蒸汽輪機的密封裝置,其中使用封閉液體和蒸汽抽吸部的製作方法
2023-05-29 02:43:51
蒸汽輪機的密封裝置,其中使用封閉液體和蒸汽抽吸部的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用於圍繞軸線旋轉的軸(16)引導穿過固定的殼體的穿通部的密封裝置(22)，其中使用密封液體代替封閉蒸汽以進行密封。
【專利說明】蒸汽輪機的密封裝置，其中使用封閉液體和蒸汽抽吸部
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於圍繞軸線旋轉的軸穿過固定的殼體的穿通部的密封裝置，所述殼體包圍可以流體來加載的內腔，軸從所述內腔中離開，所述密封裝置包括具有蒸汽抽吸部的密封部。
[0002]本發明還涉及一種用於密封蒸汽輪機的殼體和軸的方法。
【背景技術】
[0003]在流體機械製造中、尤其在蒸汽輪機構造中，它們被實施為，使得實現密封，以至於沒有環境空氣能夠滲入到蒸汽輪機中。為此使用不同類型的密封部。例如使用封閉蒸汽以防止空氣進入到渦輪機中。當然，為此所使用的封閉蒸汽從蒸汽循環中取出進而不利於能量轉換，這造成整個渦輪機組的效率變差。
[0004]圖1示出已知的現有技術。對低壓而言所構成的蒸汽輪機4經由入流口 10供給有新鮮蒸汽。新鮮蒸汽的產生在圖1中未詳細示出。新鮮蒸汽的一部分在分支11上經由抽汽管路7a引向密封部9。抽汽管路7a隨後構成為封閉蒸汽管路12進而將封閉蒸汽引導到封閉蒸汽區域13中。在封閉蒸汽區域13中封閉蒸汽穿過密封部向左和向右運動，其中封閉蒸汽流向左引導到蒸汽室14中。在該蒸汽室14中存在比周圍環境略低的壓力，使得蒸汽抽吸部8將由從周圍環境中抽吸的空氣和從封閉蒸汽區域13引導出的蒸汽組成的混合物吸出。由此，在蒸汽輪機4中被引導的蒸汽不能排出到周圍環境中。
[0005]其熱能在蒸汽輪機4中被轉換為機械能的蒸汽經由排出口 15流向冷凝器5。在冷凝器5中，蒸汽冷凝成水並且經由泵6再次輸送給水蒸汽循環。封閉蒸汽的壓力大於環境壓力。為了儘可能小地保持對封閉氣體的需求和與之相關聯的損耗，安裝儘可能有效率的密封部。這能夠通過大結構長度的密封部或通過高效率的密封系統，例如刷式密封部來實現。在文獻 US 6, 198, 252.DE 43 13 805,US 4，191，021 和 DE 10 2007037311 中公開了不同的密封可能性。
【發明內容】
[0006]現在藉助於本發明提出一種新的應實現所需要的封閉蒸汽的途徑。由此，本發明的目的是提高蒸汽輪機的效率。
[0007]該目的通過一種用於圍繞軸線旋轉的軸引導穿過固定的殼體的穿通部的密封裝置實現，所述殼體包圍可以流體來加載的內腔，所述軸從所述內腔中離開，所述密封裝置具有包括蒸汽抽吸部的密封部，其中具有導入部，所述導入部設置在內腔和蒸汽抽吸部之間並且構成為用於輸送封閉液體，其中封閉液體在輸送之後經歷相變。
[0008]此外，所述目的通過一種蒸汽動力設備來實現，所述蒸汽動力設備包括具有根據本發明的密封裝置的蒸汽輪機。
[0009]此外，所述目的通過一種用於密封蒸汽輪機的殼體和軸的方法來實現，其中設有蒸汽抽吸部並且使用封閉液體。
[0010]由此，本發明提出將損耗最小化，通過完全放棄使用封閉蒸汽的方式。更確切地說，本發明提出，使用封閉液體來代替封閉蒸汽。例如使用水作為封閉液體。由此，優點在於，能夠完全取消蒸汽輪機組的之前所需要的封閉蒸汽系統。這引起由封閉蒸汽系統的管路鋪設而必然產生的成本的節約。由此，之前不參與能量轉換的封閉蒸汽現在能夠參與能量轉換，這引起效率的提高。
[0011]在從屬權利要求中給出有利的改進方案。
[0012]因此，在第一有利改進方案中使用迷宮式密封部，以便最小化封閉液體的損耗。
[0013]在其他有利改進方案中，蒸汽輪機與冷凝器連接，其中對於封閉液體所需要的水從冷凝器中取出。由此，水能夠直接從水蒸氣循環中取出。有利地，導入部與冷凝器的熱井連接。
[0014]在一個尤其有利的改進方案中，蒸汽動力設備改進為，使得水和軸具有如下溫度，使得水在碰到軸時或在經過密封部時蒸發。由此得到非常好的冷卻和密封性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]在下文中，根據圖2和3示出本發明的一個實施例。
[0016]附圖示出:
[0017]圖2示出貫穿示意性示出的蒸汽輪機的剖視圖；
[0018]圖3示出根據本發明的密封部的示意圖。
【具體實施方式】
[0019]圖2以示意性的方式示出蒸汽輪機4的軸16。在軸16上設置有多個轉子葉片17，在所述轉子葉片之間多個導向葉片18牢固地設置在殼體19上。為了使位於流動通道20中的過程蒸汽不流入到周圍環境21中，設置第一密封部3。第二密封部2和第三密封部I設有一定間隔朝向周圍環境21設置。
[0020]在第一密封部3和軸16之間過程蒸汽能夠出流。由此源自抽汽管路7的封閉液體在第二密封部2和第一密封部3之間流過。該封閉液體能夠朝向周圍環境21並且朝向流動通道20擴展。在第三密封部I和第二密封部2之間設置有蒸汽抽吸部8。由此沒有過程蒸汽能夠從流動通道20流入到周圍環境21中。
[0021]根據圖3，現在根據本發明將抽汽管路7與泵6的輸出端連接，使得用封閉液體代替封閉蒸汽接觸軸。
[0022]第一密封部3、第二密封部2和第三密封部I由此形成密封裝置22。藉助於該密封裝置22實現了圍繞軸線旋轉的軸16的穿過固定的殼體(未詳細示出)的穿通部23。在該固定的殼體中包括可以流體來加載的內腔，軸16從所述內腔中伸出。作為密封部能夠使用常規的迷宮式密封部、具有金屬刷毛的刷式密封部、具有由天然纖維構成的刷毛的刷式密封部和/或具有人造纖維(芳族聚醯胺)構成的刷毛的刷式密封部。此外，簡單的環形間隙或圓錐形的環形間隙作為密封部是可能的。
[0023]使用軟化水或給水作為封閉液體。該封閉液體本來存在於蒸汽發電廠中，使得不必考慮附加的封閉液體源。
[0024]給水在近旁使用是有利的，因為這種使用在空間上鄰近於蒸汽輪機時，例如在冷凝器5的熱井中被提供。提高壓力水平以供給密封區域或者能夠通過輔助機組來實現或者能夠通過現有的用於將給水輸送給冷凝器5的泵實現。簡單的調節機構負責使環境和封閉液體之間的壓力差僅略微下降。由此，用於封閉的流體的量能夠少地保持。一個特別的優點能夠在使用人造纖維、例如填料箱中的人造纖維的情況下，在蒸汽輪機4的密封部的區域中實現。在此，限定溫度的所引入的水在鄰近沸點時，當壓力在密封流體的壓力和待密封的處於真空中的蒸汽腔的壓力之間時，由於壓力差在熱透的軸上被蒸發。所伴隨的、因數為1000的在纖維束之上連續的體積增加當密封流體需要大幅降低時引起填料箱的最佳的密封作用。
[0025]在此，尤其是人造纖維束的相對於其他可能的解決方案的特性能夠積極地起作用，因為所述特性由於小的纖維直徑提供有非常大的蒸發表面以及關於毛細管作用提供良好的運輸特性。經由纖維的適合的覆層系統能夠進一步改進相對於其他纖維較小的附著性傾向。
【權利要求】
1.一種用於圍繞軸線旋轉的軸(16)穿過固定的殼體的穿通部的密封裝置(22)， 所述殼體包圍能以流體來加載的內腔，所述軸(16)從所述內腔中離開， 所述密封裝置具有密封部(9)，所述密封部包括蒸汽抽吸部(8)， 其特徵在於， 所述密封裝置具有導入部，所述導入部設置在所述內腔和所述蒸汽抽吸部(8)之間並且構成為用於輸送封閉液體， 其中設置有迷宮式密封部、具有金屬刷毛的刷式密封部、具有由天然纖維構成的刷毛的刷式密封部、由芳族聚醯胺製成的人造纖維構成的刷式密封部以相對於所述內腔和所述蒸汽抽吸部(8)進行密封。
2.根據權利要求1所述的密封裝置(22)， 其中所述導入部構成為用於輸送作為封閉液體的水。
3.根據上述權利要求中任一項所述的密封裝置(22)， 其中所述密封部(9)構成為填料箱。
4.根據權利要求3所述的密封裝置(22)， 其中纖維、尤其是人造纖維被用作為填料箱。
5.一種蒸汽動力設備， 包括具有根據權利要求1至4中任一項所述的密封裝置(22)的蒸汽輪機(4)， 所述蒸汽動力設備具有冷凝器(5)， 其中導入部與所述冷凝器(5)連接。
6.根據權利要求5所述的蒸汽動力設備， 其中所述導入部與所述冷凝器(5)的熱井連接。
7.根據權利要求5或6所述的蒸汽動力設備， 其中水和軸(16)具有使得水在碰到所述軸(16)時蒸發的溫度。
8.根據權利要求5至7中任一項所述的蒸汽動力設備， 所述蒸汽動力設備在所述導入部和所述蒸汽抽吸部(8)之間具有構成為填料箱的密封部(9)。
9.根據權利要求8所述的蒸汽動力設備， 其中所述填料箱包括人造纖維。
10.一種用於密封蒸汽輪機⑷的軸(16)和殼體的方法， 其特徵在於， 設有蒸汽抽吸部(8)並且使用封閉液體。
【文檔編號】F16J15/40GK104508252SQ201380039667
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2013年6月17日 優先權日:2012年7月24日
【發明者】約翰·弗萊格勒, 託馬斯·海爾米斯, 諾貝特·聚爾肯 申請人:西門子公司