Einrichtung zur Abdichtung der Welle einer Turbomaschine durch Flüssigkeitssperrung, für Wärmekraftanlagen mit gasförmigem Arbeitsmittel Die Erfinduno- betrifft eine Einrichtung zur Abdiehtung der Welle einer Turbo- inasehine durch Flüssigkeitssperrting, für <B>Z,</B> Wärmekraftanlagen, in welchen ein gasförmi- (yes Arbeitsmittel einen Kreislauf unter Über- z3 druiek beschreibt, wobei es durch Wärme zufuhr von aussen erhitzt wird,
in minde stens einer Turbine expandiert und in min destens einem Turboverdichter wieder verdieh- tet wird.
Bei bekannten Ausführungen solcher Ab- diehtungseinriehtun,-:en durch Flüssigkeits sperrung wird aus einem unter dem abzu sperrenden Gasdruek stehenden Vorratsbe- liälter Sperrflüssigkeit, durch eine. Pumpe ,iiio,esauo,t und auf einen etwas höheren Druck den abzusperrenden Gasdrtiek gebracht.
An der Absperrstelle, an welcher ein Über tritt des -asförmigen Arbeitsmittels nach einer Stelle tieferen Druckes, in der Regel naeli der Atmosphäre, zu verhindern ist, strömt nun ein Teil der Sperrflüssig-keit in dep Riehtung gegen das abzusperrende Gras <B>Z,</B> und wird sodann dem unter diesem.
Gas- (Irtiek stehenden Vorratsbehälter wieder zu geleitet, Der restliche Teil der Sperrflüssi- C keit strömt gegen die Stelle niederen Druckes und muss dann von diesem niederen Druck (1 tireb eine weitere Pumpe wieder in den unter den abzusperrenden Gasdruek stehendenVor- ratsbehälter zurtiekgefördert werden.
Bei solchen Einrichtungen werden also mindestens zwei Pumpen benötigt, von denen die eine den für die Flüssigkeitssperrung erforderlichen Überdruck gegen den abzusper renden Gasdruck erzeugt, während die andere die Rückförderung der niederdruekseitig an der Sperrstelle abfliessenden Sperrflüssigkeit zu besorgen hat.
Durch die erfindangsgemässe Einrichtung wird nun eine Vereinfaehung erreicht, indem nur noch eine Pumpe für die Erfüllung beider Aufgaben erforderlich ist. Die Einrichtung ist gekennzeichnet durch eine Pumpe, welclie die zur Sperrung dienende Flüssigkeit von Atmosphärendruek auf einen festen Druck fördert, welcher etwas höher ist als der höchst vorkommende Druck des zu sperrendenGases, und durch ein Drosselorgan, durch welches der Druck der Sperrilüssigkeit bei jedem Gasdruck selbsttätig auf einen Druck vermin dert wird, der den Druck des zu sperrenden Crases -um einen vorgegebenen Betrag über steigt.
In der beiliegenden Zeichnung ist als Bei spiel eine Ausführungsform der erfindungs gemässen Einrichtung in vereinfachter Dar stellung veranschaulicht.. Es wird hierbei die Abdichtung eines Wellenendes der Turbine der Wärmekraftanlage gezeigt.
Von der Turbine der Wärmekraftanlage ist nur ein Teil<B>1</B> des Läufers mit einem rechtsseitigen Wellenende 2 dargestellt. Nach Verlassen der SchaLifelung gelangt das Ar beitsmittel in einen Austrittsraum<B>3.</B> Das Wel, lenende 2 ist in einem Lager 4 gelagert,
wel- ehes gleichzeitig als Flüssigkeitssperrung zur Abdichtung eines unter Druck stehenden Gas raumes<B>5</B> gegen aussen dieiit. Zwischen dem Raume<B>5</B> und dem Austrittsraam <B>3</B> der Tur- hine ist ein weiterer Raum<B>6</B> vorgesehen. Zwischen den Räumen<B>3</B> und<B>6</B> ist auf dein an den Turbinenläufer anschliessenden Wel lenteil eine Labyrinthdichtung <B>7</B> und zwi schen den Räumen<B>16,</B> und<B>5</B> eine Labyrinth- diehtung <B>8</B> angeordnet.
