<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.