DE1086950B - Cooling device for a shaft seal, especially for gas turbines - Google Patents

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühleinrichtung für eine Wellenabdichtung, insbesondere für Gasturbinen gegenüber einem zumindest einen Teil der drehbaren Welle umschließenden Gehäuse, wobei ein Glied der Dichtung auf der Welle befestigt und mit einer zu kühlenden Fläche versehen ist.The invention relates to a cooling device for a shaft seal, in particular for Gas turbines opposite a housing enclosing at least a part of the rotatable shaft, wherein a member of the seal is attached to the shaft and provided with a surface to be cooled.

Bisher wurden die Lager- und Dichtungselemente von Gasturbinen dadurch gekühlt, daß ein großes Volumen öl unter Druck eingepumpt und über die erhitzten Flächen gespült wurde, um diese zu kühlen. Es wurde gefunden, daß die sehr hohe Drehzahl dieser Turbinen ausgenutzt werden und ein sehr viel kleineres Volumen öl die Lagerflächen und die Dichtungen kühlen könnte, wenn ein dünner ölstrom mit sehr hoher Geschwindigkeit über die erhitzten Flächen geleitet wird. Die Kühleinrichtung gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine sich mit der Welle drehende Hülse mit einer nach außen geneigten, mit Abstand von der Welle angeordneten, ringförmigen Fläche, die unter der Einwirkung der Fliehkraft einen Kühlflüssigkeitsfilm mit hoher Geschwindigkeit über die zu kühlende Fläche leitet, und durch Einrichtungen, die der genannten ringförmigen Fläche Kühlflüssigkeit zuführen.So far, the bearing and sealing elements of gas turbines have been cooled by having a large volume oil was pumped in under pressure and rinsed over the heated surfaces to cool them. It has been found that the very high speed of these turbines can be used and a great deal Smaller volume of oil could cool the bearing surfaces and the seals when using a thinner oil flow very high speed is passed over the heated surfaces. The cooling device according to the invention is characterized by a sleeve rotating with the shaft with an outwardly inclined sleeve with Distance from the shaft arranged, annular surface, which under the action of centrifugal force a Directs a film of cooling liquid over the surface to be cooled at high speed, and through devices, which supply the said annular surface with cooling liquid.

Dieser Film ist zu dünn, um die Bildung einer Grenzschicht stagnierenden Öls auf der Oberfläche zuzulassen, und weist eine Wärmeleitfähigkeit auf, die die des besten Metalls übersteigt, wenn man dieses zur Wärmeübertragung benutzen könnte. Infolgedessen konnte die Menge des für die Kühlung einer herkömmlichen Gasturbine erforderlichen Öls um einen Wert von 18 bis 20 kg pro Minute herabgesetzt werden, wodurch Ersparnisse beim Gewicht des Öls, der Rohrleitung und der Pumpe erzielt werden können. Außerdem führte die Anwendung der Erfindung zu sehr viel besseren Kühlungsergebnissen.This film is too thin for a stagnant oil boundary layer to form on the surface allow, and has a thermal conductivity that exceeds that of the best metal when you use this could use for heat transfer. As a result, the amount of cooling required for one conventional gas turbine required oil reduced by a value of 18 to 20 kg per minute savings in the weight of the oil, the pipeline and the pump. In addition, the application of the invention led to much better cooling results.

In der folgenden Beschreibung werden Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnungen beschrieben, in denenIn the following description, exemplary embodiments described on the basis of the drawings in which

Fig. 1 ein Längsschnitt durch einen Teil einer Gasturbinenanlage mit einer nach der Erfindung konstruierten Dichtungsanordnung, Fig. 1 a longitudinal section through part of a gas turbine plant with a constructed according to the invention seal assembly

Fig. 2 ein Teilschnitt längs der Linie 2-2 der Fig. 1,Fig. 2 is a partial section along the line 2-2 of Fig. 1,

Fig. 3 eine Darstellung einer Abwandlung eines rotierenden Glieds, das nach den Grundzügen der Erfindung gekühlt wird, und dieFig. 3 is an illustration of a modification of a rotating member made in accordance with the principles of the invention is cooled, and the

Fig. 4 ein Teilschnitt längs der Linie 4-4 der Fig. 3 ist.FIG. 4 is a partial section along line 4-4 of FIG.

Nach der Darstellung ist 10 die Hauptwelle, die den Verdichter einer Gasturbinenanlage mit der Turbine verbindet, wobei nur die Nabe 12 und ein Abschnitt eines Turbinenrads der Turbine dargestellt ist. Die Welle 10 wird von einem tragenden Gehäuse 15 umgeben, das einen Teil der Welle umschließt undAccording to the illustration, 10 is the main shaft that connects the compressor of a gas turbine system with the turbine connects, with only the hub 12 and a portion of a turbine wheel of the turbine shown is. The shaft 10 is surrounded by a supporting housing 15 which encloses a part of the shaft and

KühleinrichtungCooling device

für eine Wellenabdichtung,for a shaft seal,

insbesondere für Gasturbinenespecially for gas turbines

Anmelder:Applicant:

United Aircraft Corporation,
East Hartford, Conn. (V. St. A.)United Aircraft Corporation,
East Hartford, Conn. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau,Representative: Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau,

und Dipl.-Ing. K. Grentzenbexg,
München 27, Pienzenauer Str. 2, Patentanwälteand Dipl.-Ing. K. Grentzenbexg,
Munich 27, Pienzenauer Str. 2, patent attorneys

Beanspruchte Priorität:
V. St, v. Amerika vom 9. Januar 1956Claimed priority:
V. St, v. America 9 January 1956

Richard Piaton Shevchenko, East Jampton, Conn.,
,und Dana Bushneil Waring, Glastonbury, Conn.Richard Piaton Shevchenko, East Jampton, Conn.,
, and Dana Bushneil Waring, Glastonbury, Conn.

(V. St. Α.),
sind als Erfinder genannt worden(V. St. Α.),
have been named as inventors

ein Rollenlager 16 für die Welle sowie ein Rohr 18 enthält, das eine unter Druck stehende Kühlflüssigkeit einer Düse 20 zuführt, die die Kühlflüssigkeit zu einer Dichtung leitet, die allgemein mit 22 bezeichnet ist und sich zwischen der Welle 10 und dem tragenden Gehäuse 15 befindet, und mit der sich die Erfindung im besonderen befaßt.a roller bearing 16 for the shaft and a tube 18 containing a pressurized cooling liquid a nozzle 20 which directs the cooling liquid to a seal, indicated generally at 22 is and is located between the shaft 10 and the supporting housing 15, and with which the invention concerned in particular.

Die Dichtung 22 besteht aus einer ringförmigen Dichtungsplatte 24, die von der Welle 10 getragen wird und mit dieser rotiert. Die Abdichtungsplatte ist auf der Welle anliegend an einem Abstandsring 26 befestigt, der an einer Schulter 27 an der Nabe 12 anliegt. Eine auf der Welle 10 ruhende Hülse 28 stößt mit ihrem einen Ende gegen die Dichtungsplatte 24 und mit ihrem anderen Ende gegen einen inneren Lagerlaufring 30 des Rollenlagers 16. Diese Wellenanordnung wird mit Hilfe einer Mutter 32 zusammengehalten, die auf einen etwas vergrößerten Teil 34 der Welle geschraubt ist, auf welchem Teil sich die Glieder 30, 28, 24 und 26 in der genannten Reihenfolge befinden und gegen das frei liegende Ende des inneren Lagerlaufrings drücken.The seal 22 consists of an annular sealing plate 24 carried by the shaft 10 and rotates with it. The sealing plate rests against a spacer ring 26 on the shaft attached, which rests against a shoulder 27 on the hub 12. A sleeve 28 resting on the shaft 10 abuts with one end against the sealing plate 24 and with its other end against an inner one Bearing race 30 of the roller bearing 16. This shaft arrangement is held together with the aid of a nut 32, which is screwed onto a slightly enlarged part 34 of the shaft, on which part the Links 30, 28, 24 and 26 are in that order and against the exposed end of the inner Press the bearing race.

Mit der drehbaren Dichtungsplatte 24 arbeitet eine ringförmige Kohlendichtung 36 zusammen, die auf einem ringförmigen, flanschartiigen Dichtungshalte-With the rotatable sealing plate 24 an annular carbon seal 36 cooperates, which on an annular, flange-like seal retainer

009 570/118009 570/118

glied 38 derart angebracht ist, daß eine ringförmige Fläche 40 der nichtrotierenden Dichtung in die gegenüberliegende Fläche 39 der Dichtungsplatte 24 greift. Das Glied 38 besteht außer einer radialen Auflageplatte 42 und einem rechtwinkligen; die Dichtung tragenden Flansch 44, aus einem zylindrischen Teil 46, der koaxial zur Welle 10 liegt und der in einen nach außen verstärkten Ring 48 ausläuft, der wie ein Kolben in einem Zylinder in ^ejuiem röhrenförmigen, koaxialen Dichtungsgehäuse 50 an dem Gehäuse 15 gleitet. In radialen Nuten in dem Ring 48 sind geeignete Dichtungsringe 52 vorgesehen, die sich im Eingriff mit dem Gehäuse 50 befinden. Aus dem Vorstehenden ist zu ersehen, daß das Dichtungstrageglied 38 sich axial nach rechts (Fig. 1) frei bewegen kann, wenn dessen Haltering 48 innerhalb des Dichtungsgehäuses 50 gleitet, um die ringförmige Dichtungsfläche 40 in den Kontakt mit der Fläche 39 der Dichtungsplatte 24 zu bringen.member 38 is mounted such that an annular Face 40 of the non-rotating seal in the opposite Surface 39 of the sealing plate 24 engages. The member 38 consists in addition to a radial support plate 42 and a right-angled; the flange 44 carrying the seal, made of a cylindrical part 46, which is coaxial with the shaft 10 and which terminates in an outwardly reinforced ring 48 which acts like a piston in a cylinder in ^ ejuiem tubular, coaxial Seal housing 50 slides on housing 15. Radial grooves in ring 48 are suitable Sealing rings 52 are provided which are in engagement with the housing 50. From the foregoing it can be seen that the seal support member 38 is free to move axially to the right (Fig. 1) when the retaining ring 48 of which slides within the seal housing 50, around the annular sealing surface 40 in FIG to bring into contact with the surface 39 of the sealing plate 24.

Ferner ist eine Einrichtung vorgesehen, die das Dichtungshalteglied 38 gegen eine Rotation festhält, wohingegen dessen oben beschriebene axiale Bewegung in bezug auf die Dichtungsplatte zugelassen wird. Zu diesem Zweck ist das Glied 38 mit einem radialen Flansch 54 versehen, der mehrere in Abständen an- ^a5 geordnete periphere Löcher 56 besitzt, die zur Aufnahme mehrerer feststehender, in einem Kreis an einer senkrechten Wandung 59 des Gehäuses 15 angeordneter horizontaler Stifte 58 dienen. Ferner sind in demselben Kreis an der "Wandung 59 des Gehäuses 15 und mit den Stiften 58 abwechselnd mehrere Stifte 60 angeordnet, deren äußere Enden mit Wülsten 62 versehen sind, die in den radialen Flansch 54 zwischen den Löchern 56 eingreifend Diese Stifte 60 können sich axial in einer Reihe röhrenförmiger Gehäuse 64 hin- und herbewegen, die sich in dem Gehäuse 15 befinden. Die röhrenförmigen Gehäuse 64 besitzen einen Innendurchmesser, der genügend größer ist als der der Stifte 60, so daß die die Stifte umgebenden Druckfedern 66 aufgenommen werden können. Das eine Ende jeder Feder 66 liegt an dem geschlossenen Ende ihres röhrenförmigen Gehäuses 64 an, während das andere Ende gegen die mit dem Stift eine Einheit bildende Wulst 62 drückt, ,wobei die Stifte 60 beständig aus den Gehäusen 64 'gegen den Flansch 54 und die Dichtung 36 in den Eingriff mit der Dichtungsplatte 24 gedrückt werden.-Means are also provided to hold the seal retainer 38 against rotation while allowing its above-described axial movement with respect to the seal plate. For this purpose, the member is provided with a radial flange 54 38 Toggle several at intervals ^a 5 parent peripheral holes 56 has, which serve to receive a plurality of fixed, arranged in a circle on a vertical wall 59 of the housing 15 of horizontal pins 58 . Furthermore, in the same circle on the "wall 59 of the housing 15 and with the pins 58 alternately several pins 60 are arranged, the outer ends of which are provided with beads 62 which engage in the radial flange 54 between the holes 56. These pins 60 can be axially reciprocate in a series of tubular housings 64 located within housing 15. The tubular housings 64 have an inside diameter sufficiently larger than that of the pins 60 that the compression springs 66 surrounding the pins can be received one end of each spring 66 bears against the closed end of its tubular housing 64 while the other end presses against the integral bead 62 with the pin, with the pins 60 emerging from the housings 64 'against the flange 54 and the gasket 36 are pressed into engagement with the sealing plate 24.

Die Dichtung 22 ist der Turbinenkühlluf t ausgesetzt, die eine hohe Temperatur besitzt. Ferner wird infolge der hohen Drehzahl der Rotation der Dichtungsplatte 24 in bezug auf die nichtrotierende Dichtung 36 in der Dichtungsplatte und der Dichtung selbst eine beträchtliche Hitze erzeugt, die abgeleitet werden muß. Dementsprechend ist eine Einrichtung vorgesehen, die die Hitze aus der Dichtungsplatte 24 in einem so hohen Grad fortleitet, daß die Dichtungsplatte und die mit dieser reibungsmäßig zusammenarbeitende Dichtung auf einer zulässigen Temperatur gehalten werden.The seal 22 is exposed to the turbine cooling air which has a high temperature. Furthermore, as a result the high speed of rotation of the seal plate 24 with respect to the non-rotating seal 36 in FIG the sealing plate and the gasket itself generates considerable heat which must be dissipated. Accordingly, a device is provided which removes the heat from the sealing plate 24 in such a way A high degree that the sealing plate and with this frictionally cooperating Seal must be kept at a permissible temperature.

Nach der Erfindung besitzt die Dichtungsplatte 24 einen zurücktretenden Teiljin Form einer ringförmigen Nut 68, die in deren Dichtungseingriffsfläche 39 eingeschnitten ist. Der Baden der Nut ist mit abgerundeten Ecken 70 versehen, die einen glatten Strömungspfad für eine quergerichtete Kühlflüssigkeitsströmung bieten, die in die:offene Seite der Nut tritt, wenn sie über die Innenflächen der Nut strömt.According to the invention, the sealing plate 24 has a receding portion in the form of an annular one Groove 68 cut in the seal engagement surface 39 thereof. The bathing of the groove is rounded with Corners 70 are provided which provide a smooth flow path for transverse cooling liquid flow that enters the: open side of the groove as it flows over the inner surfaces of the groove.

Es ist eine Einrichtung vorgesehen, die aus einem Laitelement 72 besteht und die einen dünnen Film der Kühlflüssigkeit mit sehr, hoher Geschwindigkeit über die Innenfläche der Nut 68 leitet. Das Leitelement 72 ist an einem einen reduzierten Durchmesser aufweisenden Teil 74 der Hülse 28 in der Nähe der Fläche 39 der Dichtungsplatte angebracht und besitzt einen ringförmigen Teil, der an seinem Außendurchmesser in eine abgeschrägte Fläche 76 ausläuft, die mit einem geringen Abstand über einer zugehörigen abgeschrägten Fläche 78 an der stationären Dichtung liegt. Der ringförmige Raum zwischen der rotierenden Hülse 28 und dem zylindrischen Teil 46 des nichtrotierenden Dichtungshalteglieds 38 wird durch aine ringförmige Abstandshülse 80 geteilt, die mit dem ringförmigen Teil des rotierenden Leitelements 72 eine Einheit bildet, wobei innere und äußere ringförmige Durchlässe 82 und 84 geschaffen werden. Diese Durchlässe stehen mit der Nut 68 über zwei Sätze ringförmig angeordneter Löcher in Verbindung, die sich in dem ringförmigen Teil des Leitelements 72 befinden. Auf diese Weise steht der Durchlaß 82 mit der Nut über eine Reihe ringförmig angeordneter Löcher 86 in Verbindung, die so angeordnet sind, daß die Flüssigkeit über die innere Seitenwandung der Nut 68 geleitet wird. Der Durchlaß 84 steht mit der Nut 68 über eine Reihe ringförmig angeordneter Löcher 88 in Verbindung, die so angeordnet sind, daß ein ringförmiger Flüssigkeitsfilm, der über die äußere Seitertwandung der Nut 68 strömt, auf diese Löcher ausgerichtet wird.A device is provided which consists of a sheet member 72 and which is a thin film which directs the cooling liquid over the inner surface of the groove 68 at a very, high speed. The guiding element 72 is on a reduced diameter portion 74 of the sleeve 28 in FIG Proximity of the surface 39 of the sealing plate attached and has an annular part, which on his Outer diameter runs into a beveled surface 76, which is a small distance above a associated beveled surface 78 is on the stationary seal. The annular space between the rotating sleeve 28 and the cylindrical portion 46 of the non-rotating seal retaining member 38 becomes divided by an annular spacer sleeve 80 connected to the annular part of the rotating guide element 72 forms a unit with inner and outer annular passages 82 and 84 being created will. These passages communicate with groove 68 via two sets of annularly spaced holes Connection located in the annular part of the guide element 72. This is how the Passage 82 communicates with the groove via a series of annularly arranged holes 86 so arranged are that the liquid is passed over the inner side wall of the groove 68. The passage 84 communicates with the groove 68 via a series of annularly arranged holes 88 in communication, the so are arranged that an annular liquid film, which over the outer side wall of the groove 68 is aligned with these holes.

In ungefähr der Mitte der Nut 68 ist ein zylindrisches Leitglied 90 angeordnet, das mit einer Mehrzahl von eng beieinanderliegenden Randschlitzen 92 an dem äußeren Ende, das auf dem Boden der Nut 68 ruht, versehen ist, welche Schlitze aus U-förmigen radialen Ausnehmungen bestehen, wie am besten aus der Fig. 2 zu ersehen ist. Das Leitglied 90 ist an seinem linken Ende — nach der Fig. 1 —· so angebracht, daß es gegen eine Schulter an dem ringförmigen Teil des Leitelements 72 zwischen den beiden Reihen von Löchern 86 und 88 gepreßt wird. Daraus ist zu ersehen, daß ein Pfad für die Kühlflüssigkeit geschaffen wird, der den ringförmigen Durchlaß 82, die Löcher 86, die innere Hälfte der Nut 68, die Schlitze 92, die äußere Hälfte der Nut 68, die Löcher 88 und den ringförmigen Durchlaß 84 umfaßt.In about the middle of the groove 68 is a cylindrical one Guide member 90 is arranged, which has a plurality of closely spaced edge slots 92 at the outer end which rests on the bottom of the groove 68, which slots are made of U-shaped There are radial recesses, as can best be seen from FIG. The guide member 90 is on his left end - according to Fig. 1 - · attached so that it is against a shoulder on the annular part of the guide element 72 is pressed between the two rows of holes 86 and 88. From this it can be seen that a path is created for the cooling liquid, the annular passage 82, the holes 86, the inner half of the groove 68, the slots 92, the outer half of the groove 68, the holes 88 and the annular passage 84 includes.

Um zu bewirken, daß durch den oben beschriebenen Pfad eine Strömung mit sehr hoher Geschwindigkeit erfolgt, wird die Zentrifugalkraft der in dem Pfad rotierenden Flüssigkeit benutzt. Es sei darauf hingewiesen, daß die Hülse 80 eine innere ringförmige Fläche 96 besitzt, die nach außen gegen die Löcher 86 geneigt ist. Infolge der hohen Drehzahl der Rotation der Turbinenwelle erhält alle Flüssigkeit in dem geneigten Durchlaß 82 eine hohe Zentrifugalkraft, die bewirkt, daß die darin befindliche Flüssigkeit mit hoher Geschwindigkeit über die geneigte Fläche 96 strömt.To cause a very high velocity flow through the path described above occurs, the centrifugal force of the liquid rotating in the path is used. It should be noted that the sleeve 80 has an inner annular surface 96 which extends outwardly against the holes 86 is inclined. As a result of the high speed of rotation of the turbine shaft, all the liquid in the inclined receives Passage 82 has a high centrifugal force which causes the liquid therein with flows over the inclined surface 96 at high speed.

Die Kühlflüssigkeit wird in den Durchlaß 82 aus der Speiseleitung 18 über einen in einem Winkel angeordneten Durchlaß geleitet, der zur Düse 20 führt.The cooling liquid is fed into the passage 82 from the feed line 18 via an angled Passage leading to the nozzle 20.

Im Betrieb tritt die aus der Düse 20 strömende Kühlflüssigkeit, die aus öl bestehen kann, in den ringförmigen Durchlaß 82 in Form eines Strahls und wird mit der für Gasturbinenanlagen charakteristischen hohen Drehzahl in Drehung versetzt. Es versteht sich, daß die Hülse 28 gemeinsam mit dem Leitelement 72, das die Abstandshülse 80 und das Leitglied 90 enthält, sämtlich mit der Turbinendrehzahl umlaufen, ebenso wie die Dichtungsplatte 24 mit der darin befindlichen Nut 68. Die hohe, durch das in dem nach außen geneigten Durchlaß 82 rotierende öl erzeugteDuring operation, the cooling liquid flowing out of the nozzle 20, which can consist of oil, enters the annular one Passage 82 in the form of a jet and becomes with that characteristic of gas turbine plants set in rotation at high speed. It goes without saying that the sleeve 28 together with the guide element 72, which contains the spacer sleeve 80 and the guide member 90, all rotate at the turbine speed, just like the sealing plate 24 with the groove 68 located therein. The high, through the in the after outwardly inclined passage 82 produced rotating oil

Zentrifugalkraft zwingt das Kühlöl, mit hober Geschwindigkeit über'die Fläche 96 und durch die Löcher 86 zu strömen. Diese Geschwindigkeit, die 300 m/sec und mehr betragen kann, bewirkt, daß das öl über die Fläche 96, durch die Löcher 86 und über die Fläche 68 der Nut 68 in einem dünnen Film in den äußeren ringförmigen Durchlaß 84 strömt, welcher Film schätzungsweise 0,075 bis 0,125 mm stark ist.Centrifugal force forces the cooling oil to run at high speed to flow over the surface 96 and through the holes 86. This speed, which is 300 m / sec and more, causes the oil to pass over surface 96, through holes 86, and over surface 68 of the groove 68 in a thin film flows into the outer annular passage 84, which film is estimated to be 0.075 to 0.125 mm thick.

Es ist offenbar, daß das Kühlöl gleichmäßig über die Nut 68 hinweg verteilt wird, wenn es durch die Löcher 86 mit sehr hoher Geschwindigkeit eintritt. Wenn das öl mit hoher Geschwindigkeit glatt über die Seiten- und die Bodenflächen der Nut strömt, kommt es' mit diesen Flächen in sehr innigen Kontakt und bewirkt in der Auswirkung ein Scheuern der Flächen. Die gleichmäßige Verteilung des Ölfilms in der Nut wird weiterhin durch dessen Durchströmen der Schlitze 92 gesichert, von denen bei der dargestellten Konstruktion 96 Stück vorhanden sind. Wenn der Ölfilm über die äußere Wandung der Nut 68 strömt, so zwingt die Zentrifugalkraft diesen in den Druckkontakt mit der Wand der Nut. Danach fließt das öl, nachdem es durch die Löcher 88 in den ringförmigen Teil des Leitelements 72 gelangt ist, durch den ringförmigen Durchlaß 84 und kühlt weiterhin die Abstandshülse 80 und das Dichtungshalteglied 38. Da das Leitelement 72 über einen beträchtlichen Teil der Fläche 39 hinweg mit der Dichtungsplatte 24 Kontakt hat, ist es offenbar, 'daß zum Leitelement und von hier aus zum umlaufenden Öl beträchtliche Hitze übertragen wird.It is apparent that the cooling oil is evenly distributed across the groove 68 when it passes through the Holes 86 enters at a very high rate. When the oil is smooth over at high speed the side and bottom surfaces of the groove flows, it comes' with these surfaces in very intimate contact and in effect causes the surfaces to rub. The even distribution of the oil film in the groove is further secured by the passage through the slots 92, of which the one shown in FIG Construction 96 pieces are available. When the oil film flows over the outer wall of the groove 68, so the centrifugal force forces it into pressure contact with the wall of the groove. After that the oil flows after it has passed through the holes 88 in the annular part of the guide element 72, through the annular Passage 84 and continues to cool spacer 80 and seal retainer 38. Da the baffle 72 makes contact with the sealing plate 24 over a substantial portion of the surface 39 It is evident that there is considerable heat to the guide element and from here to the circulating oil is transmitted.

Das Scheuern des sich mit solch hoher Geschwindigkeit über die Flächen des Leitelements und der Dichtungsplatte bewegenden dünnen Ölfilms bewirkt eine Wärmeüberleitung in einem solchen Ausmaß, das weit über die der bisherigen Kühleinrichtungen hinausgeht, bei denen ölsträhle verwendet wurden. Eine Untersuchung zeigt, daß die thermische Leitfähigkeit des Ölfilms den des besten Metalls übersteigt, das zum Überleiten der Hitze von der Dichtungsfläche aus zum öl verwendet werden könnte.The rubbing of itself over the surfaces of the guide element and the Sealing plate moving thin oil film causes a heat transfer to such an extent that goes far beyond that of the previous cooling systems in which oil jets were used. One Investigation shows that the thermal conductivity of the oil film exceeds that of the best metal used to Transferring the heat from the sealing surface to the oil could be used.

Die Fig. 3 und 4 zeigen die Art und Weise des Kühl ens jeden rotierenden Glieds, das sich innerhalb des Turbinengehäuses 15 befinden kann, wo es der heißen Turbinenkühlluft ausgesetzt ist. Nach der Darstellung ist ein ringförmiges rotierendes Glied 100, das mit der Turbinenwellendrehzahl umläuft, mit einer inneren Nut 102 versehen, in die ein Strahl 104 einer Kühlflüssigkeit, etwa öl, durch eine Düse geleitet wird. Das öl in der Nut 102 wird durch die so Zentrifugalkraft durch eine Mehrzahl von Durchlässen 108 gedruckt, die sich, von der Nut 102 ausgehend, durch das Glied 100 erstrecken und an dem Umfang des letztgenannten enden, wo das öl abgeführt wird. Die Durchlässe 108 verlaufen nicht radial, sondern erstrecken sich quer zu den radialen Ebenen des Glieds 100, so daß bei einer Rotation des letztgenannten das öl gegen die äußeren Seiten 110 der Durchlässe gedrückt wird und ein hochgeschwindes Scheuern an den Seitenwänden dieser Durchlässe bewirkt. Dieser Vorgang führt zu einer Hitzeablaitung von dem Glied 100 in einem viel größeren Ausmaß, als es bei radialer Strömung des Öls der Fall sein würde.Figures 3 and 4 show the manner in which each rotating member is cooled which may be located within the turbine housing 15 where it is exposed to the hot turbine cooling air. As shown, an annular rotating member 100 rotating at turbine shaft speed is provided with an inner groove 102 into which a jet 104 of a cooling liquid, such as oil, is passed through a nozzle. The oil in the groove 102 is pressed by the centrifugal force in this way through a plurality of passages 108 which, starting from the groove 102, extend through the member 100 and end at the periphery of the latter, where the oil is discharged. The passages 108 are not radial but extend transversely to the radial planes of the member 100 so that when the latter rotates, the oil is forced against the outer sides 110 of the passages and causes high speed rubbing against the side walls of these passages. This process results in heat dissipation from member 100 to a much greater extent than would be the case with radial flow of the oil.

Es ist offenbar, daß es als Ergebniis der Erfindung möglich ist, ein rotierendes Glied im Innern eines Gasturbinengehäuses zu kühlen, wie die reibungsmäßig ineinandergreifenden, zusammenarbeitenden Glieder, die die Dichtung zwischen der rotierenden Welle und dem nichtrotierenden Gehäuse bilden, und zwar wirksamer, als es bisher möglich war.It is evident that as a result of the invention it is possible to have a rotating member inside a To cool the gas turbine casing, like the frictionally interlocking, cooperating Members which form the seal between the rotating shaft and the non-rotating housing, and more effectively than was previously possible.

Obwohl die Erfindung in bezug auf eine öldichtung dargestellt und beschrieben wurde, versteht es sich, daß sie in gleicher Weise bei einer Lagerlauffläche oder einem Lagerkäfig oder zum Kühlen von Zwischenwellengleitringen Verwendung finden kann. Ferner versteht es sich, daß, obwohl nur zwei Ausführungsformen der Erfindung dargestellt wurden, weitere Ausführungsformen möglich sind und bei der Konstruktion und der Anordnung der Teile im Rahmen der Erfindung verschiedene Änderungen vorgenommen werden können.Although the invention has been illustrated and described with respect to an oil seal, it will be understood that that they are used in the same way for a bearing running surface or a bearing cage or for cooling intermediate shaft sliding rings Can be used. It will also be understood that, although only two embodiments of the invention were shown, further embodiments are possible and in the Construction and the arrangement of parts made various changes within the scope of the invention can be.

Claims (8)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Kühleinrichtung für eine Wellenabdichtung, insbesondere für Gasturbinen gegenüber einem zumindest einen Teil der drehbaren Welle umschließenden Gehäuse, wobei ein Glied der Dichtung auf der Welle befestigt und mit einer zu kühlenden Fläche versehen ist, gekennzeichnet durch eine sich mit der Welle drehende Hülse (80) mit einer nach außen geneigten, mit Abstand von der Welle angeordneten ringförmigen Fläche (96), die unter der Einwirkung der Fliehkraft einen Kühlflüssigkeitsfilm mit hoher Geschwindigkeit über die zu kühlende Fläche (68) leitet, und durch Einrichtungen (18 bis 20), die der genannten ringförmigen Fläche Kühlflüssigkeit zuführen.1. Cooling device for a shaft seal, in particular for gas turbines compared to at least one a part of the rotatable shaft enclosing housing, with one member of the seal on attached to the shaft and provided with a surface to be cooled, characterized by a with the shaft rotating sleeve (80) with an outwardly inclined, spaced from the shaft annular surface (96) which, under the action of centrifugal force, forms a cooling liquid film passes at high speed over the surface to be cooled (68), and through devices (18 to 20), which supply the said annular surface with cooling liquid. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine weitere, innere Hülse (28) auf der genannten Welle, die an dem genannten Glied (24) anliegt und eine sich nach außen erweiternde Außenseite aufweist, die allgemein parallel zur geneigten Fläche (96) der Hülse (80) ist.2. Device according to claim 1, characterized by a further, inner sleeve (28) on said Wave that rests against said member (24) and one that widens outwards Having outer surface which is generally parallel to the inclined surface (96) of the sleeve (80). 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zu kühlende Fläche aus einer ringförmigen Nut oder einem zurücktretenden Teil (68) in einer Stirnseite des genannten Gliedes besteht.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the surface to be cooled from an annular groove or receding portion (68) in one face of said Limb consists. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein in die Nut hineinragendes Leitglied (90), das den Kühlflüssigkeitsfilm über einen U-förmigen Pfad in den innigen Kontakt mit der Oberfläche der Nut führt.4. Device according to claim 3, characterized by a guide member projecting into the groove (90), which brings the cooling liquid film into intimate contact with the Surface of the groove leads. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das innerhalb der Nut in der Nähe deren Bodens liegende Ende des Leitgliedes eine Anzahl von in Abständen um dessen Umfang herum angeordneten Randschlitzen (92) aufweist.5. Device according to claim 4, characterized in that the inside the groove in the Near the bottom end of the guide member a number of spaced around its circumference has edge slots (92) arranged around it. 6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erstgenannte Hülse (80) eine über der Nut liegende Nabe mit einer ersten Reihe ringförmig angeordneter Löcher (86), die eine Flüssigkeitsverbindung zu dem inneren Teil des genannten U-förmigen Pfades herstellen, und mit einer zweiten Reihe ringförmig angeordneter Löcher (88), die eine Verbindung vom äußeren Teil des U-förmigen Durchlasses aus herstellen, aufweist.6. Device according to claim 4 or 5, characterized in that the first-mentioned sleeve (80) an overlying hub having a first row of annularly arranged holes (86) which establish fluid communication with the interior part of said U-shaped path, and with a second row of annular holes (88) connecting from the outer Produce part of the U-shaped passage from, having. 7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Glied aus einer ringförmigen Dichtungsplatte (24) besteht und daß am Gehäuse (15) eine ringförmige Dichtung (36) angebracht ist, die an der genannten Dichtungsplatte mit Reibung anliegt.7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that said Member consists of an annular sealing plate (24) and that on the housing (15) an annular Seal (36) is attached, which rests against said sealing plate with friction. 8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Dichtung in bezug auf die Welle axial bewegbar ist und daß8. Device according to claim 7, characterized in that the annular seal in is axially movable with respect to the shaft and that Einrichtungen vorgesehen sind (60, 66), die die Dichtung axial gegen die Dichtungsplatte drücken.Means are provided (60, 66) which press the seal axially against the sealing plate. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 735 955';Documents considered: German Patent No. 735 955 '; österreichische Patentschrift Nr. 96 280; schweizerische Patentschrift Nr. 301 143; britische Patentschrift Nr. 721 273; deutsche Patentanmeldung K 14321 Ia/46f kanntgemacht am 1. 7. 1954).Austrian Patent No. 96,280; Swiss Patent No. 301 143; British Patent No. 721,273; German patent application K 14321 Ia / 46f made known on July 1, 1954). Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © 009 570/118 8.60© 009 570/118 8.60