DE439389C

DE439389C - Stuffing box for hot vapors, especially in steam turbines

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Publication number: DE439389C
Application number: DEA41906D
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1924-03-25
Filing date: 1924-03-25
Publication date: 1927-01-12

Description

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Bur. Ind. EigendomBibliotheek
Bur. Ind. Self-dom

3-MF.T.19273-MF.T.1927

AUSGEGEBEN AM 12. JANUAR 1927ISSUED ON JANUARY 12, 1927

Für rasch umlaufende Wellen hat sich die Verwendung von Stopfbüchsen, die die Welle dicht umschließen, nur bei Pumpen als betriebssicher erwiesen. Es ist dies darauf zurückzuführen, daß bei Schleuderpumpen die Umgebung der Stopfbüchse kalt ist und die zugelassenen kleinen Undichtigkeiten stets so viel Leckwasser zwischen Packung und Welle hindurclitreten lassen, daß dieFor rapidly rotating shafts, the use of stuffing boxes that the Enclose the shaft tightly, only proven to be operationally safe for pumps. It's this on attributable to the fact that the area around the stuffing box is cold in centrifugal pumps and the permitted small leaks always allow so much leakage water to pass between the packing and the shaft that the

ίο reibenden Flächen genügend gekühlt und geschmiert werden. Es ist bereits vorgeschlagen worden, ähnliche Betriebsbedingungen bei Stopfbüchsen, die beispielsweise Dampfräume abdichten, herbeizuführen, indem man Wasser zwischen die Packungen preßt. Hierfür sollte vornehmlich Kondensat des abzudichtenden Dampfes dienen. Es wurde vor-. geschlagen, Kondensat durch eine besondere Pumpe' zwischen Packung und Welle zu drücken oder das Kondensat, das sich aus dem Leckdampfe innerhalb der mit einem Kühlmantel versehenen Stopfbüchse bildet,ίο the rubbing surfaces are sufficiently cooled and lubricated will. It has already been proposed similar operating conditions in stuffing boxes, for example steam rooms seal, to bring about by pressing water between the packings. Therefor should primarily serve the condensate of the steam to be sealed. It was pre-. beaten, condensate by a special Pump 'to push between packing and shaft or the condensate that is coming out the leakage vapor forms inside the stuffing box, which is provided with a cooling jacket,

. zu verwenden. Die erste Maßnahme hat den Nachteil, eine besondere Pumpe zu benötigen.. to use. The first measure has the disadvantage of requiring a special pump.

Andererseits haben die Versuche gezeigt, daß die Kondensation einer zur Kühlung und Schmierung genügenden Dampf menge ohne besondere Vorkehrungen innerhalb der Stopfbüchse überhaupt nicht gelingt.On the other hand, the experiments have shown that the condensation of a cooling and A sufficient amount of steam cannot be lubricated without special precautions inside the stuffing box.

. Diese Nachteile sollen durch vorliegende Erfindung behoben werden. Dieselbe besteht darin, daß einer Stopfbüchse mit beliebiger Packung ein Wärmeaustauschkörper als Kondensator vorgeschaltet wird, in welchem stets so viel Kondensat erzeugt und so weit abgekühlt wird, als zur Dichtung, Schmierung und Kühlung der Packung erforderlich ist. Der Kondensator kann entweder außerhalb des Turbinengehäuses angebracht oder auch mit Vorteil innerhalb der Stopf- 4c büchse dieser vorgeschaltet werden. Durch den inneren Dampfdruck wird das Kondensat stets gegen die Packung hin fließen und, da kein anderer Ausweg besteht, zwischen Packung und Welle gepreßt werden. Als Packungen können Hanf, Asbestzöpfe, Kohlenringe, Weißmetallringe verwendet werden. Um an den Reibstellen die Wärme mit Sicherheit abzuführen, können diese auch noch besonders gekühlt werden. ,. These disadvantages are intended to be remedied by the present invention. The same exists in that a stuffing box with any packing a heat exchange body as Condenser is connected upstream, in which so much condensate is always generated and so far is cooled than necessary to seal, lubricate and cool the packing is. The condenser can either be attached outside the turbine housing or also with advantage within the stuffing box upstream of this 4c. By the internal vapor pressure, the condensate will always flow against the packing and, since there is no other way out, be pressed between the packing and the shaft. Hemp, asbestos braids, coal rings, White metal rings can be used. In order to safely dissipate the heat at the friction points, these can also still be particularly cooled. ,

In den Abb. 1 bis 3 sind verschiedene Ausführungsformen des Erfindungsgedankens im Achsialschnitt dargestellt, wobei der Einfachheit halber die untere Hälfte weggelassen ist. Bei der Ausführung nach Abb. ι ist der Kondensator außerhalb des abzudichtenden Raumes angebracht. Es bedeutet α die Welle, beispielsweise einer Dampfturbine; b ist der Stopfbüchseneinsatz, c das Turbinengehäuse; d ist der Wärmeaustauschkörper zur Erzeugung des Kondensates. Er besteht z. B. aus einem Topf, in dessen Innern eine Kühlschlange e untergebracht ist. Das Kühlwasser fließt bei / zu und geht bei g ab. Der.bei h eintretende Dampf wird kondensiert und das Kondensat durch den Überdruck des Dampfes im Ringraum 1 gesammelt und zwischen die Packung k der Stopfbüchse und die Welle gedrückt. Wenn nötig, kann der Dampf auch an einer Stufe höheren Druckes angezapft werden, als der abzudichtende RaumIn Figs. 1 to 3 different embodiments of the inventive concept are shown in axial section, the lower half being omitted for the sake of simplicity. In the embodiment according to Fig. Ι the capacitor is attached outside of the space to be sealed. It means α the shaft, for example a steam turbine; b is the gland insert, c the turbine housing; d is the heat exchange body for generating the condensate. It consists e.g. B. from a pot, inside which a cooling coil e is housed. The cooling water flows in at / in and exits at g . The steam entering at h is condensed and the condensate is collected by the excess pressure of the steam in the annular space 1 and pressed between the packing k of the stuffing box and the shaft. If necessary, the steam can also be tapped at a higher pressure than the room to be sealed

aufweist. Das aus den Packungen entweichende Wasser wird im Räume I abgefangen und weggeleitet. Gegen das Turbineninnere zu dringendes Wasser wird an der heißen Welle innerhalb der Stopfbüchse oder an den Wänden der Turbine wieder verdampft. ■having. The water escaping from the packs is intercepted in room I and diverted away. Water to penetrate the inside of the turbine is evaporated again on the hot shaft inside the stuffing box or on the walls of the turbine. ■

Abb. 2 zeigt eine Ausführung mit innerhalb der Stopfbüchse eingebautem Wärmeaustauscher. Es ist wiederum a die Welle, > beispielsweise einer Turbine, b der Stopfbüchseneinsatz, c das Dampfturbinengehäuse. Der Einsatz b ist am einen Ende mit den Wärmeaustauschflächen « versehen, die aus konzentrischen Zylindern bestehen. Das andere j Ende des Einsatzes ist für die Unterbringung der Packungsringe k eingerichtet, die mittels Brille ο angepreßt werden können. Der Einsatz b ist mit Wasserkühlung versehen. Das Kühlwasser tritt bei p ein und an einer geeig-J neten Stelle des nicht gezeichneten Unterteiles wieder aus.Fig. 2 shows an embodiment with a heat exchanger built into the stuffing box. It is again a the shaft,> for example a turbine, b the stuffing box insert, c the steam turbine housing. The insert b is provided at one end with the heat exchange surfaces «, which consist of concentric cylinders. The other end of the insert is set up to accommodate the packing rings k , which can be pressed on by means of glasses ο. The insert b is provided with water cooling. The cooling water enters at p and exits again at a suitable point in the lower part (not shown).

Es ist hier auch" noch eine Wellenkühlung vorgesehen. Die Packung umschließt nicht unmittelbar die Welle, sondern eine hohle Büchse r, die vom Kühlwasser durchströmt wird. Die Zuführung des Kühlwassers kann ' durch das Innere der Welle erfolgen. Bei der Abbildung tritt dieses Kühlwasser durch Bohrung s ein und bei t aus. An Stelle des j Wassers kann hierfür auch Öl verwendet werden, das dem Schmier- und Steuerölsystem entnommen wird.It is still a shaft cooling also provided here. "The package encloses not directly the shaft, but r a hollow sleeve which is flowed through by cooling water. The supply of the cooling water can be carried out 'through the interior of the shaft. In the illustration of this cooling water passes through Bore s in and out at t . Instead of the j water, oil can also be used for this, which is taken from the lubricating and control oil system.

