CH276518A - Einrichtung zum Abdichten der Wellen von Turbomaschinen von Wärmekraftanlagen, in welchen ein gasförmiges Arbeitsmittel dauernd einen Kreislauf beschreibt. - Google Patents

Einrichtung zum Abdichten der Wellen von Turbomaschinen von Wärmekraftanlagen, in welchen ein gasförmiges Arbeitsmittel dauernd einen Kreislauf beschreibt.

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CH276518A
CH276518A CH276518DA CH276518A CH 276518 A CH276518 A CH 276518A CH 276518D A CH276518D A CH 276518DA CH 276518 A CH276518 A CH 276518A
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CH
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sealing
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turbo
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Studien Aktiengesel Technische
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Tech Studien Ag
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/02Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type
    • F01D11/04Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type using sealing fluid, e.g. steam

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Description


  <B>Einrichtung zum Abdichten der Wellen von Turbomaschinen von Wärmekraftanlagen,</B>  <B>in welchen ein gasförmiges Arbeitsmittel dauernd einen Kreislauf beschreibt.</B>    Die Erfindung betrifft eine Einrichtung  rum Abdichten der Wellen von Turbomaschi  nen von Wärmekraftanlagen, in welchen ein  gasförmiges Arbeitsmittel dauernd einen  Kreislauf beschreibt und dieses durch äussere  Wärmezufuhr erhitzte Arbeitsmittel unter  äusserer Leistungsabgabe in mindestens einer       Turbomasehine    expandiert. und hierauf in  mindestens einem Turboverdichter wieder auf  einen höheren Druck gebracht wird, wobei  mindestens in die Stopfbüchsen der Turbine  als Sperrgas vom Verdichter auf höheren.

    Druck gebrachtes Arbeitsmittel zugeführt  wird und jeder dieser Stopfbüchsen ferner  eine mit     Sperrflüssigkeit    arbeitende Abdich  tung zugeordnet ist.  



  Es sind Einrichtungen dieser Art be  kannt, bei denen jeder der Stopfbüchsen,  denen Sperrgas und Sperrflüssigkeit zuge  führt wird, ein Behälter zugeordnet ist, damit  sieh in demselben das Sperrgas und die       Sperrflüssigkeit,    die sich in der     Stopfbüehse          vermischt    haben, wieder trennen können. Da  bei     gelangt;    das ausgeschiedene Sperrgas in  den Kreislauf des Arbeitsmittels der Wärme  kraftanlage zurück, indem es nach einer Stelle  dieses Kreislaufes geleitet wird, an der ein       niedrigerer    Druck als an der     Anzapfstelle          des    Sperrgases herrscht.

   Der     Flüssigkeits-          raum    des erwähnten Behälters ist dagegen an  eine Pumpe angeschlossen, die zum Umwälzen  der Sperrflüssigkeit dient. Es hat sich nun         gezeigt,    dass aus dem erwähnten Behälter mit  dem Sperrgas auch Spuren von Sperrflüssig  keit, z. B. von Sperröl, mitgerissen werden.  Da dies während des Betriebes der Wärme  kraftanlage dauernd geschieht, so machen sich  solche Spuren mit der Zeit in dem Turbover  dichter,     falls    das ausgeschiedene Sperrgas in  diesem in den Kreislauf des Arbeitsmittels       zurüekgeführt    wird, als Verschmutzungen be  merkbar, was den Wirkungsgrad dieses Ver  dichters nachteilig beeinflusst.

   Auch ist es  nicht erwünscht, dass sieh mit dem Kreislauf  arbeitsmittel, das an gewissen Stellen hohe  Temperaturen aufweist, Medien vermischen,  die sieh bei den betreffenden Temperaturen  entzünden können.  



  Zweck der Erfindung ist, den erwähnten  Nachteil zu beheben. Zu diesem Behufe sind  bei einer erfindungsgemässen Einrichtung in  jeder der Stopfbüchsen zwischen einer Kam  mer, in die     leckendes    Sperrgas bzw. Arbeits  mittel. gelangt, und einer Auffangkammer für  leckende     Sperrflüssigkeit    zwei weitere, über  einen Hilfsverdichter in Verbindung ste  hende Hilfskammern vorgesehen, von denen  die der Auffangkammer für     Sperrflüssigkeit          nähergelegene    und diese Auffangkammer an       wenigstens    einen     Druckausgleichbehälter    für       Sperrflüssigkeit    angeschlossen sind.

   Ferner  ist die Hilfskammer, welche der leckendes  Sperrgas     bzw.    Arbeitsmittel aufnehmenden  Kammer näher gelegen ist, an einer Stelle des      Kreislaufes angeschlossen, an der ein tieferer  Druck als an der Entnahmestelle des Sperr  gases herrscht.  



  Auf der beiliegenden Zeichnung ist eine  beispielsweise     Ausführungsform    des Erfin  dungsgegenstandes veranschaulicht, und zwar  zeigt:       Fig.1    in vereinfachter     Darstellungsweise     eine Wärmekraftanlage, in welcher Luft  dauernd einen     Kreislauf    unter Überdruck be  schreibt und an welcher eine Einrichtung zum  Abdichten der     IV        ellen    einer Turbine und eines  Turboverdichters nach vorliegender Erfin  dung vorgesehen ist;       Fig.    2 zeigt Einzelheiten der     Fig.    1 in grö  sserem Massstab.  



  Die einen Kreislauf unter Überdruck be  schreibende Luft wird in einem Erhitzer 1,  dem     durch    eine Leitung 2 Brennstoff und  eine Leitung 3 Verbrennungsluft zugeführt  werden, erhitzt. Die so erhitzte Luft gelangt  durch eine Leitung 4 in eine mehrstufige  Turbine 5 axialer Bauart, wo sie - unter       Leistungsabgabe    an einen Generator 6 und  an einen z. B. als mehrstufigen     Axialverdich-          ter    7 ausgebildeten Turboverdichter - ex  pandiert.

   Die aus der Turbine 5 strömende  Luft     gelangt    durch eine Leitung 8 in einen  als Gegenstromapparat ausgebildeten Wärme  austauscher 9, wo sie Wärme an den unter  höherem Druck stehenden Teil des Arbeits  mittelstromes abgibt, welcher durch eine Lei  tung 10 aus dem     Axialverdichter    7 in den       Wärmeaustauscher    9 und aus diesem durch  eine Leitung 11 in den Erhitzer 1 gelangt.  



  12 bezeichnet die auf der Hochdruckseite  und 13 die auf der Niederdruckseite der  Luftturbine abzudichtende Stelle der Tur  binenwelle 42. Ferner bezeichnet 14 die auf  der Saugseite und 15 die auf der Druckseite  des Verdichters 7 abzudichtende Stelle der       Verdiehterwelle        421.     



  Der Einfachheit halber soll die     Erfindung     nur in Verbindung mit den zwei     Stopfbüclr-          sezr    16 und 17 erläutert werden, die in     Fig.    2  in grösserem Massstab dargestellt sind und  von denen die Stopfbüchse 16 zum Abdich  ten der Turbinenwelle 42 an der Stelle 12    und die Stopfbüchse 17 zum Abdichten der       Verdichterwelle        421    an der Stelle 14 dient,

    da die hoch- und     niederdrrrekseitigen        Tur-          binenstopfbüchsen    einerseits und die     hoch-          und        niederdruckseitigen        Verdichterstopfbüclr-          sen    anderseits im wesentlichen gleich ausge  bildet sind.  



  Die     Turbinenstopfbüchse    16 weist eine  Kammer 18 auf, in die durch eine Leitung  19 an der Kreislaufstelle 20 entnommene  Sperrluft gelangt. Die Entnahmestelle 20  liegt auf der     Hochdruckseite    des Verdichters  7. Von der Kammer 19 entweicht ein Teil  der Sperrluft in eine     Kammer    21, wo sie sich       rait    der durch den     Stopfbüchsenteil    22 vom  Hochdruckteil der Turbine 5 her leckenden,  hocherhitzten Luft mischt. Der Druck der  durch die Leitung 19 zuströmenden Sperr  luft ist höher als der Druck des Arbeitsmit  tels, welches von der Turbine 5 her in den       Stopfbüchsenteil    22 gelangt.

   Das     CTemisch    aus  Sperrluft und     Leckluft,    das sieh in der Kam  mer 21 bildet, strömt durch eine Leitung 23  nach einer vor dem     Wärmeaustauseher    9 ge  legenen Stelle 24 des Kreislaufes, wo sie sich  mit dem diesen Kreislauf beschreibenden Ar  beitsmittel mischt.

   Ein anderer Teil der  Sperrluft strömt aus der Kammer 18 in eine  Kammer 25 ab, die durch eine Leitung 26 an  eine Stelle 28 des     Arbeitsmittelkreislaufes    der  Anlage angeschlossen ist., welche zwischen  einem     Vorkühler    27 und dem     Wärmeaustau-          scher    9 gelegen ist. 29 bezeichnet einen wei  teren Teil der Stopfbüchse 16, dem durch  eine Leitung 30 eine Sperrflüssigkeit zufliesst.       Zweckmässig    wird     als    Sperrflüssigkeit Öl ver  wendet. Die Leitung 30 ist. an eine Pumpe 32  angeschlossen, die Öl aus einem     Drnekaus-          gleichbehä.lter    31 ansaugt.

   Aus dem Stopf  büchsenteil 29 kann die Sperrflüssigkeit  nach beiden Seiten hin abströmen. Der nach  rechts abströmende Teil gelangt in eine Auf  fangkammer 33, während der nach links ab  strömende Teil in einen zwischen den zwei  Stopfbüchsen 16 und 17 gelegenen Lagerraum       34    abfliesst. Letzterer steht. durch eine Lei  tung 35 mit einem     Ölsammelbehälter    36 in  Verbindung, aus dem eine Pumpe 37 das      zum Schmieren der verschiedenen Lager der  Anlage     benötigte   <B>Öl</B> ansaugt.

   Die betreffen  den     Ölzufuhrleitungen    sind mit dem Bezugs  zeichen 47 und die     Abströmleitungen    mit dem  Bezugszeichen 35     belegt.    Die Auffangkammer  33 steht durch eine Leitung 38 mit dem     Druck-          ausgleiehbehälter    31 in Verbindung.  



  Zwischen der leckende Sperrluft auffan  genden Kammer 25 und der Auffangkammer  33 für Sperrflüssigkeit sind zwei     Hilfska.m-          mern    39 und 40 vorgesehen, die über einen  drehfest mit der Turbinenwelle 42 verbun  denen Hilfsverdichter 41 in Verbindung ste  hen. Die Hilfskammer 39 steht durch eine  Leitung 43 ebenfalls mit dem Druckaus  gleichbehälter 31 in Verbindung. Die Hilfs  kammer 40 ist über eine Leitung 44       lind    einen     Flüssigkeitsabscheider    45 an  eine Stelle 46 des     Arbeit.smittelkreislau-          @fes    der Wärmekraftanlage angeschlossen.  



  Diese Stelle 46 ist     zwischen    dem Vor  kühler 27- und dem Eintrittsstutzen des       Axialverdiehters    7 gelegen. Somit herrscht an  der Stelle 46 ein noch etwas tieferer Druck  als an der weiter oben erwähnten Kreislauf  stelle 28. Der Hilfsverdichter 41 sorgt dafür,  dass während des Betriebes der Anlage der  Druck in der Hilfskammer 39     stets    etwas  grösser als der Druck in der Hilfskammer 40  ist, so dass keine Sperrflüssigkeit oder Sperr  flüssigkeitsdämpfe aus der Kammer 39 in die  Kammer 40 und somit auch nicht nach der  Stelle 46 des Kreislaufes gelangen können.

    Höchstens beim Abstellen der Anlage, also  wenn der Hilfsverdichter 41 unwirksam wird,  wird sich die Druckluft über dem     Ölniveau     im     Druckausgleichbehälter    31 in Richtung des       Eintrittsstutzens    des     Axialverdichters    7 ent  laden, und es besteht     kurzzeifig    die Möglich  ;     keit,    dass     Leekflüssigkeit    bzw. Öldämpfe aus  der Hilfskammer 39 in die Hilfskammer 40       hinübergetrieben    werden.

   Dies kann jedoch  in Kauf genommen werden, da sich in den  Kammern 33 und 39, die über die Leitungen  38 bzw. 43 an den gemeinsamen Druckaus  gleichbehälter 31 angeschlossen sind, bald der  selbe Druck einstellen wird, so dass keine       Sperrflüssigkeit    mehr aus der Kammer 33    in die Hilfskammer 39 lecken und aus dieser  in die Hilfskammer 40 gelangen wird. Sodann  wird allenfalls noch in die Leitung 44 ge  langte     Sperrflüssigkeit    vor dem Erreichen der  Kreislaufstelle 46 im     Abscheider    45 ausge  schieden werden. Somit wird aus der Stopf  büchse 16 praktisch keine     Sperrflüssigkeit,     oder es werden keine Öldämpfe in den Ar  beitsmittelkreislauf der Anlage gelangen.  



  Die Teile der Stopfbüchse 1.7 und die  an diese angeschlossenen Leitungen, welche  Teilen der Stopfbüchse 16 bzw. den an diese  angeschlossenen Leitungen     entsprechen,    sind  mit denselben Bezugszeichen, denen aber noch  der Index 1 hinzugefügt worden ist, belegt..  Dabei ist die Leitung 261 an die Leitung 26,  die Leitung 301 an die Leitung 30, die Lei  tung 381 an die Leitung 38, die Leitung 431  an die Leitung 43 und die Leitung 441 an die  Leitung 44 angeschlossen. An Hand der in  Verbindung mit der Stopfbüchse 16 beschrie  benen Wirkungsweise der letzteren ergibt sich,  dass auch aus der Stopfbüchse 17 praktisch  keine leckende Sperrflüssigkeit oder     Sperr-          öldämpfe    nach der Kreislaufstelle 46 gelan  gen werden.  



  Es wird Fälle beben, wo es sich empfehlen  kann, mehr als einen     Druckausgleichbehäl-          ter    vorzusehen, beispielsweise dann, wenn der  Druckunterschied zwischen dem höchsten und  dem tiefsten     vorkommenden        Kreislaufdruck     erheblich ist. In einem solchen Falle können  die in Betracht kommenden Kammern der       Hochdruckseitigen    Stopfbüchsen der Turbine  und des Turboverdichters an einen Druck  ausgleichbehälter und die     niederdruckseiti-          gen    Stopfbüchsen dieser Maschinen an einen  zweiten     Druckausgleichbehälter    angeschlossen  werden.  



  Das Sperrgas kann an irgendeiner Stelle,  die hinter der ersten     Verdichterstufe    und vor  dem Einlass in die Turbine     liegt,    entnommen  werden.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Einrichtung zum Abdichten der Wellen von Turbomaschinen von Wärmekraftanlagen, in welchen ein gasförmiges Arbeitsmittel dauernd einen Kreislauf beschreibt und dieses durch äussere Wärmezufuhr erhitzte Arbeits mittel unter äusserer Leistungsabgabe in min destens einer Turbomaschine expandiert und hierauf in mindestens einem Turboverdichter wieder auf höheren Druck gebracht wird, wobei wenigstens in die Stopfbüchsen der Turbine als Sperrgas vom Verdichter auf hö heren Druck gebrachtes Arbeitsmittel zuge führt wird und jeder dieser Stopfbüchsen.
    ferner eine mit Sperrflüssigkeit arbeitende Abdichtung zugeordnet ist, dadurch gekenn zeichnet, dass in jeder der Stopfbüehsen zwi schen einer Kammer, in die leckendes Sperr gas bzw. Arbeitsmittel gelangt, und einer Auffangkammer für leckende Sperrflüssig- lzeit zwei weitere, über einen Hilfsverdichter in Verbindung stehende Hilfskammern vor gesehen sind, von denen die der Auffang- kammer für Sperrflüssigkeit.
    nähergelegene und diese Auffangkammer an wenigstens einen Dxaickausf-leiclibelxältei- für Sperrflüs sigkeit angeschlossen sind, während die Hilfs kammer, welche der leckendes Sperrgas bzw. Arbeitsmittel aufnehmenden Kammer näher gelegen ist, an eine Stelle des Kreislaufes an geschlossen ist, an der ein tieferer Druck als an der Entnahmestelle des Sperrgases herrscht..
    <B>UNTERANSPRUCH:</B> Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass den hochdruckseitigen Stopfbüchsen der Expansions-Turbomaschine und des Turboverdichters ein Druckausgleich- behä.lter und den niederdruckseitigen Stopf büchsen dieser Maschinen ein zweiter Druck ausgleiclxbehä.lt.er zugeordnet ist..
CH276518D 1949-11-02 1949-11-02 Einrichtung zum Abdichten der Wellen von Turbomaschinen von Wärmekraftanlagen, in welchen ein gasförmiges Arbeitsmittel dauernd einen Kreislauf beschreibt. CH276518A (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE967604C (de) * 1953-01-13 1957-12-19 Tech Studien Ag Waermekraftanlage mit einer ein Aussengehaeuse und ein Innengehaeuse aufweisenden Turbine

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE967604C (de) * 1953-01-13 1957-12-19 Tech Studien Ag Waermekraftanlage mit einer ein Aussengehaeuse und ein Innengehaeuse aufweisenden Turbine

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