Лабиринтовое уплотнение для турбомашины

 

Изобретение относится к турбостроению и может быть использовано при проектировании.или реконструкции концевых и диафрагменных лабиринтовых уплотнений (ЛУ) турбомашины (Т). Цель изобретения - повышение экономичности и надежности Т. ЛУ выполнено в виде чередующихся коротких 2 и длинных 3 гребней, расположенных на статоре 1 напротив кольцевых выступов 4 и впадин 5 на роторе (Р) 6. На периферической части выступов 4 и на внутренней поверхности впадин 5 выполнены конические проточки 9 и 13, ориентированные вершинами конических поверхностей в сторону теплового расширения Р 6 от упорного подшипника 8 и навстречу потоку рабочей среды в ЛУ. При пусках Т из горячего и неостывгаего состояний на этапах разворо - та и начального нагружения, характеризующихся значительными значениями относительного укорочения Р, переменные радиальные зазоры (РЗ) 10 и 14 имеют максимальную величину, что способствует повышению надежности на начальных этапах пуска Т. На дальнейших этапах нагружения при пуске Т по мере нагрева Т и снижения величины относительного укорочения Р, РЗ 10 и 14 уменьшаются и достигают своих минимальных значений на номинальном режиме работы Т. Минимальные значения РЗ 10 и 14 способствуют повышению экономичности Т при ее работе на номинальном режиме. 2 ил.

„SU„„1643743 р р. F 01 D 11/02

А1 х

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМНТЕТ

Ю ВМ%4Ю "

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ У; ) г

- (21) 4648533!06 (22) 06.02.89 (46) 23.04 91. Бюл. У 15 (71) Харьковский филиал Центрального конструкторского. бюро Союзэнергоремонта (72) М.М.Волынский, С.Л.Голинкнн и И.В.Гарькавенко (53) 62 1 ° 165 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 178828, кл. Р 01 Р, кл. 14С, 20/02,"

1966. (54) ЛАБИРИНТОВОЕ УПЛОТЩ. ИИЕ .ДЛЯ ТУРБОМАШИНЫ (57) Изобретение относится к турбостроению и может быть использовано при,проектировании. нли реконструкции концевых и диа@рагменных лабиринтовых уплотнений -(ЛУ) турбомашины (Т) . Цель изобретения - повышение экономичности и надежности Т. ЛУ выполнено в виде чередующихся, коротких 2 и длинных 3 .гребней, расположеннмх на:статоре 1 напротив:кольцевых выступов 4 и впадин. 5 на роторе (P) 6. На периИзобретение относится к турбостроению и может быть использовано при проектировании или реконструкции лабиринтовых концевых и диафрагменных уплотнений турбомашнн.

Цецью изобретения является ловы.шение экономичности-и надежности турбомашин.

На фиг. 1 представлен продольный разрез лабиринтового уплотнения для турбомашины при ее работе на стаци2

1 ферической части выступов 4 и на внутренней поверхности впадин 5 выполнены конические проточки 9 и 13, ориентированные вершинами конических поверхностей в сторону теплового .расширения Р 6 от упорного подшипника 8 и навстречу потоку рабочей среды в

ЛУ. Прн нусках Т из горячего и неостывшего состояний на .этапах разворо та и начального нагружения, характе;— ризующихся значительныки значениями относительного укорочения Р, переменные радиальные зазоры (РЗ) 10 и 14 имеют максимальную величину, что способствует повышению надежности HB начальных этапах пуска т. На дальнейших а этапах нагружения при пуске Т по ме- В ре нагрева Т и снижения величины относительного укорочения Р> Р3 10 и

14 уменьшаются н достигают своих ми- ( нимальных значений на номинальном

Ф Ь режиме работы Т. Минимальные значения РЗ 10 и 14 способствуют повышению экономичности Т при ее работе на номинальном режиме. 2 ил.! онарных режимах, характеризующихся незначительным укорочением ротора относительно статора ту бомашины; на

: фиг. 2 — продольный разрез лабиринто.. ааго уплотнения для турбомашины при ее работе на режимах, характеризующихся значительным укорочением ротора. относительно статора турбомашины.

Лабиринтовое уплотнение для турбо.машины содержит статор 1, имеющий " чередующиеся короткие 2 и длинные 3

3 1643743

4 гребни, расположенные соответственно напротив кольцевых выступов 4 и кольцевых впадин 5 ротора 6, На участках периферийных поверхностей 7, расположенных на сторонах выступов 4, противоположных упорному подшипнику 8, выполнены конические проточки 9, вершины которых ориентированы в сторону теплового расширения ротора 6 от 1О упорного подшипника 8. При этом поток рабочей среды в уплотнении направлен навстречу коническим проточкам 9.

Между короткими гребнями 2 и периферийными поверхностями 7 кольцевых выступов 4 расположены переменные радиальные зазоры 10, величина которых зависит от относительного (относительно, статора 1) осевого положения ротора 6.

Внутренняя поверхность каждой из кольцевых впадин 5 состоит из трех участков: двух цилиндрических участков 11 и 12 разного диаметра (диаметр 25 учас гка 11 больше диаметра участка

12) и конического участка 13, соединяющего цилиндрические участки 11 и 12, Цилиндрическии участок 11 прилегает к выступу 4, расположенному со стороны упорного подшипника 8, а цилиндрический участок 12 — к выступу 4, противоположному стороне упорного подшипника 8-, Вершина конического участка 13 впадины 5, .так же,как и конической проточки 9, ориентирована в сторону теплового расширения ротора 6 от упорного подшипника 8 и направлена навстречу потоку рабочей среды в уплотнении. При этом между каждым длинным гребнем 3 и соответ40 ствующей ему впадиной 5 расположен участок 14 с переменным радиальным зазором,.так же определяемьж относительным осевым положением ротора 6

Уплотнение работает следующим об45 разом.

При пусках турбомашины из горячего и неостывшего состояний при значительных начальных относительных укорочениях ротора 6 на этапах разворота

50 и работы на малых нагрузках, когда турбомашина еще недостаточно прогрета, выступы 4 и впадины 5 ротора 6 занимают крайнее левое положение относительно статора 1 (см. риг. 2).

При этом радиальные зазоры 10 и 14 в уплотнении имеют максимальную величину. Таким образом, при пусках на этапах разворота и начального нагружения, когда. наиболее вероятны эадевания в -уплотнениях из-за повьппенной Деформации статора 1 и вибрации ротора 6, установка максимальных величин радиальных зазоров 10 и 14 снижает вероятность задевания выступов

4 и впадин 5 ротора 6 о гребни 2 и 3 статора 1.

По мере прогрева турбомашины и расширения ротора 6 относительно статора 1 в направлении стрелки 15 радиальные зазоры 10 и 14 уменьшаются, и при работе турбомашины на стационарном режиме, когда укорочение ротора 6 относительно статора 1 сравнительно невелико (см. фиг. 1), величины радиальных зазоров 10 и 14 äîñтигают-своих минимальных значений.

Изобретение позволяет, таким образом, устанавливать переменные радиальные зазоры в лабиринтовом уплотнении, что, с одной стороны,. обеспечивает минимальные протечки при работе турбомашины в стационарных режимах и, с другой стороны, предотвращает задевание в уплотнениях при работе турбомашины на неустановившнхся тепловых режимах (в основном, при пусках на этапах разворота и начального нагружения), характеризующихся зна-. чительными относительными укорочениями ротора.

Формула и з обретения

1. Лабиринтовое уплотнение для турбомашины, содержащее чередующиеся короткие и длинные гребни, расположенные на статоре напротив соответственно кольцевых выступов с коническими проточками и кольцевых впадин ротора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и экономичности турбомашины, конические проточки выполнены на периферийной поверхности выступов и ориентированы своими вершинами в сторону теплового расширения навстречу потоку рабочей среды.

2.. Уплотнение по и. 1, о т. л и— ч а ю m;,е е с я тем, что внутренняя поверхность каждой кольцевой впадины ротора выполнена в виде двух цилиндрических участков разного диаметра, соединенных между собой коническим участком, ориентированным своей вершиной в сторону теплового расширения ротора навстречу потоку рабочей среды.

1643743

Составитель В. Кириллов

Техред N.Ìoргентал Корректор А. Обру ар

Редактор Е. Полионова

Заказ 1457

Тираж 332

Подписное

BHHEIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 101

O 245 / 5

;/ г