DE1011050B

DE1011050B - Leckdichtung fuer gasgefuellte, elektrische Maschinen

Info

Publication number: DE1011050B
Application number: DEW14611A
Authority: DE
Inventors: Rene Andre Baudry; Bernard Bertram Winer; Little Paul Curtis
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1953-08-11
Filing date: 1954-08-07
Publication date: 1957-06-27
Also published as: BE531064A; JPS321863B1; GB760781A; FR1109866A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Abdichtung innengekühlter, gasgefüllter, elektrischer Maschinen, wie Turbogeneratoren, die bei hohem Gasdruck arbeiten.

Bisher wurden derartige Dichtungen mit Erfolg bei Drücken von 2,1 kg/cm² über atmosphärischem Druck verwendet. Bei dem höchsten dieser zur Anwendung kommenden Drücke wurde beobachtet, daß, wenn der Öldruck zu hoch wird, ein Festhaften der Dichtungsringe -eintritt, was zur Folge hat, daß die Dichtungsringe nicht mehr frei schweben oder schwimmen. Dies führt dann zu einem Scheuern . zwischen der Maschinenwelle und den Dichtungsringen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Drücke an den entgegengesetzten Seitenwandungen der Dichtungsringe auszugleichen oder annähernd auszugleichen mit dem Ziel, Leckdiehtungen dieser Art bis zu Gasdrücken von 4,2 kg/cm² und darüber verwenden zu können. Im besonderen behandelt die Erfindung Einrichtungen zum Lüften der Dichtungsringe durch öl, Maßnahmen, um das Schweben oder Schwimmen der Dichtungsringe zu gewährleisten bzw. Maßnahmen zur Verringerung der Reibungskräfte, um die Dichtungsringe vor dem ihr Festhaften bewirkenden Kontakt mit den inneren und äußeren Seitenwandungen, insbesondere den letzteren Wandungen des Dichtungsgehäuses zu bewahren bzw. diesen Kontaktdruck so zu verringern, daß die Ringe nicht festgehalten werden.

Die Zeichnungen erläutern den Erfindungsgedanken an mehreren Ausführungsbeispielen. Es stellt dar

Fig. 1 ein vereinfachtes, nicht maßstäbliches Schema im wesentlichen im vertikalen Längsschnitt, welches die wichtigsten Teile der Leckdichtung und der Zirkulation der Dichtungsflüssigkeit (Öl) für einen wasserstoffgekühlten Turbogenerator zeigt, wobei üblicherweise verwendete Bauteile, wie verschiedene Ventile, Manometer, Alarmvorrichtungen, Filter, Thermometer, Umkehr- und Rückfahreinrichtungen, öl schleudern u. dgl. nicht erfindungs wesentliche Teile weggelassen sind,

Fig. 2 den oberen Teil einer der Dichtungen der Fig. 1,

Fig. 2 a ein Druckverteilungsdiagramm der Dichtung der Fig. 2,

Fig. 3 eine der Fig. 2 ähnliche, abgeänderte Ausführungsform,

Fig. 3 a ein zu Fig. 3 gehöriges Druckverteilungsdiagramm,

Fig. 4 eine der Fig. 2 ähnliche, abgeänderte Ausführungsform mit zwei Dichtungsringen auf jeder Seite,

Fig. 4 a und 4b die Druckverteilungsdiagramme für die Dichtungsringe der Fig. 4,

Leckdichtung für gasgefüllte,
elektrische Maschinen

Anmelder:

Westinghouse Electric Corporation,
East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

- Vertreter: Dipl.-Ing. F. Weickmann

und Dr.-Ing. A. Weickmann, Patentanwälte,

München 2, Biunnstr. 8/9

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 11. August 1953

Rene Andre Baudry, Bernard Bertram Winer

und Little Paul Curtis, Pittsburgh, Pa. (V. St. Α.),

sind als Erfinder genannt worden

Fig. 5, 5 a und 5 b den Fig. 4, 4 a und 4 b entsprechende Darstellungen einer weiteren abgeänderten Ausführungsform.

Gemäß Fig. 1 handelt es sich um eine Maschine mit einem Ständerteil, der durch ein im wesentlichen gasdichtes Maschinengehäuse 6 dargestellt wird; als Gas dient Wasserstoff oder aber auch ein anderes, zur Kühlung geeignetes Gas bei einem inneren Druck, der bisweilen wesentlich höher ist als der Druck der umgebenden Atmosphäre. Die Gasdrücke betragen bis zu 4,2 oder 7 kg/cm²; es können auch noch höhere Drücke verwendet werden und selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Anordnung auch benutzt werden bei Maschinen, welche mit niedrigeren, inneren Drücken arbeiten. Die Maschine besitzt einen Läuferteil 7 mit Wellen 8a und 8b in Lagern 9 a und 9b, die ihrerseits von dem Maschinengehäuse 6 getragen sind. Das äußerste Ende der einen Welle 8 α ist mit Kollektorringenil versehen; das Ende der anderen Welle8& mit Kupplungsmitteln 12 für den Anschluß an eine Turbine oder ein anderes Antriebsaggregat.

Die Lager 9 a und 9 b sind durch Lagergehäuse 13 α und 13 b getragen, die an dem Maschinengehäuse 6 hermetisch dicht befestigt sind. An den Innenseiten der Lagergehäuse 13 α und 13 & sind zwei Dichtungsgehäuse 14a und 14?; hermetisch dicht angebracht. Die Dichtungsgehäuse 14 a und 14 & sind Teile zweier

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Leckdichtungen an den beiden Enden der Maschine. der Ring 15 α einen oder mehrere Kanäle 22' zur Ver-Die wesentlichen Teile dieser Leckdichtungen um- bindung der Nut 22 mit einer Stelle im Mittelteil der fassen einen Dichtungsring 15 a bzw. 15 δ. Diese inneren Seitenwandung des Dichtungsgehäuses, also Dichtungsringe passen in die Dichtungsgehäuse 14α auf der Gasseite.

und 14 b und weisen die Wellen So' und -8 b um- S Das Dichtungsgehäuse 14 a besitzt eine Mündung 23 schließende Bohrungen auf; sie befinden sich an den einer· Leitung, die luftseitig Dichtungsöl der Kammer Stellen oder kr der Nähe der Stellen, wo die Wellen- 18 zuführt. Die innere Seitenwandung 16 des Dienenden durch das Maschinengehäuse 6 vorstehen. Die tungsgehäuses weist die Mündung 24 einer Leitung durch die Lagergehäuse 13 α und 13 b eingeschlossenen auf, die gasseitig Dichtungsöl einer Kammer 25 zuRäume sind gegen die umgebende Atmosphäre offen; io führt, welche mit dem Kanal 22' des Ringes 15a in es wirken so der innere Maschinendruck und der Verbindung steht.

Druck .der umgebenden Atmosphäre auf gegenüber- Erfmdungsgemäß sind Maßnahmen zur Verringe-

liegenden Seiten eines jeden Leckdichtungsringes 15 a rung der Reibung an einer Seite oder an beiden Seitein, und 15 b. vorzugsweise an der Außen- oder Luftseite des Ringes

Da die beiden Leckdichtungen 14 a und 14 b sich 15 getroffen, wo durch den hohen, auf die Außenseite des voneinander nur dadurciuunterscheiden, daß die eine Ringes wirkenden Gas-(Wasserstoff-)Druck leicht ein an dem einen, die andere an dem anderen Maschinen- Festhalten des Ringes stattfindet. Die Verringerung ende liegt, so wird nachstehend nur eine der beiden der Reibung wird bewerkstelligt durch Lüften oder Dichtungen beschrieben. Anheben des Dichtungsringes mittels Drucköl. wozu

In Fig. 2 sind die Teile der Dichtung in größerem 20 ein Teil des Dichtungsöles verwendet wird, sei es bei Maßstab wiedergegeben. Jeder der Dichtungsringe 15 a gleichem Druck, wie er in der Kammer 18 herrscht ist entweder einteilig wie in den Fig. 2 und 3 oder (Fig. 3 und S) oder bei etwas höherem Öldruck (Fig. 2 zwei teilig wie in den Fig. 4 und 5. Der Dichtungsring und 4).

15 a wird gemäß Fig. 2 in einer Tasche oder Aus- Bei der Ausführungsform der Fig. 2 bestehen die'

nehmung des Gehäuses 14a gehalten; diese besitzt eine 25 Mittel zur Beaufschlagung des Dichtungsringes mit innere Seitenwandung 16, die auf der Gasseite der Öl aus einem Kanal 26, der das Lüftungsöl einer Dichtung einen Teil der inneren Seitenfläche des Dich- Ringnut 27 in der äußeren Seitenwandung 17 des tungsringes 15 a übergreift oder überlappt, und eine Dichtungsgehäuses 14a zuführt, und zwar etwa in der äußere Seitenwandung 17, die auf der Luftseite der Mitte des Überlappungsbereiches, in welchem die Dichtung einen Teil der äußeren Oberfläche des Dich- 30 Seitenwandung einen Teil des Dichtungsringes 15 a tungsringes 15 a übergreift. Diese beiden Seiten- übergreift. Das Lüftungsöl wird dem Kanal 26 mit wandungen 16 und 17 des Dichtungsgehäuses 14 a solchem Druck zugeführt und über einen solchen bilden auch eine ringförmige Kammer 18, die den Flächenbereich zur Wirkung gebracht, daß es seitlich Außenumfang des Dichtungsringes 15 a umschließt. austritt, dadurch den Dichtungsring abhebt und ge-

