Уплотнительное устройство паровой турбины

 

Сущность изобретения: в корпусе размещено уплотнение, образующее рабочий зазор с ротором турбомашины. Уплотнение образовано корпусом и валом и выполнено в виде выступов, входящих во впадины на ответной поверхности. Корпус уплотнения набран из полых колец, полости которых сообщены между собой перепускными каналами в распределительный коллектор, с рабочим зазором - радиальными питающими отверстиями. Полость кольца, удаленного от уплотняемой полости, сообщена с системой подачи пара. За этим кольцом установлено дополнительное уплотнение с образованием между ними полости, сообщенной с дренажом. 4 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может использоваться в конструкциях паровых турбин большой мощности.

Известна конструкция гидростатического уплотнения, которое можно применять в качестве затворов (барьеров) разделяющих сред перед и за уплотнением. Уплотнение имеет малые осевые размеры. Однако его использование в конструкциях уплотнительных устройств паровых турбин невозможно в связи с вероятностью прострела пара через уплотнение [1].

Известна конструкция уплотнительного устройства паровой турбины, содержащая корпус с размещенным в нем уплотнением, образующим рабочие зазоры с ротором турбины, и имеющая систему подачи пара к элементам уплотнения [2].

Основным недостатком такого уплотнительного устройства является большой осевой габарит.

Цель изобретения - уменьшение осевой протяженности уплотнительного устройства.

С этой целью уплотнение образовано корпусом и валом и выполнено в виде выступов, входящих во впадины на ответной поверхности, при этом корпус уплотнения набран из полых колец, полости которых сообщены между собой перепускными каналами в распределительный коллектор, а с рабочим зазором - радиальными питающими отверстиями, причем полость кольца, удаленного от уплотняемой полости, сообщена с системой подачи пара, а за упомянутым выше кольцом установлено дополнительное уплотнение с образованием между ними полости, сообщенной с дренажом.

Конструкция позволяет подать во внутренние полости колец, образующих уплотнение, насыщенный пар, который по мере движения по коллектору догревается за счет взаимодействия с теплонапряженными деталями уплотнения, что позволяет уменьшить разницу между температурой уплотняемой среды и температурой среды затвора (барьера), одновременно снижая теплонапряженность деталей. Через радиальные питающие отверстия уплотняющая среда подается в зазор уплотнения. Прострел пара в уплотнении исключается в связи с выполнением поверхностей в виде выступов, входящих во впадины на ответной поверхности. Дополнительное уплотнение позволяет собрать протечки конденсата для сброса их в регенеративный цикл. Использование паростатического уплотнения позволяет значительно снизить осевой габарит уплотнительного устройства.

На фиг. 1 показано уплотнительное устройство паровой турбины; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 1.

Уплотнительное устройство паровой турбины содержит вал 1, на котором размещен пакет колец 2 и 3, образующий выступы и впадины, обращенные к выступам и впадинам на поверхности корпуса 4. Корпус 4 набран из полых колец 5, полости которых сообщены между собой перепускными каналами 6 в распределительный коллектор. Каналы 6 выполнены таким образом, что направление движения в двух соседних кольцах встречное. В кольцах 5 выполнены радиальные питающие отверстия 7. Полость кольца, удаленного от уплотняемой полости, сообщена посредством штуцера 8 с системой подачи насыщенного пара (не показана). Кольца 5 удерживаются в корпусе посредством детали 9. Пакет колец 2 и 3 удерживается на валу деталью 10. На корпусе 4 закреплен фланец 11 с установленным в нем дополнительным уплотнением 12. Поверхности фланца и корпуса образуют полость 13, которая соединена посредством штуцера 14 с дренажом.

Уплотнительное устройство работает следующим образом.

Насыщенный пар через штуцер 8 подается в полость кольца 5, удаленного от уплотняемой полости паровой турбины. Далее пар посредством перепускных каналов 7 движется через распределительный коллектор, образованный внутренними полостями колец 5, и, взаимодействуя с теплонапряженными деталями уплотнения, догревается, одновременно снижая теплонапряженность деталей. Использование встречного движения среды в двух соседних кольцах позволяет повысить интенсивность теплообмена. Пар через радиальные питающие отверстия попадает в рабочий зазор уплотнения, образованный поверхностями колец 2 и 3 на валу 1 и поверхностями колец 5 корпуса 4, создавая тем самым затворную (барьерную) среду. Протечки в уплотнении собираются в полости 13, образованной поверхностями фланца 11 и корпуса 4 и через штуцер 14 сбрасываются в дренажную систему, сообщенную с регенеративным циклом. Дополнительное уплотнение 12 предупреждает протечки среды за пределы корпуса. Детали 9 и 10 удерживают кольца 5 и кольца 2 и 3 соответственно от перемещения.

Предлагаемая конструкция позволяет повысить эффективность работы уплотнения за счет использования затворной (барьерной) среды и тем самым снизить осевой габарит уплотнительного устройства. Прострел пара в уплотнении исключается в связи с выполнением поверхностей в виде выступов, входящих во впадины на ответной поверхности. Подогрев пара позволяет избежать каплеударной эрозии, одновременно осуществив интенсивный отвод теплоты от теплонапряженных деталей. При этом протечки среды могут использоваться в регенеративном цикле.

Формула изобретения

УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ, содержащее корпус с размещенным в нем уплотнением, образующим рабочий зазор с ротором турбомашины, и систему подачи пара к элементам уплотнения, отличающееся тем, что уплотнение образовано корпусом и валом и выполнено в виде выступов, входящих во впадины на ответной поверхности, при этом корпус уплотнения набран из полых колец, полости которых сообщены между собой перепускными каналами в распределительный коллектор, а с рабочим зазором - радиальными питающими отверстиями, причем полость кольца, удаленного от уплотняемой полости, сообщена с системой подачи пара, а за упомянутым выше кольцом установлено дополнительное уплотнение с образованием между ними полости, сообщенной с дренажом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4