringes 3 angeordnet, und jede Gruppe hat mindestens drei gleichmäßig oder symmetrisch verteilte Nuten. Die Nuten können eventuell in der Umfangsrichtung der Fläche 11 im Verhältnis zueinander etwas verschoben liegen, es ist auch möglich, die Nuten als spiralförmige, eventuell überlappende Nuten auszubilden. Die Nuten 25 der einen Gruppe können, wie früher gezeigt, durch Kanäle 27 im Dichtring mit Druckflüssigkeit beschickt werden, die in, Drehrichtung vorn liegenden Enden der Nuten 25 können mit den Kammern 28 in der einen Seitenfläche 4 des Dichtringes 3 verbunden sein, und die Nuten 26 der anderen Gruppe können durch Kanäle und 30 im Dichtring 3 und Kanäle 31 und 32 im Gehäuse 2 mit Druckflüssigkeit beschickt werden. Die

ίο Kanäle 30 und 31 stehen über den Spalt zwischen dem Schenkel 7 des Gehäuses und der Seitenfläche 5 des Ringes 3 in Verbindung. Die Verteilungsnuten 33 und sind mit den Kanälen 27 und 29 und mit dem hinteren Ende der Nuten 25 und 26 verbunden. Die Kanäle 35 leiten die Druckflüssigkeit von dem vorn liegenden Ende der Nuten 26 zu den Kammern 36 in der Seitenfläche 5 des Dichtringes 3.

Die Zeichnung und Beschreibung erläutern nur einige der möglichen Ausführungsformen der Erfindung, Abwandlungen sind möglich; z. B. können die den Druck steigernden Nuten in der der Dichtringfläche gegenüberliegenden Fläche der Welle und die Zuführungskanäle der Druckflüssigkeit in der Welle angeordnet sein.

Claims

Patentansprüche:

1. Wellendichtung für gasgefüllte elektrische Maschinen, bestehend aus einem die Welle unter Belassung eines schmalen Ringspaltes umschließenden Dichtungsring und einem Gehäuse mit einer ringförmigen Nut zur Aufnahme des Ringes, die die Seitenflächen und die Außenfläche des Ringes so umschließt, daß zwischen jedem Nutschenkel und der benachbarten Seitenwand des Ringes ein schmaler Spalt und zwischen der Außenseite des Ringes und dem Nutgrund eine Kammer verbleibt, der Dichtungsflüssigkeit unter Druck zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der die Welle

(1) umschließenden zylindrischen Fläche (11) des Dichtungsringes (3) in der Umfangsrichtung des Ringes verlaufende flache Nuten (12,17,18, 25, 26) ausgespart und die in Drehrichtung der Welle hinten liegenden Nutenenden durch Kanäle (10,19) im Dichtungsring mit der mit Dichtungsflüssigkeit gefüllten Kammer (8) der Ringnut des Gehäuses

(2) verbunden sind.

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorn liegenden Enden der Nuten

(12) durch Kanäle (15) mit einem bzw. beiden seitlichen Spalten zwischen den Nutenschenkeln (6, 7) und den Seitenflächen (4, 5) des Dichtungsringes (3) verbunden sind.

3. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der zylindrischen Fläche (11) des Dichtungsringes (3) zwei parallele Nutengruppen (17, 18) ausgespart sind und eine Verteilungsnut (20) zwischen beiden Gruppen angeordnet ist, die durch Kanäle (19) mit der Kammer (8) des Gehäuses (2) und mit den hinten liegenden Enden der beiden Nutengruppen verbunden ist.

4. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorn liegenden Enden der Nuten (17, 18) durch Kanäle (21, 22) im Dichtungsring mit flachen Nuten (23, 24) in den Seitenwänden (4, 5) des Dichtungsringes (3) verbunden sind.

5. Dichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Nutengruppe (25) mit Dichtungsflüssigkeit aus der Kammer (8) des Gehäuses

(2) und die andere Gruppe (26) mit Dichtungsflüssigkeit aus einer anderen Quelle durch eigene Kanäle (29 bis 32) im Dichtungsring (3) und im Gehäuse (2) über einen der Spalte zwischen den Seitenwänden des Dichtungsringes (3) und des Ge-

häuses (2) beschickt wird und daß die in Drehrichtung vorm liegenden Nutenenden mit den Spalten zwischen den Nutenschenkeln (6., 7) und den Seitenwänden (4, 5) des Dichtungsringes (3) in Verbindung stehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen