蒸汽轮机的密封装置,其中使用封闭液体和蒸汽抽吸部的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于围绕轴线旋转的轴(16)引导穿过固定的壳体的穿通部的密封装置(22)，其中使用密封液体代替封闭蒸汽以进行密封。
【专利说明】蒸汽轮机的密封装置，其中使用封闭液体和蒸汽抽吸部
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于围绕轴线旋转的轴穿过固定的壳体的穿通部的密封装置，所述壳体包围可以流体来加载的内腔，轴从所述内腔中离开，所述密封装置包括具有蒸汽抽吸部的密封部。
[0002]本发明还涉及一种用于密封蒸汽轮机的壳体和轴的方法。
【背景技术】
[0003]在流体机械制造中、尤其在蒸汽轮机构造中，它们被实施为，使得实现密封，以至于没有环境空气能够渗入到蒸汽轮机中。为此使用不同类型的密封部。例如使用封闭蒸汽以防止空气进入到涡轮机中。当然，为此所使用的封闭蒸汽从蒸汽循环中取出进而不利于能量转换，这造成整个涡轮机组的效率变差。
[0004]图1示出已知的现有技术。对低压而言所构成的蒸汽轮机4经由入流口 10供给有新鲜蒸汽。新鲜蒸汽的产生在图1中未详细示出。新鲜蒸汽的一部分在分支11上经由抽汽管路7a引向密封部9。抽汽管路7a随后构成为封闭蒸汽管路12进而将封闭蒸汽引导到封闭蒸汽区域13中。在封闭蒸汽区域13中封闭蒸汽穿过密封部向左和向右运动，其中封闭蒸汽流向左引导到蒸汽室14中。在该蒸汽室14中存在比周围环境略低的压力，使得蒸汽抽吸部8将由从周围环境中抽吸的空气和从封闭蒸汽区域13引导出的蒸汽组成的混合物吸出。由此，在蒸汽轮机4中被引导的蒸汽不能排出到周围环境中。
[0005]其热能在蒸汽轮机4中被转换为机械能的蒸汽经由排出口 15流向冷凝器5。在冷凝器5中，蒸汽冷凝成水并且经由泵6再次输送给水蒸汽循环。封闭蒸汽的压力大于环境压力。为了尽可能小地保持对封闭气体的需求和与之相关联的损耗，安装尽可能有效率的密封部。这能够通过大结构长度的密封部或通过高效率的密封系统，例如刷式密封部来实现。在文献 US 6, 198, 252.DE 43 13 805,US 4，191，021 和 DE 10 2007037311 中公开了不同的密封可能性。
【发明内容】
[0006]现在借助于本发明提出一种新的应实现所需要的封闭蒸汽的途径。由此，本发明的目的是提高蒸汽轮机的效率。
[0007]该目的通过一种用于围绕轴线旋转的轴引导穿过固定的壳体的穿通部的密封装置实现，所述壳体包围可以流体来加载的内腔，所述轴从所述内腔中离开，所述密封装置具有包括蒸汽抽吸部的密封部，其中具有导入部，所述导入部设置在内腔和蒸汽抽吸部之间并且构成为用于输送封闭液体，其中封闭液体在输送之后经历相变。
[0008]此外，所述目的通过一种蒸汽动力设备来实现，所述蒸汽动力设备包括具有根据本发明的密封装置的蒸汽轮机。
[0009]此外，所述目的通过一种用于密封蒸汽轮机的壳体和轴的方法来实现，其中设有蒸汽抽吸部并且使用封闭液体。
[0010]由此，本发明提出将损耗最小化，通过完全放弃使用封闭蒸汽的方式。更确切地说，本发明提出，使用封闭液体来代替封闭蒸汽。例如使用水作为封闭液体。由此，优点在于，能够完全取消蒸汽轮机组的之前所需要的封闭蒸汽系统。这引起由封闭蒸汽系统的管路铺设而必然产生的成本的节约。由此，之前不参与能量转换的封闭蒸汽现在能够参与能量转换，这引起效率的提高。
[0011]在从属权利要求中给出有利的改进方案。
[0012]因此，在第一有利改进方案中使用迷宫式密封部，以便最小化封闭液体的损耗。
[0013]在其他有利改进方案中，蒸汽轮机与冷凝器连接，其中对于封闭液体所需要的水从冷凝器中取出。由此，水能够直接从水蒸气循环中取出。有利地，导入部与冷凝器的热井连接。
[0014]在一个尤其有利的改进方案中，蒸汽动力设备改进为，使得水和轴具有如下温度，使得水在碰到轴时或在经过密封部时蒸发。由此得到非常好的冷却和密封性。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]在下文中，根据图2和3示出本发明的一个实施例。
[0016]附图示出:
[0017]图2示出贯穿示意性示出的蒸汽轮机的剖视图；
[0018]图3示出根据本发明的密封部的示意图。
【具体实施方式】
[0019]图2以示意性的方式示出蒸汽轮机4的轴16。在轴16上设置有多个转子叶片17，在所述转子叶片之间多个导向叶片18牢固地设置在壳体19上。为了使位于流动通道20中的过程蒸汽不流入到周围环境21中，设置第一密封部3。第二密封部2和第三密封部I设有一定间隔朝向周围环境21设置。
[0020]在第一密封部3和轴16之间过程蒸汽能够出流。由此源自抽汽管路7的封闭液体在第二密封部2和第一密封部3之间流过。该封闭液体能够朝向周围环境21并且朝向流动通道20扩展。在第三密封部I和第二密封部2之间设置有蒸汽抽吸部8。由此没有过程蒸汽能够从流动通道20流入到周围环境21中。
[0021]根据图3，现在根据本发明将抽汽管路7与泵6的输出端连接，使得用封闭液体代替封闭蒸汽接触轴。
[0022]第一密封部3、第二密封部2和第三密封部I由此形成密封装置22。借助于该密封装置22实现了围绕轴线旋转的轴16的穿过固定的壳体(未详细示出)的穿通部23。在该固定的壳体中包括可以流体来加载的内腔，轴16从所述内腔中伸出。作为密封部能够使用常规的迷宫式密封部、具有金属刷毛的刷式密封部、具有由天然纤维构成的刷毛的刷式密封部和/或具有人造纤维(芳族聚酰胺)构成的刷毛的刷式密封部。此外，简单的环形间隙或圆锥形的环形间隙作为密封部是可能的。
[0023]使用软化水或给水作为封闭液体。该封闭液体本来存在于蒸汽发电厂中，使得不必考虑附加的封闭液体源。
[0024]给水在近旁使用是有利的，因为这种使用在空间上邻近于蒸汽轮机时，例如在冷凝器5的热井中被提供。提高压力水平以供给密封区域或者能够通过辅助机组来实现或者能够通过现有的用于将给水输送给冷凝器5的泵实现。简单的调节机构负责使环境和封闭液体之间的压力差仅略微下降。由此，用于封闭的流体的量能够少地保持。一个特别的优点能够在使用人造纤维、例如填料箱中的人造纤维的情况下，在蒸汽轮机4的密封部的区域中实现。在此，限定温度的所引入的水在邻近沸点时，当压力在密封流体的压力和待密封的处于真空中的蒸汽腔的压力之间时，由于压力差在热透的轴上被蒸发。所伴随的、因数为1000的在纤维束之上连续的体积增加当密封流体需要大幅降低时引起填料箱的最佳的密封作用。
[0025]在此，尤其是人造纤维束的相对于其他可能的解决方案的特性能够积极地起作用，因为所述特性由于小的纤维直径提供有非常大的蒸发表面以及关于毛细管作用提供良好的运输特性。经由纤维的适合的覆层系统能够进一步改进相对于其他纤维较小的附着性倾向。
【权利要求】
1.一种用于围绕轴线旋转的轴(16)穿过固定的壳体的穿通部的密封装置(22)， 所述壳体包围能以流体来加载的内腔，所述轴(16)从所述内腔中离开， 所述密封装置具有密封部(9)，所述密封部包括蒸汽抽吸部(8)， 其特征在于， 所述密封装置具有导入部，所述导入部设置在所述内腔和所述蒸汽抽吸部(8)之间并且构成为用于输送封闭液体， 其中设置有迷宫式密封部、具有金属刷毛的刷式密封部、具有由天然纤维构成的刷毛的刷式密封部、由芳族聚酰胺制成的人造纤维构成的刷式密封部以相对于所述内腔和所述蒸汽抽吸部(8)进行密封。
2.根据权利要求1所述的密封装置(22)， 其中所述导入部构成为用于输送作为封闭液体的水。
3.根据上述权利要求中任一项所述的密封装置(22)， 其中所述密封部(9)构成为填料箱。
4.根据权利要求3所述的密封装置(22)， 其中纤维、尤其是人造纤维被用作为填料箱。
5.一种蒸汽动力设备， 包括具有根据权利要求1至4中任一项所述的密封装置(22)的蒸汽轮机(4)， 所述蒸汽动力设备具有冷凝器(5)， 其中导入部与所述冷凝器(5)连接。
6.根据权利要求5所述的蒸汽动力设备， 其中所述导入部与所述冷凝器(5)的热井连接。
7.根据权利要求5或6所述的蒸汽动力设备， 其中水和轴(16)具有使得水在碰到所述轴(16)时蒸发的温度。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的蒸汽动力设备， 所述蒸汽动力设备在所述导入部和所述蒸汽抽吸部(8)之间具有构成为填料箱的密封部(9)。
9.根据权利要求8所述的蒸汽动力设备， 其中所述填料箱包括人造纤维。
10.一种用于密封蒸汽轮机⑷的轴(16)和壳体的方法， 其特征在于， 设有蒸汽抽吸部(8)并且使用封闭液体。
【文档编号】F16J15/40GK104508252SQ201380039667
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2013年6月17日 优先权日:2012年7月24日
【发明者】约翰·弗莱格勒, 托马斯·海尔米斯, 诺贝特·聚尔肯 申请人:西门子公司