DE477753C - Stopfbuechse mit Sperrfluessigkeit fuer Dampfturbinen - Google Patents

Stopfbuechse mit Sperrfluessigkeit fuer Dampfturbinen

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DE477753C
DE477753C DEA38875D DEA0038875D DE477753C DE 477753 C DE477753 C DE 477753C DE A38875 D DEA38875 D DE A38875D DE A0038875 D DEA0038875 D DE A0038875D DE 477753 C DE477753 C DE 477753C
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DEA38875D
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BBC Brown Boveri France SA
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BBC Brown Boveri France SA
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Classifications

    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)

Description

  • Stopfbüchse mit Sperrflüssigkeit für Dampfturbinen Es ist bekannt, als Dichtungsmittel bei Stopfbüchsen von Dampfturbinen Sperrflüssigkeiten, wie Wasser oder Quecksilber, zu verwenden, denen durch Schleuderwirkung mittels glatter oder mit Rippen versehener Scheiben eine dem Dampfdruck entgegenwirkende Pressung erteilt wird. Diese Stopfbüchsen haben den Nachteil, daß sie beim Anlassen der Turbine wirkungslos sind und sich für hohe Dampfdrucke überhaupt nicht eignen.
  • Es ist ferner bei Pumpen vorgeschlagen worden, in die Stopfbüchsen Druckwasser zu leiten, um das Eindringen von Luft zu verhindern oder auch z. B. bei Kondensatpumpen Verlust an Kondensat zu verhüten.
  • Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Stopfbüchse mit Flüssigkeitsabschluß für Dampfturbinen, und zwar für praktisch beliebig hohe Drücke. Die neue Erfindung besteht darin, daß die -Sperrflüssigkeit von außen unter Druck in den engen Spalt zwischen Welle und feststehender Büchse, der aus zwei konzentrischen Zylindern gebildet ist, gepreßt wird, so daß die Flüssigkeit nach der einen Seite zu infolge ihrer Viskosität am freien Ausströmen gehindert wird, nach der anderen, der abzudichtenden Seite aber vornehmlich infolge ihrer Druckgleichheit mit dem abzudichtenden Dampfe den Dichtungsspalt ausfüllt und hierdurch abdichtend wirkt. Es ist hierfür also die Sperrflüssigkeit so zu regeln, daß ihre Berührung mit dem abzudichtenden Dampf entweder in den Spalt selbst fällt oder in einen Raum, der von dem abzudichtenden Raume durch Labyrinthkämme getrennt ist.
  • Wird der Druck der Sperrflüssigkeit so geregelt, daß die Berührung von Dampf und Wasser innerhalb des Spaltes fällt, so wird die Abdichtung dadurch bewirkt, daß an der Berührungsfläche infolge Bildung einer Dampfwasseremulsion eine Störung auftritt, die selbst bei großen Druckunterschieden eine geregelte Strömung unterbindet, so daß der Abfluß von Sperrflüssigkeit in den Dampfraum oder von Dampf in den Flüssigkeitsraum gehemmt wird. Die »Undichtigkeit der Stopfbüchse beschränkt sich dann. auf die Dampfmenge, die im Spalt kondensiert wird, die aber wegen der geringen Oberflächen im Spalt nur klein sein kann.
  • Wird ferner die Berührung der Sperrflüssigkeit mit dem abzudichtenden Dampf in einen dem Spalt vorgelagerten Raum verlegt, so wird eine teilweise Verdampfung oder Kondensation in diesem Raume stattfinden. Dieser ist aber auf dem gleichen Drucke gehalten wie der eigentliche abzudichtende Raum und von diesem durch Labyrinthe getrennt. Es kann also auch hier nur so viel Dampf nachströmen, als kondensiert wird.
  • Zur weiteren Erklärung der Wirkungsweise und Bauart der neuen Stopfbüchse sei auf die folgenden Ausführungsbeispiele verwiesen.