Abb. 3 zeigt eine ähnliche Stopfbuchse, bei der die Bezeichnung der verschiedenen Teile gleich gewählt ist wie in Abb. 2. Der Haupt- unterschied besteht in der Kondensationsvorrichtung η und in der Packung k. Erstere besteht aus radialen Blechlamellen, welche in einem wasserdurchflos-senen Gehäuse durch ο Einstemmen, Löten, Schweißen befestigt sind. Sie dienen im wesentlichen als Kondensationsflächen, an denen der zwischen sie nineintretende Dampf niedergeschlagen wird. Bei hohen Dampfdrücken wird die Pakkung durch den Dampf selbst so zusammengedrückt, daß Weichpackungen nicht mehr verwendet werden können. Es werden dann vorteilhaft Metallpackungen nach Abb. 3 verwendet, hergestellt aus konischen Ringstücken k, die durch den Dampfdruck teilweise nach außen an die Wandung der Stopfbuchse b, teilweise nach innen gepreßt werden, wobei durch Stützringe κ gesorgt wird, daß die nach innen drückenden Ringstücke so viel Spiel behalten, daß einerseits die Welle α nicht klemmt, andererseits nicht zu viel Sperrwasser erforderlich wird.Fig. 3 shows a similar stuffing box in which the designation of the various parts is the same as in Fig. 2. The main difference is the condensation device η and the packing k. The former consists of radial sheet metal lamellas, which are fastened in a housing through which water flows by ο mortising, soldering, welding. They essentially serve as condensation surfaces on which the steam entering between them is deposited. At high steam pressures, the pack is so compressed by the steam that soft packs can no longer be used. It is then advantageous to use metal packings according to Fig. 3, made of conical ring pieces k, which are pressed by the steam pressure partially outward against the wall of the stuffing box b, partially inward, whereby support rings κ ensure that the inwardly pressing ring pieces keep so much play that on the one hand the shaft α does not jam and on the other hand not too much sealing water is required.

Die Größe der Kundensatorflächen w ist so zu bemessen, daß sie genügend Kondensat erzeugen und dasselbe so weit abkühlen, daß es zur Dichtung, Schmierung und Kühlung ausreicht. Die Koudensatmenge kann bei verschiedenen Belastungen, d. h. bei verschiedenen Dampfdrücken im ]nnern des Turbinengehäuses durch Änderung der Kühlwassermenge den veränderten Betriebsverhältnissen angepaßt werden. Im allgemeinen wird bei höheren Belastungen mehr, bei kleineren Belastungen weniger Kühlflüssigkeit erfordert. Die Einstellung der Menge der Kühlflüssigkeit kann allfällig selbsttätig abhängig von der Belastung oder dem Dampfdruck im Innern des Gehäuses oder dem Steueröldruck erfolgen. Unter allen Umständen wird die Dampfmenge, welche so geflissentlich in Kondensat verwandelt wird, nur einen Bruchteil derjenigen betragen, welche bei einer üblichen Labyrinthdichtung durch diese strömen würde.The size of the customer area w is like this to be dimensioned so that they generate enough condensate and cool it down to such an extent that it is sufficient for sealing, lubrication and cooling. The amount of Koudensat can be different loads, d. H. at different steam pressures inside the turbine housing by changing the amount of cooling water adapted to the changed operating conditions. In general becomes more coolant with higher loads, less coolant with smaller loads requires. The setting of the amount of coolant can possibly be automatically dependent from the load or the vapor pressure inside the housing or the control oil pressure. Under all circumstances the amount of steam, which is so deliberately converted into condensate, are only a fraction of those with a conventional labyrinth seal would flow through this.

Claims

80 claims:

1. Stuffing box for rotating shafts, in particular steam turbine shafts, characterized in that from steam, 8g the one to be sealed or one who is under the same or higher pressure Spaces are taken, by means of capacitors, which the actual stuffing box are connected upstream, so much condensate is generated that the shaft and packing are sealed and lubricated by the same and can be cooled.

2. Stuffing box according to claim 1, characterized characterized in that the condenser for generating the sealing, lubricating and cooling water is outside the actual stuffing box is located.

3. Stuffing box according to claim 1, characterized in that the capacitor to generate the 'sealing, lubricating and cooling water with the stuffing box is assembled.

4. Stuffing box according to claim 1 and 3, characterized in that the capacitor surrounds the shaft concentrically.

5. Apparatus for operating a stuffing box according to claim 1 to 4, characterized characterized in that the cooling liquid of the condenser directly or indirectly as a function of the Pressure in the housing to be sealed is regulated automatically.

1 sheet of drawings.