Уплотнение статора турбины

Авторы патента:


Уплотнение статора турбины
Уплотнение статора турбины
Уплотнение статора турбины

 


Владельцы патента RU 2403418:

Закрытое акционерное общество "Уральский турбинный завод" (RU)

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно к турбиностроению, и предназначено для герметизации монтажных зазоров между статорными частями конструкции, устанавливаемыми в корпусе турбины. Технический результат изобретения - повышение надежности уплотнения монтажного зазора и упрощение конструкции уплотняющего устройства. Уплотнение выполнено в виде пластины из легкодеформируемого материала, например фторопласта, прикреплено к цилиндрической поверхности диафрагмы на величину, в 1,5…2 раза большую осевого монтажного зазора. 3 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно к турбиностроению, и предназначено для герметизации монтажных зазоров между статорными частями конструкций, устанавливаемыми в корпусе турбины, работающей на газе, содержащем капельную влагу и мелкодисперсную пыль, способную к налипанию, образованию твердых трудноудаляемых покрытий и спеканию.

Наиболее близким к предложенному устройству является уплотнение между диафрагмами (обоймами) с лопатками (прототип), установленными в корпус турбины ТГУ-11 производства Уральского турбомоторного завода (чертеж Б-746815СБ), содержащее кольцо из нескольких частей прямоугольного сечения с заплечиками, вставленное в аналогичный паз диафрагмы и снабженное тонкими концентрическими усиками, без зазора прижатыми к торцевой поверхности рядом стоящей диафрагмы пружинами, установленными в паз с тыльной стороны, и предназначено для исключения перетечек газа из рабочего тракта турбины и уменьшения потерь энергии. Однако при наличии в газе капельной влаги и абразивной пыли, способной образовывать с ней и без нее трудноудаляемые наслоения на лопатках и поверхностях тракта турбины, данное уплотнение не гарантирует обеспечение герметичности и не исключает проникновения пыли и влаги в полость между диафрагмами и корпусом турбины, где размещены механизмы, работающие с малыми зазорами, например механизм поворота лопаток соплового регулирующего аппарата, т.к. пыль, попадая в зазоры направляющих поверхностей, обеспечивающих осевое перемещение уплотнения под действием пружин, осаждается на этих направляющих поверхностях и затрудняет его подвижность, что ведет к образованию неплотности между торцевой поверхностью диафрагмы и усиками уплотнения. Задачей заявляемого изобретения являются повышение надежности уплотнения монтажного зазора и упрощение конструкции уплотняющего устройства.

Поставленная задача достигается тем, что уплотнение статора турбины, исключающее протечки по осевому монтажному зазору между частью корпуса турбины и диафрагмой с лопатками или диафрагмами, установленными в корпусе и представляющими собой кольцо из 2-х половин, установленное на диафрагме, отличается тем, что оно выполнено в виде пластины из легкодеформируемого материала, например фторопласта, прикреплено к цилиндрической поверхности диафрагмы и выступает над торцевой поверхностью диафрагмы на величину, в 1,5…2 раза большую осевого зазора.

Соотношение между осевым монтажным зазором корпуса турбины и диафрагмы с лопатками и длиной выступающей части уплотнения по предлагаемому изобретению принято из свойства материала к изгибу, а именно его допустимого радиуса изгиба по средней линии, отсчитываемого от половины толщины пластины.

Т.к пластина деформируется в двух плоскостях (осевой и окружной), то минимальный радиус изгиба по средней линии известных неметаллических материалов равен примерно 2…2,5 ее толщины, в связи с чем длина выступающей части уплотнения определяется из условия, что деформированный участок представляет собой 1/4 часть кругового пустотелого кольца с толщиной стенки, равной толщине пластины, в поперечном сечении которого радиус по средней линии равен 2…2,5 толщины пластины.

Например, при осевом монтажном зазоре 2…2,5 мм и толщине пластины из фторопласта 2 мм расчетная длина выступающей части уплотнения составит 3,14…3,925 мм, т.е примерно в 1,5…2 раза большую осевого зазора.

Общий вид устройства уплотнения представлен на фиг.1; на фиг.2 представлен вид А уплотнения до установки диафрагмы в корпус; на фиг.3 представлен вид А уплотнения после установки диафрагмы в корпус турбины.

В корпусе турбины 1, состоящем из верхней и нижней половин, расположена диафрагма 2 с поворотными лопатками 3, установленная в зуб корпуса турбины 1, и с монтажным зазором Б относительно части корпуса 4.

В диафрагме 2 имеется кольцевая проточка 5, в которую установлено уплотнение 6, выполненное из листового легкодеформируемого материала, например фторопласта, прикреплено к цилиндрической поверхности диафрагмы 2 посредством гибкой металлической листовой пластины 7 и болтов 8.

Причем выступание В уплотнения 6 над торцевой поверхностью диафрагмы 2 больше в 1,5…2 раза осевого зазора Б.

Уплотнение работает следующим образом. При монтаже в нижнюю половину корпуса турбины 1 нижней половины диафрагмы 2 происходит загиб плоского уплотнения 6 и перекрытие монтажного зазора Б загнутой частью уплотнения 6, т.к. зазор Б меньше выступающей части В уплотнения.

Аналогичная деформация уплотнения 6 и закрытие монтажного зазора Б происходит при монтаже верхней половины корпуса турбины 1 на предварительно установленную верхнюю половину диафрагмы 2. Для исключения повреждения уплотнения 6 часть корпуса 4 со стороны диафрагмы 2 имеет заходную фаску 9.

При наличии разности давлений P1 во внутренней полости Г диафрагмы 2 и давления Р2 в полости Д за диафрагмой 2 и в корпусе турбины 1 уплотнение работает следующим образом. Если давление P1 больше давления Р2, то проникновение запыленного газа исключается прижатием уплотнения 6 к части 4 корпуса турбины 1 за счет разности давлений P1 и P2.

Если давление P1 меньше давления P2, что возможно при подаче в полость Д другого (уплотняющего) газа или части рабочего газа повышенного давления и предварительно очищенного от пыли, то в этом случае из-за разности P2 больше P1 расход части рабочего газа через уплотнение 6 ввиду небольшой, как принято на практике разности давлений Р2 и P1, а также образовавшейся под действием этой разности давлений неплотности между уплотнением 6 и частью 4 корпуса турбины 1 по сравнению с расходом газа по рабочему тракту турбины, будет несущественен, а расходы на его очистку незначительны.

В обоих случаях исключается проникновение запыленного газа в полость Д, а значит, повышается надежность работы турбины.

Например, в корпус газовой турбины для утилизации энергии избыточного давления доменного газа, покидающего домну и содержащего абразивные мелкодисперсные частицы и капельную влагу, может подаваться под давлением азот в качестве уплотняющего газа, являющийся побочным продуктом технологии обогащения кислорода, подаваемого в домну, или части доменного газа, отбираемого до регулирующих и стопорных устройств и имеющего давление выше давления перед первой диафрагмой и прошедшего очистку от пыли.

Уплотнение статора турбины, исключающее протечки по осевому монтажному зазору между частью корпуса турбины и диафрагмой с лопатками или диафрагмами, установленными в корпус, и представляющие собой кольцо из 2-х половин, установленное на диафрагме, отличающееся тем, что оно выполнено в виде пластины из легкодеформируемого материала, например фторопласта, прикреплено к цилиндрической поверхности диафрагмы и выступает над торцевой поверхностью диафрагмы на величину, большую в 1,5…2 раза осевого зазора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к лабиринтным уплотнениям газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения. .

Изобретение относится к лабиринтным уплотнениям для газотурбинных двигателей. .

Изобретение относится к газотурбинным двигателям наземного применения для привода электрогенератора или механического привода. .

Изобретение относится к уплотнению полости для забора воздуха в кабину, ограниченной с одной стороны наружным кольцом компрессора, кольцевой конструкцией, сопряженной с кольцом, и с другой стороны - наружным картером решетки диффузора, опорной конструкцией, сопряженной с указанным наружным картером и с наружным кольцом картера двигателя, закрепленным на кольцевой конструкции.

Изобретение относится к энергетическому машиностроению и может быть использовано при создании турбин для газовой промышленности. .

Изобретение относится к уплотнительным устройствам газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения. .
Изобретение относится к машиностроению, в частности к уплотнениям зазоров проточной части турбомашин, длительно работающих в условиях повышенных температур и высокочастотных вибраций

Изобретение относится к отводимым уплотнениям для таких машин вращения, как паровые турбины, газовые турбины, авиационные двигатели и компрессоры

Изобретение относится к лабиринтным уплотнениям турбомашин авиационного и наземного применения

Изобретение относится к уплотнительной технике, в частности, для обеспечения непроницаемости зазора между ротором и статором

Изобретение относится к уплотнителю, предназначенному для расположения между турбореактивным двигателем и гондолой воздушного судна