Der Dichtungsring 15 a besitzt eine Bohrung 19, die 35 wissermaßen schwimmend macht und hierdurch sein etwas größere lichte Weite hat als der Außendurch- Festhalten an der Seitenwandung 17 des Dichtungs-. messer der Welle 8 a, so daß ein enger Ringspalt gehäuses 14 a durch Reibung verhindert, zwischen der Bohrung 19 und der Welle entsteht, Die Ölzirkulation für die Versorgung der Kanäle 23

durch welchen Öl getrieben werden kann, wobei der und 24 mit Dichtungsöl und des Kanals 26 mit Ring gewissermaßen auf der Welle schwebt oder 4° Lüftungsöl ist in Fig. 1 gezeigt. Dieses öl ist ein Teil schwimmt. Auf diese Weise wird eine Abdichtung des Lageröles, das den beiden Lagern 9 a und 9 & über erreicht, die ein Austreten des unter hohem Druck Leitungen 28 α und 28 b zugeführt wird. Für die Abstehenden Gases (Wasserstoffgas) verhindert. Die leitung des Lageröles aus den Lagern 9 α und 9 b sind Wandungen 16 und 17 des Dichtungsgehäuses 14a Kammern29a bzw. 29& vorgesehen: desgleichen für haben, wie üblich, wesentlich größere Bohrungen, so +5 die Ableitung des luftseitigen Dichtungsöles aus den daß sich ein größerer Luftspalt zwischen ihnen und benachbarten Dichtungsgehäusen 14a bzw. 14 & an den der Welle ergibt als zwischen dem Dichtungsring und Maschinenenden. Dieses Lageröl und luftseitige Dichder Welle. tungsöl wird abgeführt durch Leitungen 31a und 31 b

Die Dichtung muß mit Dichtungsflüssigkeit (öl) zu einer Leitung 33 und von hier zu einer Rohrkuppversorgt werden, welches in die Ringkammer 18 bei 50 lung 34, von der etwas Öl durch eine Leitung 35 abeinem Druck eingebracht wird, der. höher ist als der gezweigt wird für die luftseitige öldichtung. Gasdruck im Maschineninnern. Bei der Ausführungs- Dieses luftseitige Dichtungsöl wird in einem Be-

form der Fig. 1 und 2 wird die Dichtungsflüssigkeit in hälter RES gesammelt. Aus diesem Behälter wird es zwei Teile aufgeteilt, einen für die Zirkulation auf der durch eine Leitung 36 mittels einer Pumpe Pl abge-Luftseite und den anderen für die Zirkulation auf der 55 zogen. Letztere wird mit konstanter Geschwindigkeit Gasseite der Dichtung. Tn den Fig. 3,4 und 5 hingegen durch einen Motor M1 angetrieben und fördert öl in ist die Dichtungsflüssigkeit in einer einzigen Ver- einer festgelegten, konstanten Menge. Die Pumpe P1 sorgungsquelle vereinigt, welche die Zirkulation teils ist im Nebenschluß mit einem Druckregelventil V verauf der Luftseite, teils auf der Gasseite besorgt. sehen, welches automatisch auf einem Öffnungsgrad

Die Bohrung 19 des Dichtungsringes 15 a in Fig. 2 60 gehalten wird, der bewirkt, daß der Druck des luftist mindestens mit einer, vorzugsweise mit zwei hinter- seitigen DJchtungsöles etwas höher ist als der Druck schnittenen Nuten 21 und 22 ausgerüstet, die sich in des Gases (Wasserstoff) im Innern des Maschinenden mittleren Teilen der die Welle umschließenden gehäuses 6. Erreicht wird dies durch einen Druck-Bohrung 19 befinden. Die Nut 21 liegt auf der Luft- Differential-Mechanismus 37, der später beschrieben seite der Mittellinie des Ringes 15 a und dient der 65 wird.

luftseitigen ölzirkulation; die Nut 22 liegt auf der Das luftseitige Dichtungsöl gelangt durch die

Gasseite der Mittellinie und dient der gasseitigen öl- Pumpe Pl über eine Leitung 38, ein Rückschlagventil zirkulation. Der Ring 15 a ist mit einem oder mehreren Vl, einen Kühler Cl und eine Leitung 39 in die Kanälen 21'versehen, welche die ersterwähnte Nut 21 Leitung 23 des Dichtungsgehäuses 14 a sowie in die mit der Ringkammer 18 verbinden. Außerdem besitzt 70 entsprechende Leitung 23 b des Dichtungsgehäuses 14 b. "

