Лабиринтное уплотнение турбомашины

 

ЛАБИРИНТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ . ТУРБОМАШИНЫ, содержащее разрезные подпружиненные сегменты с дроссельными гребнями, установлш1ные в статоре с радиальным зазором между вершинами дроссельных гребней и ребер треугольного поперечного сечения многозаходной косой накатки на роторе, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, экономичности и гидродинамическсгр сопротивления , угол при вершине ребер составляет ВО - 9О°; а высота ребер - 2-3 величины , верхнего радиального зазора. / :л ел 00 i;0 4 ./

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСГИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

09) (11) g g F 01 Э 11/02; Г 16 Л 15/54

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Ф

i с к

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ " ..;:

К ABTOPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ "!4, g. (2 1) 341 1196/24-06 . (22) 23.03.82 (46) 23.11.83. Бюл. ¹ 43 (72) Н. С. Жаркой и В. А. Иванов (71) Алма-Атинский энергетический институт (53) 621 165.762 (088.8) (56) 1. Патент Великобритании № 1106261, кл. Р 1Т, опублик. 1961.

2. Авторское свидетельство СССР № 929939, кл. Р 16 3 15/44, 1975

3. Патент Германии № 650759, кл. 14 С 22/02, опублик. 1943. (54) (57 ) ЛАБИРИНТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ ТУРБОМАШИНЫ, содержащее разрезные подпружиненные сегменты с дроссельными гребнями, установленные в статоре с радиальным зазором между вершинами дроссельных гребней и ребер треугольного поперечного сечения многозаходной косой накатки на роторе, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с . целью повышения надежности, экономич» ности и гидродинамического сопротивления, угол при вершине ребер составляет

80 - 90; а высота ребер - 2 - 3 вео. личины верхнего радиального зазора.

1 1055894

Изобретение относится к теплоэнершин гетике и может быть использовано в тре турбомашинах, преимущественно в паро- GQ вых турбинах.

Известно лабиринтное уплотнение турбо- 5 машины, на поверхности вала которой под дроссельными гребнями нанесен абразивный защитный слой Я

Недостатками такого уплотнения яв ляются: сложность технологии и необходимость в уникальном плазменном ляр плавильном оборудовании для нанесения абразивного слоя окислов титана и алю- ««««s миния на специально обработанную танталом поверхность ротора; трудность . пер ремонта покрытия в условиях эксплуата- тер ции турбины; пригодность для турбомавто шины с роторами жесткого типа„в то .»о время как все современные крупные ar под регаты имеют гибкие роторы; недоста- 20 «|ые точность защиты внутренних волокон ция вала от тепла трения, выделяющегося при одностороннем задевании ротора о статор в уплотнениях. Это произойдет, во- лам первых, ««а-за малой толщины защитного 25 раб слоя {порядка 0,075 мм), во-вторых, вал вследствие отсутствия протечки рабомен чего тела через зону контакта. Кроме име того, покрытие вала твердыми материала зуб ми при жестких односторонних задева- Зц гию н««ях не оказывает существенного влив- бин ния на износ дроссельных гребней и они . будут врезаться в поверхностные слои вала, что вызовет его тепловой прогиб.

35 роди

Известно также лабиринтное уплотнение, содержащее разреэные чодвиж««ые сегменты с дроссельными гребнями, прижатые пружинами к Т-образным пазам обоймы статора 2)

40 ле

Однако при достаточно высоком давлении в турбине уплотнительные сегменты прижимаются паром к Т-образным пазам статора и уплотнение рарото ботает как .жесткое при длительном одностороннем зацевании в уплотнении вал успевает получить достаточное количество телла трения, которое сможет вызвать прогиб ротора, поскольку в зону контакта не проникает рабочая среда, поэтому такая конструкция уплотнения применяется в сочетании с теплсьвыми канавками на роторе. обой

45

Известно лабиринтное уплотнение тур бомашины,. содержащее разрезные подпружиненные сегменты с дросселя ными гребнями, установленные в статоре с радиальным зазором между верами дроссельных гребней и ребер угольного поперечного сечения много хватной косой накатки на роторе (3) .

Такое уплотнение обладает повышенм гидравлическим сопротивлением, снижает утечку рабочей среды и

ышает экономичность турбомашины.

Однако высота ребер равна номиьному радиальному зазору в уплот ии, а в ребрах выполнены перпендикуные к оси ротора кольцевые канавки,. оторых размещены дроссельные греб. что, во-первых, не позволяет восприать большие. относительные осевые емещения ротора и статора, харакнь«е для современных турбин, ворых, не сможет предохранить поверхстные слои металла вала, лежащие ребрами, от задеваний за дроссельгребни при значительных реформах ротора и статора турбины, а это жет привести к тепловому прогибу ла; основания ребер разделены канаи, что вызывает повышенные утечки очего тела по сравнению с гладким ом при частоте вращения ротора, ьше номинальной; сечение ребер ет вид трапеции или эвольвентного а шестерни, что усложняет техноловыполнения ребер и удорожает турУ»

Целью изобретения является повыш надежности, экономичности и гиднамического сопротивления.

Укаэанная цель достигается тем, в лабиринтном уплотнении, содержаразрезные подпружиненные сегменс дроссельными гребнями, установнные в статоре с радиальным зазором жду вершинами дроссельных гребней бер треугольного поперечного сея многозаходной косой накатки на ре, угол при вершине ребер состав»

80 - 90, а высота ребер — 2-3 ичины верхнего радиального зазора. а фиг. 1 изображено лабиринтное тнение турбомашины, общий вид; иг. 2 - вид А на фиг.1 (участок и накатки}; на фиг. 3 — сечение Б-Б иг.2. абиринтное уплотнение состоит иэ мы (статора) 1, в которой установлены подвижные уплотнительные сегменты 2, прижатые плоскими пружинами 3 к Т-образному пазу 4 обоймы (стато ра) 1, В сегментах 2 закреплены дроссельные гребни 5. На поверхности рото.ра 6 методом многозаходной косой наСоставитель B. Гуторов

Редактор О. Юрковецкая Техред Т.Маточка корректор Г. Решетник

Заказ 9263/28 . Тираж 535

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений. и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 1055 катки с утлому нанесены ребра треуголь ного сечения.

Угол при вершине ребер треуголь ного сечения составляет 80-90, а вью сота ребер составляет 2-3 величины верхнего радиального зазора между вершинами ребер и дроссельных гребней 5.

Поскольку косая накатка работает как элемент винтового насоса, ее следует выполнять правой либо левой с учетом to направления движения рабочего тела через уплотнение таким образом, чтобы создавать дополнительное сопротивление потоку при протекании его под дроссельными гребнями 5. )5

При одностороннем задевании вращающегося, ротора 6 за дроссельные греб» ни 5 в зонах контакта будут сохраняться необходимые зазоры между ребрами, через которые будет протекать рабочая щ среда и отводить основное количество тепла трения. Ребра обладают невысокой механической прочностью, поэтому при задевании они будут прорезаны дроссеж ными гребнями 5 без распространения тепла вглубь волокон ротора 6 и без существенного износа дроссельных гребней 5.

Таким образом, выполнение лабиринт ного уплотнения с предлагаемыми геометрическими характеристиками позволяет предотвратить развитие теплового прогиба ротора при его одностороннем задевании в уплотнении. При этом повышается маневренность турбины за счет отказа от выполнения в теле ротора тепловых компенсационных канавок. что йозволяет сократить продолжительность пуска турбины и снизить пусковые за раты, повышается экономичность турбины за счет уменьшения утечек рабочей среды, а также гидравлическое сопротивление уплотнения, поскольку косая накатка играет роль винтового насоса.