  • Es ist in Abb. i a der abzudichtende Raum, beispielsweise die erste Radkammer der Dampfturbine, b der feststehende Stopfbüchseneinsatz, c die Turbinenwelle, die mit einer aus besonders geeignetem Stoff (z. B. Bronze, Monelmetall, nichtrostendem Stahl) hergestellten Büchse d umkleidet ist. Eine gleichartige Büchse e ist in. dem feststehender Stopfbüchseneinsatz eingezogen. Zwischen diesen beiden Büchsen besteht nun ein sehr schmaler Spalt, der nur um wenige '/""mm größer ist als das Spiel der Traglager. Durch diesen Spalt wird Sperrflüssigkeit, vornehmlich Wasser, getrieben, und zwar gelangt es bei f in die Stopfbüchse und wird durch den Ringspalt g gleichmäßig auf den Umfang verteilt. Die Zähigkeit hindert nun die Flüssigkeit, mit der Geschwindigkeit dem Spalt zu entströmen, die ihrer Druckhöhe entsprechen würde. Es genügen aus diesem Grunde verhältnismäßig geringe Flüssigkeitsmengen, um den Spalt vollständig auszufüllen und einen vollständigen Abschluß zu bewirken. Wenn der Sperrflüssigkeit ungefähr die gleiche Pressung erteilt wird, die im Raume h vorherrscht und somit kein oder nur ein unbedeutender Überdruck gegenüber Raum h vorhanden ist, so strömt nach der Radkammerseite zu nur sehr wenig Flüssigkeit ab. Die aus dem Spalte ausgetretene Sperrflüssigkeit und der durch sie kondensierte Dampf verlassen durch Ablauf i die Stopfbüchse und strömen in einen Sammelraum, der unter dem gleichen Drucke wie Raum k steht, ab. Dieser Sammelraum kann ein Kondenstopf oder auch der Heizrauen eines Speisewasservorwärmer s sein und sich selbsttätig, beispielsweise durch ein Schwimmerventil, entleeren, sobald: ein gewisser Wasserstand erreicht ist. An Stelle des Sammelbehälters kann auch ein Drosselventil, das unmittelbar vom Druck in der Radkammer abhängig gemacht werden kann, zur Einstellung des Gegendruckes im Raumeh dienen. Um zu verhindern, daß Sperrflüssigkeit in die Turbine gelangt, sind die Streifringe h und der Spritzring l vorgesehen.
  • Die nach der anderen Seite tretende Sperrflüssigkeit hat als äußeren Gegendruck die Atmosphäre. Trotz der großen Druckdifferenz tritt jedoch auch hier nur verhältnismäßig wenig Wasser ins Freie, da einerseits der Widerstand infolge der Zähigkeit des Wassers im engen Spalt der beiden Büchsen, die nach dieser Seite besonders lang ausgeführt sind, die Strömungsgeschwindigkeit bedeutend vermindert, andererseits der freie Durchströmquerschnitt sehr gering ist. Das hier austretende Wasser wird ebenfalls durch einen Spritzring m abgeschleudert und verläßt die Stopfbüchse. Um Wasserverluste zu vermeiden, sind noch bei n Abstreifringe vorgesehen.
  • Abb. 2 zeigt eine ähnliche Ausführung der Stopfbüchse, die jedoch zur Ermöglichung sehr kleiner Spiele mit dem Traglager zusammengebaut ist. Es ist o die Stopfbüchse p das Lager und q eine kräftige Büchse, die als Verbindungsstück des Turbinengehäuse reit dem Lagerbocke.dient und gleichzeitig in ihrem Innern Stopfbüchse und Lager trägt, Als Zulauf für das Druckwasser dient die Öffnungr, als Ablauf auf der Dampfseite Bohrung s. Diese ist wieder mit einem Sammeltopf oder einem Minderventil zu verbinden. Bei kleinen Einheiten kann der Ablaufraum, wie gezeichnet, als Teil des Turbinengehäuses oder -deckels ausgebildet werden. Der Wasserablauf unter Atmosphärendruck befindet sich bei t. Infolge der Nähe der wasserberührten und ölgeschmierten Teile ist für eine sorgfältige Abscheidung des Wassers und des Öles zu sorgen. _ Diesem Zwecke dienen die Streifringe bei u und v. Das Schmieröl für Lager p wird bei w zu-, bei x abgeführt.
  • Zur Lieferung der Sperrflüssigkeit dient eine Hochdruckpumpe, die von der Turbinenwelle unmittelbar angetrieben sein oder auch ein selbständiges Aggregat bilden kann. Ebenso läßt sich hierfür mit Vorteil Wasser aus der Hochdruckspeisepumpe verwenden.
  • An Stelle der glatten Oberfläche des Spaltes können zur Erhöhung des Ausströrnwiderstandes besondere,Schikanen angebracht werden. _ Durch die Sperrflüssigkeit wird auch eine nützliche Kühlung der Traglager bewirkt, da die durch Leitung in die Welle übergehende Wärme durch das Druckwasser abgeführt wird. Die Stopfbüchse eignet sich daher besonders gut für hohen Druck und hohe Überhitzung. Die Zentrierung der Welle innerhalb der Büchsen erfolgt selbsttätig, indem bei Verlagerung infolge Bildung von Druckzentren, wie sie z. B. vom Michell Lager her bekannt sind, ein Zurückbringen der Welle in die Mittellage erfolgt. Der hohe Druck, unter dem die Sperrflüssigkeit steht, entlastet auch in weitgehendem Maße die Traglager und erhöht die kritische Drehzahl der Welle. Es kann daher die Stopfbüchse auch als Traglager ausgebildet werden, bei dem als Schmiermittel die Sperrflüssigkeit Verwendung findet.
  • Umviskose Öle auch da als Abdichtungsmittel verwenden zu können, wo die Stopfbüchse infolge stark überhitzten Dampfes hohe Temperaturen aufweist, ist die Stopfbüchse mit Wasserkühlung zu versehen. Es kann als Abdichtungsmittel .in solchen Fällen auch gleichzeitig Wasser und Öl verwendet werden, und zwar derart, daß nach der Dampfseite zu das Wasser zur Anwendung kommt, während in die nach der Atmosphärenseite zu öffnende Büchse Öl eingepreßt wird. Das Öl kommt dann nur mit kälteren Teilen in Berührung und wirkt infolge seiner größeren Viskosität als Dichtungsmittel für das Wasser. Der Wasserverbrauch wird damit vermindert. 01 und Wasser treten an der Atmosphärenseite gemeinsam aus; das 01 wird dann zur Wiederverwendung vom Wasser abgeschieden. Sehr gut eignet sich hierfür Rizinusöl, das wegen seiner hohen Viskosität ein gutes Dichtungsmittel abgibt und sich leicht aus dem Wasser ausscheidet. Durch die gleichzeitige Anwendung von 01 ist die Stopfbüchse'auch aus diesem Grunde besonders gut als Traglager zu verwenden.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Stopfbüchse mit Sperrflüs,sngkeit für Dampfturbinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrflüssigkeit von außen unter Druck derart in den aus zwei konzentrischen Zylindern gebildeten Dichtungsspalt gepreßt wird, daß die Berührung der Dichtungsflüssigkeit mit dem abzudichtenden Dampfe innerhalb des Dichtungsspaltes oder in einem dampfseitig vorgebauten, gegen den Dampfraum durch Labyrinthe abgeschlossenen Raume stattfindet. z. Stopfbüchse nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Sperrflüssigkeit Speisewasser verwendet wird. 3. Stopfbüchse nach Anspruch i und z, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mehrere Sperrflüssigkeiten verwendet werden (beispielsweise Wasser auf der Dampfseite, Öl auf der Atmosphärenseite).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009052225A1 (de) * 2009-11-06 2011-05-12 Volkswagen Ag Gasdichtung zwischen einer Welle und einem Gehäuse

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009052225A1 (de) * 2009-11-06 2011-05-12 Volkswagen Ag Gasdichtung zwischen einer Welle und einem Gehäuse
DE102009052225B4 (de) * 2009-11-06 2019-08-14 Volkswagen Ag Gasdichtung zwischen einer Welle und einem Gehäuse

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