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Die luftseitige Dichtungsölleitung 39 ist.mit einer. Abzweigung 41 verseben, die an das eine Ende des Druck-Differential-Mechanismusses 37 angeschlossen ist. Das andere Ende des letzteren ist mit einem Gas-(Wasserstoff-)Druckrohr 42 verbunden, das in das Innere des Maschinengehäuses 6 mündet, so daß es den Druck in diesem Gehäuse anzeigt. Der Druck-Differential-Mechanismus 37 wird derart eingestellt, daß er das Druckragulierventil V so weit öffnet, daß der Druck des Dichtungsöles auf einer bestimmten Höbe gehalten wird. Dieser Druck ist um ein geringes, z. B. 0,7 kg/cm², höher als der Gasdruck im Innern der Maschine; oder er besitzt irgendeinen Wert, der imstande ist, den Austritt von Gas aus dem Maschinengehäuse zu verhindern. In der Regel ist die angegebene Druckdifferenz von 0,7 kg/cm² höher, als tatsächlich erforderlich, zu dem Zweck, einen gewissen Sicherheitsfaktor zu gewinnen.

Die luftseitige Dichtungsölleitung 39 besitzt eine weitere Abzweigung 43, welche gasseitiges Dichtungsöl zu einer Schwimmerkammer 44 liefert, und zwar über ein Schwimmerventil V2, das denölstand in dem gasseitigen Behälter 44 auf einer gewünschten Höhe hält. \^ron dem Behälter 44 wird öl durch eine Leitung 45 mittels einer Pumpe P 2, angetrieben durch einen mit konstanter Drehzahl laufenden Motor M2, abgezogen. Die Pumpe fördert eine konstante, vorbestimmte ölmenge. Sie ist durch ein parallel geschaltetes Rückschlagventil REL geschützt.

Die Pumpe P2 fördert das gasseitige Dichtungsöl durch eine Leitung 46 zu einem Kühler C 2 und von hier durch eine Leitung 47 über ein Rückschlagventil VT! in eine Leitung 48, welche das öl zu zwei Druckregulierventilen V5 und V6 führt. Das ersterwähnte Ventil gibt das öl in die Leitung 24 des Dichtungsgehäuses 14 a, das letzterwähnte Ventil V 6 in die Leitung 24 b des anderen Dichtungsgehäuses 14 b.

Die Druckregulierventile V5 und V6 werden automatisch geregelt durch Druckausgleichmechanismen 50 und 51, derart, daß der Druck des gasseitigen Dichtungsöles in den Leitungen 24 bzw. 24 b gleich ist dem Druck des luftseitigen Dichtungsöles in den Leitungen 23 bzw. 23 b. Dieser Druckausgleich dient dazu, ein Vermengen oder Vermischen der beiden ölanteile im Innern der Dichtung zu verhindern oder zu verringern und somit die Zuführung von mitgetragener Luft in das Innere der Maschine zu vermindern.

Die Leitung 39 besitzt eine dritte Abzweigung 53, die zu einer Pumpe P 3 führt. Die Pumpe ist von einem mit konstanter Drehzahl laufenden Motor M 3 angetrieben und fördert eine konstante oder abgemessene Menge von Dichtungsöl in eine Leitung 54 und über ein Rückschlagventil V3 zu einer Leitung 55, die Schwimm- oder Lüftöl in die Leckdichtungen 14a und 14 b über die Rohrleitungen 26 bzw. 26 b liefert. Die Pumpe P 3 fördert so eine vorbestimmte kleine Menge von öl und entwickelt den Druck, der notwendig ist, um dieses öl, gleichgültig, unter welchen Betriebsbedingungen, zum Fließen zu bringen. Sie dient so als ihr eigener Druckreglermechanismus zum angemessenen Ausgleich der Drücke auf den beiden Seiten eines jeden der Dichtungsringe 15 α und 15 b. Die luftseitige Dichtungsölleitung 39 besitzt schließlich eine Verbindung 56 zu der Leitung 55; diese Verbindung enthält ein Rückschlagventil V 7, das den ölfluß nur in Richtung gegen die Leitung 55 zuläßt. Dieses Rückschlagventil V7 bildet somit eine Quelle von Lüftungsöl für die Leitungen 55., 26 und 26 b, bei einem Öldruck, der ebenso groß ist wie in den Leitungen 39, 23 und 23 b; diese Quelle wird benutzt, wenn die Pumpe P 3 ausfällt oder wenn, diese Pumpe nicht benötigt wird wegen eines verhältnismäßig niedrigen Gasdruckes im Innern der Maschine.

