Лабиринтовое уплотнение турбомашины

 

Использование: в турбостроении для уплотнения зазора между статором и ротором турбомашины, в частности паровой турбины . Сущность изобретения: в лабиринтовом уплотнении между статорной и роторной деталями установлены ряд гребней с образованием между ними камер торможения, уравнительные камеры отделены от камер торможения перегородками с отверстиями; последние выполнены различной площади поперечного сечения и размещены в перегородке с увеличением площади поперечного сечения по ходу рабочего тела, гребни могут быть закреплены на статорной уплотняющей поверхности. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

(+ /

rsrIs Е О1 0 11/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет 1 оссийской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4938430/06 (22) 22.05,9 I (46) 07.09.93. Бюл, N 33-36 (71) Московский энергетический институт (72) Зарянкин А,Е., Грибин В.Г.. Парамонов

А.H., Кирюхин В.И., Демичева Д.И., Лукашенко IO.Л.. Брусницын Н.А. (73) Московский энергетический институт (54) ЛЯБИРИ ITOBOE УПЛОТНЕНИЕ ТУРБОМАШИНЫ (57) Использование: в турбостроении для уплотнения зазора между статором и ротором турбомашины, в частности паровой турбиИзобретение относится к области турбиностроения, в частности к лабиринтовым уплотнениям турбомашины, и может быть использовано в тех случаях, когда требуется предотвратить возможные протечки через зазоры между статором и ротором.

Известно лабиринтовое уплотнение, имеющее ряд последовательно расположенных гребней, служащих для торможения потока.

Недостатком такой конструкции является низкое качество уплотнения из-за отсутствия конструктивных мер. снижающих утечки рабочего тела через уплотнение, Изэа неравномерности распределения давления появляются неуравновешенные возбуждающие силы, вызывающие вибрацию ротора турбомашины, Прототипом изобретения служит лабиринтовое уплотнение турбомашины. содержащее ряд последовательно размещенных между статорной и роторной уплотняемыми поверхностями гребней с образованием между гребнями камер торможения и урав„„ RLI„„ 2000444 С ны. Сущность изобретения: в лабиринтовом уплотнении между статорной и роторной деталями установлены ряд гребней с образованием между ними камер торможения, уравнительные камеры отделены от камер торможения перегородками с отверстиями; последние выполнены различной площади поперечного сечения и размещены в перегородке с увеличением площади поперечного сечения по ходу рабочего тела, гребни могут быть закреплены на статорной уплотняющей поверхности. 1 з.п. ф-лы, 2 ил, нительные камеры, отделенные от камер торможения перегородками с отверстиями.

Отверстия выполнены одинакового диаметра, а уравнительные камеры — в специальной втулке, плотно соединенной с ротором.

Недостатком прототипа является неудовлетворительное качество уплотнения в силу ряда причин. Наличие втулки увеличивает диаметр уплотняемого соединения и при идентичных размерах зазора уплотняемую площадь, а следовательно, утечки через уплотнение. Кроме того, отрицательно сказывается на величине утечек недостаточная эффективность торможения, посколько одинаковые отверстия лишь выравнивают окружную неравномерность. Кроме того, установка втулки на роторе возможна при температуре рабочего тела не выше 400 С.

При более высоких температурах происходит ослабление посадки. появляются дисбаланс и вибрации, что снижает надежность работы.

Цель изобретения — повышение качества уплотнения и надежности, 2000444

В лабиринтовом уплотнении турбомашины, содержащем ряд гребней, последовательно размещенных между статорной и роторной уплотняемыми поверхностями с образованием между гребнями камер торможения, и уравнительные камеры, отделенные от камер торможения перегородками с отверстиями, указанная цель достигается тем, что перегородка выполнена с отверстиями раэйичной площади поперечного сечения, при этом отверстия размещены в перегородке с увеличением площади поперечного сечения по ходу рабочего тела.

При этом целесообразно исполнение, при котором гребни закреплены на статорной уплотняемой поверхности.

На фиг, 1 изображен продольный разрез уплотнения; на фиг, 2 — то же. поперечный разрез.

Лабиринтовое уплотнение содержит неподвижные гребни 1, камеры 2 торможения, связанные отверстиями 3 в перегородке со смежной уравнительной камерой 4. Поверхность ротора 5, соседние неподвижные гребни 1 образуют камеры 2 торможения.

Уравнительная камера 4 выполнена над гребнями 1 и жестко с ними связана, Обойма статора 6 может быть разделена на отдельные сегменты, которые зафиксированы пружинами 7 в корпусе 8. Между поверхностью ротора 5 и неподвижными гребнями 1 образованы зазоры 9. отверстия 3 выполнены увеличивающимися по ходу рабочего тела.

Рабочее тело ускоряется в зазоре 9, затем вследствие расширения потока в камере 2 торможения кинетическая энергия потока частично переходит в тепловую и величина скорости падает. Изменение проходного сечения отверстий 3 по ходу рабочего тела позволяет организовать контролируемое движение части утечки через уравнительную камеру 4. В зоне максимальных значений уппотняемой среды, т.е. в первых по ходу рабочего тела камерах торможения, проходное сечение отверстий меньше, чем в зоне минимальных для данного отсека значений давления. За счет изменения проходного сечения отверстий возникает перетекание части утечки через уравнительную камеру с последующим вдувом по нормали к направлению движения через зазоры 9 в зону пониженного давления. Хакае направление вдува, эжектирование и смешение потоков увеличивает диссипацию энергии, интенсифицирует вихревое движение в камерах 2 торможе35

1. Лабиринтовое уплотнение турбома50 шины. содержащее ряд гребней, последовательно размещенных между статорной и роторной уплотняемыми поверхностями с образованием между гребнями камер торможения, и уравнительные камеры, отде55 ленные от камер торможения перегородками с отверстиями, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения качества уплотнения и надежности, перегородка выполнена с отверстиями различной площади поперечного сечения, при этом отвер5

30 ния, приводит к росту аэродинамического сопротивления и снижению утечки через уппотняемые зазоры 9.

Неравномерность по окружности зазора 9 вызывает неравномерность давления и скорости в зазоре 9 и камере 2 торможения.

Указанная неравномерность распределения параметров является причиной возникновения дополнительных сип, действующих на поверхность ротора 5 и вызывающих вибрацию установки, Для уменьшения возбуждающей силы предусмотрены уравнительные камеры 4. Отверстия 3 в перегородках между камерами имеют максимальное сопротивление (минимальный диаметр) в зоне повышенного давления и минимальное сопротивление (максимальный диаметр) в зоне минимального для данного отсека давления, За счет этого внутри уравнительной камеры 4 устанавливается среднее значение давления для данного отсека. Окружная неравномерность давления и пульсации давления сглаживаются за счет демпфирующего объема и перетечек рабочего тела внутриодной уравнительной камеры 4, Чем большую часть окружности занимает одна камера 4 и чем больше ее объем, тем выше эффект от ее использования.

Поверхность ротора 5, ограничивающая камеры 2 торможения, может выполняться с кольцевыми проточками, которые уменьшают величину утечек.

Выполнение отверстий 3 с увеличивающимся диаметром по ходу рабочего тела, органиэация уравнительных камер 4, жестко связанных с неподвижными гребнями 1, позволяет отказаться от размещения на поверхности ротора 5 втулки с уравнительными камерами и, следовательно, добиться снижения утечек рабочего тела за счет интенсификации торможения и уменьшения площади уплотняемого зазора.

Формула изобретения

200О444 стия размещены в перегородке с увеличени- 2. Уплотнение по и, t,отл ич а ю щ ееем площади поперечного сечения по ходу с я тем, что гребни закреплены на статор рабочего тела. ной уплотняемой поверхности.

2000444

Составитель Б.Грибин

Техред М,Морген ал Корректор M.Ñàìáoðñêàÿ

Редактор

Тираж Г1одписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Заказ 3071

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. У>кгород. ул.Гагарина, 101