Durch eine Leitung9 wird dein Raume<B>6</B> kaltes Sperrgas zugeführt, welches dem Kreislauf der Wärmekraft'anlage an einer Stelle entnommen wird, an welcher das Arbeitsmittel einen höheren Druck auf weist als im Austrittsraum<B>3</B> der Turbine. Das 'Sperrgas wird einer mit der Leitung<B>9</B> in Verbindung stehenden Leitung<B>10</B> an einer Stelle<B>11</B> zugeführt.
In dem Ra-Lune <B>6</B> herrscht somit ein höherer Druck als im Austrittsraum<B>3</B> der Turbine, so dass stets eine gewisse Menge kalten Sperr gases durch die Labyrinthdichtung <B>7</B> in Rich tung gegen den Thrbinenläufer <B>1</B> strömt und verhindert, dass heisses Arbeitsmittel nach Verlassen der Turbine längs der Welle gegen das Lager 4 strömt.
Der Raum<B>5</B> steht durch Leitungen 12 und<B>13</B> mit einem Behälter 14 in Verbindung. Durch die Labyrinthd.ichtung <B>8</B> strömt nun ein Teil des Sperrgases aus dem Raum<B>6</B> in den Raum<B>5.</B> In diesem herrscht der gleiche Druck wie im Behälter 14. Durch ein Ventil <B>15</B> wird dafÜr gesorgt-, dass der Druck im Behälter 14 stets etwas kleiner ist als jener im Raum<B>6.</B> Die obere Fläche eines mit dem Abschlusskörper des Ventils<B>15</B> verbundenen Tellers<B>16</B> steht. unter der Wirkung des Druckes in der Leitung<B>10</B> und damit auch unter jenem des Raumes<B>-6</B> und ist durch einen Federbalg<B>17</B> abgedichtet..
Der Venfilteller steht dagegen unter der Wirkung des Druckes im Behälter 14. Eine vorgespannte Zugfeder <B>18</B> sorgt dafür, dass das Ventil stets offen bleibt., wenn nicht der Druck in der Leitung <B>10</B> bzw. in dein Raimie <B>6</B> flen DriLek im Be hälter 14 um einen gewissen Betrag über steigt.
Es kann dann Gas aus dem Behälter 14 durch eine Leitung<B>19</B> so lange ausströmen, bis ein gewisser vorgegebener Driiekunter- schied zwischen den Räumen<B>6</B> und<B>5</B> erreicht ist und dabei stets eine gewisse Menge des Sperrgases durch die Labyrinthdiehtung <B>8</B> in der Riehtung gegen das La,-er 4 strömt, wobei verhindert wird, dass vom Lager aus tretendes<B>Öl</B> in den Sperrgasraum <B>6</B> gelan gen kann.
Der Lagerstelle 4, welche nun gleiehzeitikg auch der Abdichtung der Turbinenwelle durch Flüssigkeitssperrung dient, -wird die Sperr flüssigkeit, das heisst also das Sehmieröl des Lagers, durch eine Leitung '220 zugeführt. Das <B>Öl</B> wird durch eine Pumpe 21 aus einem unter Atmosphärendruek stehenden Vorratsbehälter 22 angesaugt und auf einen festen Druck ge fördert, weleller etwas höher ist als der höchst vorkommende Druck des züi sperrenden Gases im Raum<B>5.</B> Das geförderte<B>Öl</B> gelangt von der Pumpe '21 in eine Leitung<B>23.</B>
Ein in eine Leitung 24 eingebautes Über- strömventil <B>'25</B> sorgt für die Aufreehterhal- tunc eines bestimmten Druckes in der Leitun- 2,3. Diese letztere steht nun mit der zu der Lagerstelle 4 führenden Leitung 20 über ein Drosselorgan<B>26</B> und eine Leitung<B>27</B> in Ver bindung.
Das Drosselorggan <B>26</B> weist einen Drossel kolben<B>28</B> und einen mit diesem verbundenen weiteren Kolben<B>29</B> auf. Der Raum unter halb des Drosselkolbens 218 steht durch eine Leitun- <B>30</B> mit der Leitun-- <B>27</B> in Verbin dung und der Raum oberhalb des Kolbens 2#9 über eine Leitung 31 mit dem Behälter 14. Die untere Fläche des Kolbens 28 steht somit unter dein Druck der der Lagerstelle 4 zu geleiteten Sperrflüssigkeit und die obere Fläche des Kolbens<B>'29</B> unter dem im. Be hälter 14 herrschenden Druck.
Eine weitere Belastung des Kolbens<B>29</B> durch eine Druck feder<B>32)</B> sorgt nun dafür, dass der Drossel kolben<B>26</B> die Flüssigkeitszufuhr zur Leitun,- '27 erst. unterbricht, wenn der Druck in dieser Leitung den Druck im Behälter 14 und damit den Druck des züi sperrenden Gases im Raume <B>5</B> tim beispielsweise etwa<B>0,3</B> at übersehreitet. Dieser Betrag wird durch die Spannung der Feder<B>32</B> festgelegt.
Der Druek der Sperr flüssigkeit wird somit durch das Drossel organ<B>26</B> bei jedem Gasdruek selbsttätig auf einen Driiek vermindert, der den Druck des züi sperrenden Gases um einen vorgegebenen Betrag übersteigt.
<B>M</B> Das von der Pumpe 21- geförderte<B>Öl</B> wird -i hzeiti-- auch noch zur Belieferung eines 0 ir <B>e,</B> e<B>C</B> Radiallagers <B>33</B> und Axiallagers 34 des Ver- dieliters der Wärmekraftanlage verwendet. Von dem Läufer des Verdiehters ist nur ein Teil der mit <B>35</B> bezeichneten Welle mit drei auf,gesetzten Laufrädern<B>36</B> gezeigt.
Das Ar beitsmittel tritt ans einem Einlassraum <B>37,</B> in welchem ein Überdruck gegen die Atmo- sphire herrscht, in die erste Stufe des Ver- dieliters.
Da das gezeigte Wellenende des Ver- diellters nicht mit einer weiteren Maschine gekuppelt ist, umschliesst das Lagergehäuse (las Wellenende vollkommen, so dass durch die La,-erstelle keine Flüssigkeitsabsperrung nach der Atmosphäre hin zu erfolgen hat. Das Lager wird von einem Raum<B>38</B> umgeben, wel- eher, wie der turbinenseitige Raum<B>5,</B> mit der Leitung 12 in Verbindung steht, und in welchem also ebenfalls der Druck des Be hälters 1.4 herrscht.
Zwei Labyrinthdichtungen <B>39</B> und 40 trennen einen die Welle<B>315</B> iun- ..e <B>,</B> benden Raum 41 einerseits von dem Raum <B>38</B> und anderseits vom Einlassraum <B>37</B> des Verdiehters. Dem Raume 41 wird in gleicher Weise wie dem Raume<B>-6</B> Sperrgas durch die Leitung<B>10</B> zugeführt.
Die Lagerstellen<B>33,</B> 34 stehen ständig unter dem Gasdriiek des Behälters 14. Sie werden durch eine Leitung 42 von der Lei- tuing-)- <B>27</B> her mit<B>01</B> beliefert. Durch das in seiner Wirkung schon beschriebene Drossel- or,.,an <B>26</B> wird nun erreicht, dass auch die La,-erstellen <B>38,</B> 34 mit <B>01</B> von etwas höherem Druck als der Druck des sie umgebenden Gases beliefert werden,
so dass ständig ein hinreiehender Durehfluss von Sehmiermittel durch die Lagerstellen gewährleistet ist. Das von den Lagerstellen<B>33,</B> 34 ab fliessende<B>öl</B> gelangt zusammen mit jenem, j das linksseitig an der Lagerstelle 4 austritt, durch die Leitungen 12 und<B>13</B> in den Be hälter 14.
Das rechts an der Lagerstelle 4 gegen die Seite der Atmosphäre abfliessende <B>Öl</B> wird dagegen durch eine Leitung 43 in den Vorratsbehälter 22 zurückgeleitet, Ein im Behälter 14 eingebautes Ventil 44 regelt den Abiluss des öls aus diesem Behäl ter in eine nach dem Vorratsbehälter 2,12.<B>füh-</B> rende Leitung 45.
Das Ventil 44 wird durch Drucköl betätigt, welches aus der Leitung<B>23</B> durch eine mit einer Blende 46 versehene Leitung 47 entnommen wird und auf einen durch eine Feder 48 belasteten Kolben 49 einwirkt Ein Schwimmer<B>50</B> schliesst eine Abflussstelle #51 fÜr das Steueröl, wenn der Flüssigkeitsspiegel im Behälter 14 eine ge wisse Höhe erreicht. Dabei steigt der Druck des Steueröls unter dem Kolben 49, wobei sich der Abschlusskörper des Ventils 44 ent gegen der Wirkung der Feder 48 anhebt und den Abfluss von<B>Öl</B> in die Leitung 45 freigibt.
Die beschriebene Einrichtung bewirkt so mit, dass die der Flüssigkeitssperrung dienende Lagerstelle 4 sowie, die weiteren unter Druck stehenden Lagerstellen<B>3,3,</B> 34 stets mit -Sperr- bzw. Schmierflüssigkeit beliefert werden, wel- ehe den erforderlichen Druck aufweist, der den Druck des zu sperrenden,Gases uni einen vorgegebenen Betrag übersteigt.
Statt durch die Feder<B>32,</B> wie bei der gezeigten Ausfüh rungsform der Einriehtung, kann das Drossel organ beispielsweise auch durch ein Gewicht belastet werden, durch dessen Grösse, der Be trag festgelegt ist, um welchen der Druck der Sperrflüssigkeit den Druck des zu sper renden Gases zu übersteigen hat.
Die richtige Arbeitsweise der Einrieh- tung tritt auch dann ein, wenn zum Zwecke der Leistungsregelung der Druckpegel, in der Wärmekraftanlage geändert wird. Da die Leitung<B>N</B> an der Stelle<B>11</B> mit einer be stimmten Stelle des Kreislaufes in Verbindung steht, ändert sieh al--teh dieser Druck gleich zeitig mit. dem Druckpegel des Kreislaufes. Falls der Druck steigt, wird das Ventil<B>15</B> geschlossen, und infolge Überströmens von Sperrgas durch die LabyrinthdichtLing <B>8</B> er höht sich dann auch entsprechend der Druck im Raume<B>5</B> und im Behälter 14.
Sinkt. da gegen der Druck des Sperrgases, so ist durch das Ventil<B>15</B> Vorsorge getragen, dass nicht aus dem Raume<B>5</B> Gas in umgekehrter Rieh- tung durch das Labyrinth<B>8</B> strömt, wobei Gefahr bestünde, dass <B>öl</B> mitgerissen würde und durch die Labyrinthdichtung <B>7</B> zu dem heissen Turbinenläufer gelangen könnte.
Ein Sinken des Sperrgasdruckes bewirkt nämlich, dass das Ventil<B>15</B> sich anhebt und Gas in einer solchen Menge aus dem Behälter 14 durch die Leitung<B>19</B> entweichen lässt, dass der Druck in diesem Behälter stets kleiner bleibt als der Sperrgasdruek.