Das luftseitige Dichtungsöl, das durch die Leitung 23 bei einem Druck fließt, der um ein geringes über dem Gasdruck liegt, strömt gemäß Fig. 2 durch die Nut 21 in den Dichtungsring und" fließt dann axial längs der Welle in den diese umgebenden Ringspalt, und zwar in Richtung nach aufien zur Atmosphäre,

ίο also in Richtung zur Luftseite der Dichtung. In ähnlicher Weise tritt das gasseitige Dichtungsöl, welches durch die Leitung 24 bei wesentlich gleichem Druck zuströmt, in die Nut 22 ein und fließt ebenfalls entlang der Welle in dem diese umgebenden Ringspalt, jedoch in entgegengesetzter Richtung, d. h. ir· Richtung zur Gasseite der Dichtung. Gleichzeitig wird eine abgemessene Menge von Lüftungsöl gezwungen, durch die Leitung 26 in die Nut 27 einzutreten, welche sich etwa in der Mitte des sich überlappenden Bereiches der

ao luftseitigen Wandung 17 und des Dichtungsringes 15 a befindet. Das Lüftungsöl teilt sich; ein Teil fließt radial nach außen längs der außenseitigen Oberfläche des Dichtungsringes in die Ringkammer 18, während ein zweiter Teil des Lüftungsöles radial nach innen strömt in den Raum zwischen der Außenwandung 17 und der Welle 8 α. Dieser Teil des Lüftungsöles vereinigt sich dann mit dem Dichtungsöl, das luftseitig austritt.

Für die verschiedenen ölströme sind geeignete Ableitungen und Rückleitungen vorgesehen. Wie schon angedeutet, werden die Ableitungen aus den Lagern 9 a und 9 b und die luftseitigen Ölableitungen der Dichtungen 14a und 14& gemäß Fig. 1 in Tanks oder Behältern 29 α und 29 b gesammelt und durch Leitungen 31 α bzw. 31 b einer gemeinsamen Ableitung 33 für das Lageröl und das luftseitig austretende Dichtungsöl zugeführt. Eine ausreichende Menge dieses Öles wird von dieser gemeinsamen Ableitung 33 abgezogen (über eine Leitung 35, wie oben schon angedeutet). Das

φο übrige öl in der gemeinsamen Ableitung 33 kehrt in das Lageröl-Zirkulationssystem zurück über einen Tank oder Behälter 58, einen Siphon 59 und eine Leitung 60, die das Öl dem übrigen, nicht gezeichneten Teil des Lageröl-Zirkulationssystems zuleitet, das wiederum seinerseits das Lageröl, bei geeignetem Druck, den Lagerölzuleitungen 28 a und 28 b zuführt. Die Einzelheiten des Lageröl-Zirkulationssystems sind nicht ernndungswesentlich; erwähnt sei, daß der Behälter 58 in seinem Oberteil mit einem Dampfextraktor 62 versehen ist, der dazu dient, mitgeführtes Gas oder mitgeführten Dampf aus dem Lageröl zu entfernen.

Das gasseitige Dichtungsöl, das gasseitig aus den Dichtungsringen 15 α bzw. 15 & austritt, wird in Entschäumungsbehältern 64a bzw. 64 b gesammelt und aus diesen durch Leitungen 65 α bzw. 65 b abgeführt. Diese Leitungen sind mit nach innen gerichteten Bögen 65 versehen, die an den höchsten Stellen öffnungen 66 besitzen, wodurch in den Entschäumungsbehältern 64 a bzw. 64 b ein vorbestimmter ölstand aufrechterhalten wird. Das öl wird aus diesen Behältern durch die Leitungen 65 α bzw. 65 b über einen Siphon 67 einer gemeinsamen Leitung 68 zugeführt, die in den obenerwähnten, gasseitigen Dichtungsbehälter 44 mündet.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Lüftungsölmechanismusses ergibt sich aus dem Druckverteilungsdiagramm der Fig. 2 a. Die angegebenen Drücke sind Manometerdrücke, d. h. Drücke über dem atmosphärischen Druck. Die Länge der Pfeile ist das

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Maß für die an verschiedenen Punkten wirkenden kleineren Bereich überlappt als die Außenwandung 86. Drücke; je höher der Druck, desto länger der Pfeil. Wäre die innere Seitenwandung nicht ausgeschnitten, Der Gas-(Wasserstoff-) Druck ist durch Pfeile 71 .an- dann würde die Druckumhüllende den in Fig. 3 a durch! gedeutet, die etwas höherliegenden Dichtungsöldrücke die gestrichelte Linie 87 angedeuteten Verlauf nehmen;" sind durch die Pfeile 72 und 73 kenntlich gemacht; 5 durch das Ausschneiden der inneren S ei ten wandung der Druck des Lüftungsöles, der sich in der Nut 27 hingegen wird die Druckumhüllende in die Linie 88; entwickelt, zu dem Zweck, eine abgemessene Menge der Fig. 3 a übergeführt; dies bedeutet eine Verringevon Lüftungsöl zum Strömen zu bringen, ist mit 74 rung der gasseitig auf den Ring 81 wirkenden Ge-, bezeichnet. samtdruckkraft mit der Folge, daß der Dichtungsring

In Fig. 2 a sind die Umhüllenden der verschiedenen io frei schwimmend oder frei schwebend gehalten wird. Druckpfeile eingezeichnet, so daß die Gesamtkraft, die ' Die Fig. 4 und 5 zeigen zwei andere Ausführungsauf irgendeine der vier Seiten des Querschnittes des formen der Erfindung. Hier ist jeder Dichtungsring Dichtungsringes 15 α ausgeübt wird, die Kraft ist, in zwei Ringe unterteilt. t

welche derjenigen Fläche entspricht, die durch die Gemäß Fig. 4 sind ein luftseitiger Dichtungsring 90;

Umhüllende auf dieser Seite des Dichtungsringes 15 und ein gasseitiger Dichtungsring 91 vorgesehen, eingeschlossen ist. Wird das Prinzip der Entlastung Diese beiden Ringe sind Seite an Seite in dem;

des Dichtungsringes durch Lüftöl nicht angewendet, Raum angeordnet, der zwischen innerer und äußerer dann würde die Umhüllende der Druckteile an der Seitenwand 92 bzw. 93 des Dichtungsgehäuses 94; Außen-oder Luftseite des Ringes 15 a den Verlauf der Hegt. Die sich gegeneinander abstützenden Flächen gestrichelten Linie 79 annehmen; wie ersichtlich, 20 der beiden Ringe 90 und 91 sind nach unten genutet, würde die luftseitig auf den Dichtungsring wirkende um einen öldurchgangskanal 95 zu schaffen, der Dich-, Gesamtkraft wesentlich kleiner als der gasseitig tungsöl in die Bohrung 19 strömen läßt. Jeder Ring wirkende Gesamtdruck, was zur Folge hätte, daß der ist mit einem oder mehreren Durchgangskanälen 96 Dichtungsring gegen die äußere Seitenwandung 17 ge- versehen, welche öl aus der Ringkammer 18 in die drückt und, wenn der Gasdruck sehr hoch wäre, durch 25 Nut 95 strömen lassen. Die Zuführung des luftseitigen Reibung an dieser Wandung 17 festgehalten würde. und des gasseitigen Dichtungsöles in die Ringkammer In diesem Fall würde die Zentrierung des Dichtungs- 18 erfolgt durch eine gemeinsame Zuleitung 83. ringes durch die hydrodynamischen Kräfte, die in dem Gemäß Fig. 4 sind zwei Lüftöl-Zirkulationssysteme

axial längs der Welle 8 a in dem Ringspalt fließenden vorgesehen. Eines derselben besteht aus einem Kanal : Ölfilm wirksam sind, aufhören. Es ist aber erwünscht, 30 97 und einer Ringnut 98 in der Außenwandung 93 im daß der Dichtungsring 15 a konzentrisch oder an- Mittelteil des sich überlappenden Bereiches des Ringes

nähernd konzentrisch zur Welle steht. Wenn keine 90 und der Außenwandung 93. Ein entsprechender

Reibungskräfte an den Seitenwandungen des Dich- Lüftölkanal 97'nebst zugeordneter Ringnut 98' ist in tungsringes wirksam sind, dann haben die hydro- der inneren Seitenwandung 92 des Dichtungsgehäuses dynamischen Kräfte, die in dem Ölfilm im Innern der 35 94 vorgesehen.

Bohrung 19 erzeugt werden, die Tendenz, den Dich- Die Druckverteilungsdiagramme für den äußeren

tungsring konzentrisch zur Welle zu halten. Die auf Ring 90 und den inneren Ring 91 sind in Fig. 4a bzw. ;| die S ei ten wandungen-des Dichtungsringes wirkenden 4 b gezeigt. Wie ersichtlich, haben die beiden Lüftöl- ^{ll! i!} Reibungskräfte arbeiten der Wirkung der hydro- Zirkulationssysteme zur Folge, daß luft- und gasseitig dynamischen Kräfte entgegen. Dies führt, wenn sich 40 Lüftöldrücke 100 bzw. 101 entstehen, die genügen, um das Wellenmittel verschiebt, zur Reibung zwischen die Dichtungsöldrücke, welche an den sich abstützen^ dem Dichtungsring und der Welle. Durch die Erfin- den Flachen der beiden Ringe 90 und 91 wirksam sind, dung werden die auf der Luftseite des Dichtungsringes annähernd auszugleichen oder etwas mehr, als auszu-15 a zur Wirkung kommenden Reibungskräfte ver- gleichen. Wenn die Lüftöl-Zirkulationssysteme nicht ringert; das obenerwähnte Festhaften des Diohtungs- 45 vorhanden wären, dann hätten die Druckumhüllenden ringes wird dadurch vermieden. an der Luftseite des Ringes 90 und an der Gasseite

Die Erfindung läßt zahlreiche Variationen zu inner- des Ringes 91 den durch die Linie 100' bzw. 101' anhalb des Grundgedankens, der darin liegt, daß die gedeuteten Verlauf (Fig. 4 a bzw. 4 b), d.h., die GeDichtungsringe frei schwebend oder schwimmend ge- samtkräfte an diesen Flächen wurden kleiner als die halten werden, so daß die hydrodynamischen Kräfte 50 Kraft, welche bestrebt ist, die sich gegeneinander abeinen Ölfilm zwischen den Dichtungsringen und der stützenden Flächen der beiden Ringe 90 und 91 zu Welle aufrechterhalten und dadurch Reibung ver- trennen. Bei hohen Gas-(Wasserstoff-)Drücken ohne hindern. Entlastung der Ringe 90 und 91 durch Lüftungsöl

Fig. 3 zeigt eine Abänderung des Erfindungs- würden diese Ringe 90 und 91 getrennt und in Festgedankens, die benutzt werden kann, wenn der Gas- 55 haftekontakt mit der inneren Wandung 92 bzw. der (Wasserstoff-)Druck nicht zu groß ist, die aber auch äußeren Wandung 93 des Dichtungsgehäuses 94 verin Verbindung mit oder zusätzlich zu bestimmten bracht; dieser Effekt des Festhaftens würde besonders anderen Ausführungsformen Verwendung finden kann, stark auf der Luftseite eintreten, wie aus Fig. 4 a ergleichgültig, wie hoch der Gasdruck ist. Bei diesem sichtlich. Durch die Anwendung des entlastenden Ausführungsbeispiel ist der Dichtungsring 81 als fester 60 Lüftungsöles werden die beiden Ringe 90 und 91 axial Ring ausgeführt, der eine einzige, zentral angeordnete gegeneinanderbewegt und schwimmen frei auf Öl-Ausnehmung 82 besitzt, welche in die Bohrung 19 aus- filmen, die im Bereich der Überlappung zwischen dem mündet, so daß das luftseitige und das gasseitige Ring 90 und der Seitenwandung 93 bzw. zwischen d:m Dichtungsöl nicht in separate Zirkulationsströme ge- Ring 91 und der Seitenwandung 92 gebildet werden, trennt, sondern zu einer einzigen ölzufuhr vereinigt 65 Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 wird (wenn sind, die über eine gemeinsame, in die Ringkammer 18 der Gasdruck nicht zu groß ist) eine der an Hand der mündende Leitung 83 stattfindet. In Fig. 3 besitzt das Fig. 4 beschriebenen Wirkung ähnliche Wirkung erGehäuse 84 keinen Kanal für Lüftungsöl; vielmehr ist zielt, ohne die Anwendung separater Lüftölversocdie innere Seitenwandung 85 ausgeschnitten, so daß gungskanäle 97 und 97'. Statt dessen ist der luftseitige diese Wandung den Ring 81 in einem wesentlich 70 Dichtungsring 90 mit einer Aussparung 103 versehen,

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die mit der Ringkammer 18 verbunden ist und welche sich über einen größeren Teil der Überlappungsfläche zwischen der außenseitigen Wand 93 und diesem Ring

90 erstreckt. Ohne die Aussparung 103 würde die Druckverteilung an der Außenwand des Ringes 90 den A^erlauf der gestrichelten Linie 104 der Fig. 5 a nehmen. Durch die Aussparung 103 nimmt jedoch diese Kurve den Verlauf der ausgezogenen Linie 105. Die Gesamtdruckkraft an der Luftseite des Ringes 90 (Fig. 5 a) und die Gesamtdruckkraft an der Gasseite des Ringes

91 (Fig. 5 b) sind nicht ganz gleich der Gesamtkraft an den Berührungsflächen der beiden Ringe. Es ist aber auch bei keiner Ausführungsform d^!er Erfindung unbedingt notwendig, daß diese Kräfte genau gleich sind, da ein Ölfilm aufrechterhalten und die Reibung nicht übermäßig groß wird, selbst wenn eine beträchtliche Kraft auf die Ölflächen wirkt, vorausgesetzt, daß die Kraft vernünftige Grenzen nicht überschreitet.

Die Wirkung der Aussparung 103 (Fig. 5) wird in Fig. J erreicht, wenn man die Pumpe P3 wegläßt oder stillsetzt, in welchem Fall das Rückschlagventil V7 öl an die Luftseite des Dichtungsringes strömen läßt. Diese einfache, in Fig. 5 gezeigte Konstruktion ist besonders vorteilhaft zur Verwendung an Maschinen, die mit einem Innendruck bis zu 4,2 kg/cm² arbeiten; diese Konstruktion benötigt bei derartigen Maschinen gegebenenfalls auch keine zusätzlichen Außenleitungen und Vorrichtungen.

Die Zeichnungen und die Beschreibung erläutern nur einige der möglichen Ausführungsformen der Erfindung. Diese und andere Ausführungsformen können allein oder in verschiedenen Kombinationen miteinander zur Anwendung kommen, immer zu dem Zweck der Erzeugung eines Lüftungsölstromes, der die Dichtungsringe frei schwimmend oder frei schwebend im Öl hält oder verhältnismäßig frei schwimmend oder frei schwebend an der Wellenoberfläche.

Claims

Patentansprüche:

1. Leckdichtung für gasgefüllte elektrische Maschinen, in welchen der innere Gasdruck zuzeiten beträchtlich höher ist als der Druck der umgebenden Atmosphäre, mit in einem Dichtungsgehäuse eingepaßten, die Maschinenwelle umgebenden Dichtungsringen, deren Luftspalt gegenüber der Welle kleiner ist als jener zwischen dem Dichtungsgehäuse und der Welle und deren innere und äußere Seitenwandungen die Tnnen- und Außenwandungen des Dichtungsgehäuses übergreifen und an ihrem Umfang von einer, mit dem Ringspalt der Welle in Verbindung stehenden Kammer umgeben sind, welche mit Dichtungsflüssigkeit bei einem höheren als dem inneren Gasdruck der Maschine beschickt wird, gekennzeichnet durch Mittel zur X^ersorgung des von dem Dichtungsring überlappten Teiles mindestens der Außenwandung des Dichtungsgehäuses mit Dichtungsflüssigkeit bei solchem Druck und einem so wirksamen Flächenbereich, daß den Kräften, mit welchen der innere Gasdruck der Maschine den Dichtungsring gegen die Außenwandung des Dichtungsgehäuses drückt, entgegengewirkt und ein Festhaften des Dichtungsringes an der Überlappungsfläche des Dichtungsgehäuses verhindert wird.

2. Leckdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsdruck und der wirksame Flächenbereich der Anwendung der die Reibung aufhebenden oder verringernden Dichtungsflüssigkeit so bemessen sind, daß die gesamten, seitlich auf die inneren und äußeren Oberflächen der Dichtungsringe wirkenden Flüssigkeitskräfte ungefähr gleich sind.

3. Leckdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen (26,27) für die entlastend auf den Dichtungsring wirkende Flüssigkeit (Lüftungsflüssigkeit) so angeordnet sind, daß sie in einen Mittelteil des Überlappungsbereiches der Außenseitenwandung (17) des Dichtungsgehäuses münden.

4. Leckdichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüftungsflüssigkeit den Zuleitungen (26, 27) mit einem Druck zugeführt wird, der höher ist als der Druck der Dichtungsflüssigkeit in der Ringkammer (18) des Dichtungsgehäuses.

5. Leckdichtung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch zusätzliche Dichtungsflüssigkeits-Fördermittel (P 3), die eine abgemessene Menge von Dichtungsflüssigkeit an eine Stelle etwa in der Mitte des Überlappungsbereiches der äußeren Seitenwandung (17) des Dichtungsgehäuses fördern.

6. Leckdichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Dichtungsnüssigkeitszuleitungen (24, 25; 26, 27) zur Beschickung der überlappenden Bereiche sowohl der inneren (16) wie der äußeren (17) Seitenwandungen des Dichtungsgehäuses mit Dichtungsflüssigkeit vorgesehen sind.

7. Leckdichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsringe (15 a) mit einem zweiten Durchgangskanal (22) versehen sind, der einen in die innere Seitenwandung (16) des Dichtungsgehäuses mündenden Zuleitungskanal (24, 25) mit der die Welle umgebenden Bohrung (19) des Dichtungsringes an einem Punkt verbindet, der entfernt liegt von einem ersten Durchgangskanal (21), der mit der Ringkammer (18) für die Dichtungsflüssigkeit in Verbindung steht.

8. Leckdichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Seitenwandung des Dichtungsgehäuses kürzer ist als die äußere Seitenwandung, so daß die innere Seitenwandung den Dichtungsring in einem kleineren Flächenbefeieh überlappt als die äußere Seitenwandung (Fig. 3).

9. Leckdichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der äußeren Seitenwandung des Dichtungsgehäuses und der überlappten äußeren Seitenwandung des Dichtungsringes eine Ausnehmung (103) vorgesehen ist, welche mit der Ringkammer (18) der Dichtungsflüssigkeit in Verbindung steht (Fig. 5).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentanmeldung K11968 XII/47 f;
britische Patentschrift Nr. 653 274;
USA.-Patentschrift Nr. 2 036 308.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen