DE2253839B2

DE2253839B2 - Sperrmedium-Labyrinthdichtung

Info

Publication number: DE2253839B2
Application number: DE2253839A
Authority: DE
Inventors: Hans Bellati; Helmut Dipl.-Ing. Muehlhaeuser
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1972-10-11
Filing date: 1972-11-03
Publication date: 1980-07-24
Also published as: NL173204C; US3906730A; CH550348A; NL173204B; DE2253839A1; NL7313824A; GB1404701A; DE2253839C3; FR2203423A5; HU170788B; JPS4972502A; SE388454B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sperrmedium-Labyrinthdichtung für Dampfturbinen, insbesondere für Sattdampfturbinen von Kernkraftwerken, wobei die Stopfbüchsen des Hochdruckteiles mit mehreren, zwischen den Labyrinthen angeordneten Kammern, und zwar je einer inneren Frischdampfkammer und einer äußeren Leckagekammer ausgerüstet sind, in die einerseits ein Sperrmedium über Leitungen eingebracht wird und aus denen andererseits das Sperrmedium abgesaugt wird, wobei die Leckagekammer mit einem Leckagedampf-Kondensator und einer Absaugpumpe über eine Leitung verbunden ist, und die Frischdampf kammer über eine Leitung, in der ein Regelventil angeordnet ist, mit der Frischdampfleitung des Hochdruckteiles dsr Dampfturbine verbunden ist und wobei das Regelventil einen mit der Leitung zur Frischdampfkammer verbundenen Druckdifferenzregler aufweist.

Bei Dampfturbinen für Kernkraftwerke kann das an den Wellendurchführungen abgesaugte Dampf-Luft-Gcmisch wegen der möglichen Durchsetzung des Gemisches mit radioaktiven Teilchen nicht in die Umgebung abgeblasen werden. Man hat daher bei einer Einrichtung der eingangs angegebenen Art außerhalb der Lcckdampfkammer noch eine weitere Kammer vorgesehen, in die der im Leckdampfkondensator nicht kondensierte Teil des aus der Leckdampfkammer abgesaugten Dampf-Luft-Gemisches zurückgeführt wird (DE-OS 1817012).

Da diese Kammer stets unter dem Druck der Umgebungsluft gehalten wird, kann die in ihr befindliche ~< Luft nicht in die Umgebung austreten, sondern läuft im geschlossenen Strömungskreis um.

Die Sattdampfturbinen der Kernkraftwerke weisen jedoch bei relativ hohem Druck immer hohe Dampfnässe auf. Und zwar auch schon im Abdampfteil des ι» Hochdruckteiles. Dampf dieses nassen Zustandes gelangt nun unweigerlich in die Labyrinthe der Wellendurchführungen. Deshalb ist man gezwungen, die Stoffbüchse gegen den starken Erosionseinfluß durch die Verwendung von hochlegierten Materialien zu ι > schützen. Dieser Einsatz ist neben dem größeren Arbeitsaufwand (z. B. mangelnde Schweißbarkeit) auch noch teuer und bleibt in seiner Wirkung weit hinter dem Aufwand zurück.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Labyrinth- 2<i anordnung zu schaffen, durch welche vermieden wird, daß Naßdampf in die Labyrinthe der Wellendurchführungen gelangt und dort durch diesen nassen Dampf Erosionserscheinungen auftreten.

Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß _>> durch die Kombination folgender Maßnahmen gelöst:

a) der Druckdifferenzregler ist über eine Meßleitung mit dem Abdampf raum des Hochdruckteiles verbunden,

b) zwischen den Frischdampfkammern und den wi Leckagekammern des Hochdruckteiles, sowie

neben den Leagekammern des Niederdruckteiles sind Ausgleichskammern vorgesehen, welche über Verbindungsleitungen miteinander verbunden sind, in die zur Aufrechterhaltung eines ei vorbestimmten Druckniveaus Frischdampf über

eine mit einem Ventil geregelte Zusatzdampficitung cinleitbar ist.

Der Vorteil der Erfindung ergibt sich daraus, daß Erosionen an den Labyrinthen vollständig vermieden in werden, so daß hochwertige Materialien für die WeI-lcndurchführungen nicht mehr verwendet werden müssen, da durch die erfindungsgemäße Anordnung eines Regelventils der Naßdampf entspannt und dadurch Feuchtigkeit verliert. Weiterhin wird durch die ii Anordnung einer Ausgleichskammer, welche mit den entsprechenden Kammern der Labyrinthdichtungen des Hoch-, Mittel- und Niederdruckteils verbunden sind, die Einspeisung von hochgespanntem Dampf in die Dichtungen des Niederdruck- und/oder Mittel-,Ii druckteils nicht mehr erforderlich, da in das Ausgleichssystem nur dann zusätzlicher Frischdampf zugeführt wird, wenn darin der Druck zu tief abgesunken ist, so daß durch die Ausgleichskammern eine Abdichtung nicht mehr gewährleistet würde.
-,, Anhand einer Zeichnung eines Ausführungsbeispicles wird der Erfindungsgegenstand näher erläutert, aus der zusammen mit der nachfolgenden Beschreibung weitere Einzelheiten der Erfindung zu entnehmen sind.

mi Die Zeichnung zeigt ein Fließschema einer Dampfturbine, bestehend aus einem Hochdruckteil 1 und einem Niederdruckteil 2. Die Läufer 3 und 3' der beiden Turbinenteile sind symbolisch angedeutet und mit Laufschaufeln 4 und 4' bestückt. Die Welle S der _h-, Dampfturbine ist an den Lagern 6 abgestützt. Die Wellenteile werden durch die Kupplung 7 verbunden. Das Hochdruckgehäuse 8 ist doppelflutig ausgebildet und trägt die Leitschaufel η 9. Der Frischdampf

tritt über die Frischdampfleitung 10 ein und durchströmt die Hochdruckstufen, wonach er in den Abdampfraum 11 des Hochdruckteiles 1 gelangt. Danach wird er in der Überströmleitung 12 wieder zusammengefaßt und zu dem doppelflutigen Niederdruckteil 2 überführt, in dessen Innengehäuse er einströmt.

Das Gehäuse des Niederdruckteiles 2 ist in doppelschaliger Bauweise ausgeführt, dessen Außengehäuse 13 mit der Wellendurchführung 16 versehen ist und dessen Innengehäuse 14 als Träger der Leitschaufeln 15 ausgebildet ist.

Die Wellendurchführungen 17 am Hochdruckteil 1 bestehen im wesentlichen aus den ringförmigen Kammern a, b und c und den dazwischen liegenden, nicht näher bezeichneten Labyrinthen, deren Kämme sowohl an der Welle 5, als auch am Gehäuse 1 vorgesehen sein können.

Die innersten Kammern a, im folgenden kurz Frischdampfkammern genannt, sind miteinander durch die Leitung 18 verbunden. An diese Leitung 18 ist eine Speiseleitung 19 angeschlossen, die in die Frischdampfieitung 10 einmündet. In die Speiseleitung 19 ist ein Regelventil 20 eingesetzt. Dessen Steuerteil wird durch einen Druckdifferenzregler 21 gebildet, der durch Meßleitungen 22 und 23 einerseits mit der Speiseleitung 19 und andererseits mit dem Abdampfraum 11 verbunden ist.

Zwischen Abdampfraum 11 und Speiseleitung 19 bzw. der Frischdampfkammer α wird vorzugsweise eine Druckdifferenz Ap von z. B. 0,5-1,0 bar aufrechterhalten, wobei in der Frischdampf kammer α der relativ höhere Druck herrscht als der Druck im Abdampfraum 11. Somit kann nur trockengesättigter Dampf in das Innere des Hochdruckteiles I gelangen und mit dem Abdampf in die Überströmleitung 12 abgehen. Auf der anderen Seite der Frischdampf kammer α kann nur trockengesättigter Dampf in die Ausglcichskammer b überströmen, wobei der Druck in der Ausgleichskammer b nur wenig über dem Atmosphärendruck gehalten wird, beispielsweise 1,01 bar.

In der Leckagekammer c wird dagegen mittels einer an der Verbindungsleitung 24 angeschlossenen Absaugepumpe 31 ein partielles Vakuum erzeugt. Mit dieser wird einerseits die leckende Umgebungsluft und andererseits der aus der Ausgleichskammer b leckende Dampf gemeinsam als Dampf-Luft-Gemisch > von der Leckagekammer c abgesaugt. Der in der Lekkagekammer c bzw. in der Verbindungsleitung 24 aufrechterhaltene Druck wird vorzugsweise bei 0,98 bar gehalten. Das abgesaugte Dampf-Luft-Gemisch wird in den Leckagedampf-Kondensator 29 gern bracht und das Kondensat in den Hauptkondensatkreislauf eingeführt.

Bei Dampfturbinen für Kernkraftwerke hat sich aus Gründen des Umweltschutzes als vorteilhaft erwiesen, sauberen, überhitzten Dampf in die Frischdampfkam-" > mer α einzuführen. Die Erzeugung des Dampfes geschieht beispielsweise in einem zusätzlichen Dampferzeuger, wie Wärmetauscher oder Elektro-Kessel. Damit bleibt auch das sogenannte Dampf-Luft-Gemisch spaltstofffrei und sauber. Die abgesaugte Luft

.Vi gelangt in eine Abklingstrecke. Einerseits kann damit eine Emission von Schadstoffen an die Umgebung vollkommen ausgeschlossen werden und andererseits zu den Wellendurchführungen 16 und 17 trockener oder auch überhitzter Dampf zugeführt werden, der

.··. beiden heute üblichen Werkstoffen Erosionsschäden ausschließt.

Beim Niederdruckteil 2 werden die Wellendurchführungen 16 mit einer Leckagekammer c' und einer Ausgleichskammer b' versehen, die über Ausgleichs-

ni leitungen 25 mit den entsprechenden Kammern b und c des Hochdruckteiles 1 verbunden sind. An die Ausgleichsleitung 25 der Ausgleichskammern b und b' ist die schon erwähnte Zusatzdampf-Leitung 26 für gedrosselten oder entspannten Frischdampf angeschlos-

; > sen, die mit dem Ventil 27 ausgerüstet ist. Dieses hat die Aufgabe bei zu niedrigem Druck des Sperrmediums im Ausgleichssystem 25', bestehend aus den Ausgleichskammern /) und b' sowie den Ausgleichsleitungen 25 und Zusatzdampf-Leitung 26, für die

in Regulierung des Druckes desselben auf das vorbestimmte Niveau zu sorgen. Hierzu ist das in die Zusatzdampf-Leitung 26 eingesetzte Ventil 27 mit einer Meßleitung 28 zum Meßteil 30 versehen, die in das Ausgleichssystem 25' eingreift

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Sperrmedium-Labyrinthdichtung für Dampfturbinen, insbesondere für Sattdampfturbinen von Kernkraftwerken, wobei die Stopfbüchsen des Hochdruckteiles mit mehreren, zwischen den Labyrinthen angeordneten Kammern, und zwar je einer inneren Frischdampfkammer und einer äußeren Leckagekammer ausgerüstet sind, in die einerseits ein Sperrmedium über Leitungen eingebracht wird und aus denen andererseits das Sperrmedium abgesaugt wird, wobei die Leckagekammer mit einem Leckagedampf-Kondensator und einer Absaugpumpe über eine Leitung verbunden ist, und die Frischdampfkammer über eine Leitung, in der ein Regelventil angeordnet ist, mit der Frischdampfleitung des Hochdruckteiles der Dampfturbine verbunden ist und wobei das Regelventil einen mit der Leitung zur Frischdampfkammer verbundenen Druckdifferenzregler aufweist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Maßnahmen:

a) der Druckdifferenzregler (21) ist über eine Meßleitung (22) mit dem Abdampfraum (11) des Hochdruckteiles (1) verbunden,

b) zwischen den Frischdampfkammern (α) und den Leckagekammern (c) des Hochdruckteilcs (1), sowie neben den Leckagekarnmern (c') des Niederdruckteiles (2) sind Ausgleichskammern (b, b') vorgesehen, welche über Verbindungsleitungen (25) miteinander verbunden sind, in die zur Aufrechterhaltung eines vorbestimmten Druckniveaus Frischdampf über eine mit einem Ventil (27) geregelte Zusatzdampficitung (26) einleitbar ist.