DE102019218883A1 - Shaft sealing ring, machine with such a shaft sealing ring and method for operating a machine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wellendichtring 1 umfassend einen Außenumfang 2, einen Innenumfang 3, an dem zumindest eine Dichtfläche 4a-d ausgebildet ist, und zwei axial einander gegenüberliegende Stirnseiten 5a,b, wobei an der ersten Stirnseite 5a im unteren Bereich eine sich in Umfangsrichtung RUerstreckende, nach oben offene, axial auswärts von der ersten Stirnseite 5a vorstehende Leckageölauffangrinne 6 vorgesehen ist, die zum Ablassen von in der Leckageölauffangrinne 6 aufgefangenem Leckageöl mit zumindest einer an der zweiten Stirnseite 5a im unteren Bereich angeordneten Leckageölauslassöffnung 11 fluidisch verbunden ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Maschine 36 mit einem solchen Wellendichtring 1. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Maschine 36.The invention relates to a shaft sealing ring 1 comprising an outer circumference 2, an inner circumference 3 on which at least one sealing surface 4a-d is formed, and two axially opposite end faces 5a, b, with one end extending in the circumferential direction RU on the first end face 5a in the lower area , upwardly open leakage oil collecting channel 6 protruding axially outward from the first end face 5a is provided, which is fluidically connected to at least one leakage oil outlet opening 11 arranged on the second end face 5a in the lower area for draining leakage oil collected in the leakage oil collecting channel 6. The invention also relates to a machine 36 with such a shaft sealing ring 1. The invention also relates to a method for operating such a machine 36.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wellendichtring umfassend einen Außenumfang, einen Innenumfang, an dem zumindest eine Dichtfläche ausgebildet ist, und zwei axial einander gegenüberliegende Stirnseiten. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Maschine mit einem solchen Wellendichtring. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Maschine.The invention relates to a shaft sealing ring comprising an outer circumference, an inner circumference, on which at least one sealing surface is formed, and two axially opposite end faces. The invention also relates to a machine with such a shaft sealing ring. The invention also relates to a method for operating such a machine.

Maschinen weisen häufig mechanische Komponenten auf, die unter anderem zur Reduzierung von Reibung und Verschleiß sowie zur Vibrationsdämpfung mittels Schmierstoffen, insbesondere Schmierölen, geschmiert werden. Es ist bereits seit langem bekannt, ölgeschmierte mechanische Komponenten gegen eine Umgebung abzudichten, um Leckagen oder anders ausgedrückt Ölverlust zu vermeiden.Machines often have mechanical components that are lubricated by means of lubricants, in particular lubricating oils, among other things to reduce friction and wear and to dampen vibrations. It has long been known to seal oil-lubricated mechanical components from an environment in order to avoid leakages or, in other words, oil loss.

Bei Strömungsmaschinen, wie etwa Gas- oder Dampfturbinen, die eine Welle und einen Stator umfassen, an dem die Welle über ein ölgeschmiertes Lager drehbar gelagert ist, ist es bekannt, zur Abdichtung von Welle und Stator einen Wellendichtring vorzusehen. Ein solcher Wellendichtring umfasst einen Außenumfang, einen Innenumfang, an dem zumindest eine Dichtfläche ausgebildet ist, und zwei axial einander gegenüberliegende Stirnseiten, und ist in der Regel ortsfest am Stator montiert, wobei sich die Welle durch die zentrale Ringöffnung hindurch erstreckt.In fluid flow machines, such as gas or steam turbines, which comprise a shaft and a stator on which the shaft is rotatably mounted via an oil-lubricated bearing, it is known to provide a shaft sealing ring to seal the shaft and stator. Such a shaft sealing ring comprises an outer circumference, an inner circumference on which at least one sealing surface is formed, and two axially opposite end faces, and is usually fixedly mounted on the stator, the shaft extending through the central ring opening.

Die Abdichtung mittels bekannter Wellendichtringe erfolgt beispielsweise nach dem Prinzip einer Labyrinthdichtung, die beträchtlichen axialen Raum einnimmt, einer kürzeren Labyrinthdichtung mit passiven Vakuumelementen, einer relativ teuren (Druck-) Luftstromöldichtung oder einer Bürstendichtung mit begrenzter Wirksamkeit aufgrund von Bürstenabnutzung. Auch Kombinationen dieser Dichtprinzipien sind bekannt. Sealing by means of known shaft sealing rings takes place, for example, according to the principle of a labyrinth seal that takes up considerable axial space, a shorter labyrinth seal with passive vacuum elements, a relatively expensive (pressure) air flow oil seal or a brush seal with limited effectiveness due to brush wear. Combinations of these sealing principles are also known.

Bei den vorbekannten Wellendichtringen lässt sich ein Spalt zwischen der Welle und dem Stator der Maschine im Dichtungsbereich beziehungsweise eine Variation dieses Spaltes während des Betriebs der Maschine und somit ein Ölverlust nicht vollständig verhindern. Die entstehenden unkontrollierten Leckageströme können eine Gefahr für den Betrieb der Maschine darstellen. Insbesondere im Falle von Gasturbinen handelt es sich bei der Umgebung, gegen die das ölgeschmierte Lager der Gasturbine abzudichten ist, häufig um eine Hochtemperaturumgebung. In einer solchen Hochtemperaturumgebung führt die auf Leckageöl einwirkende Wärme, insbesondere Strahlungswärme, zu einer unerwünschten Verkokung des Leckageöls, also zu einer Entstehung von Ölkohle. Darüber hinaus besteht die Gefahr, dass unkontrolliert in eine solche Hochtemperaturumgebung ausströmendes Leckageöl zu einem Ölbrand führt.With the previously known shaft sealing rings, a gap between the shaft and the stator of the machine in the sealing area or a variation of this gap during operation of the machine and thus a loss of oil cannot be completely prevented. The resulting uncontrolled leakage flows can pose a risk to the operation of the machine. In the case of gas turbines in particular, the environment against which the oil-lubricated bearing of the gas turbine is to be sealed is often a high-temperature environment. In such a high-temperature environment, the heat acting on the leakage oil, in particular radiant heat, leads to undesired coking of the leakage oil, that is to say to the formation of oil carbon. In addition, there is a risk that leakage oil flowing out in an uncontrolled manner into such a high-temperature environment will lead to an oil fire.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen alternativen Wellendichtring bereitzustellen, der die Probleme zumindest teilweise behebt.The invention is therefore based on the object of providing an alternative shaft sealing ring which at least partially eliminates the problems.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem Wellendichtring der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass an der ersten Stirnseite im unteren Bereich eine sich in Umfangsrichtung erstreckende, nach oben offene, axial auswärts von der ersten Stirnseite vorstehende Leckageölauffangrinne vorgesehen ist, die zum Ablassen von in der Leckageölauffangrinne aufgefangenem Leckageöl mit zumindest einer an der zweiten Stirnseite im unteren Bereich angeordneten Leckageölauslassöffnung fluidisch verbunden ist.According to the invention, this object is achieved with a shaft sealing ring of the type mentioned at the outset in that a leakage oil gutter extending in the circumferential direction, upwardly open and protruding axially outward from the first end face is provided on the first end face in the lower area captured leakage oil is fluidically connected to at least one leakage oil outlet opening arranged on the second end face in the lower region.

Der Erfindung liegt also die Überlegung zugrunde, einen bei einer sich relativ zu einem Stator drehenden Welle ohnehin unvermeidbaren Leckagestrom vom Ölraum zur Umgebung zu akzeptieren und eine Vorkehrung zu treffen, um das Leckageöl des zwischen den beiden Stirnseiten des Wellendichtrings hindurchtretenden Leckagestroms in den Ölraum zurückzuführen. Erfindungsgemäß ist hierzu an der ersten Stirnseite des Wellendichtrings auf der Seite der Umgebung eine Leckageölauffangrinne vorgesehen, die mit zumindest einer an der zweiten Stirnseite auf der Seite des Ölraums angeordneten Leckageölauslassöffnung fluidtechnisch verbunden ist. Auf diese Weise kann das an der ersten Stirnseite austretende Leckageöl in der Leckageölauffangrinne kontrolliert aufgefangen und anschließend über die zumindest eine Leckageölauslassöffnung an der zweiten Stirnseite des Wellendichtrings zurück in den Ölraum abgelassen werden. Das Leckageöl wird daher vollständig und kontrolliert zu seinem Ausgangspunkt, d.h. zur zweiten Stirnseite rückgeführt. Der erfindungsgemäße Wellendichtring nimmt in seinem an einer Maschine montierten Zustand nur einen relativ geringen axialen Bauraum ein. Darüber hinaus ist der erfindungsgemäße Wellendichtring relativ kostengünstig herzustellen, stellt eine Dichtung mit relativ geringem Wartungs- und/oder Reparaturaufwand dar und beugt Notabschaltungen und/oder Ölbränden vor. Außerdem können bereits existierende Maschinen mit dem erfindungsgemäßen Wellendichtring nachgerüstet werden.The invention is therefore based on the consideration of accepting a leakage flow from the oil chamber to the environment, which is unavoidable in any case with a shaft rotating relative to a stator, and taking precautions to return the leakage oil from the leakage flow passing between the two end faces of the shaft sealing ring into the oil chamber. According to the invention, a leakage oil collecting channel is provided for this on the first end face of the shaft sealing ring on the side of the surroundings, which is fluidically connected to at least one leakage oil outlet opening arranged on the second end face on the side of the oil chamber. In this way, the leakage oil emerging at the first end face can be collected in a controlled manner in the leakage oil collecting channel and then drained back into the oil chamber via the at least one leakage oil outlet opening on the second end face of the shaft sealing ring. The leakage oil is therefore returned completely and in a controlled manner to its starting point, i.e. to the second end face. The shaft sealing ring according to the invention takes up only a relatively small amount of axial space when it is mounted on a machine. In addition, the shaft sealing ring according to the invention can be produced relatively inexpensively, represents a seal with relatively little maintenance and / or repair expenditure and prevents emergency shutdowns and / or oil fires. In addition, existing machines can be retrofitted with the shaft sealing ring according to the invention.

Die in der vorliegenden Beschreibung verwendeten Begriffe „Leckageöl“, „Kühlöl“ und „Schmieröl“ dienen lediglich der Unterscheidung unterschiedlicher Funktionen eines Öls, d.h. das Öl kann auch aus derselben Quelle stammen, beispielsweise aus demselben Ölsumpf. Der Begriff „Umgebung“ bezeichnet denjenigen Raum, der im montierten Zustand des Wellendichtrings durch den Wellendichtring von einem Ölraum getrennt wird, also von demjenigen Raum, in dem mit Öl zu schmierende und/oder zu kühlende Komponenten angeordnet sind.The terms “leakage oil”, “cooling oil” and “lubricating oil” used in the present description only serve to differentiate between different functions of an oil, ie the oil can also come from the same source, for example from the same oil sump. The term “environment” refers to the space which, when the shaft sealing ring is installed, passes through the Shaft sealing ring is separated from an oil chamber, that is, from that space in which components to be lubricated with oil and / or to be cooled are arranged.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Boden der Leckageölauffangrinne mit einem in Richtung der Leckageölauslassöffnung geneigten Gefälle versehen. Auf diese Weise kann Leckageöl aus der Leckageölauffangrinne unter Nutzung der Schwerkraft in Richtung der zumindest einen Leckageölauslassöffnung strömen.According to one embodiment of the invention, the bottom of the leakage oil collecting channel is provided with a slope inclined in the direction of the leakage oil outlet opening. In this way, leakage oil can flow from the leakage oil collecting channel using gravity in the direction of the at least one leakage oil outlet opening.

Am freien Ende der Leckageölauffangrinne kann ein sich radial einwärts erstreckender Überlaufrand vorgesehen sein. Hierdurch wird verhindert, dass in der Leckageölauffangrinne aufgefangenes Leckageöl, insbesondere im Falle eines Ölrückstaus, unkontrolliert axial auswärts in die Umgebung austreten kann.An overflow rim extending radially inward can be provided at the free end of the leakage oil collecting channel. This prevents leakage oil caught in the leakage oil collecting channel from escaping in an uncontrolled manner axially outward into the environment, in particular in the event of an oil backlog.

Ein Dichtband kann radial einwärts vom freien Ende des Überlaufrands vorstehen und sich in Umfangsrichtung erstrecken. Das in Radialrichtung weisende freie Ende des Dichtbands definiert dann eine weitere Dichtfläche. Diese dient beim Einsatz des Wellendichtrings zur Abdichtung von einer Welle und einem Stator dazu, einen Spalt zwischen der Welle und dem Stator zu minimieren beziehungsweise abzudichten.A sealing band can protrude radially inward from the free end of the overflow rim and extend in the circumferential direction. The free end of the sealing tape pointing in the radial direction then defines a further sealing surface. When the shaft sealing ring is used to seal a shaft and a stator, this serves to minimize or seal a gap between the shaft and the stator.

Bevorzugt erstreckt sich unmittelbar unterhalb der Leckageölauffangrinne ein Kühlkanal, der von einem Kühlfluid, insbesondere Kühlöl oder Kühlluft, insbesondere von einer Kanaleinlassöffnung zu einer Kanalauslassöffnung durchströmbar ist, um in der Leckageölauffangrinne befindliches Leckageöl zu kühlen. Falls in dem an einer Maschine montierten Zustand des Wellendichtrings an der ersten Stirnseite eine Hochtemperaturumgebung angrenzt, die wärmer als ein an die zweite Stirnseite angrenzender Bereich ist, wird durch das Kühlen des Leckageöls verhindert, dass die an der ersten Stirnseite auf das Leckageöl einwirkende Wärme zur Verkokung des Leckageöls führt. Im Falle einer Verkokung kann das Leckageöl nicht mehr kontrolliert zur zweiten Stirnseite rückgeführt werden. Der Kühlkanal kann zumindest teilweise durch ein an der ersten Stirnseite insbesondere mittels einer Schraubverbindung befestigtes Kühlkanalbauteil gebildet sein. Beispielsweise kann der Kühlkanal durch eine die erste Stirnseite bildende Stirnwand des Wellendichtrings und eine Wandung des Kühlkanalbauteils begrenzt sein.Preferably, a cooling channel extends directly below the leakage oil collecting channel through which a cooling fluid, in particular cooling oil or cooling air, in particular from a channel inlet opening to a channel outlet opening, can be flown through in order to cool leakage oil located in the leakage oil collecting channel. If, when the shaft sealing ring is mounted on a machine, a high-temperature environment adjoins the first end face which is warmer than an area adjoining the second end face, cooling the leakage oil prevents the heat acting on the leakage oil at the first end face Coking of the leakage oil leads. In the event of coking, the leakage oil can no longer be returned to the second face in a controlled manner. The cooling channel can be formed at least partially by a cooling channel component fastened to the first end face, in particular by means of a screw connection. For example, the cooling channel can be delimited by an end wall of the shaft sealing ring that forms the first end face and a wall of the cooling channel component.

Der Kühlkanal kann mit einer Kühlöleinlassöffnung und mit einer Kühlölauslassöffnung fluidisch verbunden sein, wobei die Kühlöleinlassöffnung und die Kühlölauslassöffnung an der zweiten Stirnseite vorgesehen sind. Beispielsweise kann eine Durchgangsbohrung zwischen den beiden Stirnseiten des Wellendichtrings vorgesehen sein, die an ihrem einen axialen Ende die Kühlöleinlassöffnung und an ihrem gegenüberliegenden axialen Ende die Kanaleinlassöffnung definiert. Es kann auch eine Durchgangsbohrung zwischen den beiden Stirnseiten des Wellendichtrings vorgesehen sein, die an ihrem einen axialen Ende die Kühlölauslassöffnung und an ihrem gegenüberliegenden axialen Ende die Kanalauslassöffnung definiert. Alternativ kann die Kühlöleinlassöffnung und/oder die Kühlölauslassöffnung über eine Rohrverbindung mit dem Kühlkanal fluidtechnisch verbunden sein. Insbesondere entspricht die Kühlölauslassöffnung der zumindest einen Leckageölauslassöffnung, d.h. die zumindest eine Leckageölauslassöffnung übernimmt die Funktion der Kühlölauslassöffnung. Die Kühlöleinlassöffnung und/oder die Kühlölauslassöffnung kann/können im unteren Bereich des Wellendichtrings angeordnet sein. Falls neben der zumindest einen Leckageölauslassöffnung eine separate Kühlölauslassöffnung vorgesehen ist, können die Kühlöleinlassöffnung, die Kühlölauslassöffnung und die zumindest eine Leckageölauslassöffnung in Umfangsrichtung hintereinander angeordnet sein. Dann befindet sich die zumindest eine Leckageölauslassöffnung bevorzugt zwischen der Kühlöleinlassöffnung und der Kühlölauslassöffnung.The cooling channel can be fluidically connected to a cooling oil inlet opening and to a cooling oil outlet opening, the cooling oil inlet opening and the cooling oil outlet opening being provided on the second end face. For example, a through hole can be provided between the two end faces of the shaft seal ring, which defines the cooling oil inlet opening at one axial end and the channel inlet opening at its opposite axial end. A through-hole can also be provided between the two end faces of the shaft sealing ring, which hole defines the cooling oil outlet opening at one axial end and the channel outlet opening at its opposite axial end. Alternatively, the cooling oil inlet opening and / or the cooling oil outlet opening can be fluidly connected to the cooling channel via a pipe connection. In particular, the cooling oil outlet opening corresponds to the at least one leakage oil outlet opening, i.e. the at least one leakage oil outlet opening takes over the function of the cooling oil outlet opening. The cooling oil inlet opening and / or the cooling oil outlet opening can / can be arranged in the lower region of the shaft sealing ring. If a separate cooling oil outlet opening is provided in addition to the at least one leakage oil outlet opening, the cooling oil inlet opening, the cooling oil outlet opening and the at least one leakage oil outlet opening can be arranged one behind the other in the circumferential direction. The at least one leakage oil outlet opening is then preferably located between the cooling oil inlet opening and the cooling oil outlet opening.

Vorteilhaft ist an der zweiten Stirnseite oberhalb der Kühlöleinlassöffnung eine sich in Umfangsrichtung erstreckende, axial auswärts von der zweiten Stirnseite vorstehende Führungsschiene vorgesehen, die ausgebildet ist, um Kühlöl in die Kühlöleinlassöffnung einzuleiten.A guide rail extending in the circumferential direction and projecting axially outward from the second end face is advantageously provided on the second end face above the cooling oil inlet opening and is designed to introduce cooling oil into the cooling oil inlet opening.

Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist eine Innenumfangswand im unteren Bereich des Wellendichtrings mit einer Vielzahl von Durchgangsbohrungen, insbesondere radialen Durchgangsbohrungen versehen, und ist unterhalb der Durchgangsbohrungen ein sich in Umfangsrichtung erstreckender Leckageölsammelraum vorgesehen, der von der Innenumfangswand, einer Außenumfangswand und zwei die Stirnseiten bildenden Stirnwänden des Wellendichtrings begrenzt wird und mit der zumindest einen Leckageölauslassöffnung fluidisch verbunden ist. Somit lässt sich im montierten Zustand des Wellendichtrings ein Teil eines in einen Bereich zwischen dem Wellendichtring und einer Welle eindringenden Leckageölstroms durch die Durchgangsbohrungen abzweigen und über den Leckageölsammelraum und die zumindest eine Leckageölauslassöffnung in einen an der zweiten Stirnseite des Wellendichtrings angrenzenden Ölraum zurückführen. Die Leckageölauffangrinne kann mit dem Leckageölsammelraum fluidisch verbunden sein. Eine solche Verbindung kann über eine in der die erste Stirnseite bildende Stirnwand vorgesehene Durchgangsöffnung erfolgen. Bei der Durchgangsöffnung kann es sich um eine einzige Durchgangsöffnung handeln, die sich in Umfangsrichtung erstreckt. Alternativ kann die Durchgangsöffnung durch zumindest eine, insbesondere mehrere Durchgangsbohrungen gebildet sein. Die Durchgangsbohrungen können in Umfangsrichtung hintereinander angeordnet sein.According to one embodiment of the present invention, an inner circumferential wall in the lower area of the shaft sealing ring is provided with a plurality of through bores, in particular radial through bores, and below the through bores a leakage oil collecting space extending in the circumferential direction is provided, which is formed by the inner circumferential wall, an outer circumferential wall and two of the end faces End walls of the shaft sealing ring is limited and is fluidically connected to the at least one leakage oil outlet opening. Thus, in the assembled state of the shaft sealing ring, part of a leakage oil flow penetrating into an area between the shaft sealing ring and a shaft can be branched off through the through bores and returned via the leakage oil collecting chamber and the at least one leakage oil outlet opening into an oil chamber adjoining the second end face of the shaft sealing ring. The leakage oil collecting channel can be fluidically connected to the leakage oil collecting space. Such a connection can take place via a through opening provided in the end wall forming the first end face. The through opening can be a single through opening which extends in the circumferential direction. Alternatively, the through opening can be formed by at least one, in particular a plurality of through bores. The through bores can be arranged one behind the other in the circumferential direction.

Es ist auch möglich, dass die Durchgangsöffnung teilweise verschließbar ist. Falls die Durchgangsöffnung durch mehrere Durchgangsbohrungen gebildet ist, können zumindest manche der Durchgangsbohrungen zumindest teilweise, bevorzugt vollständig verschließbar sein.It is also possible for the through opening to be partially closable. If the through opening is formed by a plurality of through bores, at least some of the through bores can be at least partially, preferably completely, closable.

Ebenfalls ist es möglich, dass zumindest manche der Durchgangsbohrungen, mit denen die Innenumfangswand versehen ist, und/oder zumindest manche der Leckageölauslassöffnungen zumindest teilweise verschließbar sind.It is also possible for at least some of the through bores with which the inner peripheral wall is provided and / or at least some of the leakage oil outlet openings to be at least partially closable.

Zweckmäßigerweise sind die zuvor erwähnten Öffnungen und Bohrungen mittels eines Verschlussmittels, wie etwa eines Stopfens verschließbar.The aforementioned openings and bores can expediently be closed by means of a closure means such as a stopper.

Die Summe der Bohrungsquerschnitte aller Durchgangsbohrungen, mit denen die Innenumfangswand versehen ist, kann sich vom Öffnungsquerschnitt der Durchgangsöffnung unterscheiden, insbesondere kleiner oder größer als der Öffnungsquerschnitt der Durchgangsöffnung sein. Falls die Durchgangsöffnung durch mehrere Durchgangsbohrungen gebildet wird, wird ihr Öffnungsquerschnitt durch die Summe der Bohrungsquerschnitte aller die Durchgangsöffnung bildenden Durchgangsbohrungen definiert.The sum of the bore cross-sections of all through-bores with which the inner circumferential wall is provided can differ from the opening cross-section of the through-opening, in particular be smaller or larger than the opening cross-section of the through-opening. If the through opening is formed by several through bores, its opening cross section is defined by the sum of the bore cross sections of all through bores forming the through opening.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Leckageölsammelraum in einen ersten Teilraum und einen zweiten Teilraum unterteilt. Hierbei ist die Leckageölauffangrinne mit dem ersten Teilraum über die Durchgangsöffnung fluidisch verbunden und münden die Durchgangsbohrungen, mit denen die Innenumfangswand versehen ist, radial auswärts in den zweiten Teilraum. Den beiden Teilräumen sind unterschiedliche von mehreren vorgesehenen Leckageölauslassöffnungen zugeordnet und die Teilräume sind mit den zugeordneten Leckageölauslassöffnungen fluidisch verbunden. Den beiden Teilräumen kann eine unterschiedliche Anzahl von Leckageölauslassöffnungen zugeordnet sein. Beispielsweise können dem ersten Teilraum weniger Leckageölauslassöffnungen zugeordnet sein als dem zweiten Teilraum oder können dem ersten Teilraum mehr Leckageölauslassöffnungen zugeordnet sein als dem zweiten Teilraum.According to a further embodiment of the present invention, the leakage oil collecting space is divided into a first subchamber and a second subchamber. In this case, the leakage oil collecting channel is fluidically connected to the first subchamber via the through opening and the through bores with which the inner circumferential wall is provided open radially outward into the second subchamber. Different from several provided leakage oil outlet openings are assigned to the two sub-spaces and the sub-spaces are fluidically connected to the assigned leakage oil outlet openings. A different number of leakage oil outlet openings can be assigned to the two sub-spaces. For example, fewer leakage oil outlet openings can be assigned to the first subchamber than the second subchamber or more leakage oil outlet openings can be assigned to the first subchamber than to the second subchamber.

Es kann eine Trennwand vorgesehen sein, mittels der der Leckageölsammelraum zwischen der Innenumfangswand und der Außenumfangswand in die beiden Teilräume unterteilt wird. Die beiden Teilräume können gleich groß sein. Die Trennwand kann sich in Radialrichtung mittig zwischen der Innenumfangswand und der Außenumfangswand befinden und sich in Umfangsrichtung erstrecken.A partition can be provided, by means of which the leakage oil collecting space between the inner circumferential wall and the outer circumferential wall is divided into the two subspaces. The two sub-spaces can be the same size. The partition wall can be located centrally in the radial direction between the inner circumferential wall and the outer circumferential wall and extend in the circumferential direction.

Zweckmäßigerweise befindet sich der zweite Teilraum in Radialrichtung weiter innen als der erste Teilraum. Dementsprechend können sich die dem zweiten Teilraum zugeordneten Leckageölauslassöffnungen in Radialrichtung weiter innen als die dem ersten Teilraum zugeordneten Leckageölauslassöffnungen befinden.The second sub-space is expediently located further inward in the radial direction than the first sub-space. Accordingly, the leakage oil outlet openings assigned to the second subchamber can be located further inward in the radial direction than the leakage oil outlet openings assigned to the first subchamber.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass Dichtbänder radial einwärts von der Innenumfangswand vorstehen und sich zumindest im Wesentlichen parallel zueinander in Umfangsrichtung erstrecken, wobei die zumindest eine Dichtfläche durch die in Radialrichtung weisenden freien Enden der Dichtbänder definiert wird, und zwischen jeweils zwei benachbarten Dichtbändern eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Ringnut gebildet ist, an deren Boden sich jeweils zumindest eine der Durchgangsbohrungen befindet. Die Dichtbänder können gleichmäßig voneinander beabstandet angeordnet sein.Another embodiment of the invention is characterized in that sealing strips protrude radially inward from the inner circumferential wall and extend at least substantially parallel to one another in the circumferential direction, the at least one sealing surface being defined by the free ends of the sealing strips pointing in the radial direction and between two in each case adjacent sealing strips an annular groove extending in the circumferential direction is formed, at the bottom of which there is in each case at least one of the through bores. The sealing strips can be arranged at a uniform distance from one another.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der zweite Teilraum in mehrere Ringnuträume unterteilt, wobei die Ringnuträume mit unterschiedlichen Ringnuten über die entsprechenden Durchgangsbohrungen, mit denen die Innenumfangswand versehen ist, fluidisch verbunden sind. Den Ringnuträumen sind unterschiedliche der Leckageölauslassöffnungen zugeordnet und die Ringnuträume sind mit den ihnen zugeordneten Leckageölauslassöffnungen fluidisch verbunden. Die Ringnuträume sind insbesondere jeweils mit genau einer Ringnut fluidisch verbunden. Den Ringnuträumen kann eine unterschiedliche Anzahl von Leckageölauslassöffnungen zugeordnet sein.According to a further embodiment of the present invention, the second sub-space is divided into several annular groove spaces, the annular groove spaces being fluidically connected with different annular grooves via the corresponding through bores with which the inner circumferential wall is provided. Different leakage oil outlet openings are assigned to the annular groove spaces and the annular groove spaces are fluidically connected to the leakage oil outlet openings assigned to them. In particular, the annular groove spaces are each fluidically connected to exactly one annular groove. A different number of leakage oil outlet openings can be assigned to the annular groove spaces.

Vorzugsweise ist/sind die zumindest eine Leckageölauslassöffnung und/oder die Kühlölauslassöffnung und/oder die Kühlöleinlassöffnung jeweils durch eine Kappe mit einer in Richtung der jeweiligen Leckageölauslassöffnung oder Kühlöleinlassöffnung oder Kühlölauslassöffnung weisenden ersten Kappenöffnung und einer in einer in Bezug auf die Ausrichtung der ersten Kappenöffnung um 90° versetzten Richtung weisenden zweiten Kappenöffnung derart verdeckt, dass aus der Leckageöl- oder Kühlölauslassöffnung strömendes Öl durch die erste Kappenöffnung in die Kappe gelangen und diese um 90° abgelenkt durch die zweite Kappenöffnung verlassen kann, oder in die Kühlöleinlassöffnung einzuleitendes Öl durch die zweite Kappenöffnung in die Kappe gelangen und diese um 90° abgelenkt durch die erste Kappenöffnung in Richtung der Kühlöleinlassöffnung verlassen kann. Grundsätzlich kann die Ablenkung auch um einen beliebigen anderen Winkel erfolgen. Bei den ersten und zweiten Kappenöffnungen einer Kappe kann es sich um zwei separate Öffnungen handeln. Alternativ ist es möglich, dass die beiden Kappenöffnungen miteinander zu einer großen Öffnung verbunden sind.Preferably, the at least one leakage oil outlet opening and / or the cooling oil outlet opening and / or the cooling oil inlet opening is / are each through a cap with a first cap opening pointing in the direction of the respective leakage oil outlet opening or cooling oil inlet opening or cooling oil outlet opening and one in a cap opening at 90 ° in relation to the orientation of the first cap opening The second cap opening pointing in an offset direction is covered in such a way that oil flowing out of the leakage oil or cooling oil outlet opening can enter the cap through the first cap opening and leave it deflected by 90 ° through the second cap opening, or oil to be introduced into the cooling oil inlet opening through the second cap opening reach the cap and leave it deflected by 90 ° through the first cap opening in the direction of the cooling oil inlet opening. In principle, the deflection can also be at any other angle respectively. The first and second cap openings of a cap can be two separate openings. Alternatively, it is possible that the two cap openings are connected to one another to form a large opening.

Zweckmäßigerweise weisen die zweiten Kappenöffnungen der der zumindest einen Leckageölauslassöffnung und/oder der Kühlölauslassöffnung zugeordneten Kappen in dieselbe Richtung, insbesondere in eine Umfangsrichtung, und weist die zweite Kappenöffnung der der Kühlöleinlassöffnung zugeordneten Kappe in die entgegengesetzte Richtung, insbesondere die entgegengesetzte Umfangsrichtung. Falls eine Führungsschiene vorgesehen ist, kann die zweite Kappenöffnung der der Kühlöleinlassöffnung zugeordneten Kappe in Richtung der Führungsschiene weisen. Auf diese Weise lässt sich ein Teil eines in Umfangsrichtung gerichteten Schmierölstroms über die der Kühlöleinlassöffnung zugeordnete Kappe in die Kühlöleinlassöffnung lenken. Der verbleibende Teil des Schmierölstroms, also der Schmierölstrom mit Ausnahme des als Kühlölstrom abgezweigten Teils, kann dann auf die der zweiten Kappenöffnung gegenüberliegenden Rückseite der der zumindest einen Leckageölauslassöffnung und/oder der Kühlölauslassöffnung zugeordneten Kappe treffen und die Kappe umströmen. Durch die Umströmung kann sich im Inneren der jeweiligen Kappe ein Unterdruck einstellen, der dazu führt, dass Öl durch die entsprechende Kühlölauslassöffnung und/oder Leckageölauslassöffnung angesaugt wird.The second cap openings of the caps assigned to the at least one leakage oil outlet opening and / or the cooling oil outlet opening expediently point in the same direction, in particular in a circumferential direction, and the second cap opening of the cap assigned to the cooling oil inlet opening points in the opposite direction, in particular the opposite circumferential direction. If a guide rail is provided, the second cap opening of the cap associated with the cooling oil inlet opening can point in the direction of the guide rail. In this way, part of a flow of lubricating oil directed in the circumferential direction can be directed into the cooling oil inlet opening via the cap assigned to the cooling oil inlet opening. The remaining part of the lubricating oil flow, i.e. the lubricating oil flow with the exception of the part branched off as cooling oil flow, can then hit the rear side of the cap associated with the at least one leakage oil outlet opening and / or the cooling oil outlet opening opposite the second cap opening and flow around the cap. As a result of the flow around the cap, a negative pressure can set in, which leads to oil being sucked in through the corresponding cooling oil outlet opening and / or leakage oil outlet opening.

Vorteilhafterweise sind die Kappen jeweils auf der ihrer zweiten Kappenöffnung gegenüberliegenden Rückseite abgerundet. Somit wird ein auf die abgerundete Seite treffender Schmierölstrom strömungstechnisch vorteilhaft an der Kappe vorbeigeleitet.Advantageously, the caps are each rounded on the rear side opposite their second cap opening. In this way, a flow of lubricating oil that hits the rounded side is advantageously conducted past the cap in terms of flow.

Zweckmäßigerweise sind die der zumindest einen Leckageölauslassöffnung und/oder der Kühlölauslassöffnung zugeordneten Kappen derart ausgebildet, dass die Höhe des sich bei deren Umströmung in ihrem Inneren einstellenden Unterdrucks identisch ist. Vorteilhafterweise sind die der zumindest einen Leckageölauslassöffnung und/oder der Kühlölauslassöffnung zugeordneten Kappen identisch, weisen also einheitliche Abmessungen auf, so dass die Höhe des sich bei der Umströmung der Kappen in deren Inneren einstellenden Unterdrucks identisch ist.The caps assigned to the at least one leakage oil outlet opening and / or the cooling oil outlet opening are expediently designed in such a way that the level of the negative pressure that is established in their interior when the air flows around them is identical. Advantageously, the caps assigned to the at least one leakage oil outlet opening and / or the cooling oil outlet opening are identical, that is to say have uniform dimensions, so that the level of the negative pressure that occurs when the flow flows around the caps is identical.

Die zuvor erwähnte zumindest teilweise Verschließbarkeit der Durchgangsöffnung und/oder der Durchgangsbohrungen, mit denen die Innenumfangswand versehen ist, und/oder der Leckageölauslassöffnungen und/oder der zuvor erwähnte Unterschied zwischen dem Öffnungsquerschnitt der Durchgangsöffnung und der Summe der Bohrungsquerschnitte aller Durchgangsbohrungen, mit denen die Innenumfangswand versehen ist, und/oder die zuvor erwähnte Zuordnung einer unterschiedlichen Anzahl von Leckageölauslassöffnungen zu den Teilräumen beziehungsweise Ringnuträumen ist/sind besonders vorteilhaft, wenn den Leckageölauslassöffnungen jeweils eine Kappe zugeordnet ist. Denn auf diese Weise lässt sich der auf die jeweiligen Leckageölteilströme wirkende und diese fördernde Unterdruck einstellen.The aforementioned at least partial closability of the through opening and / or the through bores with which the inner circumferential wall is provided and / or the leakage oil outlet openings and / or the aforementioned difference between the opening cross section of the through opening and the sum of the bore cross sections of all through bores with which the inner circumferential wall is provided, and / or the aforementioned assignment of a different number of leakage oil outlet openings to the sub-spaces or annular groove spaces is / are particularly advantageous if the leakage oil outlet openings are each assigned a cap. Because in this way the negative pressure acting on the respective leakage oil partial flows and promoting them can be adjusted.

Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Maschine, insbesondere Strömungsmaschine, wie etwa Gas- oder Dampfturbine, umfassend eine Welle und einen Stator, an dem die Welle über ein ölgeschmiertes Lager drehbar gelagert ist, wobei zur Abdichtung von Welle und Stator zumindest ein zuvor beschriebener erfindungsgemäßer Wellendichtring vorgesehen ist. Die Welle kann Bestandteil eines Rotors der Maschine sein und/oder ein Rotor kann mit der Welle verbunden sein. Unter dem Begriff „Stator“ kann insbesondere eine beliebige ortsfeste Komponente, an der die Welle drehbar gelagert ist, verstanden werden.Another object of the present invention is a machine, in particular a flow machine, such as a gas or steam turbine, comprising a shaft and a stator, on which the shaft is rotatably mounted via an oil-lubricated bearing, with at least one previously described according to the invention for sealing the shaft and stator Shaft seal is provided. The shaft can be part of a rotor of the machine and / or a rotor can be connected to the shaft. The term “stator” can be understood to mean, in particular, any fixed component on which the shaft is rotatably mounted.

Zudem schlägt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Maschine vor, insbesondere Strömungsmaschine, wie etwa Gas- oder Dampfturbine, umfassend eine Welle und einen Stator, an dem die Welle über ein ölgeschmiertes Lager drehbar gelagert ist, wobei zur Abdichtung von Welle und Stator zumindest ein Wellendichtring vorgesehen ist, der einen Außenumfang, einen Innenumfang, an dem zumindest eine Dichtfläche ausgebildet ist, und zwei axial einander gegenüberliegende Stirnseiten aufweist. Bei dem zumindest einen Wellendichtring kann es sich um einen zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Wellendichtring handeln. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zwischen den beiden Stirnseiten des Wellendichtrings durchtretendes Leckageöl an der ersten Stirnseite aufgefangen und zu der zweiten Stirnseite rückgeführt.In addition, the present invention proposes a method for operating a machine, in particular a flow machine, such as a gas or steam turbine, comprising a shaft and a stator on which the shaft is rotatably mounted via an oil-lubricated bearing, with at least for sealing the shaft and stator a shaft sealing ring is provided which has an outer circumference, an inner circumference on which at least one sealing surface is formed, and two axially opposite end faces. The at least one shaft sealing ring can be a shaft sealing ring according to the invention as described above. In the method according to the invention, leakage oil passing through between the two end faces of the shaft sealing ring is caught on the first end face and returned to the second end face.

Gemäß einer Ausgestaltung wird Leckageöl teilweise über die zumindest eine Dichtfläche des Wellendichtrings abgeführt und zu der zweiten Stirnseite des Wellendichtrings rückgeführt.According to one embodiment, leakage oil is partially discharged via the at least one sealing surface of the shaft sealing ring and returned to the second end face of the shaft sealing ring.

Bevorzugt wird das an der ersten Stirnseite des Wellendichtrings aufgefangene Leckageöl an der ersten Stirnseite insbesondere mittels eines Kühlfluidstroms, wie etwa eines Kühlöl-oder Kühlluftstroms, gekühlt.The leakage oil caught on the first end face of the shaft sealing ring is preferably cooled on the first end face in particular by means of a flow of cooling fluid, such as a flow of cooling oil or cooling air.

Bezüglich weiterer Vorteile wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung des erfindungsgemäßen Wellendichtrings verwiesen.With regard to further advantages, reference is made to the above description of the shaft sealing ring according to the invention in order to avoid repetition.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung von zwei Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Wellendichtrings unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung deutlich. Darin ist

  • 1 eine schematische Ansicht eines Wellendichtrings gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von der zweiten Stirnseite aus betrachtet;
  • 2 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie II-II in 1;
  • 3 eine schematische Ansicht des Wellendichtrings gemäß der ersten Ausführungsform von der ersten Stirnseite aus betrachtet;
  • 4 eine schematische Ansicht des Wellendichtrings gemäß der ersten Ausführungsform von der ersten Stirnseite aus betrachtet und mit teilweise entfernter Wandung des Kühlkanalbauteils;
  • 5 eine schematische Schnittansicht des in einer Maschine verbauten Wellendichtrings der 1 bis 4; und
  • 6 eine schematische Schnittansicht eines in einer Maschine verbauten Wellendichtrings gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Further features and advantages of the present invention will become clear on the basis of the following description of two embodiments of a shaft sealing ring according to the invention with reference to the accompanying drawing. In it is
  • 1 a schematic view of a shaft seal according to a first embodiment of the present invention viewed from the second end face;
  • 2 a sectional view along the section line II-II in 1 ;
  • 3rd a schematic view of the shaft seal according to the first embodiment viewed from the first end face;
  • 4th a schematic view of the shaft sealing ring according to the first embodiment viewed from the first end face and with the wall of the cooling channel component partially removed;
  • 5 a schematic sectional view of the oil seal installed in a machine in FIG 1 to 4th ; and
  • 6th a schematic sectional view of a shaft sealing ring installed in a machine according to a second embodiment of the present invention.

Die 1 bis 4 zeigen einen Wellendichtring 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Wellendichtring 1 umfasst einen Außenumfang 2, einen Innenumfang 3, an dem vorliegend vier Dichtflächen 4a-d ausgebildet sind, und zwei axial einander gegenüberliegende Stirnseiten 5a,b. An der ersten Stirnseite 5a ist im unteren Bereich eine sich in Umfangsrichtung RU erstreckende, nach oben offene, axial auswärts von der ersten Stirnseite 5a vorstehende Leckageölauffangrinne 6 vorgesehen, die an ihrem freien Ende 7 mit einem sich radial einwärts erstreckenden Überlaufrand 8 versehen ist. Vom freien Ende 9 des Überlaufrands 8 steht ein sich in Umfangsrichtung RU erstreckendes Dichtband 10a radial einwärts vor. Das in Radialrichtung weisende freie Ende des Dichtbands 10a definiert eine weitere Dichtfläche 4e. An der zweiten Stirnseite 5b sind im unteren Bereich fünf Leckageölauslassöffnungen 11 angeordnet, die mit der Leckageölauffangrinne 6 fluidisch verbunden sind, wobei der Boden 12 der Leckageölauffangrinne 6 ein in Richtung der Leckageölauslassöffnungen 11 geneigtes Gefälle aufweist.The 1 to 4th show a shaft seal 1 according to a first embodiment of the present invention. The shaft seal 1 includes an outer perimeter 2 , an inner circumference 3rd , on the present four sealing surfaces 4a-d are formed, and two axially opposite end faces 5a , b. On the first face 5a is in the lower area an extending in the circumferential direction R U , upwardly open, axially outward from the first end face 5a protruding leakage oil collecting channel 6th provided at their free end 7th with a radially inwardly extending overflow rim 8th is provided. From the free end 9 of the overflow margin 8th is a sealing tape extending in the circumferential direction R U 10a radially inwards. The free end of the sealing tape pointing in the radial direction 10a defines another sealing surface 4e . On the second face 5b there are five leakage oil outlet openings in the lower area 11 arranged with the leakage oil gutter 6th are fluidically connected, the bottom 12th the leakage oil gutter 6th one in the direction of the leakage oil outlet openings 11 has an inclined slope.

Der Wellendichtring 1 umfasst zwei die Stirnseiten 5a,b bildende Stirnwände 13a,b sowie eine Innenumfangswand 14 und eine Außenumfangswand 15. Die Innenumfangswand 14 ist im unteren Bereich des Wellendichtrings 1 mit einer Vielzahl von radialen Durchgangsbohrungen 16 versehen. Unterhalb der Durchgangsbohrungen 16 ist ein sich in Umfangsrichtung RU erstreckender Leckageölsammelraum 17 angeordnet, der von der Innenumfangswand 14, der Außenumfangswand 15 und den beiden Stirnwänden 13a,b begrenzt wird und sowohl mit der Leckageölauffangrinne 6 als auch mit den Leckageölauslassöffnungen 11 fluidisch verbunden ist. Genauer gesagt ist die Leckageölauffangrinne 6 vorliegend mit dem Leckageölsammelraum 17 über eine sich in Umfangsrichtung RU erstreckende längliche Durchgangsöffnung 18 in der ersten Stirnwand 13a fluidisch verbunden. Außerdem ist die zweite Stirnwand 13b mit fünf axialen Durchgangsbohrungen 19 versehen, die an ihren axial äußeren Enden die Leckageölauslassöffnungen 11 definieren.The shaft seal 1 includes two of the end faces 5a , b forming end walls 13a , b and an inner peripheral wall 14th and an outer peripheral wall 15th . The inner peripheral wall 14th is in the lower area of the shaft seal 1 with a large number of radial through holes 16 Mistake. Below the through holes 16 is a leakage oil collecting space extending in the circumferential direction R U 17th arranged by the inner peripheral wall 14th , the outer peripheral wall 15th and the two end walls 13a , b is limited and both with the leakage oil gutter 6th as well as with the leakage oil outlet openings 11 is fluidically connected. More precisely, is the leakage oil gutter 6th in the present case with the leakage oil collecting chamber 17th via an elongated through opening extending in the circumferential direction R U 18th in the first front wall 13a fluidically connected. Also is the second end wall 13b with five axial through holes 19th provided, the leakage oil outlet openings at their axially outer ends 11 define.

Darüber hinaus umfasst der Wellendichtring 1 vier Dichtbänder 10b-e, die radial einwärts von der Innenumfangswand 14 vorstehen und sich parallel zueinander und gleichmäßig voneinander beabstandet in Umfangsrichtung RU erstrecken. Die in Radialrichtung weisenden freien Enden der Dichtbänder 10b-e definieren die vier Dichtflächen 4a-d. Zwischen jeweils zwei benachbarten Dichtbändern 10b-e ist eine sich in Umfangsrichtung RU erstreckende Ringnut 20 gebildet, an deren Boden 21 sich zumindest eine der Durchgangsbohrungen 16 befindet. Hierbei erstrecken sich die Durchgangsbohrungen 16 ausgehend von den Oberseiten der Böden 21 der Ringnuten 20 radial auswärts und münden in den Leckageölsammelraum 17.It also includes the shaft seal 1 four sealing tapes 10b-e that is radially inward from the inner peripheral wall 14th protrude and extend parallel to one another and evenly spaced from one another in the circumferential direction R U. The free ends of the sealing strips pointing in the radial direction 10b-e define the four sealing surfaces 4a-d . Between every two adjacent sealing tapes 10b-e is an annular groove extending in the circumferential direction R U 20th formed at the bottom 21 at least one of the through holes 16 is located. The through bores extend here 16 starting from the tops of the floors 21 the ring grooves 20th radially outwards and open into the leakage oil collection chamber 17th .

Unmittelbar unterhalb der Leckageölauffangrinne 6 erstreckt sich ein Kühlkanal 22 mit einer Kanaleinlassöffnung 23 und einer Kanalauslassöffnung 24. Zur Bildung des Kühlkanals 22 ist ein Kühlkanalbauteil 25 mittels einer Schraubverbindung 26 an der ersten Stirnseite 5a des Wellendichtrings 1 befestigt. Vorliegend wird der Kühlkanal 22 durch die erste Stirnwand 13a und das Kühlkanalbauteil 25 begrenzt. An der zweiten Stirnseite 5b des Wellendichtrings 1 sind im unteren Bereich eine Kühlöleinlassöffnung 27 und eine Kühlölauslassöffnung 28 vorgesehen, wobei die Kanaleinlassöffnung 23 mit der Kühlöleinlassöffnung 27 fluidisch verbunden ist und die Kanalauslassöffnung 24 mit der Kühlölauslassöffnung 28 fluidisch verbunden ist. Konkret befindet sich in der zweiten Stirnwand 13b eine weitere axiale Durchgangsbohrung 19, die an ihrem axial äußeren Ende die Kühlöleinlassöffnung 27 definiert, und noch eine weitere axiale Durchgangsbohrung 19, die an ihrem axial äußeren Ende die Kühlölauslassöffnung 28 definiert. Zwei weitere axiale Durchgangsbohrungen 19 befinden sich in der ersten Stirnwand 13a, nämlich eine erste axiale Durchgangsbohrung 19, die an ihrem axial äußeren Ende die Kanaleinlassöffnung 23 definiert, und eine zweite axiale Durchgangsbohrung 19, die an ihrem axial äußeren Ende die Kanalauslassöffnung 24 definiert. Vorliegend ist die axiale Durchgangsbohrung 19 der Kanaleinlassöffnung 23 mit der axialen Durchgangsbohrung 19 der Kühlöleinlassöffnung 27 über eine Kühlöleinlassrohrverbindung 29 fluidisch verbunden. Die axiale Durchgangsbohrung 19 der Kanalauslassöffnung 24 ist mit der axialen Durchgangsbohrung 19 der Kühlölauslassöffnung 28 über eine Kühlölauslassrohrverbindung 30 fluidisch verbunden.Immediately below the leakage oil collecting channel 6th a cooling channel extends 22nd with a duct inlet opening 23 and a duct outlet opening 24 . To form the cooling channel 22nd is a cooling duct component 25th by means of a screw connection 26th on the first face 5a of the shaft seal 1 attached. The cooling duct is used here 22nd through the first front wall 13a and the cooling channel component 25th limited. On the second face 5b of the shaft seal 1 are a cooling oil inlet opening in the lower area 27 and a cooling oil outlet port 28 provided, the channel inlet opening 23 with the cooling oil inlet opening 27 is fluidly connected and the channel outlet opening 24 with the cooling oil outlet opening 28 is fluidically connected. Specifically is located in the second front wall 13b another axial through hole 19th , the cooling oil inlet opening at its axially outer end 27 defined, and another axial through hole 19th which has the cooling oil outlet opening at its axially outer end 28 Are defined. Two more axial through holes 19th are located in the first front wall 13a , namely a first axial through hole 19th , the channel inlet opening at its axially outer end 23 defined, and a second axial through hole 19th , the duct outlet opening at its axially outer end 24 Are defined. Here is the axial through hole 19th the duct inlet opening 23 with the axial through hole 19th the cooling oil inlet opening 27 via a cooling oil inlet pipe connection 29 fluidically connected. The axial through hole 19th the duct outlet opening 24 is with the axial through hole 19th the cooling oil outlet opening 28 via a cooling oil outlet pipe connection 30th fluidically connected.

In einer alternativen Ausgestaltung kann eine Durchgangsbohrung zwischen den beiden Stirnseiten 5a,b des Wellendichtrings 1 vorgesehen sein, die an ihrem einen axialen Ende die Kühlöleinlassöffnung 27 und an ihrem gegenüberliegenden axialen Ende die Kanaleinlassöffnung 23 definiert, und/oder kann eine Durchgangsbohrung zwischen den beiden Stirnseiten 5a,b des Wellendichtrings 1 vorgesehen sein, die an ihrem einen axialen Ende die Kühlölauslassöffnung 28 und an ihren gegenüberliegenden axialen Ende die Kanalauslassöffnung 24 definiert.In an alternative embodiment, a through hole can be provided between the two end faces 5a , b of the shaft seal 1 be provided, the cooling oil inlet opening at one axial end 27 and the channel inlet opening at its opposite axial end 23 defined, and / or can be a through hole between the two end faces 5a , b of the shaft seal 1 be provided, the cooling oil outlet opening at one axial end 28 and at its opposite axial end the channel outlet opening 24 Are defined.

Vorliegend sind die Kühlöleinlassöffnung 27, die Kühlölauslassöffnung 28 und die fünf Leckageölauslassöffnungen 11 in Umfangsrichtung RU hintereinander angeordnet, wobei sich die Leckageölauslassöffnungen 11 zwischen der Kühlöleinlassöffnung 27 und der Kühlölauslassöffnung 28 befinden. Darüber hinaus ist an der zweiten Stirnseite 5b des Wellendichtrings 1 oberhalb der Kühlöleinlassöffnung 27 eine sich in Umfangsrichtung RU erstreckende, axial auswärts von der zweiten Stirnseite 5b vorstehende Führungsschiene 31 zum Einleiten von Kühlöl in die Kühlöleinlassöffnung 27 vorgesehen.Here are the cooling oil inlet openings 27 , the cooling oil outlet opening 28 and the five leakage oil outlets 11 arranged one behind the other in the circumferential direction R U , the leakage oil outlet openings 11 between the cooling oil inlet opening 27 and the cooling oil outlet port 28 are located. In addition, is on the second face 5b of the shaft seal 1 above the cooling oil inlet opening 27 one extending in the circumferential direction R U , axially outward from the second end face 5b protruding guide rail 31 for introducing cooling oil into the cooling oil inlet opening 27 intended.

Die Leckageölauslassöffnungen 11, die Kühlöleinlassöffnung 27 und die Kühlölauslassöffnung 28 sind jeweils durch eine Kappe 32 mit einer ersten Kappenöffnung 33 und einer zweiten Kappenöffnung 34 verdeckt. Die ersten Kappenöffnungen 33 weisen jeweils in Richtung der jeweiligen Leckageölauslassöffnung 11 oder Kühlöleinlassöffnung 27 oder Kühlölauslassöffnung 28. Die zweiten Kappenöffnungen 34 weisen jeweils in eine in Bezug auf die Ausrichtung der zugehörigen ersten Kappenöffnung 33 um 90° versetzten Richtung. Genauer gesagt weist die zweite Kappenöffnung 34 der der Kühlöleinlassöffnung 27 zugeordneten Kappe 32 in Richtung der Führungsschiene 31 und weisen die zweiten Kappenöffnungen 34 der den Leckageölauslassöffnungen 11 und der Kühlölauslassöffnung 28 zugeordneten Kappen 32 in die entgegengesetzte Richtung. Vorliegend sind die ersten und zweiten Kappenöffnungen 33, 34 einer Kappe 32 miteinander verbunden. Die Kappen 32 sind jeweils auf der ihrer zweiten Kappenöffnung 34 gegenüberliegenden Rückseite 35 abgerundet.The leakage oil outlets 11 , the cooling oil inlet opening 27 and the cooling oil outlet port 28 are each through a cap 32 with a first cap opening 33 and a second cap opening 34 covered. The first cap openings 33 each point in the direction of the respective leakage oil outlet opening 11 or cooling oil inlet opening 27 or cooling oil outlet opening 28 . The second cap openings 34 each point into one with respect to the orientation of the associated first cap opening 33 direction offset by 90 °. More precisely, the second cap has an opening 34 that of the cooling oil inlet opening 27 associated cap 32 in the direction of the guide rail 31 and have the second cap openings 34 of the leakage oil outlet openings 11 and the cooling oil outlet port 28 assigned caps 32 in the opposite direction. Here are the first and second cap openings 33 , 34 a cap 32 connected with each other. The caps 32 are each on their second cap opening 34 opposite back 35 rounded.

5 zeigt eine schematische Schnittansicht des in einer Maschine, vorliegend einer Gasturbine 36, verbauten zuvor beschriebenen Wellendichtrings 1 gemäß der ersten Ausführungsform. Die Gasturbine 36 umfasst eine Welle 37 und einen Stator 38, an dem die Welle 37 über ein ölgeschmiertes Lager 39 drehbar gelagert ist. Der Wellendichtring 1 ist zwischen der Welle 37 und dem Stator 38 angeordnet und am Stator 38 ortsfest montiert, und dichtet die Welle 37 gegen den Stator 38 ab. Auf diese Weise wird ein an die zweite Stirnseite 5b des Wellendichtrings 1 angrenzender Lagerbereich 40, in dem sich das Lager 39 befindet, gegen eine an die erste Stirnseite 5a des Wellendichtrings 1 angrenzende Hochtemperaturumgebung 41 abgedichtet, die insbesondere aufgrund von Strahlungswärme wärmer als der Lagerbereich 40 ist. 5 shows a schematic sectional view of the in a machine, in this case a gas turbine 36 , installed shaft seal ring described above 1 according to the first embodiment. The gas turbine 36 includes a shaft 37 and a stator 38 on which the shaft 37 via an oil-lubricated bearing 39 is rotatably mounted. The shaft seal 1 is between the shaft 37 and the stator 38 arranged and on the stator 38 fixed in place and seals the shaft 37 against the stator 38 from. In this way one is attached to the second face 5b of the shaft seal 1 adjacent storage area 40 in which the warehouse 39 is located against one of the first end face 5a of the shaft seal 1 adjacent high temperature environment 41 sealed, which is warmer than the storage area, in particular due to radiant heat 40 is.

Im Folgenden wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben der zuvor beschriebenen Gasturbine 36 beschrieben. Während des Betriebs der Gasturbine 36 dringt Schmieröl aus dem Lager 39 an der zweiten Stirnseite 5b des Wellendichtrings 1 als Leckageöl in einen Bereich zwischen dem Wellendichtring 1 und der Welle 37 ein.A method according to the invention for operating the gas turbine described above is described below 36 described. During the operation of the gas turbine 36 lubricating oil leaks out of the bearing 39 on the second face 5b of the shaft seal 1 as leakage oil in an area between the shaft seal 1 and the wave 37 a.

Ein erster Teilstrom LT1 des Leckageöls tritt ausgehend von der zweiten Stirnseite 5b vollständig bis zur ersten Stirnseite 5a hindurch, tropft und/oder fließt auf die Leckageölauffangrinne 6, wird also an der ersten Stirnseite 5a aufgefangen, und wird dann insbesondere unter Nutzung der Schwerkraft zu der zweiten Stirnseite 5b rückgeführt. Genauer gesagt fließt das Leckageöl LT1 zum tiefsten Punkt der Leckageölauffangrinne 6 und von dort aus durch die Durchgangsöffnung 18 in den Leckageölsammelraum 17. Das Leckageöl LT1 fließt dann vom Leckageölsammelraum 17 durch die fünf axialen Durchgangsbohrungen 19 in der zweiten Stirnwand 13b, die den fünf Leckageölauslassöffnungen 11 zugeordnet sind, und gelangt dann durch die ersten Kappenöffnungen 33 in die den Leckageölauslassöffnungen 11 zugeordneten Kappen 32. Nach Durchströmen der Kappen 32 verlässt das Leckageöl LT1 die Kappen 32 um 90° abgelenkt durch die zweiten Kappenöffnungen 34 in den Lagerbereich 40.A first partial flow LT 1 of the leakage oil occurs starting from the second end face 5b completely up to the first face 5a through, drips and / or flows onto the leakage oil collecting channel 6th , is therefore on the first face 5a is collected, and is then, in particular using gravity, to the second end face 5b returned. More precisely, the leakage oil LT 1 flows to the lowest point of the leakage oil collecting channel 6th and from there through the through opening 18th into the leakage oil collecting chamber 17th . The leakage oil LT 1 then flows from the leakage oil collecting chamber 17th through the five axial through holes 19th in the second front wall 13b that correspond to the five leakage oil outlets 11 are assigned, and then passes through the first cap openings 33 into the leakage oil outlet openings 11 assigned caps 32 . After flowing through the caps 32 the LT 1 leakage oil leaves the caps 32 deflected by 90 ° through the second cap openings 34 in the storage area 40 .

Um zu verhindern, dass an der ersten Stirnseite 5a auf das aufgefangene Leckageöl LT1 einwirkende Wärme, insbesondere Strahlungswärme, zu einer Verkokung des Leckageöls LT1 führt, wird das Leckageöl LT1 an der ersten Stirnseite 5a mittels eines Kühlölstroms K gekühlt. Genauer gesagt wird veranlasst durch die Drehung der Welle 37 ein Schmierölstrom S in Rotordrehrichtung RD und in einer Umfangsrichtung RU des Wellendichtrings 1 bewirkt. Ein Teil des Schmierölstroms S wird mittels der Führungsschiene 31 und unter Nutzung der Schwerkraft als Kühlölstrom K durch die zweite Kappenöffnung 34 der der Kühlöleinlassöffnung 27 zugeordneten Kappe 32 in selbige eingeleitet und verlässt die Kappe 32 nach deren Durchströmung um 90° abgelenkt durch die erste Kappenöffnung 33 in Richtung der Kühlöleinlassöffnung 27. Der Kühlölstrom K strömt dann über die Kühlöleinlassöffnung 27 in die der Kühlöleinlassöffnung 27 zugeordnete axiale Durchgangsbohrung 19 und gelangt dann über die Kühlöleinlassrohrverbindung 29 und die der Kanaleinlassöffnung 23 zugeordnete axiale Durchgangsbohrung 19 in den Kühlkanal 22. Nach Durchströmen des Kühlkanals 22 in Drehrichtung RD der Welle 37 und in Umfangsrichtung RU tritt der Kühlölstrom K über die Kanalauslassöffnung 24 in die der Kanalauslassöffnung 24 zugeordnete axiale Durchgangsbohrung 19 ein und fließt von dort aus weiter durch die Kühlölauslassrohrverbindung 30 und die der Kühlölauslassöffnung 28 zugeordnete axiale Durchgangsbohrung 19 in Richtung der Kühlölauslassöffnung 28. Der aus der Kühlölauslassöffnung 28 strömende Kühlstrom K gelangt dann durch die erste Kappenöffnung 33 der der Kühlölauslassöffnung 28 zugeordneten Kappe 32 in diese hinein und verlässt die Kappe 32 nach deren Durchströmung um 90° abgelenkt durch die zweite Kappenöffnung 34 in den Lagerbereich 40.To prevent that on the first face 5a Heat acting on the collected leakage oil LT 1 , in particular radiant heat, leads to coking of the leakage oil LT 1 , the leakage oil LT 1 becomes at the first end face 5a cooled by means of a cooling oil flow K. More precisely, it is caused by the rotation of the shaft 37 a lubricating oil flow S in the direction of rotation of the rotor R D and in a circumferential direction R U of the shaft sealing ring 1 causes. A part of the lubricating oil flow S is by means of the guide rail 31 and using gravity as cooling oil flow K through the second cap opening 34 that of the cooling oil inlet opening 27 associated cap 32 initiated into the same and leaves the cap 32 after it has flowed through it is deflected by 90 ° through the first cap opening 33 in the direction of the cooling oil inlet opening 27 . The cooling oil flow K then flows through the cooling oil inlet opening 27 into that of the cooling oil inlet opening 27 associated axial through hole 19th and then passes through the cooling oil inlet pipe connection 29 and that of the duct inlet opening 23 associated axial through hole 19th in the cooling duct 22nd . After flowing through the cooling channel 22nd in the direction of rotation R D of the shaft 37 and the cooling oil flow K passes in the circumferential direction R U via the duct outlet opening 24 into the duct outlet opening 24 associated axial through hole 19th and flows from there through the cooling oil outlet pipe connection 30th and that of the cooling oil outlet opening 28 associated axial through hole 19th in the direction of the cooling oil outlet opening 28 . The one from the cooling oil outlet 28 flowing cooling stream K then passes through the first cap opening 33 that of the cooling oil outlet opening 28 associated cap 32 into this and leaves the cap 32 after it has flowed through, it is deflected by 90 ° through the second cap opening 34 in the storage area 40 .

Die den Leckageölauslassöffnungen 11 und der Kühlölauslassöffnung 28 zugeordneten Kappen 32 werden von dem verbleibenden Teil des Schmierölstroms S, also dem Teil des Schmierölstroms S, der nicht als Kühlölstrom K abgezweigt wird, derart von ihrer Rückseite 35 ausgehend umströmt, dass sich im Inneren der Kappen 32 ein Unterdruck aufbaut. Dieser Unterdruck führt dazu, dass das Leckageöl LT1 durch die Leckageölauslassöffnungen 11 und das Kühlöl K durch die Kühlölauslassöffnung 28 hindurch angesaugt wird.The leakage oil outlet openings 11 and the cooling oil outlet port 28 assigned caps 32 are of the remaining part of the lubricating oil flow S, that is to say the part of the lubricating oil flow S that is not branched off as the cooling oil flow K, in this way from their rear side 35 starting around that flows inside the caps 32 a negative pressure builds up. This negative pressure leads to the leakage oil LT 1 through the leakage oil outlet openings 11 and the cooling oil K through the cooling oil outlet port 28 is sucked through.

Ein zweiter Teilstrom LT2 des in den Bereich zwischen dem Wellendichtring 1 und der Welle 37 eindringenden Leckageöls tritt nicht bis zur ersten Stirnseite 5a hindurch, sondern sammelt sich in den zwischen den Dichtbändern 10b-e gebildeten Ringnuten 20 und wird von dort über die radialen Durchgangsbohrungen 16 in der Innenumfangswand 14 abgeführt und zu der zweiten Stirnseite 5b des Wellendichtrings 1 rückgeführt. Genauer gesagt fließt das Leckageöl LT2 über die radialen Durchgangsbohrungen 16 zunächst in den Leckageölsammelraum 17 und wird von dort aus über den gleichen Weg wie bereits der erste Teilstrom LT1 in den Lagerbereich 40 zurückgeführt.A second partial flow LT 2 of the in the area between the shaft sealing ring 1 and the wave 37 penetrating leakage oil does not reach the first face 5a through, but collects in the between the sealing tapes 10b-e formed ring grooves 20th and is from there via the radial through holes 16 in the inner peripheral wall 14th discharged and to the second face 5b of the shaft seal 1 returned. More precisely, the leakage oil LT 2 flows through the radial through bores 16 first in the leakage oil collecting chamber 17th and is from there via the same route as the first partial flow LT 1 into the storage area 40 returned.

6 zeigt eine schematische Schnittansicht eines in einer Maschine, vorliegend einer Gasturbine 36, verbauten Wellendichtrings 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Wellendichtring 1 gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen Wellendichtring 1 gemäß der ersten Ausführungsform lediglich dadurch, dass bei dem Wellendichtring 1 gemäß der zweiten Ausführungsform der Leckageölsammelraum 17 mittels einer Trennwand 42 in einen ersten Teilraum 17a und einen zweiten Teilraum 17b unterteilt ist. Vorliegend sind die beiden Teilräume 17a, 17b gleich groß. Genauer gesagt befindet sich die Trennwand 42 in Radialrichtung mittig zwischen der Innenumfangswand 14 und der Außenumfangswand 15 und erstreckt sich in Umfangsrichtung RU. Somit befindet sich der zweite Teilraum 17b in Radialrichtung weiter innen als der erste Teilraum 17a. Die Leckageölauffangrinne 6 ist über die Durchgangsöffnung 18 mit dem ersten Teilraum 17a, nicht jedoch mit dem zweiten Teilraum 17b fluidisch verbunden. Die Durchgangsbohrungen 16, mit denen die Innenumfangswand 14 versehen ist, münden radial auswärts in den zweiten Teilraum 17b. 6th shows a schematic sectional view of a machine in a machine, in the present case a gas turbine 36 , installed shaft seal 1 according to a second embodiment of the present invention. The shaft seal 1 according to the second embodiment differs from the shaft sealing ring described above 1 according to the first embodiment only in that the shaft sealing ring 1 according to the second embodiment, the leakage oil collecting space 17th by means of a partition 42 in a first subspace 17a and a second subspace 17b is divided. Here are the two sub-spaces 17a , 17b same size. More precisely, the partition is located 42 in the radial direction centrally between the inner circumferential wall 14th and the outer peripheral wall 15th and extends in the circumferential direction R U. The second sub-space is thus located 17b further inward in the radial direction than the first subspace 17a . The leakage oil gutter 6th is through the through hole 18th with the first subspace 17a , but not with the second subspace 17b fluidically connected. The through holes 16 with which the inner peripheral wall 14th is provided, open radially outward into the second sub-space 17b .

Wie bereits in der ersten Ausführungsform sind auch in der zweiten Ausführungsform insgesamt fünf Leckageölauslassöffnungen 11 vorgesehen. Von diesen sind zwei dem ersten Teilraum 17a und die verbleibenden drei dem zweiten Teilraum 17b zugeordnet. Die Teilräume 17a, 17b sind mit den zugeordneten Leckageölauslassöffnungen 11 fluidisch verbunden. In 6 sind die beiden Leckageölauslassöffnungen 11 des ersten Teilraums 17a, jedoch lediglich eine der drei Leckageölauslassöffnungen des zweiten Teilraums 17b, die sich in Radialrichtung weiter innen als die dem ersten Teilraum 17a zugeordneten Leckageölauslassöffnungen 11 befinden, zu sehen. Die den fünf Leckageölauslassöffnungen 11 zugeordneten Kappen 32 sind vorliegend alle identisch, weisen also einheitliche Abmessungen auf.As in the first embodiment, there are also a total of five leakage oil outlet openings in the second embodiment 11 intended. Two of these are in the first subspace 17a and the remaining three to the second subspace 17b assigned. The subspaces 17a , 17b are with the associated leakage oil outlet openings 11 fluidically connected. In 6th are the two leakage oil outlet openings 11 of the first subspace 17a , but only one of the three leakage oil outlet openings of the second sub-space 17b that are further inward in the radial direction than that of the first subspace 17a associated leakage oil outlet openings 11 are located to see. The five leakage oil outlets 11 assigned caps 32 are all identical in the present case, so they have uniform dimensions.

Während des Betriebs der den Wellendichtring 1 gemäß der zweiten Ausführungsform umfassenden Gasturbine 36 fließt das an der ersten Stirnseite 5a aufgefangene Leckageöl LT1 zum tiefsten Punkt der Leckageölauffangrinne 6 und von dort aus durch die Durchgangsöffnung 18 in den ersten Teilraum 17a des Leckageölsammelraums 17. Das Leckageöl LT1 fließt dann vom ersten Teilraum 17a durch die zwei axialen Durchgangsbohrungen 19 in der zweiten Stirnwand 13b, die den zwei Leckageölauslassöffnungen 11 zugeordnet sind, die dem ersten Teilraum 17a zugeordnet sind, und gelangt dann nach Durchströmen der entsprechenden Kappen 32 in den Lagerbereich 40. Das Leckageöl LT2 fließt über die radialen Durchgangsbohrungen 16 zunächst in den zweiten Teilraum 17b des Leckageölsammelraums 17 und von diesem durch die drei axialen Durchgangsbohrungen 19 in der zweiten Stirnwand 13b, die den drei Leckageölauslassöffnungen 11 zugeordnet sind, die dem zweiten Teilraum 17b zugeordnet sind, und wird schließlich nach Durchströmen der entsprechenden Kappen 32 in den Lagerbereich 40 zurückgeführt.During operation of the oil seal 1 according to the second embodiment comprising gas turbine 36 flows on the first face 5a Leakage oil collected LT 1 to the lowest point of the leakage oil collecting channel 6th and from there through the through opening 18th in the first subspace 17a the leakage oil collecting chamber 17th . The leakage oil LT 1 then flows from the first subspace 17a through the two axial through holes 19th in the second front wall 13b corresponding to the two leakage oil outlet openings 11 are assigned to the first subspace 17a are assigned, and then arrives after flowing through the corresponding caps 32 in the storage area 40 . The leakage oil LT 2 flows through the radial through bores 16 first in the second sub-space 17b the leakage oil collecting chamber 17th and from this through the three axial through bores 19th in the second front wall 13b corresponding to the three leakage oil outlets 11 are assigned to the second subspace 17b are assigned, and is finally after flowing through the corresponding caps 32 in the storage area 40 returned.

Da die den fünf Leckageölauslassöffnungen 11 zugeordneten Kappen 32 identisch sind, ist bei gleichen Umströmungsbedingungen der Kappen 32 durch den Teil des Schmierölstroms S, der nicht als Kühlölstrom K abgezweigt wird, auch die Höhe des sich bei deren Umströmung in ihrem Inneren einstellenden Unterdrucks identisch. Da dem zweiten Teilraum 17b gleichzeitig mehr Kühlölauslassöffnungen 11 als dem ersten Teilraum 17a zugeordnet sind, wirkt auf den Leckageölteilstrom LT2 ein größerer Unterdruck beziehungsweise Sog als auf den Leckageölteilstrom LT1.As the five leakage oil outlet openings 11 assigned caps 32 are identical, is with the same flow conditions around the caps 32 due to the part of the lubricating oil flow S that is not branched off as cooling oil flow K, the level of the negative pressure that is established in its interior when it flows around is identical. Since the second subspace 17b at the same time more cooling oil outlet openings 11 as the first subspace 17a are assigned, a greater negative pressure or suction acts on the leakage oil partial flow LT 2 than on the leakage oil partial flow LT 1 .

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been illustrated and described in more detail by the preferred exemplary embodiment, the invention is not restricted by the disclosed examples and other variations can be derived therefrom by the person skilled in the art without departing from the scope of protection of the invention.

Claims (16)

Wellendichtring (1) umfassend einen Außenumfang (2), einen Innenumfang (3), an dem zumindest eine Dichtfläche (4a-d) ausgebildet ist, und zwei axial einander gegenüberliegende Stirnseiten (5a,b), dadurch gekennzeichnet, dass an der ersten Stirnseite (5a) im unteren Bereich eine sich in Umfangsrichtung (RU) erstreckende, nach oben offene, axial auswärts von der ersten Stirnseite (5a) vorstehende Leckageölauffangrinne (6) vorgesehen ist, die zum Ablassen von in der Leckageölauffangrinne (6) aufgefangenem Leckageöl mit zumindest einer an der zweiten Stirnseite (5b) im unteren Bereich angeordneten Leckageölauslassöffnung (11) fluidisch verbunden ist.Shaft sealing ring (1) comprising an outer circumference (2), an inner circumference (3) on which at least one sealing surface (4a-d) is formed, and two axially opposite end faces (5a, b), characterized in that on the first end face (5a) in the lower area there is an upwardly open leakage oil collecting channel (6) which extends in the circumferential direction (R U ) and protrudes axially outward from the first end face (5a) and which is used to drain the leakage oil collected in the leakage oil collecting channel (6) at least one leakage oil outlet opening (11) arranged on the second end face (5b) in the lower region is fluidically connected. Wellendichtring (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (12) der Leckageölauffangrinne (6) mit einem in Richtung der Leckageölauslassöffnung (11) geneigten Gefälle versehen ist.Shaft seal (1) Claim 1 , characterized in that the bottom (12) of the leakage oil collecting channel (6) is provided with a slope inclined in the direction of the leakage oil outlet opening (11). Wellendichtring (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich unmittelbar unterhalb der Leckageölauffangrinne (6) ein Kühlkanal (22) erstreckt, der von einem Kühlfluid, insbesondere Kühlöl oder Kühlluft, durchströmbar ist, um in der Leckageölauffangrinne (6) befindliches Leckageöl zu kühlen.Shaft seal (1) Claim 1 or 2 , characterized in that a cooling channel (22) extends directly below the leakage oil collecting channel (6) through which a cooling fluid, in particular cooling oil or cooling air, can flow in order to cool leakage oil located in the leakage oil collecting channel (6). Wellendichtring (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (22) mit einer Kühlöleinlassöffnung (27) und mit einer Kühlölauslassöffnung (28) fluidisch verbunden ist, wobei die Kühlöleinlassöffnung (27) und die Kühlölauslassöffnung (28) an der zweiten Stirnseite (5b) vorgesehen sind, und die Kühlölauslassöffnung (28) insbesondere der zumindest einen Leckageölauslassöffnung (11) entspricht.Shaft seal (1) Claim 3 , characterized in that the cooling channel (22) is fluidically connected to a cooling oil inlet opening (27) and to a cooling oil outlet opening (28), the cooling oil inlet opening (27) and the cooling oil outlet opening (28) being provided on the second end face (5b), and the cooling oil outlet opening (28) corresponds in particular to the at least one leakage oil outlet opening (11). Wellendichtring (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der zweiten Stirnseite (5b) oberhalb der Kühlöleinlassöffnung (27) eine sich in Umfangsrichtung (RU) erstreckende, axial auswärts von der zweiten Stirnseite (5b) vorstehende Führungsschiene (31) vorgesehen ist, die ausgebildet ist, um Kühlöl in die Kühlöleinlassöffnung (27) einzuleiten.Shaft seal (1) Claim 4 , characterized in that on the second end face (5b) above the cooling oil inlet opening (27) a guide rail (31) extending in the circumferential direction (R U ) and projecting axially outward from the second end face (5b) is provided, which is designed to Introduce cooling oil into the cooling oil inlet opening (27). Wellendichtring (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Innenumfangswand (14) im unteren Bereich des Wellendichtrings (1) mit einer Vielzahl von Durchgangsbohrungen (16) versehen ist, und dass unterhalb der Durchgangsbohrungen (16) ein sich in Umfangsrichtung (RU) erstreckender Leckageölsammelraum (17) vorgesehen ist, der von der Innenumfangswand (14), einer Außenumfangswand (15) und zwei die Stirnseiten (5a,b) bildenden Stirnwänden (13a,b) des Wellendichtrings (1) begrenzt wird und mit der zumindest einen Leckageölauslassöffnung (11) fluidisch verbunden ist.Shaft sealing ring (1) according to one of the preceding claims, characterized in that an inner peripheral wall (14) in the lower region of the shaft sealing ring (1) is provided with a plurality of through bores (16), and that below the through bores (16) a (R U ) extending leakage oil collecting space (17) is provided, which is delimited by the inner peripheral wall (14), an outer peripheral wall (15) and two end walls (13a, b) of the shaft sealing ring (1) forming the end faces (5a, b) and with the at least one leakage oil outlet opening (11) is fluidically connected. Wellendichtring (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leckageölauffangrinne (6) mit dem Leckageölsammelraum (17) fluidisch verbunden ist, insbesondere über eine in der die erste Stirnseite (5a) bildende Stirnwand (13a) vorgesehene Durchgangsöffnung (18) .Shaft seal (1) Claim 6 , characterized in that the leakage oil collecting channel (6) is fluidically connected to the leakage oil collecting space (17), in particular via a through opening (18) provided in the end wall (13a) forming the first end face (5a). Wellendichtring (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Leckageölsammelraum (17) in einen ersten Teilraum (17a) und einen zweiten Teilraum (17b) unterteilt ist, wobei die Leckageölauffangrinne (6) mit dem ersten Teilraum (17a) über die Durchgangsöffnung (18) fluidisch verbunden ist und die Durchgangsbohrungen (16), mit denen die Innenumfangswand (14) versehen ist, radial auswärts in den zweiten Teilraum (17b) münden, und den beiden Teilräumen (17a, 17b) unterschiedliche von mehreren vorgesehenen Leckageölauslassöffnungen (11) zugeordnet sind und die Teilräume (17a, 17b) mit den zugeordneten Leckageölauslassöffnungen (11) fluidisch verbunden sind.Shaft seal (1) Claim 7 , characterized in that the leakage oil collecting space (17) is divided into a first subchamber (17a) and a second subchamber (17b), the leakage oil collecting channel (6) being fluidically connected to the first subchamber (17a) via the through opening (18) and the through bores (16) with which the inner circumferential wall (14) is provided open radially outward into the second subchamber (17b), and different of several provided leakage oil outlet openings (11) are assigned to the two subspaces (17a, 17b) and the subspaces ( 17a, 17b) are fluidically connected to the assigned leakage oil outlet openings (11). Wellendichtring (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass den beiden Teilräumen (17a, 17b) eine unterschiedliche Anzahl von Leckageölauslassöffnungen (11) zugeordnet ist.Shaft seal (1) Claim 8 , characterized in that the two sub-spaces (17a, 17b) are assigned a different number of leakage oil outlet openings (11). Wellendichtring (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Dichtbänder (10b-e) radial einwärts von der Innenumfangswand (14) vorstehen und sich zumindest im Wesentlichen parallel zueinander in Umfangsrichtung (RU) erstrecken, wobei die zumindest eine Dichtfläche (4a-e) durch die in Radialrichtung weisenden freien Enden der Dichtbänder (10b-e) definiert wird, und zwischen jeweils zwei benachbarten Dichtbändern (10b-e) eine sich in Umfangsrichtung (RU) erstreckende Ringnut (20) gebildet ist, an deren Boden (21) sich jeweils zumindest eine der Durchgangsbohrungen (16) befindet.Shaft seal (1) after one of the Claims 6 to 9 , characterized in that sealing strips (10b-e) protrude radially inward from the inner circumferential wall (14) and are at least substantially parallel to one another in the circumferential direction (R U ), the at least one sealing surface (4a-e) being defined by the free ends of the sealing strips (10b-e) pointing in the radial direction, and between each two adjacent sealing strips (10b-e) one extending in the circumferential direction (R U ) extending annular groove (20) is formed, at the bottom (21) of which there is in each case at least one of the through bores (16). Wellendichtring (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Leckageölauslassöffnung (11) und/oder die Kühlölauslassöffnung (28) und/oder die Kühlöleinlassöffnung (27) jeweils durch eine Kappe (32) mit einer in Richtung der jeweiligen Leckageölauslassöffnung (11) oder Kühlöleinlassöffnung (27) oder Kühlölauslassöffnung (28) weisenden ersten Kappenöffnung (33) und einer in einer in Bezug auf die Ausrichtung der ersten Kappenöffnung (33) um 90° versetzten Richtung weisenden zweiten Kappenöffnung (34) derart verdeckt ist/sind, dass aus der Leckageöl- (11) oder Kühlölauslassöffnung (28) strömendes Öl durch die erste Kappenöffnung (33) in die Kappe (32) gelangen und diese um 90° abgelenkt durch die zweite Kappenöffnung (34) verlassen kann, oder in die Kühlöleinlassöffnung (27) einzuleitendes Öl durch die zweite Kappenöffnung (34) in die Kappe (32) gelangen und diese um 90° abgelenkt durch die erste Kappenöffnung (33) in Richtung der Kühlöleinlassöffnung (27) verlassen kann.Shaft sealing ring (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one leakage oil outlet opening (11) and / or the cooling oil outlet opening (28) and / or the cooling oil inlet opening (27) are each covered by a cap (32) with one in the direction of the respective Leakage oil outlet opening (11) or cooling oil inlet opening (27) or cooling oil outlet opening (28) pointing first cap opening (33) and a second cap opening (34) pointing in a direction offset by 90 ° with respect to the orientation of the first cap opening (33) is covered in this way / are that from the leakage oil (11) or cooling oil outlet opening (28) can reach the cap (32) through the first cap opening (33) and leave it deflected by 90 ° through the second cap opening (34), or into the Cooling oil inlet opening (27), oil to be introduced pass through the second cap opening (34) into the cap (32) and this is deflected by 90 ° through the first cap opening (33) in the direction of the cooling oil inlet ss opening (27) can leave. Wellendichtring (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Kappenöffnungen (34) der der zumindest einen Leckageölauslassöffnung (11) und/oder der Kühlölauslassöffnung (28) zugeordneten Kappen (32) in dieselbe Richtung weisen und die zweite Kappenöffnung (34) der der Kühlöleinlassöffnung (27) zugeordneten Kappe (32) in die entgegengesetzte Richtung weist, und/oder dass die Kappen (32) jeweils auf der ihrer zweiten Kappenöffnung (34) gegenüberliegenden Rückseite (35) abgerundet sind.Shaft seal (1) Claim 11 , characterized in that the second cap openings (34) of the caps (32) assigned to the at least one leakage oil outlet opening (11) and / or the cooling oil outlet opening (28) point in the same direction and the second cap opening (34) which is assigned to the cooling oil inlet opening (27) Cap (32) points in the opposite direction, and / or that the caps (32) are each rounded on the rear side (35) opposite their second cap opening (34). Maschine (36), insbesondere Strömungsmaschine, wie etwa Gas- oder Dampfturbine, umfassend eine Welle (37) und einen Stator (38), an dem die Welle (37) über ein ölgeschmiertes Lager (39) drehbar gelagert ist, wobei zur Abdichtung von Welle (37) und Stator (38) zumindest ein Wellendichtring (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche vorgesehen ist.Machine (36), in particular a turbo machine, such as a gas or steam turbine, comprising a shaft (37) and a stator (38) on which the shaft (37) is rotatably mounted via an oil-lubricated bearing (39), wherein at least one shaft sealing ring (1) according to one of the preceding claims is provided for sealing the shaft (37) and stator (38). Verfahren zum Betreiben einer Maschine (36), insbesondere Strömungsmaschine, wie etwa Gas- oder Dampfturbine, umfassend eine Welle (37) und einen Stator (38), an dem die Welle (37) über ein ölgeschmiertes Lager (39) drehbar gelagert ist, wobei zur Abdichtung von Welle (37) und Stator (38) zumindest ein Wellendichtring (1) vorgesehen ist, der einen Außenumfang (2), einen Innenumfang (3), an dem zumindest eine Dichtfläche (4a-d) ausgebildet ist, und zwei axial einander gegenüberliegende Stirnseiten (5a,b) aufweist, insbesondere nach Anspruch 13, bei dem zwischen den beiden Stirnseiten (5a,b) des Wellendichtrings (1) durchtretendes Leckageöl an der ersten Stirnseite (5a) aufgefangen und zu der zweiten Stirnseite (5b) rückgeführt wird.A method for operating a machine (36), in particular a turbomachine, such as a gas or steam turbine, comprising a shaft (37) and a stator (38) on which the shaft (37) is rotatably mounted via an oil-lubricated bearing (39), wherein at least one shaft sealing ring (1) is provided for sealing the shaft (37) and stator (38), which has an outer circumference (2), an inner circumference (3) on which at least one sealing surface (4a-d) is formed, and two having axially opposite end faces (5a, b), in particular after Claim 13 , in which leakage oil passing through between the two end faces (5a, b) of the shaft sealing ring (1) is caught on the first end face (5a) and returned to the second end face (5b). Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass Leckageöl teilweise über die zumindest eine Dichtfläche (4a-d) des Wellendichtrings (1) abgeführt und zu der zweiten Stirnseite (5b) des Wellendichtrings (1) rückgeführt wird.Procedure according to Claim 14 , characterized in that leakage oil is partially discharged via the at least one sealing surface (4a-d) of the shaft sealing ring (1) and is returned to the second end face (5b) of the shaft sealing ring (1). Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das an der ersten Stirnseite (5a) des Wellendichtrings (1) aufgefangene Leckageöl an der ersten Stirnseite (5a) insbesondere mittels eines Kühlfluidstroms, wie etwa eines Kühlöl- oder Kühlluftstroms, gekühlt wird.Procedure according to Claim 14 or 15th , characterized in that the leakage oil collected on the first end face (5a) of the shaft sealing ring (1) is cooled on the first end face (5a) in particular by means of a cooling fluid flow, such as a cooling oil or cooling air flow.
DE102019218883.4A 2019-12-04 2019-12-04 Shaft sealing ring, machine with such a shaft sealing ring and method for operating a machine Withdrawn DE102019218883A1 (en)

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