Уплотнение стыка камеры сгорания и соплового аппарата турбины содержит уплотнительное кольцо камеры сгорания и козырек соплового аппарата. Козырек закреплен на внутреннем корпусе, снабженном кольцом фиксирующим с установленным плавающим кольцом. Уплотнительное кольцо камеры сгорания и козырек соплового аппарата образуют кольцевой зазор для организации подвода воздуха для пленочного охлаждения трактовых поверхностей. На плавающем кольце выполнен упорный бурт. Козырек соплового аппарата снабжен направляющим кольцом, образующим кольцевой зазор с внутренней поверхностью козырька соплового аппарата. Торцевая часть козырька прилегает к бурту кольца плавающего. Изобретение позволяет стабилизировать зазор и направить необходимое количество воздуха для организации пленочного охлаждения периферийной части сопловых и рабочих лопаток. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Подвижный уплотнительный элемент с масляным охлаждением для вращающегося уплотнения между корпусом двигателя и валом установлен с возможностью вращения в корпусе двигателя. Уплотнительный элемент включает кольцо, имеющее площадку с наружной в радиальном направлении контактной поверхностью и внутренней в радиальном направлении поверхностью, распределитель масла и внешний конус разбрызгивания смазки. Распределитель масла имеет внутреннюю в радиальном направлении зону, связанную с источником жидкой смазки. Внешний корпус имеет обод, расположенный внутри в радиальном направлении по отношению к внутренней поверхности площадки. Также объектом изобретения является способ управления радиальным зазором между подвижным уплотнительным элементом и углеродным уплотнением в диапазоне рабочих температур газотурбинного двигателя. Способ включает выбор требуемой температуры подвижного уплотнительного элемента в зависимости от температуры двигателя в пределах указанного диапазона рабочих температур с обеспечением заданной величины зазора с учетом разницы термических расширений между подвижным уплотнительным элементом и углеродным уплотнением, поддержание требуемой температуры подвижного уплотнительного элемента посредством направления потока жидкой смазки на поверхность подвижного уплотнительного элемента с управлением величиной радиального зазора. Изобретение позволяет поддерживать требуемую температуру подвижного уплотнительного элемента. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

Уплотнение внутреннего стыка кольцевой камеры сгорания и соплового аппарата турбины содержит уплотнительное кольцо камеры сгорания и козырек соплового аппарата. Козырек закреплен на внутреннем корпусе соплового аппарата. Направляющая часть уплотнительного кольца камеры сгорания и козырек соплового аппарата образуют кольцевой зазор для подачи охлаждающего воздуха. На фиксирующей части уплотняющего кольца выполнены центрирующие пазы, в которые входят выступы козырька соплового аппарата и которые взаимно центрируются по боковым сопрягаемым поверхностям. Между наружной поверхностью козырька и внутренней поверхностью направляющей части уплотнительного кольца образуется кольцевой зазор «a». Между пазами уплотнительного кольца жаровой трубы и выступами козырька соплового аппарата по боковым поверхностям предусмотрена посадка с зазором «b». Для крепления козырька соплового аппарата к внутреннему корпусу соплового аппарата используются болты, которые имеют с отверстиями в козырьке переменный зазор, а в меридиональном сечении зазор «c». С отверстиями внутреннего корпуса соплового аппарата образуют резьбовое соединение, с возможностью при сборке узла радиального и окружного смещения козырька, относительно внутреннего корпуса соплового аппарата. Изобретение позволяет снизить вибрационные нагрузки и обеспечить равномерное распределение охлаждающего воздуха в окружном направлении. 2 ил.

Уплотнительный элемент канала утечки между наружной площадкой турбинного сопла и удерживающим ее опорным кольцом включает лепестковое уплотнение и образующую ударные струи пластину. Опорное кольцо и наружная площадка включают поверхности, расположенные перпендикулярно оси соплового сегмента и образующие первую и вторую уплотняемые поверхности, соответственно. Уплотняемые поверхности находятся в одной плоскости и имеют между собой радиальный зазор. Лепестковое уплотнение закрывает зазор между уплотняемыми поверхностями. Образующая ударные струи пластина обеспечивает ударно-струйное охлаждение радиальной наружной поверхности наружной площадки и выполнена с возможностью ее жесткого крепления к турбинному соплу. Другое изобретение относится к сопловому устройству газовой турбины, содержащему опорное кольцо и сопловые сегменты, каждый из которых имеет наружную площадку, образующую сегмент наружной стенки канала течения горячего рабочего газа, по меньшей мере, одну направляющую лопатку, а также указанный выше уплотнительный элемент. Еще одно изобретение группы относится к газовой турбине, содержащей указанное выше сопловое устройство. Группа изобретений позволяет упростить уплотнительный элемент газовой турбины. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх