WO2021110353A1 - Wellendichtring, maschine mit einem solchen wellendichtring sowie verfahren zum betreiben einer maschine - Google Patents
Wellendichtring, maschine mit einem solchen wellendichtring sowie verfahren zum betreiben einer maschine Download PDFInfo
- Publication number
- WO2021110353A1 WO2021110353A1 PCT/EP2020/081270 EP2020081270W WO2021110353A1 WO 2021110353 A1 WO2021110353 A1 WO 2021110353A1 EP 2020081270 W EP2020081270 W EP 2020081270W WO 2021110353 A1 WO2021110353 A1 WO 2021110353A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- sealing ring
- opening
- cooling
- leakage oil
- leakage
- Prior art date
Links
- 238000007789 sealing Methods 0.000 title claims abstract description 113
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 126
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 9
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 claims description 4
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 233
- 241000164466 Palaemon adspersus Species 0.000 description 12
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 12
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 4
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 4
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000901720 Stator Species 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 229920000136 polysorbate Polymers 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000007142 ring opening reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/002—Sealings comprising at least two sealings in succession
- F16J15/004—Sealings comprising at least two sealings in succession forming of recuperation chamber for the leaking fluid
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
- F01D11/02—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/18—Lubricating arrangements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/44—Free-space packings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/44—Free-space packings
- F16J15/447—Labyrinth packings
- F16J15/4472—Labyrinth packings with axial path
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/44—Free-space packings
- F16J15/447—Labyrinth packings
- F16J15/4476—Labyrinth packings with radial path
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/32—Collecting of condensation water; Drainage ; Removing solid particles
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/60—Fluid transfer
- F05D2260/609—Deoiling or demisting
Definitions
- 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 been known for a long time to seal oil-lubricated mechanical components from an environment in order to avoid leaks or, in other words, oil losses.
- a shaft sealing ring for sealing 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.
- the invention is therefore based on the object of providing an alter native shaft seal that at least partially eliminates the problems.
- 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, open at the top and protruding axially outward from the first end face is provided on the first end face in the lower area, which is intended to drain into the leakage oil gutter caught nem leakage oil is fluidically connected to at least one leakage oil outlet opening arranged on the second end face in the lower region.
- the invention is based on the idea of accepting an inevitable leakage flow from the oil chamber to the environment in a shaft rotating relative to a stator and taking precautions to prevent the leakage oil from the leakage flow passing through between the two end faces of the shaft sealing ring into the oil chamber traced back. According to the invention, this is done on the first end face of the world Lendichtring on the side of the environment a leakage oil collecting channel is provided which is fluidly connected to at least one leakage oil outlet opening arranged on the second end face on the side of the oil chamber.
- 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 space 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, that is to say 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.
- the shaft seal according to the invention is relatively inexpensive to manufacture, represents a seal with relatively little maintenance and / or repair costs and prevents emergency shutdowns and / or oil fires.
- existing machines can be retrofitted with the shaft seal according to the invention.
- leakage oil used in the present description serve only to distinguish different functions of an oil, ie the oil can also come from the same source, for example from the same oil sump.
- environment denotes the one Space that is separated from an oil space by the shaft sealing ring in the assembled state of the shaft sealing ring, i.e. from the space in which components to be lubricated and / or cooled with oil are arranged.
- the bottom of the leakage oil collecting channel is provided with a slope inclined in the direction of the leakage oil outlet opening.
- leakage oil can flow out of the leakage oil collecting channel using gravity in the direction of the at least one leakage oil outlet opening.
- An overflow rim extending radially inward can be provided at the free end of the leakage oil collecting channel. This prevents leakage oil trapped in the leakage oil collecting channel from escaping axially outwards into the environment in an uncontrolled manner, especially in the event of an oil backlog.
- a sealing tape can protrude radially inward from the free end of the overflow edge and extend in the circumferential direction.
- the free end of the sealing tape pointing in the radial direction then defines a further sealing surface.
- a cooling channel extends directly below the leakage oil collecting channel through which a cooling fluid, in particular special 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.
- a cooling fluid in particular special 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.
- the cooling oil outlet opening corresponds to the at least one leakage oil outlet opening, ie the at least one leakage oil outlet opening assumes the function of the cooling oil outlet opening.
- the cooling oil inlet opening and / or the cooling oil outlet opening can be arranged in the lower area 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.
- 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, which guide rail is designed to introduce cooling oil into the cooling oil inlet opening.
- part of a leakage oil flow entering an area between the shaft seal ring and a shaft can be branched off through the through-holes and fed back via the leakage oil collection chamber and the at least one leakage oil outlet opening into an oil chamber adjacent to the second end face of the shaft seal 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.
- openings and bores can expediently be closed by means of a closure means such as a stopper.
- 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 smaller or larger than the opening cross-section of the Be through opening. If the through-opening is formed by several through-holes, its opening cross-section is defined by the sum of the bore cross-sections of all through-holes forming the through-opening.
- 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.
- Another embodiment of the invention is characterized in that sealing strips protrude radially inward from the inner circumferential wall and extend at least essentially parallel to one another in the circumferential direction, the at least one sealing surface being defined by the free ends of the sealing strips that send in the radial direction, and between tween two adjacent sealing strips an annular groove extending in the circumferential direction is formed, on the Bo of which there is at least one of the through bores be.
- the sealing strips can be arranged at a uniform distance from one another.
- 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 one with reference to the orientation of the first Cap opening offset by 90 ° in the direction of the second cap opening 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 get through the second cap opening into the cap and deflect it by 90 ° can exit through the first cap opening in the direction of the cooling oil inlet opening.
- the deflection can also take place at any other angle.
- 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.
- 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.
- 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 associated with 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 meet 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.
- the flow around the cap can create a negative pressure inside the respective cap, which leads to oil being sucked in through the corresponding cooling oil outlet opening and / or leakage oil outlet opening.
- 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.
- the caps associated with 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.
- the at least one leakage oil outlet opening and / or the cooling oil outlet opening are identical to ordered caps, that is, they have uniform dimensions, so that the level of the negative pressure that sets in when flow around the caps is identical.
- the aforementioned at least partial closability of the through-opening and / or the through-bores with which the inner peripheral 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. In this way, the negative pressure acting on the respective leakage partial oil flows and promoting them can be set.
- Another object of the present invention is a Ma machine, in particular a turbo 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 for sealing the shaft and stator inventive 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.
- stator can in particular be understood to mean any fixed component on which the shaft is rotatably mounted.
- the present invention proposes a method for operating a machine, in particular a turbo 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, whereby for sealing the shaft and Sta tor at least one 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.
- 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.
- the leakage oil caught on the first end face of the shaft seal ring is preferably cooled on the first end face in particular by means of a cooling fluid flow, such as a cooling oil or cooling air flow.
- FIG. 1 shows a schematic view of a shaft sealing ring according to a first embodiment of the present invention from the second end face viewed;
- FIG. 2 shows a sectional view along the section line II-II in FIG. 1;
- FIG. 3 shows a schematic view of the shaft sealing ring according to the first embodiment, viewed from the first end face;
- FIG. 4 shows 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 duct component partially removed;
- FIG. 5 shows a schematic sectional view of the shaft sealing ring of FIGS. 1 to 4 installed in a machine
- FIG. 6 shows a schematic sectional view of a shaft sealing ring installed in a machine according to a second embodiment of the present invention.
- FIGS 1 to 4 show a shaft seal 1 according to a first embodiment of the present invention.
- the shaft sealing ring 1 comprises an outer circumference 2, an inner circumference 3, on which in the present case four sealing surfaces 4a-d are formed, and two axially opposite end faces 5a, b.
- the leakage oil collecting channel 6 is in the present case fluidically connected to the leakage oil collecting chamber 17 via an elongated through opening 18 in the first end wall 13a extending in the circumferential direction R ö.
- the second end wall 13b is provided with five axial through bores 19 which define the leakage oil outlet openings 11 at their axially outer ends.
- the shaft sealing ring 1 comprises four sealing strips lOb-e, which protrude radially inward from the inner circumferential wall 14 and extend parallel to one another and evenly spaced from one another in the circumferential direction R ö .
- the free ends of the sealing strips lOb-e pointing in the radial direction define the four sealing surfaces 4a-d.
- An annular groove 20 extending in the circumferential direction R ö is formed between each two adjacent sealing strips lOb-e, at the bottom 21 of which there is at least one of the through bores 16.
- the through bores 16 extend radially outward, starting from the upper sides of the bottoms 21 of the annular grooves 20, and open into the leakage oil collecting space 17.
- a cooling channel 22 with a channel inlet opening 23 and a channel outlet opening 24 extends directly below the leakage oil collecting channel 6.
- a cooling channel component 25 is provided by means of a screw connection 26 fastened to the first end face 5a of the shaft seal 1.
- the cooling channel 22 is delimited by the first end wall 13 a and the cooling channel component 25.
- a cooling oil inlet opening 27 and a cooling oil outlet opening 28 are provided in the lower area, the channel inlet opening 23 being fluidically connected to the cooling oil inlet opening 27 and the channel outlet opening 24 being fluidically connected to the cooling oil outlet opening 28.
- there is a further axial through hole 19 in the second end wall 13b which defines the cooling oil inlet opening 27 at its axially outer end, and a further axial through hole 19 which defines the cooling oil outlet opening 28 at its axially outer end.
- Two further axial through-bores 19 are located in the first end wall 13a, namely a first axial through-bore 19, which defines the channel inlet opening 23 at its axially outer end, and a second axial through-bore 19, which has the channel outlet opening at its axially outer end 24 defined.
- the axial through-bore 19 of the channel inlet opening 23 is fluidically connected to the axial through-bore 19 of the cooling oil inlet opening 27 via a cooling oil inlet pipe connection 29.
- the axial through bore 19 of the channel outlet opening 24 is fluidically connected to the axial through bore 19 of the cooling oil outlet opening 28 via a cooling oil outlet pipe connection 30.
- a Jerusalemgangsboh tion between the two end faces 5a, b of the shaft sealing ring 1 can be provided, which defines the cooling oil inlet opening 27 at its one axial end and the channel inlet opening 23 at its opposite axial end, and / or can be a through hole between the two end faces 5a, b of the shaft sealing ring 1 can be provided, which defines the cooling oil outlet opening 28 at one axial end and the duct outlet opening 24 at its opposite axial end.
- the cooling oil inlet opening 27, the cooling oil outlet opening 28 and the five leakage oil outlet openings 11 are arranged one behind the other in the circumferential direction R ö , the leakage oil outlet openings 11 being located between the cooling oil inlet opening 27 and the cooling oil outlet opening 28.
- a guide rail 31 extending in the circumferential direction R ö and projecting axially outward from the second end face 5b for introducing cooling oil into the cooling oil inlet opening 27 is provided on the second end face 5b of the shaft sealing ring 1 above the cooling oil inlet opening 27.
- the leakage oil outlet openings 11, the cooling oil inlet opening 27 and the cooling oil outlet opening 28 are each covered by a cap
- 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 in relation to the orientation of the associated first cap opening
- FIG. 5 shows a schematic sectional view of the previously described shaft sealing ring 1 installed in a machine, in this case a gas turbine 36, according to the first embodiment.
- the gas turbine 36 comprises a shaft 37 and a stator 38 on which the shaft 37 is via an oil-lubricated bearing 39 is rotatably mounted.
- the shaft sealing ring 1 is arranged between the shaft 37 and the stator 38 and is fixedly mounted on the stator 38, and seals the shaft 37 against the stator 38 from.
- a method according to the invention for operating the gas turbine 36 described above is described below.
- lubricating oil penetrates from the bearing 39 on the second end face 5b of the shaft seal 1 as leakage oil into an area between the shaft seal 1 and the shaft 37.
- a first partial flow LTi of the leakage oil passes from the second end face 5b completely to the first end face 5a, drips and / or flows onto the leakage oil collecting channel 6, is therefore caught on the first end face 5a, and is then used in particular the gravity returned to the second end face 5b. More precisely, the leakage oil LTi flows to the lowest point of the leakage oil collecting channel 6 and from there through the passage opening 18 into the leakage oil collection chamber 17. The leakage oil LTi then flows from the leakage oil collection chamber 17 through the five axial through bores 19 in the second end wall 13b, which are assigned to the five leakage oil outlet openings 11, and then passes through the first cap openings 33 into the caps 32 assigned to the leakage oil outlet openings 11. After flowing through the caps 32, the leakage oil LTi leaves the caps 32 deflected by 90 ° through the second cap openings 34 into the La area 40.
- the leakage oil LTi is cooled at the first end face 5a by means of a cooling oil flow K. More precisely, the rotation of the shaft 37 causes a lubricating oil flow S in the rotor direction of rotation R D and in a circumferential direction R ö of the shaft sealing ring 1 causes.
- Part of the lubricating oil flow S is introduced into the same by means of the guide rail 31 and using gravity as cooling oil flow K through the second cap opening 34 of the cap 32 assigned to the cooling oil inlet opening 27 and leaves the cap 32 after it has flowed through it, deflected by 90 ° by the first Cap opening 33 in the direction of the cooling oil inlet opening 27.
- the caps 32 assigned to the leakage oil outlet openings 11 and the cooling oil outlet opening 28 are surrounded by the remaining part of the lubricating oil flow S, i.e. the part of the lubricating oil flow S that is not branched off as cooling oil flow K, starting from their rear side 35 in such a way that inside Ren the caps 32 builds up a negative pressure.
- This negative pressure leads to the leakage oil LTi being sucked in through the leakage oil outlet openings 11 and the cooling oil K being sucked in through the cooling oil outlet opening 28.
- a second partial flow LT2 of the leakage oil penetrating into the area between the shaft sealing ring 1 and the shaft 37 does not pass through to the first end face 5a, but collects in the annular grooves 20 formed between the sealing strips lOb-e and is discharged from there via the radial through bores 16 in the inner peripheral wall 14 and returned to the second end face 5b of the shaft sealing ring 1. More precisely, the leakage oil LT2 first flows through the radial through bores 16 into the leakage oil collecting chamber 17 and from there is returned to the bearing area 40 via the same path as the first partial flow LTi.
- FIG. 6 shows a schematic sectional view of a shaft sealing ring 1 installed in a machine, in this case a gas turbine 36, according to a second embodiment of the present invention.
- the shaft sealing ring 1 according to the second embodiment differs from the previously described shaft sealing ring 1 according to the first embodiment only in that in the shaft sealing ring 1 according to the second embodiment, the leakage oil collecting chamber 17 is divided into a first subchamber 17a and a second subchamber by means of a partition 42 17b is divided.
- the two subspaces 17a, 17b are the same size.
- the partition wall 42 is located in the radial direction centrally between the inner peripheral wall 14 and the outer peripheral wall 15 and extends in the peripheral direction R ö .
- the second partial space 17b is thus located further inward in the radial direction than the first partial space 17a.
- the leakage oil collecting channel 6 is fluidically connected via the through opening 18 to the first subchamber 17a, but not to the second subchamber 17b.
- a total of five leakage oil outlet openings 11 are also provided in the second embodiment. Of these, two are assigned to the first subspace 17a and the remaining three are assigned to the second subspace 17b.
- the sub-spaces 17a, 17b are fluidically connected to the assigned leakage oil outlet openings 11.
- the two leakage oil outlet openings 11 of the first part space 17a but only one of the three leakage oil outlet openings of the second subspace 17b, which are located further inward in the radial direction than the leakage oil outlet openings 11 assigned to the first subspace 17a.
- the caps 32 assigned to the five leakage oil outlet openings 11 are all identical in the present case, that is to say they have uniform dimensions.
- the leakage oil LTi collected on the first end face 5a flows to the lowest point of the leakage oil collecting channel 6 and from there through the passage opening 18 into the first subchamber 17a of the leakage oil collection chamber 17.
- the leakage oil LTi then flows from the first subchamber 17a through the two axial through holes 19 in the second end wall 13b, which are assigned to the two leakage oil outlet openings 11 which are assigned to the first subchamber 17a, and then reaches the bearing area 40 after flowing through the corresponding caps 32.
- the leakage oil LT2 flows through the radial through bores 16 first into the second subchamber 17b of the leakage oil collection chamber 17 and from there through the three axial through bores 19 in the second end wall 13b, which are assigned to the three leakage oil outlet openings 11 which are assigned to the second subchamber 17b are, and eventually becomes n after flowing through the corresponding caps 32 in the storage area 40 attacksge leads.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Sealing Devices (AREA)
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 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 (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).
Description
Wellendichtring, Maschine mit einem solchen Wellendichtring sowie Verfahren zum Betreiben einer Maschine
Die Erfindung betrifft einen Wellendichtring umfassend einen Außenumfang, einen Innenumfang, an dem zumindest eine Dicht fläche ausgebildet ist, und zwei axial einander gegenüberlie gende Stirnseiten. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Maschine mit einem solchen Wellendichtring. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Ma schine.
Maschinen weisen häufig mechanische Komponenten auf, die unter anderem zur Reduzierung von Reibung und Verschleiß so wie zur Vibrationsdämpfung mittels Schmierstoffen, insbeson dere Schmierölen, geschmiert werden. Es ist bereits seit lan gem bekannt, ölgeschmierte mechanische Komponenten gegen eine Umgebung abzudichten, um Leckagen oder anders ausgedrückt Öl verlust zu vermeiden.
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 be kannt, zur Abdichtung von Welle und Stator einen Wellendicht ring vorzusehen. Ein solcher Wellendichtring umfasst einen Außenumfang, einen Innenumfang, an dem zumindest eine Dicht fläche ausgebildet ist, und zwei axial einander gegenüberlie gende Stirnseiten, und ist in der Regel ortsfest am Stator montiert, wobei sich die Welle durch die zentrale Ringöffnung hindurch erstreckt.
Die Abdichtung mittels bekannter Wellendichtringe erfolgt beispielsweise nach dem Prinzip einer Labyrinthdichtung, die beträchtlichen axialen Raum einnimmt, einer kürzeren Laby rinthdichtung mit passiven Vakuumelementen, einer relativ teuren (Druck-) Luftstromöldichtung oder einer Bürstendich tung mit begrenzter Wirksamkeit aufgrund von Bürstenabnut zung. Auch Kombinationen dieser Dichtprinzipien sind bekannt.
Bei den vorbekannten Wellendichtringen lässt sich ein Spalt zwischen der Welle und dem Stator der Maschine im Dichtungs bereich beziehungsweise eine Variation dieses Spaltes während des Betriebs der Maschine und somit ein Ölverlust nicht voll ständig verhindern. Die entstehenden unkontrollierten Lecka geströme können eine Gefahr für den Betrieb der Maschine dar stellen. Insbesondere im Falle von Gasturbinen handelt es sich bei der Umgebung, gegen die das ölgeschmierte Lager der Gasturbine abzudichten ist, häufig um eine Hochtemperaturum gebung. 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.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen alter nativen Wellendichtring bereitzustellen, der die Probleme zu mindest teilweise behebt.
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 aufgefange nem Leckageöl mit zumindest einer an der zweiten Stirnseite im unteren Bereich angeordneten Leckageölauslassöffnung flui- disch verbunden ist.
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 akzep tieren und eine Vorkehrung zu treffen, um das Leckageöl des zwischen den beiden Stirnseiten des Wellendichtrings hin durchtretenden Leckagestroms in den Ölraum zurückzuführen. Erfindungsgemäß ist hierzu an der ersten Stirnseite des Wel-
lendichtrings auf der Seite der Umgebung eine Leckageölauf- fangrinne vorgesehen, die mit zumindest einer an der zweiten Stirnseite auf der Seite des Ölraums angeordneten Leckage ölauslassöffnung fluidtechnisch verbunden ist. Auf diese Wei se kann das an der ersten Stirnseite austretende Leckageöl in der Leckageölauffangrinne kontrolliert aufgefangen und an schließend über die zumindest eine Leckageölauslassöffnung an der zweiten Stirnseite des Wellendichtrings zurück in den Öl raum 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 kostengüns tig herzustellen, stellt eine Dichtung mit relativ geringem Wartungs- und/oder Reparaturaufwand dar und beugt Notabschal tungen und/oder Ölbränden vor. Außerdem können bereits exis tierende Maschinen mit dem erfindungsgemäßen Wellendichtring nachgerüstet werden.
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 den jenigen Raum, der im montierten Zustand des Wellendichtrings durch den Wellendichtring von einem Ölraum getrennt wird, al so von demjenigen Raum, in dem mit Öl zu schmierende und/oder zu kühlende Komponenten angeordnet sind.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Boden der Leckageölauffangrinne mit einem in Richtung der Leckageölaus lassöffnung geneigten Gefälle versehen. Auf diese Weise kann Leckageöl aus der Leckageölauffangrinne unter Nutzung der Schwerkraft in Richtung der zumindest einen Leckageölauslass öffnung strömen.
Am freien Ende der Leckageölauffangrinne kann ein sich radial einwärts erstreckender Überlaufrand vorgesehen sein. Hier durch wird verhindert, dass in der Leckageölauffangrinne auf gefangenes Leckageöl, insbesondere im Falle eines Ölrück staus, unkontrolliert axial auswärts in die Umgebung austre ten kann.
Ein Dichtband kann radial einwärts vom freien Ende des Über laufrands vorstehen und sich in Umfangsrichtung erstrecken. Das in Radialrichtung weisende freie Ende des Dichtbands de finiert dann eine weitere Dichtfläche. Diese dient beim Ein satz des Wellendichtrings zur Abdichtung von einer Welle und einem Stator dazu, einen Spalt zwischen der Welle und dem Stator zu minimieren beziehungsweise abzudichten.
Bevorzugt erstreckt sich unmittelbar unterhalb der Leckage ölauffangrinne ein Kühlkanal, der von einem Kühlfluid, insbe sondere Kühlöl oder Kühlluft, insbesondere von einer Kanal einlassöffnung 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 Hochtempe raturumgebung 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 Lecka geöls 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 Schraubver bindung befestigtes Kühlkanalbauteil gebildet sein. Bei spielsweise kann der Kühlkanal durch eine die erste Stirnsei te bildende Stirnwand des Wellendichtrings und eine Wandung des Kühlkanalbauteils begrenzt sein.
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 Wellen dichtrings vorgesehen sein, die an ihrem einen axialen Ende die Kühlöleinlassöffnung und an ihrem gegenüberliegenden axi alen 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 Kühlölauslassöff nung über eine Rohrverbindung mit dem Kühlkanal fluidtech nisch verbunden sein. Insbesondere entspricht die Kühlölaus lassöffnung 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 Be reich des Wellendichtrings angeordnet sein. Falls neben der zumindest einen Leckageölauslassöffnung eine separate Kühl ölauslassöffnung vorgesehen ist, können die Kühlöleinlassöff nung, die Kühlölauslassöffnung und die zumindest eine Lecka geölauslassöffnung in Umfangsrichtung hintereinander angeord net sein. Dann befindet sich die zumindest eine Leckageölaus lassöffnung bevorzugt zwischen der Kühlöleinlassöffnung und der Kühlölauslassöffnung.
Vorteilhaft ist an der zweiten Stirnseite oberhalb der Kühl öleinlassöffnung eine sich in Umfangsrichtung erstreckende, axial auswärts von der zweiten Stirnseite vorstehende Füh rungsschiene vorgesehen, die ausgebildet ist, um Kühlöl in die Kühlöleinlassöffnung einzuleiten.
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 Durch gangsbohrungen ein sich in Umfangsrichtung erstreckender Le ckageölsammelraum 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 Wellendicht rings ein Teil eines in einen Bereich zwischen dem Wellen dichtring und einer Welle eindringenden Leckageölstroms durch die Durchgangsbohrungen abzweigen und über den Leckageölsam melraum und die zumindest eine Leckageölauslassöffnung in einen an der zweiten Stirnseite des Wellendichtrings angren zenden 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 Durch gangsöffnung 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.
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 vollstän dig verschließbar sein.
Ebenfalls ist es möglich, dass zumindest manche der Durch gangsbohrungen, mit denen die Innenumfangswand versehen ist, und/oder zumindest manche der Leckageölauslassöffnungen zu mindest teilweise verschließbar sind.
Zweckmäßigerweise sind die zuvor erwähnten Öffnungen und Boh rungen mittels eines Verschlussmittels, wie etwa eines Stop fens verschließbar.
Die Summe der Bohrungsquerschnitte aller Durchgangsbohrungen, mit denen die Innenumfangswand versehen ist, kann sich vom Öffnungsquerschnitt der Durchgangsöffnung unterscheiden, ins besondere kleiner oder größer als der Öffnungsquerschnitt der
Durchgangsöffnung sein. Falls die Durchgangsöffnung durch mehrere Durchgangsbohrungen gebildet wird, wird ihr Öffnungs querschnitt durch die Summe der Bohrungsquerschnitte aller die Durchgangsöffnung bildenden Durchgangsbohrungen defi niert.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Leckageölsammelraum in einen ersten Teilraum und einen zweiten Teilraum unterteilt. Hierbei ist die Leckage- ölauffangrinne mit dem ersten Teilraum über die Durchgangs öffnung fluidisch verbunden und münden die Durchgangsbohrun gen, mit denen die Innenumfangswand versehen ist, radial aus wärts in den zweiten Teilraum. Den beiden Teilräumen sind un terschiedliche von mehreren vorgesehenen Leckageölauslassöff nungen zugeordnet und die Teilräume sind mit den zugeordneten Leckageölauslassöffnungen fluidisch verbunden. Den beiden Teilräumen kann eine unterschiedliche Anzahl von Leckageöl auslassöffnungen 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 zwei ten Teilraum.
Es kann eine Trennwand vorgesehen sein, mittels der der Le ckageölsammelraum zwischen der Innenumfangswand und der Au ßenumfangswand 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.
Zweckmäßigerweise befindet sich der zweite Teilraum in Radi alrichtung weiter innen als der erste Teilraum. Dementspre chend können sich die dem zweiten Teilraum zugeordneten Le ckageölauslassöffnungen in Radialrichtung weiter innen als die dem ersten Teilraum zugeordneten Leckageölauslassöffnun gen befinden.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass Dichtbänder radial einwärts von der Innen- umfangswand vorstehen und sich zumindest im Wesentlichen pa rallel zueinander in Umfangsrichtung erstrecken, wobei die zumindest eine Dichtfläche durch die in Radialrichtung wei senden freien Enden der Dichtbänder definiert wird, und zwi schen jeweils zwei benachbarten Dichtbändern eine sich in Um fangsrichtung erstreckende Ringnut gebildet ist, an deren Bo den sich jeweils zumindest eine der Durchgangsbohrungen be findet. Die Dichtbänder können gleichmäßig voneinander beab- standet angeordnet sein.
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 Innen umfangswand versehen ist, fluidisch verbunden sind. Den Ringnuträumen sind unterschiedliche der Leckageölauslassöff nungen zugeordnet und die Ringnuträume sind mit den ihnen zu geordneten Leckageölauslassöffnungen fluidisch verbunden. Die Ringnuträume sind insbesondere jeweils mit genau einer Ring nut fluidisch verbunden. Den Ringnuträumen kann eine unter schiedliche Anzahl von Leckageölauslassöffnungen zugeordnet sein.
Vorzugsweise ist/sind die zumindest eine Leckageölauslassöff nung und/oder die Kühlölauslassöffnung und/oder die Kühlöl einlassöffnung jeweils durch eine Kappe mit einer in Richtung der jeweiligen Leckageölauslassöffnung oder Kühlöleinlassöff nung 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 Kappenöff nung in die Kappe gelangen und diese um 90° abgelenkt durch die zweite Kappenöffnung verlassen kann, oder in die Kühl öleinlassöffnung einzuleitendes Öl durch die zweite Kappen öffnung in die Kappe gelangen und diese um 90° abgelenkt
durch die erste Kappenöffnung in Richtung der Kühlöleinlass öffnung 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 Öff nung verbunden sind.
Zweckmäßigerweise weisen die zweiten Kappenöffnungen der der zumindest einen Leckageölauslassöffnung und/oder der Kühl ölauslassöffnung 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 entgegen gesetzte Umfangsrichtung. Falls eine Führungsschiene vorgese hen ist, kann die zweite Kappenöffnung der der Kühlöleinlass öffnung zugeordneten Kappe in Richtung der Führungsschiene weisen. Auf diese Weise lässt sich ein Teil eines in Umfangs richtung gerichteten Schmierölstroms über die der Kühlölein lassöffnung 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 gegenüber liegenden Rückseite der der zumindest einen Leckageölauslass öffnung und/oder der Kühlölauslassöffnung zugeordneten Kappe treffen und die Kappe umströmen. Durch die Umströmung kann sich im Inneren der jeweiligen Kappe ein Unterdrück einstel len, der dazu führt, dass Öl durch die entsprechende Kühl ölauslassöffnung und/oder Leckageölauslassöffnung angesaugt wird.
Vorteilhafterweise sind die Kappen jeweils auf der ihrer zweiten Kappenöffnung gegenüberliegenden Rückseite abgerun det. Somit wird ein auf die abgerundete Seite treffender Schmierölstrom strömungstechnisch vorteilhaft an der Kappe vorbeigeleitet .
Zweckmäßigerweise sind die der zumindest einen Leckageölaus lassöffnung und/oder der Kühlölauslassöffnung zugeordneten Kappen derart ausgebildet, dass die Höhe des sich bei deren Umströmung in ihrem Inneren einstellenden Unterdrucks iden tisch ist. Vorteilhafterweise sind die der zumindest einen Leckageölauslassöffnung und/oder der Kühlölauslassöffnung zu geordneten Kappen identisch, weisen also einheitliche Abmes sungen auf, so dass die Höhe des sich bei der Umströmung der Kappen in deren Inneren einstellenden Unterdrucks identisch ist.
Die zuvor erwähnte zumindest teilweise Verschließbarkeit der Durchgangsöffnung und/oder der Durchgangsbohrungen, mit denen die Innenumfangswand versehen ist, und/oder der Leckageölaus lassöffnungen und/oder der zuvor erwähnte Unterschied zwi schen 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 Lecka geölauslassöffnungen zu den Teilräumen beziehungsweise Ring nuträumen ist/sind besonders vorteilhaft, wenn den Leckage ölauslassöffnungen jeweils eine Kappe zugeordnet ist. Denn auf diese Weise lässt sich der auf die jeweiligen Leckage ölteilströme wirkende und diese fördernde Unterdrück einstel len.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Ma schine, 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.
Zudem schlägt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Be treiben 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 Sta tor zumindest ein Wellendichtring vorgesehen ist, der einen Außenumfang, einen Innenumfang, an dem zumindest eine Dicht fläche ausgebildet ist, und zwei axial einander gegenüberlie gende Stirnseiten aufweist. Bei dem zumindest einen Wellen dichtring kann es sich um einen zuvor beschriebenen erfin dungsgemäßen Wellendichtring handeln. Bei dem erfindungsgemä ßen Verfahren wird zwischen den beiden Stirnseiten des Wel lendichtrings durchtretendes Leckageöl an der ersten Stirn seite aufgefangen und zu der zweiten Stirnseite rückgeführt.
Gemäß einer Ausgestaltung wird Leckageöl teilweise über die zumindest eine Dichtfläche des Wellendichtrings abgeführt und zu der zweiten Stirnseite des Wellendichtrings rückgeführt.
Bevorzugt wird das an der ersten Stirnseite des Wellendicht rings aufgefangene Leckageöl an der ersten Stirnseite insbe sondere mittels eines Kühlfluidstroms, wie etwa eines Kühlöl oder Kühlluftstroms, gekühlt.
Bezüglich weiterer Vorteile wird zur Vermeidung von Wiederho lungen auf die vorstehende Beschreibung des erfindungsgemäßen Wellendichtrings verwiesen.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung wer den anhand der nachfolgenden Beschreibung von zwei Ausfüh rungsformen eines erfindungsgemäßen Wellendichtrings unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung deutlich. Darin ist
Figur 1 eine schematische Ansicht eines Wellendichtrings gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von der zweiten Stirnseite aus betrach tet;
Figur 2 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie II-II in Figur 1;
Figur 3 eine schematische Ansicht des Wellendichtrings ge mäß der ersten Ausführungsform von der ersten Stirnseite aus betrachtet;
Figur 4 eine schematische Ansicht des Wellendichtrings ge mäß der ersten Ausführungsform von der ersten Stirnseite aus betrachtet und mit teilweise ent fernter Wandung des Kühlkanalbauteils;
Figur 5 eine schematische Schnittansicht des in einer Ma schine verbauten Wellendichtrings der Figuren 1 bis 4; und
Figur 6 eine schematische Schnittansicht eines in einer Ma schine verbauten Wellendichtrings gemäß einer zwei ten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Figuren 1 bis 4 zeigen einen Wellendichtring 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Wellendichtring 1 umfasst einen Außenumfang 2, einen Innenum fang 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 Rö erstreckende, nach oben offene, axial auswärts von der ersten Stirnseite 5a vorstehende Le- ckageölauffangrinne 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 Rö 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 Leckage ölauslassöffnungen 11 angeordnet, die mit der Leckageölauf- fangrinne 6 fluidisch verbunden sind, wobei der Boden 12 der
Leckageölauffangrinne 6 ein in Richtung der Leckageölauslass öffnungen 11 geneigtes Gefälle aufweist.
Der Wellendichtring 1 umfasst zwei die Stirnseiten 5a,b bil dende Stirnwände 13a,b sowie eine Innenumfangswand 14 und eine Außenumfangswand 15. Die Innenumfangswand 14 ist im un teren Bereich des Wellendichtrings 1 mit einer Vielzahl von radialen Durchgangsbohrungen 16 versehen. Unterhalb der Durchgangsbohrungen 16 ist ein sich in Umfangsrichtung Rö er streckender Leckageölsammelraum 17 angeordnet, der von der Innenumfangswand 14, der Außenumfangswand 15 und den beiden Stirnwänden 13a,b begrenzt wird und sowohl mit der Leckage ölauffangrinne 6 als auch mit den Leckageölauslassöffnungen 11 fluidisch verbunden ist. Genauer gesagt ist die Leckage ölauffangrinne 6 vorliegend mit dem Leckageölsammelraum 17 über eine sich in Umfangsrichtung Rö 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.
Darüber hinaus umfasst der Wellendichtring 1 vier Dichtbänder lOb-e, die radial einwärts von der Innenumfangswand 14 vor stehen und sich parallel zueinander und gleichmäßig voneinan der beabstandet in Umfangsrichtung Rö erstrecken. Die in Ra dialrichtung weisenden freien Enden der Dichtbänder lOb-e de finieren die vier Dichtflächen 4a-d. Zwischen jeweils zwei benachbarten Dichtbändern lOb-e ist eine sich in Umfangsrich tung Rö 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 aus wärts und münden in den Leckageölsammelraum 17.
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 befes tigt. Vorliegend wird der Kühlkanal 22 durch die erste Stirn wand 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 Kühlöl einlassöffnung 27 fluidisch verbunden ist und die Kanalaus lassöffnung 24 mit der Kühlölauslassöffnung 28 fluidisch ver bunden 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 Durch gangsbohrung 19, die an ihrem axial äußeren Ende die Kanal einlassöffnung 23 definiert, und eine zweite axiale Durch gangsbohrung 19, die an ihrem axial äußeren Ende die Kanal auslassöffnung 24 definiert. Vorliegend ist die axiale Durch gangsbohrung 19 der Kanaleinlassöffnung 23 mit der axialen Durchgangsbohrung 19 der Kühlöleinlassöffnung 27 über eine Kühlöleinlassrohrverbindung 29 fluidisch verbunden. Die axia le Durchgangsbohrung 19 der Kanalauslassöffnung 24 ist mit der axialen Durchgangsbohrung 19 der Kühlölauslassöffnung 28 über eine Kühlölauslassrohrverbindung 30 fluidisch verbunden.
In einer alternativen Ausgestaltung kann eine Durchgangsboh rung zwischen den beiden Stirnseiten 5a,b des Wellendicht rings 1 vorgesehen sein, die an ihrem einen axialen Ende die Kühlöleinlassöffnung 27 und an ihrem gegenüberliegenden axia len 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 gegen überliegenden axialen Ende die Kanalauslassöffnung 24 defi niert.
Vorliegend sind die Kühlöleinlassöffnung 27, die Kühlölaus lassöffnung 28 und die fünf Leckageölauslassöffnungen 11 in Umfangsrichtung Rö hintereinander angeordnet, wobei sich die Leckageölauslassöffnungen 11 zwischen der Kühlöleinlassöff nung 27 und der Kühlölauslassöffnung 28 befinden. Darüber hinaus ist an der zweiten Stirnseite 5b des Wellendichtrings 1 oberhalb der Kühlöleinlassöffnung 27 eine sich in Umfangs- richtung Rö erstreckende, axial auswärts von der zweiten Stirnseite 5b vorstehende Führungsschiene 31 zum Einleiten von Kühlöl in die Kühlöleinlassöffnung 27 vorgesehen.
Die Leckageölauslassöffnungen 11, die Kühlöleinlassöffnung 27 und die Kühlölauslassöffnung 28 sind jeweils durch eine Kappe
32 mit einer ersten Kappenöffnung 33 und einer zweiten Kap penöffnung 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 Be zug auf die Ausrichtung der zugehörigen ersten Kappenöffnung
33 um 90° versetzten Richtung. Genauer gesagt weist die zwei te Kappenöffnung 34 der der Kühlöleinlassöffnung 27 zugeord neten Kappe 32 in Richtung der Führungsschiene 31 und weisen die zweiten Kappenöffnungen 34 der den Leckageölauslassöff nungen 11 und der Kühlölauslassöffnung 28 zugeordneten Kappen 32 in die entgegengesetzte Richtung. Vorliegend sind die ers ten und zweiten Kappenöffnungen 33, 34 einer Kappe 32 mitei nander verbunden. Die Kappen 32 sind jeweils auf der ihrer zweiten Kappenöffnung 34 gegenüberliegenden Rückseite 35 ab gerundet.
Figur 5 zeigt eine schematische Schnittansicht des in einer Maschine, vorliegend einer Gasturbine 36, verbauten zuvor be schriebenen Wellendichtrings 1 gemäß der ersten Ausführungs form. Die Gasturbine 36 umfasst eine Welle 37 und einen Sta tor 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 orts fest 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.
Im Folgenden wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrei ben der zuvor beschriebenen Gasturbine 36 beschrieben. Wäh rend 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.
Ein erster Teilstrom LTi des Leckageöls tritt ausgehend von der zweiten Stirnseite 5b vollständig bis zur ersten Stirn seite 5a hindurch, tropft und/oder fließt auf die Leckageöl- auffangrinne 6, wird also an der ersten Stirnseite 5a aufge fangen, und wird dann insbesondere unter Nutzung der Schwer kraft zu der zweiten Stirnseite 5b rückgeführt. Genauer ge sagt fließt das Leckageöl LTi zum tiefsten Punkt der Leckage- ölauffangrinne 6 und von dort aus durch die Durchgangsöffnung 18 in den Leckageölsammelraum 17. Das Leckageöl LTi fließt dann vom Leckageölsammelraum 17 durch die fünf axialen Durch gangsbohrungen 19 in der zweiten Stirnwand 13b, die den fünf Leckageölauslassöffnungen 11 zugeordnet sind, und gelangt dann durch die ersten Kappenöffnungen 33 in die den Leckage ölauslassöffnungen 11 zugeordneten Kappen 32. Nach Durchströ men der Kappen 32 verlässt das Leckageöl LTi die Kappen 32 um 90° abgelenkt durch die zweiten Kappenöffnungen 34 in den La gerbereich 40.
Um zu verhindern, dass an der ersten Stirnseite 5a auf das aufgefangene Leckageöl LTi einwirkende Wärme, insbesondere Strahlungswärme, zu einer Verkokung des Leckageöls LTi führt, wird das Leckageöl LTi an der ersten Stirnseite 5a mittels eines Kühlölstroms K gekühlt. Genauer gesagt wird veranlasst durch die Drehung der Welle 37 ein Schmierölstrom S in Rotor-
drehrichtung RD und in einer Umfangsrichtung Rö des Wellen dichtrings 1 bewirkt. Ein Teil des SchmierölStroms S wird mittels der Führungsschiene 31 und unter Nutzung der Schwer kraft 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 Durchströ mung 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 Kühl öleinlassöffnung 27 zugeordnete axiale Durchgangsbohrung 19 und gelangt dann über die Kühlöleinlassrohrverbindung 29 und die der Kanaleinlassöffnung 23 zugeordnete axiale Durchgangs bohrung 19 in den Kühlkanal 22. Nach Durchströmen des Kühl kanals 22 in Drehrichtung RD der Welle 37 und in Umfangsrich tung Rö 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 Kühlölauslass öffnung 28 zugeordnete axiale Durchgangsbohrung 19 in Rich tung der Kühlölauslassöffnung 28. Der aus der Kühlölauslass öffnung 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.
Die den Leckageölauslassöffnungen 11 und der Kühlölauslass öffnung 28 zugeordneten Kappen 32 werden von dem verbleiben den Teil des Schmierölstroms S, also dem Teil des Schmieröl stroms S, der nicht als Kühlölstrom K abgezweigt wird, derart von ihrer Rückseite 35 ausgehend umströmt, dass sich im Inne ren der Kappen 32 ein Unterdrück aufbaut. Dieser Unterdrück führt dazu, dass das Leckageöl LTi durch die Leckageölaus lassöffnungen 11 und das Kühlöl K durch die Kühlölauslassöff nung 28 hindurch angesaugt wird.
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 lOb-e gebilde ten Ringnuten 20 und wird von dort über die radialen Durch gangsbohrungen 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 LTi in den Lagerbereich 40 zurückgeführt.
Figur 6 zeigt eine schematische Schnittansicht eines in einer Maschine, vorliegend einer Gasturbine 36, verbauten Wellen dichtrings 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorlie genden Erfindung. Der Wellendichtring 1 gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem zuvor beschriebe nen Wellendichtring 1 gemäß der ersten Ausführungsform ledig lich dadurch, dass bei dem Wellendichtring 1 gemäß der zwei ten Ausführungsform der Leckageölsammelraum 17 mittels einer Trennwand 42 in einen ersten Teilraum 17a und einen zweiten Teilraum 17b unterteilt ist. Vorliegend sind die beiden Teil räume 17a, 17b gleich groß. Genauer gesagt befindet sich die Trennwand 42 in Radialrichtung mittig zwischen der Innenum fangswand 14 und der Außenumfangswand 15 und erstreckt sich in Umfangsrichtung Rö. Somit befindet sich der zweite Teil raum 17b in Radialrichtung weiter innen als der erste Teil raum 17a. Die Leckageölauffangrinne 6 ist über die Durch gangsöffnung 18 mit dem ersten Teilraum 17a, nicht jedoch mit dem zweiten Teilraum 17b fluidisch verbunden. Die Durchgangs bohrungen 16, mit denen die Innenumfangswand 14 versehen ist, münden radial auswärts in den zweiten Teilraum 17b.
Wie bereits in der ersten Ausführungsform sind auch in der zweiten Ausführungsform insgesamt fünf Leckageölauslassöff nungen 11 vorgesehen. Von diesen sind zwei dem ersten Teil raum 17a und die verbleibenden drei dem zweiten Teilraum 17b zugeordnet. Die Teilräume 17a, 17b sind mit den zugeordneten Leckageölauslassöffnungen 11 fluidisch verbunden. In Figur 6 sind die beiden Leckageölauslassöffnungen 11 des ersten Teil-
raums 17a, jedoch lediglich eine der drei Leckageölauslass öffnungen des zweiten Teilraums 17b, die sich in Radialrich tung weiter innen als die dem ersten Teilraum 17a zugeordne ten Leckageölauslassöffnungen 11 befinden, zu sehen. Die den fünf Leckageölauslassöffnungen 11 zugeordneten Kappen 32 sind vorliegend alle identisch, weisen also einheitliche Abmessun gen auf.
Während des Betriebs der den Wellendichtring 1 gemäß der zweiten Ausführungsform umfassenden Gasturbine 36 fließt das an der ersten Stirnseite 5a aufgefangene Leckageöl LTi zum tiefsten Punkt der Leckageölauffangrinne 6 und von dort aus durch die Durchgangsöffnung 18 in den ersten Teilraum 17a des Leckageölsammelraums 17. Das Leckageöl LTi fließt dann vom ersten Teilraum 17a durch die zwei axialen Durchgangsbohrun gen 19 in der zweiten Stirnwand 13b, die den zwei Leckageöl auslassöffnungen 11 zugeordnet sind, die dem ersten Teilraum 17a zugeordnet sind, und gelangt dann nach Durchströmen der entsprechenden Kappen 32 in den Lagerbereich 40. Das Leckage öl LT2 fließt über die radialen Durchgangsbohrungen 16 zu nächst 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 Leckageölaus lassöffnungen 11 zugeordnet sind, die dem zweiten Teilraum 17b zugeordnet sind, und wird schließlich nach Durchströmen der entsprechenden Kappen 32 in den Lagerbereich 40 zurückge führt.
Da die den fünf Leckageölauslassöffnungen 11 zugeordneten Kappen 32 identisch sind, ist bei gleichen Umströmungsbedin gungen 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 gleichzei tig mehr Kühlölauslassöffnungen 11 als dem ersten Teilraum 17a zugeordnet sind, wirkt auf den Leckageölteilstrom LT2 ein größerer Unterdrück beziehungsweise Sog als auf den Leckage ölteilstrom LTi.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausfüh rungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge- schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Claims
Patentansprüche
1. 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 Leckage öl mit zumindest einer an der zweiten Stirnseite (5b) im unteren Bereich angeordneten Leckageölauslassöffnung (11) fluidisch verbunden ist.
2 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.
3. 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) be findliches Leckageöl zu kühlen.
4. 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 Kühlölauslass öffnung (28) an der zweiten Stirnseite (5b) vorgesehen sind, und die Kühlölauslassöffnung (28) insbesondere der zumindest einen Leckageölauslassöffnung (11) entspricht.
5. Wellendichtring (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der zweiten Stirnseite (5b) oberhalb der Kühlöleinlass öffnung (27) eine sich in Umfangsrichtung (Ru) erstrecken de, axial auswärts von der zweiten Stirnseite (5b) vorste hende Führungsschiene (31) vorgesehen ist, die ausgebildet ist, um Kühlöl in die Kühlöleinlassöffnung (27) einzulei ten.
6. Wellendichtring (1) nach einem der vorstehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass eine Innenumfangswand (14) im unteren Bereich des Wellen dichtrings (1) mit einer Vielzahl von Durchgangsbohrungen (16) versehen ist, und dass unterhalb der Durchgangsbohrungen (16) ein sich in Um fangsrichtung (Rö) erstreckender Leckageölsammelraum (17) vorgesehen ist, der von der Innenumfangswand (14), einer Außenumfangswand (15) und zwei die Stirnseiten (5a,b) bil denden Stirnwänden (13a,b) des Wellendichtrings (1) be grenzt wird und mit der zumindest einen Leckageölauslass öffnung (11) fluidisch verbunden ist.
7. 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).
8. 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 Innen umfangswand (14) versehen ist, radial auswärts in den zwei ten Teilraum (17b) münden, und den beiden Teilräumen (17a, 17b) unterschiedliche von meh reren vorgesehenen Leckageölauslassöffnungen (11) zugeord net sind und die Teilräume (17a, 17b) mit den zugeordneten Leckageölauslassöffnungen (11) fluidisch verbunden sind.
9. Wellendichtring (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass den beiden Teilräumen (17a, 17b) eine unterschiedliche An zahl von Leckageölauslassöffnungen (11) zugeordnet ist.
10. Wellendichtring (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass
Dichtbänder (lOb-e) radial einwärts von der Innenumfangs wand (14) vorstehen und sich zumindest im Wesentlichen pa rallel 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 (lOb-e) eine sich in Umfangsrichtung (Ru) erstreckende Ringnut (20) gebildet ist, an deren Boden (21) sich jeweils zumindest eine der Durchgangsbohrungen (16) befindet.
11. Wellendichtring (1) nach einem der vorstehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Leckageölauslassöffnung (11) und/oder die Kühlölauslassöffnung (28) und/oder die Kühlöleinlass öffnung (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 ers te Kappenöffnung (33) in die Kappe (32) gelangen und diese um 90° abgelenkt durch die zweite Kappenöffnung (34) ver lassen kann, oder in die Kühlöleinlassöffnung (27) einzu leitendes Öl durch die zweite Kappenöffnung (34) in die Kappe (32) gelangen und diese um 90° abgelenkt durch die erste Kappenöffnung (33) in Richtung der Kühlöleinlassöff nung (27) verlassen kann.
12. Wellendichtring (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Kappenöffnungen (34) der der zumindest einen Leckageölauslassöffnung (11) und/oder der Kühlölauslassöff nung (28) zugeordneten Kappen (32) in dieselbe Richtung weisen und die zweite Kappenöffnung (34) der der Kühlölein lassöffnung (27) zugeordneten Kappe (32) in die entgegenge setzte Richtung weist, und/oder dass die Kappen (32) je weils auf der ihrer zweiten Kappenöffnung (34) gegenüber liegenden Rückseite (35) abgerundet sind.
13. Maschine (36), insbesondere Strömungsmaschine, wie etwa Gas- oder Dampf turbine, 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) zumin dest ein Wellendichtring (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche vorgesehen ist.
14. Verfahren zum Betreiben einer Maschine (36), insbesondere Strömungsmaschine, wie etwa Gas- oder Dampf turbine, 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) zumin dest 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 Wellen-
dichtrings (1) durchtretendes Leckageöl an der ersten Stirnseite (5a) aufgefangen und zu der zweiten Stirnseite (5b) rückgeführt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass
Leckageöl teilweise über die zumindest eine Dichtfläche (4a-d) des Wellendichtrings (1) abgeführt und zu der zwei- ten Stirnseite (5b) des Wellendichtrings (1) rückgeführt wird.
16. 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) insbe sondere mittels eines Kühlfluidstroms, wie etwa eines Kühl öl- oder Kühlluftstroms, gekühlt wird.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019218883.4A DE102019218883A1 (de) | 2019-12-04 | 2019-12-04 | Wellendichtring, Maschine mit einem solchen Wellendichtring sowie Verfahren zum Betreiben einer Maschine |
DE102019218883.4 | 2019-12-04 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2021110353A1 true WO2021110353A1 (de) | 2021-06-10 |
Family
ID=73598822
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/EP2020/081270 WO2021110353A1 (de) | 2019-12-04 | 2020-11-06 | Wellendichtring, maschine mit einem solchen wellendichtring sowie verfahren zum betreiben einer maschine |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102019218883A1 (de) |
WO (1) | WO2021110353A1 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102022213189A1 (de) | 2022-12-07 | 2024-06-27 | Zf Friedrichshafen Ag | Kühlanordnung zur Kühlung eines Stators für eine elektrische Maschine |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060267288A1 (en) * | 2005-05-24 | 2006-11-30 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Seal assembly for a hydrogen-cooled electric power generator with interface impervious to location of plant piping |
CN201679579U (zh) * | 2009-12-15 | 2010-12-22 | 中国北车集团大连机车车辆有限公司 | 柴油机曲轴前端密封结构 |
US20180355757A1 (en) * | 2017-06-08 | 2018-12-13 | United Technologies Corporation | Sealing configurations with active cooling features |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2956824A (en) * | 1957-12-27 | 1960-10-18 | Koppers Co Inc | Vented shaft seal |
US4406459A (en) * | 1982-06-18 | 1983-09-27 | United Technologies Corporation | Oil weepage return for carbon seal plates |
DE19505404B4 (de) * | 1995-02-17 | 2011-07-28 | Renk AG, 86159 | Dichtungsvorrichtung für Wellen |
-
2019
- 2019-12-04 DE DE102019218883.4A patent/DE102019218883A1/de not_active Withdrawn
-
2020
- 2020-11-06 WO PCT/EP2020/081270 patent/WO2021110353A1/de active Application Filing
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060267288A1 (en) * | 2005-05-24 | 2006-11-30 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Seal assembly for a hydrogen-cooled electric power generator with interface impervious to location of plant piping |
CN201679579U (zh) * | 2009-12-15 | 2010-12-22 | 中国北车集团大连机车车辆有限公司 | 柴油机曲轴前端密封结构 |
US20180355757A1 (en) * | 2017-06-08 | 2018-12-13 | United Technologies Corporation | Sealing configurations with active cooling features |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102019218883A1 (de) | 2021-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1103706B1 (de) | Lagerkammer für ein Gasturbinen-Triebwerk | |
EP2192272B1 (de) | Vorrichtung zum Abdichten eines Lagergehäuses eines Abgasturboladers | |
EP2137382B1 (de) | Statorhitzeschild | |
DE2529317C2 (de) | ||
DE2653504C2 (de) | ||
DE2829150A1 (de) | Abgasturbolader | |
DE2008209A1 (de) | Schmiersystem bei einem Turbinenmotor | |
DE102010052310A1 (de) | Wellenanordnung | |
DE102008024146A1 (de) | Kombinierter Wirbelgleichrichter | |
DE2754476A1 (de) | Kuehlsystem fuer hermetisch gekapselte kompressoren | |
WO2010034601A1 (de) | Anordnung mit einer wellendichtung | |
DE69714536T2 (de) | Gasturbinen-Triebwerk mit Dichtung für Lagerkammern | |
DE102007020453A1 (de) | Getriebe, Schmiermittel-Kreislaufsystem und Getriebebaureihe | |
DE69935745T2 (de) | Dampfgekühlte Gasturbine | |
DE19960896A1 (de) | Rückhaltevorrichtung für Rotorschaufeln einer Axialturbomaschine | |
EP0306634A2 (de) | Berührungsfreie Wellendichtung mit Lecköl-Abführung | |
DE69819293T2 (de) | Hydraulikdichtung | |
DE1933287A1 (de) | Rotationsmaschine | |
WO2021110353A1 (de) | Wellendichtring, maschine mit einem solchen wellendichtring sowie verfahren zum betreiben einer maschine | |
EP2440747B1 (de) | Turbomaschine | |
EP1327802B1 (de) | Hydraulische Dichtungsanordnung | |
DE3424969A1 (de) | Fluessigkeitsringdichtung | |
EP2824289A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum Ableiten von Sperrluft in einem Turbofan-Triebwerk sowie zugehöriges Turbofan-Triebwerk | |
DE202007010776U1 (de) | Ölnebelabscheider für eine Brennkraftmaschine | |
EP0690204B1 (de) | Kondensationsturbine mit mindestens zwei Dichtungen zur Abdichtung des Turbinengehäuses |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 20815724 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 20815724 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |