Adaptive Gasdichtung als Feststoffdichtung an Maschinenwellen

Die Erfindung betrifft eine Gasdichtung zwischen Welle und Gehäuse einer Maschine, insbesondere Wasserstoff-gekühlten Generator . Wasserstoffgekühlte Generatoren werden an der Durchdringung des Generatorläufers durch die stirnseitigen Gehäusewände mit Hilfe einer kontaktlosen Wellendichtung vor austretendem Wasserstoffgas geschützt. Diese dichtet den Spalt zwischen Läu ^¬ fer und Dichtung, im Folgenden Dichtspalt genannt, nach dem Prinzip der Sperröldichtung mit Hilfe eines

druckbeaufschlagten Ölfilms ab, der durch einen kontinuierlichen Ölvolumenstrom durch den Dichtspalt gebildet wird. Ände ^¬ rungen im Dichtspalt durch unterschiedliche Temperaturzustände, aber auch Betriebszustände führen zu einer Änderung des Öldrucks, was ein potentielles Risiko durch austretendes Was ^¬ serstoffgas darstellt.

Um einen gleichbleibenden Druck im Ölfilm zu gewährleistet, wird durch das Ölversorgungsaggregat der Volumenstrom vergrö- ßert beziehungsweise reduziert, so dass letztendlich die Dichtigkeit der Wellendichtung gewährleistet wird. Da die Größe des Spaltes den erforderlichen Volumenstrom exponenti- ell beeinflusst, sind hierfür sehr große Volumenströme und Änderungen nötig, was sich bei der Dimensionierung der Ölver- sorgung nachteilig bemerkbar macht.

Alternativ schließen segmentierte Wellendichtungen bei komplett ausfallender Ölversorgung selbständig über geänderte Druckverhältnisse und/oder Rückstellelemente den Dichtspalt komplett, so dass eine berührende Wellendichtung in diesem Fall vorliegt.

Bisher werden Dichtungen nur in zylinderförmigen Bereichen des Rotors eingesetzt. Die Dichtung ist dabei starr in axia- ler Richtung mit dem Gehäuse verbunden. Eine Dichtspaltände ^¬ rung über abrasive Schichten im Dichtbereich kann nicht ausgeglichen werden. In dem Patentdokument DE200109219 ist bereits ein Messsystem zur Überwachung der Dichtigkeit einer kontaktlosen Gasdichtung beschrieben.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Gasdichtung anzugeben, bei der unterschiedliche thermische Ausdehnungen von Dichtring und Welle aber auch die Abrasion von Schichten im Dichtbereich ausgeglichen werden.

Das Problem wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung realisiert eine Feststoffdichtung als adaptive Gasdichtung an drehenden Wellen über einen konischen Wellenbereich .

Gemäß der Erfindung wirkt eine mit dem Gehäuse verbundene Dichtung mit konischer Dichtfläche mit dem konischen Bereich der Welle zusammen, wobei eine aktive Beeinflussung der axialen Positionierung der Dichtung zum konischen Bereich der Welle gegeben ist.

Eine Abrasion von Schichten im Dichtbereich aber auch über unterschiedliche thermische Ausdehnung von Dichtring und Wel ^¬ le kann bei der konusförmigen Geometrie über eine axiale Ver ^¬ schiebung ausgeglichen werden. In vorteilhafter Weise erübrigt sich gegenüber der herkömmlichen Sperröldichtung bei der Erfindung der Aufwand für die Ölversorgung, umfassend das Ölversorgungsaggregat, Pumpen, Ventile, Kühler, Filter, Rohr ^¬ leitungen et cetera. Dies trägt zu einem wettbewerbsfähigen Produkt, insbesondere Turbogenerator, bei.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Erfindung wird im Folgenden als Ausführungsbeispiel in einem zum Verständnis erforderlichen Umfang anhand einer Figur näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig 1 eine erfindungsgemäße Gasdichtung zwischen der Welle und dem Gehäuse einer Maschine

Der Läufer 1 ist im Dichtungsbereich mit einer konischen Form 2 versehen. Die Dichtung 4 in diesem Bereich hat ebenfalls eine konische Form. Die Dichtung ist allerdings nicht fest mit dem Gehäuse verbunden, sondern ist in einer Dichtringaufnahme 5 geführt, die wiederum über einen Aktuator 8 in axialer Richtung bewegt werden kann. Der Aktuator kann durch eine Feder, einen Stellmotor, einen Schrittmotor, ein Hydraulik- element oder ein piezoelektrisches Stellelement gegeben sein.

Der Kontaktstelle der Dichtung kann durch aktive Beeinflus ^¬ sung mittels Aktuator auf einen vorgegebenen Anpressdruck eingestellt werden. Dies erfolgt durch axiale Verschiebung des Dichtungsrings.

Bei der erfindungsgemäßen Feststoffdichtung gibt es einen Reibschluss zwischen Dichtung und Welle im Konusbereich. Die Feststoffdichtung kann entweder über einen Aktuator aber auch über Federkraft in axialer Richtung so bewegt werden, dass sie immer bündig auf dem Konus sitzt. Abnutzungen der Dichtung über Reibung werden dann über das axiale Nachrücken des Dichtrings sofort ausgeglichen. Die Federkraft beziehungswei ^¬ se die Kraft, mit der der Aktuator die Dichtung in axialer Richtung auf die Welle drückt, muss nur so groß sein, dass die gewünschte Dichtwirkung erreicht wird ohne unnötig viel Reibung zu erzeugen.

Durch eine schwimmende Lagerung des Dichtrings 4 in der

Dichtringaufnahme 5, wie sie bereits herkömmlich bei der H ₂ - Dichtung in Generatoren angewendet wird, kann sich der Dichtring auch bei der erfindungsgemäßen Konusform immer optimal den radialen Bewegungen der Welle/des Rotors anpassen. Der konische Bereich der Welle weist vorzugsweise einen Win ^¬ kel von circa 15 Grad gegenüber der Wellenachse 9 auf. Die vorliegende Erfindung wurde zu Illustrationszwecken anhand von konkreten Ausführungsbeispielen im Detail erläutert. Dabei können Elemente der einzelnen Ausführungsbeispiele auch miteinander kombiniert werden. Die Erfindung soll daher nicht auf einzelne Ausführungsbeispiele beschränkt sein, sondern lediglich eine Beschränkung durch die angehängten Ansprüche erfahren .

Bezugs zeichenliste

1 - - Welle, Läufer

2 - - Konus

3 - - Gehäuse

4 - - Dichtring

5 - - Dichtringaufnahme, Dichtringführung

6 - - Dichtspalt, Nennspalt

7 - - Ölstrom, Ölfluss

8 - - Aktuator, Feder

9 - - Wellenachse