DE1012999B

DE1012999B - Beruehrungslose OElfilm-Wellendichtung fuer wasserstoffgekuehlte Stromerzeuger

Info

Publication number: DE1012999B
Application number: DES30376A
Authority: DE
Inventors: Alfred Kluepfel
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1952-09-24
Filing date: 1952-09-24
Publication date: 1957-08-01

Description

Berührungslose Olfilm-Wellendichtung für wasserstoffgekühlte Stromerzeuger Aus der Verwendung von Wasserstoff an Stelle von Luft als Kühlmittel in elektrischen Stromerzeugern haben sich neue Aufgaben hinsichtlich der Wellenabdichtung ergeben. Die Forderung einer einwandfreien Abdichtung entstand nicht nur aus der Überlegung, daß etwa aus der Maschine herausströmender Wasserstoff mit der Luft ein explosives Gemisch bilden könnte, sondern vor allem aus. wirtschaftlichen Gründen; denn. die bei ungemügender Abdichtung verlorengehenden Wasserstoffmengen sind beträchtlich, und ihr Ersatz durch frischen Wasserstoff würde die Betriebskosten eines solchen Generators merklich erhöhen. Da reime Flächendichtungen wegen ihrer unvermeidlichen Abnutzung auf die Dauer nur schwer dicht zu halten sind, hat man die Dichtung in einen Ölfilm verlegt, der zwischen der Welle und einem Dichtungsring gebildet wird. Eine bekannte Abdichtung (AJEE Transactions 1950, S. 1625) sieht folgendermaßen aus: Die Welle ist von zwei in: der Mitte aneinanderstoßenden, aus einzelnem Segmenten bestehenden Ringen umgeben, die nicht auf der Welle aufliegen, sondern einen kleinen Spalt mit ihr bilden. Zwischen den beiden Ringen wird Öl zugeführt, das einerseits nach der Wasserstoffseite hin, andererseits nach der Luftseite hin durch die Dichtungsspalte fließt. Die Spalte sind verschieden groß, und zwar ist der nach der Wasserstoffseite hin kleiner als der nach der Luftseite hin. Es kann .dann zwar nach beiden Richtungen Öl durch den Dichtungsspalt fließen und somit eine wirksame Absperrung bilden, aber der Öldurchfluß nach der Luftseite hin wird bewußt größer gemacht in der Absicht, durch eine verstärkte Ölströmung hier eine wirksame Kühlung zu schaffen. Den Öldurchfluß auch nach der Wasserstoffseite hin groß zu machen, wäre deshalb unzweckmäßig, weil das Öl Wasserstoff aufnimmt. Es würde also der Wasserstoffverbrauch unnötig vergrößert werden. Außerdem müßte das Ö1 dann wieder vom Wasserstoff befreit werden. Das ist der Grund, warum man darauf achtet, nach der Wasserstoffseite hin verhältnismäßig wenig Öl abströmen zu lassen.
Die geringste Ölmenge würde benötigt werden, wenn. man den Dichtungsring unmittelbar auf der Welle schleifen ließe, was schon oben angedeutet wurde. Aber die Wellendichtung läßt sich, wie- gesagt, auf die Dauer nicht dicht halten.. Außerdem führt die Reibung zur Erwärmung.
Die Erfindung bezieht sich auf die Ausführung einer berührungslosen Ölfilm-Wellendichtung, bei der unter Einhaltung eines verhältnismäßig kleinen Paßspieles eine verbesserte Kühlung durch Ableitung einer vergrößerten Ölmenge nach der Luftseite der Dichtung sichergestellt wird. Erfindungsgemäß wird dies bei einer Ölfilm-Wellendichtung mit einem die Welle mit geringem Spiel umgebenden Ring, dessen mit Ölverteilungsnuten versehener Innenbohrung aus einem Ringkanal Öl in gleichmäßiger Verteilung über den Umfang zugeführt wird, dadurch erreicht, daß zu beiden Seiten des die Ölzufuhr ermöglichenden Ringkanals 10 Ölverteilungsnuten 13, 14 verschiedener Ausbildung angeordnet sind, wobei die Nuten 13 nach der Wasserstoffseite 2 hin als Sacknuten und die Nuten 14 nach der Luftseite 3 hin als offene Nuten ausgebildet sind. Vorzugsweise werden hierbei die Nuten auf der Wasserstoffseite und. auf der Luftseite unter verschiedenem Winkeln eingearbeitet, wodurch sich bezüglich der Ölverteilung und Ölabführung auf der Luftseite der Dichtung verbasserte Bedingungen ergeben.
An sich sind bereits Ölfilm-Wellendichtungen bekannt, bei denen die einzelnen die Abdichtung ermöglichenden Ringkörper mit Ring- und Quernuten versehen sind. Der besondere Gedanke der Erfindung, auf der Gas- bzw. Luftseite der Dichtung eine verschiedene Nutung anzuwenden und die Nutten. auf der Luftseite als offene Nuten zur Erzielung einer verstärkten, die Kühlung ermöglichenden Ölableitung zu verwenden, war jedoch bei diesen Anordnungen nicht verwirklicht.
Die Erfindung sei an Hand eines schematischen Ausführungsbeispiels, Fig. 1 und 2, erläutert. 1 ist d!ne Welle, 2 die Wasserstoffseite, 3 die Luftseite. Wasiserstoffseite und Luftseite sollen wirksam gegeneinander abgedichtet werden. Zu diesem Zweck ist ein Dichtungsring' vorgesehen., der im Ausführungsbeispiel aus den beiden Hälften ,4 und 5 besteht, die in der Mitte aneinanderstoßen Die Ringes 4 und 5 bestechen zweckmäßig aus Einzelsegmenten und werden durch eine Ringfeder zusammengehalten. Das Dichtungsöl wird durch Ringkanäle 6 und 7 und Bohrungen 8 und, 9 einem Mittelkanal 10 zugeführt.
Nach den bisherigen Vorschlägen ist der Durchmesser der Ringe 4 und 5 größer als der der Welle 1, so daß nach beiden Seiten. hin ein Spalt für den Abfluß des Öles bestehenbleibt. Bei der Ausführung gemäß der Erfindung liegen dagegen die Ringe 4 und 5 praktisch an der Welle an. Es ist nur das für solche Fälle übliche Passungsspiel vorgesehen. Um einem .guten Lauf zu erzielen., sind die Ringteile 4 und 5 mit Gleitflächen 11 und 12 aus einem Lagerwerkstoff versehen. Um nun das Öl auf die beiden Laufflächen verteilen zu können, sind diese mit Nuten versehen, und zwar der Ring 4 mit Nuten 13 und der Ring 5 mit Nuten 14. Die Nuten 13 sind axial gerichtete Sacknuten, während die Nuten 14 unter einem Winkel zur Achsrichtung eingearbeitet und nach der Luftseite hin offen sind. Das durch den Mittelkanal 10 zuströmende. Öl tritt in. die Nuten 13 ein. und verteilt sich infolgedessen unter Bildung eines Ölfilmes gleichmäß;ig Über die Lauffläche. Dieselbe Wirkung tritt auch bei den Nuten 14 ein, nur daß jetzt hier das Öl nach außen durchströmen kann, so daß also eine größere Ölmenge über den Ring 5 als über den Ring 4 abfließt und eine gute Kühlung gewährleistet. Dabei sind die Ölmengen., die nach der Wasserstoffseite hin gelangen, wesentlich geringer als bei den bekannten Vorschlägen, so daß also auch die Maßnahmen, die zur Reinigung des Öles erforderlich sind, entsprechend leichter durchgeführt werden können.. Im übrigen braucht bei der neuen Ausführung der Dichtungsring nicht zweiteilig zu sein, sondern kann durch Wegfall der Unterteilung in Achsrichtung aus einem Stück bzw. axial umgeteilten Segmenten bestehen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Berührungslose Ölfilm-Wellendichtung für wasserstoffgekühlte Stromerzeuger mit einem Ring, der die Welle mit geringem Spiel umgibt und dessen mit Ölverteilungsnuten versehener Innenbohrung aus einem Ringkanal Öl in gleichmäßiger Verteilung über den Umfang zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Ölverteilungsnuten (13,14) zu beiden Seiten des die Ölzufuhr ermöglichenden Ringkanals (10) angeordnet und die Nuten (13) nach der Wasserstoffseite (2) hin als Sacknuten, die Nuten (14) nach der Luftseite (3) hin als offene Nuten ausgebildet sind.
2. Dichtung nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten der Wasserstoffseite (13) und der Luftseite (14) unter verschiedenen Winkeln eingearbeitet sind.
3. Dichtung nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring in axialer Richtung ungeteilt ist und etwa in seiner Mittei die Ölzuführungsnut (10) aufweist, von der sich das Öl auf die verschiedenen Nuten. (13,14) der Wasserstoff- und Luftseite verteilt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 820 764; schweizerische Patentsehriftken Nr. 245780,270 661; britische Patentschrift Nr. 544 074; USA.-Patentschriften Nr. 2 246 912, 2 501304; Sonderdruck :der Fa. S@iemevs-Schuckerhwerke AG; S. 3 aus »Elektrotechnik und Maschinenbau«, 1943; S. 617 biss 627.