Лабиринтное надбандажное уплотнение для паровой турбины



Лабиринтное надбандажное уплотнение для паровой турбины
Лабиринтное надбандажное уплотнение для паровой турбины

 


Владельцы патента RU 2499144:

Общество с Ограниченной Ответственностью "Научно-производственное предприятие Вакууммаш" (RU)

Изобретение относится к уплотнениям паровых турбин. Лабиринтное надбандажное уплотнение для паровой турбины содержит уплотнительные кольцевые гребешки ротора турбины, сегменты уплотнения, включающие в себя уплотняющие блоки, прикрепленные к корпусам уплотняющих блоков, имеющие в поперечном сечении V-образную форму, с размерами, позволяющими вставлять корпусы уплотняющих блоков в V-образный паз статора турбины с минимальным зазором и расположенных между уплотняющих статорных гребней, выполненных заодно с корпусами уплотняющих блоков, кольцевые пазы статора турбины, имеющие V-образную в продольном сечении турбины форму и горизонтальный продольный разъем. При этом уплотняющие блоки выполнены из адгезионно соединенных между собой в монолитный материал частиц прирабатываемого порошкового материала, имеют в поперечном сечении V-образную форму, а внутренние поверхности корпусов уплотняющих блоков имеют в поперечном сечении соответствующую уплотняющим блокам V-образную форму, с размерами, позволяющими вставлять с минимальным зазором уплотняющие блоки в корпуса уплотняющих блоков. Технический результат изобретения - одновременное обеспечение высокой прирабатываемости, механической прочности и износоустойчивости уплотнения, а также снижение трудоемкости его изготовления. 24 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к уплотнениям паровых турбин, ограничивающим перетекание пара через зазоры между бандажом рабочих лопаток и статором турбины, а именно, к лабиринтным надбандажным уплотнениям паровых турбин.

Эффективность работы паровых турбин зависит герметичности уплотнения между вращающимися лопатками и внутренней поверхностью корпуса в турбине. Одним из основных видов подобных уплотнений являются истираемые уплотнения, герметичность которых обеспечивается за счет прорезания выступами на торцах лопаток канавок в истираемом уплотнительном материале. Уплотнения турбин выполняют например, используя плетеные металлические волокна, соты [патент США N5080934, МПК. F01D 11/08, 427/271, 1991) или спеченные металлические частицы. Приработка этих уплотнений происходит за счет его высокой пористости и его низкой прочности. Последнее обуславливает невысокую эрозионную стойкость уплотнительных материалов, что приводит к быстрому износу уплотнения. В качестве прирабатываемых уплотнений в современных двигателях и установках используют также газотермические покрытия, имеющих, по сравнению с вышеописанными материалами, меньшую трудоемкость изготовления.

Известно прирабатываемое уплотнение турбомашины [патент США №4291089], получаемое методом газотермического напыления порошкового материала. При этом уплотнение формируется в виде покрытия, которое наносится непосредственно на кольцевой элемент корпуса турбомашины в зону уплотнения между корпусом и лопаткой.

Недостатком известного уплотнения является невозможность одновременного обеспечения высокой прирабатываемости и износостойкости покрытия.

Известно также прирабатываемое уплотнение турбомашины [патент США №4936745], выполненное в виде высокопористого керамического слоя с пористостью от 20 до 35 объемных %.

Недостатком известного уплотнения является низкая эрозионная стойкость и прочность.

Для уплотнения зазоров между бандажом рабочих лопаток и статорными деталями корпуса турбины применяются различные типы надбандажных уплотнений (Тепловые и атомные электрические станции, Справочник под общей редакцией В.А. Григорьева и В.М. Зорина, 2-е издание, книга 3, М.: Энергоатомиздат, с.206…208). Для таких уплотнений радиальные зазоры назначаются таким образом, чтобы исключить касание уплотнительных гребешков с острыми кромками об ответную твердую уплотняющую поверхность. Опыт эксплуатации показывает, что избежать касаний при всех эксплуатационных и аварийных режимах за межремонтный период, как правило, не удается. Острые кромки гребешков притупляются и эффективность уплотнения падает.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является лабиринтное уплотнение для паровой турбины (патент РФ №2287063, МКИ F16D 11/08), содержащее уплотнительный кольцевой гребешок, выполненный или установленный на бандаже лопаток ступени ротора турбины, уплотнительные блоки, установленные с уплотняющим радиальным зазором относительно кольцевого гребешка бандажа лопаток ступени ротора, держатели уплотнительных блоков в обойме статора турбины, каждый из которых выполнен с кольцевым сектором Т-образного в продольном сечении турбины хвостовика, установленным в кольцевом пазу обоймы статора турбины, имеющем Т-образную в продольном сечении турбины форму. Уплотнение выполнено в виде соединенного со статором слоя сотовой структуры.

Однако гребешки на роторе при взаимодействии с сотовой структурой притупляются, что снижает герметичность уплотнения. Ячейки сотовой структуры могут иметь различные форму и размер площади поперечного сечения, глубину и толщину стенок. Сотовая структура, может быть выполнена из стальной жаростойкой фольги, или сверлением, прожитом, травлением или литьем. При значительной толщине стенок ячеек сот условия работы гребешков ужесточаются. Сильный износ гребешков так или иначе связан с необоснованно высокой прочностью материалов, используемых для производства сот, а также методов их изготовления вызывающих утолщение толщины стенок ячеек.

Кроме того, процесс изготовления и прикрепления сотовой структуры достаточно сложен, трудоемок, а также связан с большими временными затратами. При этом, сотовая структура может быть соединена как с кольцевым элементом турбомашины, так и с отдельными, образующими кольцо вставками [например, патент РФ 2287063, МПК F01D 11/08, 2006 г.].

Недостатками прототипа являются невозможность одновременного обеспечения высокой прирабатываемости, механической прочности и износостойкости материала уплотнения, а также необходимости использования сотовых ячеек.

В этой связи использование уплотнения, не содержащего слоя сотовой структуры, а выполненного из монолитного материала допускающими врезание в него выступов лопатки и снижающими их износ в процессе эксплуатации, привело бы к дальнейшему повышению эффективности работы турбомашин.

Техническим результатом заявляемого изобретения является одновременное обеспечение высокой прирабатываемости, механической прочности и износостойкости уплотнения, а также снижения трудоемкости его изготовления по сравнению с существующими сотовыми уплотнениями.

Технический результат достигается тем, что лабиринтное надбандажное уплотнение для паровой турбины, содержащее уплотнительные кольцевые гребешки ротора турбины, сегменты уплотнения, включающие в себя уплотняющие блоки, прикрепленные к корпусам уплотняющих блоков, имеющим в поперечном сечении V-образную форму, с размерами, позволяющими вставлять корпусы уплотняющих блоков в V-образный паз статора турбины с минимальным зазором и расположенных между уплотняющих статорных гребней, выполненных заодно с корпусами уплотняющих блоков, кольцевые пазы статора турбины, имеющие V-образную в продольном сечении турбины форму и горизонтальный продольный разъем, в отличие от прототипа, уплотняющие блоки выполнены из адгезионно соединенных между собой в монолитный материал частиц прирабатываемого порошкового материала, имеют в поперечном сечении V-образную форму, а внутренние поверхности корпусов уплотняющих блоков имеют в поперечном сечении соответствующую уплотняющим блокам V-образную форму, с размерами, позволяющими вставлять с минимальным зазором уплотняющие блоки в корпуса уплотняющих блоков.

Технический результат достигается также тем, что в лабиринтном уплотнении в качестве прирабатываемого порошкового материала используют материал состава, в вес.%: Cr - от 10,0 до 18,0%, Мо - от 0,8 до 3,7%, Fe или Ti или Cu или их комбинации - остальное или материал состава, в вес.%: Cr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0,2% до 0,7%; Ni - остальное или материал состава, в вес.%: Cr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0, 2% до 0,7%; Co - от 16% до 30%; Ni - остальное, с размерами частиц порошка от 15 мкм до 180 мкм в механической смеси с порошковым, с размерами частиц порошка менее 1 мкм, гексагональным нитридом бора - BN в количестве от 1,0% до 1,5% от общего объема смеси и фторидом кальция - CaF2, с размерами частиц порошка от 1 мкм до 25 мкм, в количестве от 6,0% до 8,0% от общего объема материала уплотнения.

Технический результат достигается также тем, что в лабиринтном уплотнении прирабатываемый порошковый материал дополнительно в качестве добавки содержит от 0,4% до 3% BaSO4 в виде порошка, размерами частиц от 1 мкм до 25 мкм, а уплотняющие блоки выполнены спеканием в защитной среде при температуре от 950°C до 1250°C, причем в качестве защитной среды использована газовая смесь, состава, в объем. %: аргон от 6% до 50%, аммиак - остальное, причем порошковый материал дополнительно в качестве добавки содержит Ca в пределах от 0,01 до 0,2%.

Технический результат достигается также тем, что в лабиринтном уплотнений уплотняющие блоки снабжены опорными выступами, контактирующими с основанием корпусов уплотняющих блоков и обеспечивающими закрепление блоков в корпусах уплотняющих блоков, причем опорные выступы могут быть выполнены монолитно с уплотняющими блоками в виде, по крайней мере, двух призматических полос имеющих в поперечном сечении форму трапеции, а сегменты уплотнений выполнены раздельно для каждого ряда гребешков ротора турбины.

Технический результат достигается также тем, что в лабиринтном уплотнении корпусы уплотняющих блоков выполнены из пластичной легированной стали или меди или сплавов на основе меди или выполнены из адгезионно соединенных между собой в монолитный материал частиц прирабатываемого порошкового материала, причем адгезионная прочность соединения частиц порошкового сплава составляет величину от 20 до 100% прочности материала частиц, а адгезионная прочность частиц материала уплотняющих блоков составляет от 3 до 15% от прочности материала частиц, причем в качестве прирабатываемого порошкового материала может быть использован материал состава, в вес.%: Cr - от 10,0 до 18,0%, Mo - от 0,8 до 3,7%, Fe или Ti или Cu или их комбинации - остальное или материал состава, в вес.%: Cr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0,2% до 0,7%; Ni - остальное или материал состава, в вес.%: Cr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0,2% до 0,7%; Co - от 16% до 30%; Ni - остальное, с размерами частиц порошка от 15 мкм до 180 мкм в механической смеси с порошковым, с размерами частиц порошка менее 1 мкм, гексагональным нитридом бора - BN в количестве от 1,0% до 1,5% от общего объема смеси и фторидом кальция - CaF2, с размерами частиц порошка от 1 мкм до 25 мкм, в количестве от 6,0% до 8,0% от общего объема материала уплотнения.

Лабиринтное надбандажное уплотнение для паровой турбины содержит уплотнительные кольцевые гребешки, установленные на роторе турбины. Сегменты уплотнения включают в себя уплотняющие блоки, выполненные из адгезионно соединенных между собой части порошкового материала (полученные, например, методом спекания порошкового материала) закрепляются внутри корпусов уплотняющих блоков между уплотняющих гребней. Гребни выполняются заодно с корпусами уплотняющих блоков либо из цельного металла или сплава, либо из порошкового материала одним из методов порошковой металлургии. В статоре турбины с горизонтальным продольным разъемом выполнены кольцевые пазы, имеющие V-образную в продольном сечении турбины форму.

Согласно изобретению сегменты уплотнений выполнены раздельно для каждого ряда гребешков ротора турбины. Корпусы уплотняющих блоков в поперечном сечении имеют V-образную форму с размерами, позволяющими вставлять корпусы уплотняющих блоков в паз статора турбины с минимальным зазором. В то же время, уплотняющие блоки также имеют в поперечном сечении V-образную форму, а внутренние поверхности корпусов уплотняющих блоков имеют в поперечном сечении соответствующую уплотняющим блокам V-образную форму, с размерами, позволяющими вставлять с минимальным зазором уплотняющие блоки в корпуса уплотняющих блоков.

Вследствие указанных отличий, сегменты уплотнения с уплотняющими блоки, выполненными из адгезионно соединенных между собой в монолитный материал частиц прирабатываемого порошкового материала по сравнению с сотовыми блоками изготавливаются и монтируются в на турбине с гораздо меньшими (2-5 раз) трудозатратами. Кроме того, обеспечение функциональных свойств уплотнения за счет адгезионного соединенного порошкового материала в монолитный блок позволяет избежать вышеуказанных недостатков, присущих сотовым типам уплотнений.

Изобретение поясняется чертежами. На фигуре 1 представлено поперечное сечение лабиринтного надбандажного уплотнения, а на фигуре 2 - сегмент уплотнения.

Фигуры 1 и 2 содержат: 1 - ротор турбины; 2 - лопатка; 3 - кольцевые гребешки на бандаже лопаток; 4 - уплотняющий блок, 5 - сегменты уплотнения; 6 - уплотняющие гребни; 7 - корпус уплотняющего блока; 8 - кольцевой паз; 9 - статор турбины.

Лабиринтное надбандажное уплотнение для паровой турбины (фиг.1) содержит статор турбины 9 с кольцевым пазами 8, имеющими V-образную в продольном сечении турбины форму. В V-образный кольцевой паз 8 статора турбины вставлены сегменты уплотнения 5, каждый из которых включает в себя корпус уплотняющих блоков 4, выполненный либо из легированной коррозионностойкой пластичной стали или меди или сплава на основе меди или из порошкового спеченного материала, имеющего большую по сравнению с материалом уплотняющих блоков прочность. Уплотняющие блоки 4, присоединяются к корпусам 7 при путем заклинивания в V-образной полости корпуса уплотняющего блока 7. Корпус уплотняющих блоков 7 имеет V-образную в поперечном сечении внешнюю и внутреннюю формы и небольшую площадь поперечного сечения. Совокупность малой площади поперечного сечения и изготовления из пластичной стали позволяет деформировать сегменты 5 в холодном состоянии. Корпус 7 имеет уплотняющие гребни 6, выполненные заодно с корпусом 7. Уплотнительные кольцевые гребешки 3 ротора турбины 1 выполнены заодно с бандажом рабочих лопаток 2. Напротив каждого гребешка 3 расположен соответствующий кольцевой паз (фиг.1). Для осуществления монтажа сегмент уплотнения 5 вставляется в кольцевой паз со стороны продольного горизонтального разъема статора турбины 9. Между корпусом уплотняющего блока 7 и кольцевым пазом имеется минимальный зазор, позволяющий при механическом воздействии па корпус уплотняющего блока 7 перемещать его вдоль паза. Работа лабиринтного надбандажного уплотнения заключается в том, что при вращении ротора турбины 1 гребешки 3, уплотняющие зазор, по которому происходят утечки пара, могут касаться уплотняющих блоков 4 без аварийных последствий и уменьшения эффективности уплотнения. Это происходит из-за того, что гребешок 3 прорезает канавку в уплотняющем блоке 4 без притупления своей острой кромки, поскольку уплотняющий блок 4 выполнен из из адгезионно соединенных между собой в монолитный материал частиц прирабатываемого порошкового материала, обладающего высокой прирабатываемостью. Таким образом, уплотняющие блоки, выполненные из порошкового материала, позволяют автоматически установить минимально возможные радиальные зазоры лабиринтного надбандажного уплотнения.

Преимуществом предлагаемой конструкции лабиринтного надбандажного уплотнения является то, что масса заготовки корпуса уплотняющих блоков с V-образной формой поперечного сечения имеет небольшую площадь поперечного сечения из-за отсутствия необходимости выполнять на корпусе Т-образный или Г-образный замок. Это приводит к снижению массы заготовки для корпуса уплотняющих блоков и, следовательно, к снижению цены изготовления лабиринтного надбандажного уплотнения. При повреждении одной дорожки сотовых блоков замене подлежит только один ряд сегментов уплотнения. Это снижает стоимость ремонта по сравнению с ремонтом сегментов, на которых выполнено два ряда уплотняющих блоков.

Пример. В качестве материалов для получения уплотняющего блока и корпуса уплотняющего блока использовался металлический порошок следующих составов: 1) [Cr - 9,0%, Mo - 0,6%, Fe - остальное] - неудовлетворительный результат (Н.Р.); 2) [Cr - 10,0%, Mo - от 0,8%, Fe - остальное] - удовлетворительный результат (У.Р.); 3) [Cr - 14,3%, Mo - 2,6%, Fe - остальное) - (У.Р.); 4) [Cr - 18,0%, Mo - 3,7%, Fe - остальное] - (У.Р.); 5) [Cr - 8,0%, Mo - 0,7%, Ti - остальное] - (Н.Р.); 6) [Cr - 10,0%, Mo - от 0,8%, Ti - остальное] - (У.Р.); 7) [Cr - 14,3%, Mo - 2,6%, Ti - остальное] - (У.Р.); 8) [Cr - 18,0%, Mo - 3,7%, Ti - остальное] - (У.Р.); 9) [Cr - 9,0%, Mo - 0,7%, Cu - остальное] - (Н.Р.); 10) [Cr - 10,0%, Mo - от 0,8%, Cu - остальное] - (У.Р.); 11) [Cr - 15,2%, Mo - 2,4%, Cu - остальное] - (У.Р.); 12) [Cr - 18,0%, Mo - 3,7%, Cu - остальное] - (У.Р.); 13) [Cr - от 16%; Al - 2,5%; Y - от 0,1%; Ni - остальное] - (Н.Р.); 14) [Cr - от 18%; Al - 3%; Y - 0,2%; Ni - остальное] - (У.Р.); 15) [Cr - 34%; Al - 16%; Y - 0,7%; Ni - остальное] - (У.Р.); 16) [Cr - 16%; Al - от 2%; Y - 0,1%; Co - 14%; Ni - остальное] - (Н.Р.); 17) Cr - 18%; Al - 3%; Y - 0,2%; Co - 16%; Ni - остальное) - (У.Р.); 18) Cr - 34%; Al - 16%; Y - 0,7%; Co 30%; Ni - остальное] - (У.Р.).

Размеры частиц составляли величины: 10 мкм; 30 мкм; 63 мкм; 100 мкм; 160 мкм; 180 мкм. Наилучшие результаты при содержании фракций порошка размерами: менее 40 мкм - от 30% до 40%, от 40 мкм до 70 мкм - 40% до 50%, от 70 мкм до 140 мкм - 10% до 20%, более 140 мкм - остальное. Механическая смесь из металлического порошка состава, в вес.%: Cr - от 10,0 до 18,0%, Mo - от 0,8 до 3,7%, Fe или Ti или Cu или их комбинации - остальное или из сплава состава, в вес.%: Cr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0,2% до 0,7%; Ni - остальное или из сплава состава, в вес.%: Cr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0, 2% до 0,7%; Co - от 16% до 30%; Ni - остальное, содержала гексагональный нитрид бора (BN) размерами частиц порошка менее 1 мкм в количестве: 0,5% - (Н.Р.);; 1,0% - (У.Р.); 1,5% - (У.Р.) - (Н.Р.) и фторид кальция - CaF2, с размерами частиц порошка от 1 мкм до 25 мкм, в количестве от общего объема смеси: 5% - (Н.Р.); 6,0% - (У.Р.); 8,0% - (У.Р.); 9% - (Н.Р.);, Кроме того, были использованы порошковые материалы вышеуказанных составов с дополнительными добавками следующих компонентов: 1) BaSO4: 0,4%; 1,2%; 3%. 2) углерод: 0,4%; 0,8%; 2,1%; 3%. 3) Ca: 0,01%; 0,2%.

Размеры уплотнительного блока составляли: длина: 20 мм; 50 мм; 100 мм; 200 мм; 500 мм; 700 мм; ширина: 10 мм; 20 мм; 40 мм; 70 мм; высота: 5 мм; 10 мм; 30 мм; 50 мм; радиус кривизны но длине элемента, по его притираемой поверхности: 200 мм; 400 мм; 1200 мм; 2300 мм; 2500 мм.

Уплотнительный блок был изготовлен спеканием в среде смеси аргона и аммиака при температуре от 1100 до 1200°C [(от 1100°C до 1200°C)±100°C]. Спекание заготовок проводили при температуре 1200±100°C в электропечи ОКБ 8086 в среде смеси газов аргона и аммиака, при содержании аргона в смеси в объемных пролетах от общей смеси аргона с аммиаком: 5% - (Н.Р.); 6% - (У.Р.); 12% - (У.Р.); 25% - (У.Р.); 50% - (У.Р.); 55% - (Н.Р.). Давление прессования при изготовлении заготовок уплотнительного блока было равным: 40 кгс/мм2; 50 кгс/мм2; 60 кгс/мм2; 70 кгс/мм2. Механические свойства полученного материала составили: твердость НВ от 139 до 147; σв=29,1…37,2 кгс/мм2; σт,=17,1…25,8 кгс/мм2; ударная вязкость 1,16…1,57 кгм/см2. Результаты испытаний образцов уплотнительного блока из разработанного материала в условиях эксплуатации показали сочетание высоких прочностных характеристик уплотнений, с хорошей прирабатываемостью и минимальным износом кольцевых гребешков на бандаже лопаток.

1. Лабиринтное надбандажное уплотнение для паровой турбины, содержащее уплотнительные кольцевые гребешки ротора турбины, сегменты уплотнения, включающие в себя уплотняющие блоки, прикрепленные к корпусам уплотняющих блоков, имеющим в поперечном сечении V-образную форму, с размерами, позволяющими вставлять корпусы уплотняющих блоков в V-образный паз статора турбины с минимальным зазором и расположенных между уплотняющих статорных гребней, выполненных заодно с корпусами уплотняющих блоков, кольцевые пазы статора турбины, имеющие V-образную в продольном сечении турбины форму и горизонтальный продольный разъем, отличающееся тем, что уплотняющие блоки выполнены из адгезионно соединенных между собой в монолитный материал частиц прирабатываемого порошкового материала, имеют в поперечном сечении V-образную форму, а внутренние поверхности корпусов уплотняющих блоков имеют в поперечном сечении соответствующую уплотняющим блокам V-образную форму с размерами, позволяющими вставлять с минимальным зазором уплотняющие блоки в корпуса уплотняющих блоков.

2. Лабиринтное уплотнение по п.1, отличающееся тем, что в качестве прирабатываемого порошкового материала используют материал состава, в вес.%: Cr - от 10,0 до 18,0%, Mo - от 0,8 до 3,7%, Fe или Ti или Cu или их комбинации - остальное или материал состава, в вес.%: Cr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0,2% до 0,7%; Ni - остальное или материал состава, в вес.%: Cr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0, 2% до 0,7%; Co - от 16% до 30%; Ni - остальное, с размерами частиц порошка от 15 мкм до 180 мкм в механической смеси с порошковым, с размерами частиц порошка менее 1 мкм, гексагональным нитридом бора - BN в количестве от 1,0% до 1,5% от общего объема смеси и фторидом кальция - CaF2, с размерами частиц порошка от 1 мкм до 25 мкм, в количестве от 6,0% до 8,0% от общего объема материала уплотнения.

3. Лабиринтное уплотнение но п.2, отличающееся тем, что прирабатываемый порошковый материал дополнительно в качестве добавки содержит от 0,4% до 3% BaSO4 в виде порошка, размерами частиц от 1 мкм до 25 мкм.

4. Лабиринтное уплотнение по любому из пп.2 и 3, отличающееся тем, что уплотняющие блоки выполнены спеканием в защитной среде при температуре от 950°C до 1250°C, причем в качестве защитной среды использована газовая смесь, состава, в об.%: аргон от 6% до 50%, аммиак - остальное.

5. Лабиринтное уплотнение по любому из пп.2 и 3, отличающееся тем, что порошковый материал дополнительно в качестве добавки содержит Ca в пределах от 0,01 до 0,2%.

6. Лабиринтное уплотнение но любому из пп.1-3, отличающееся тем, что уплотняющие блоки снабжены опорными выступами, контактирующими с основанием корпусов уплотняющих блоков и обеспечивающими закрепление блоков в корпусах уплотняющих блоков.

7. Лабиринтное уплотнение по п.4, отличающееся тем, что уплотняющие блоки снабжены опорными выступами, контактирующими с основанием корпусов уплотняющих блоков и обеспечивающими закрепление блоков в корпусах уплотняющих блоков.

8. Лабиринтное уплотнение по п.5, отличающееся тем, что уплотняющие блоки снабжены опорными выступами, контактирующими с основанием корпусов уплотняющих блоков и обеспечивающими закрепление блоков в корпусах уплотняющих блоков.

9. Лабиринтное уплотнение по п.6, отличающееся тем, что опорные выступы выполнены монолитно с уплотняющими блоками в виде, по крайней мере, двух призматических полос, имеющих в поперечном сечении форму трапеции.

10. Лабиринтное уплотнение по любому из пп.7 и 8, отличающееся тем, что опорные выступы выполнены монолитно с уплотняющими блоками в виде, по крайней мере, двух призматических полос, имеющих в поперечном сечении форму трапеции.

11. Лабиринтное уплотнение по любому из пп.1-3, 7-9, отличающееся тем, что сегменты уплотнений выполнены раздельно для каждого ряда гребешков ротора турбины.

12. Лабиринтное уплотнение по п.4, отличающееся тем, что сегменты уплотнений выполнены раздельно для каждого ряда гребешков ротора турбины.

13. Лабиринтное уплотнение по п.5, отличающееся тем, что сегменты уплотнений выполнены раздельно для каждого ряда гребешков ротора турбины.

14. Лабиринтное уплотнение по п.6, отличающееся тем, что сегменты уплотнений выполнены раздельно для каждого ряда гребешков ротора турбины.

15. Лабиринтное уплотнение по п.10, отличающееся тем, что сегменты уплотнений выполнены раздельно для каждого ряда гребешков ротора турбины.

16. Лабиринтное уплотнение по любому из пп.1-3, 7-9, 12-15, отличающееся тем, что корпусы уплотняющих блоков выполнены из пластичной легированной стали или меди или сплавов на основе меди.

17. Лабиринтное уплотнение по п.4, отличающееся тем, что корпусы уплотняющих блоков выполнены из пластичной легированной стали или меди или сплавов на основе меди.

18. Лабиринтное уплотнение по п.5, отличающееся тем, что корпусы уплотняющих блоков выполнены из пластичной легированной стали или меди или сплавов на основе меди.

19. Лабиринтное уплотнение по п.6, отличающееся тем, что корпусы уплотняющих блоков выполнены из пластичной легированной стали или меди или сплавов на основе меди.

20. Лабиринтное уплотнение по п.10, отличающееся тем, что корпусы уплотняющих блоков выполнены из пластичной легированной стали или меди или сплавов на основе меди.

21. Лабиринтное уплотнение по п.11, отличающееся тем, что корпусы уплотняющих блоков выполнены из пластичной легированной стали или меди или сплавов на основе меди.

22. Лабиринтное уплотнение по любому из пп.1-3, 7-9, 12-15, отличающееся тем, что корпусы уплотняющих блоков выполнены из адгезионно соединенных между собой в монолитный материал частиц прирабатываемого порошкового материала, причем адгезионная прочность соединения частиц порошкового сплава составляет величину от 20 до 100% прочности материала частиц, а адгезионная прочность частиц материала уплотняющих блоков составляет от 3 до 15% от прочности материала частиц, причем в качестве прирабатываемого порошкового материала использован материал состава, в вес.%: Cr - от 10,0 до 18,0%, Mo - от 0,8 до 3,7%, Fe или Ti или Cu или их комбинации - остальное или материал состава, в вес.%: Cr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0,2% до 0,7%; Ni - остальное или материал состава, в вес.%: Cr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0,2% до 0,7%; Co - от 16% до 30%; Ni - остальное, с размерами частиц порошка от 15 мкм до 180 мкм в механической смеси с порошковым, с размерами частиц порошка менее 1 мкм, гексагональным нитридом бора - BN в количестве от 1,0% до 1,5% от общего объема смеси и фторидом кальция - CaF2, с размерами частиц порошка от 1 мкм до 25 мкм, в количестве от 6,0% до 8,0% от общего объема материала уплотнения.

23. Лабиринтное уплотнение по п.4, отличающееся тем, что корпусы уплотняющих блоков выполнены из адгезионно соединенных между собой в монолитный материал частиц прирабатываемого порошкового материала, причем адгезионная прочность соединения частиц порошкового сплава составляет величину от 20 до 100% прочности материала частиц, а адгезионная прочность частиц материала уплотняющих блоков составляет от 3 до 15% от прочности материала частиц, причем в качестве прирабатываемого порошкового материала использован материал состава, в вес.%: Cr - от 10,0 до 18,0%, Mo - от 0,8 до 3,7%, Fe или Ti или Cu или их комбинации - остальное или материал состава, в вес.%: Cr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0,2% до 0,7%; Ni - остальное или материал состава, в вес.%: Cr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0, 2% до 0,7%; Co - от 16% до 30%; Ni - остальное, с размерами частиц порошка от 15 мкм до 180 мкм в механической смеси с порошковым, с размерами частиц порошка менее 1 мкм, гексагональным нитридом бора - BN в количестве от 1,0% до 1,5% от общего объема смеси и фторидом кальция - CaF2, с размерами частиц порошка от 1 мкм до 25 мкм, в количестве от 6,0% до 8,0% от общего объема материала уплотнения.

24. Лабиринтное уплотнение но п.5, отличающееся тем, что корпусы уплотняющих блоков выполнены из адгезионно соединенных между собой в монолитный материал частиц прирабатываемого порошкового материала, причем адгезионная прочность соединения частиц порошкового сплава составляет величину от 20 до 100% прочности материала части, а адгезионная прочность частиц материала уплотняющих блоков составляет от 3 до 15% от прочности материала частиц, причем в качестве прирабатываемого порошкового материала использован материал состава, в вес.%: Cr - от 10,0 до 18,0%, Mo - от 0,8 до 3,7%, Fe или Ti или Cu или их комбинации - остальное или материал состава, в вес.%: Cr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0,2% до 0,7%; Ni - остальное или материал состава, в вес.%: Cr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0,2% до 0,7%; Co - от 16% до 30%; Ni - остальное, с размерами частиц порошка от 15 мкм до 180 мкм в механической смеси с порошковым, с размерами частиц порошка менее 1 мкм, гексагональным нитридом бора - BN в количестве от 1,0% до 1,5% от общего объема смеси и фторидом кальция - CaF2, с размерами частиц порошка от 1 мкм до 25 мкм, в количестве от 6,0% до 8,0% от общего объема материала уплотнения.

25. Лабиринтное уплотнение по п.6, отличающееся тем, что корпусы уплотняющих блоков выполнены из адгезионно соединенных между собой в монолитный материал частиц прирабатываемого порошкового материала, причем адгезионная прочность соединения частиц порошкового сплава составляет величину от 20 до 100% прочности материала частиц, а адгезионная прочность частиц материала уплотняющих блоков составляет от 3 до 15% от прочности материала частиц, причем в качестве прирабатываемого порошкового материала использован материал состава, в вес.%: Cr - от 10,0 до 18,0%, Mo - от 0,8 до 3,7%, Fe или Ti или Cu или их комбинации - остальное или материал состава, в вес.%: Cr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0,2% до 0,7%; Ni - остальное или материал состава, в вес.%: Cr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0,2% до 0,7%; Co - от 16% до 30%; Ni - остальное, с размерами частиц порошка от 15 мкм до 180 мкм в механической смеси с порошковым, с размерами частиц порошка менее 1 мкм, гексагональным нитридом бора - BN в количестве от 1,0% до 1,5% от общего объема смеси и фторидом кальция - CaF2, с размерами частиц порошка от 1 мкм до 25 мкм, в количестве от 6,0% до 8,0% от общего объема материала уплотнения.



 

Похожие патенты:

Надбандажное прирабатываемое уплотнение для паровой турбины содержит уплотнительные кольцевые гребешки ротора турбины, сегменты уплотнения и кольцевые пазы статора турбины.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к уплотнениям зазоров проточной части турбомашин, длительно работающих в условиях повышенных температур и высокочастотных вибраций.

Осевая турбомашина (1) включает рабочую лопаточную решетку, которая образована рабочими лопатками (3), у каждой из которых имеется передняя кромка (8) и расположенная в радиальном направлении снаружи свободная вершина (15) лопатки.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к уплотнениям зазоров проточной части турбомашин, длительно работающих в условиях повышенных температур и высокочастотных вибраций.
Изобретение относится к машиностроению, в частности к уплотнениям зазоров проточной части турбомашин, длительно работающих в условиях повышенных температур и высокочастотных вибраций.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к уплотнениям зазоров проточной части турбомашин, длительно работающих в условиях повышенных температур и высокочастотных вибраций.

Изобретение относится к уплотнениям зазоров проточной части турбомашин, длительно работающих в условиях повышенных температур и высокочастотных вибраций. .

Изобретение относится к машиностроению, в частности к уплотнениям зазоров проточной части турбомашин, длительно работающих в условиях повышенных температур и высокочастотных вибраций.
Изобретение относится к машиностроению, в частности к уплотнениям зазоров проточной части турбомашин, длительно работающих в условиях повышенных температур и высокочастотных вибраций.
Изобретение относится к машиностроению, в частности к уплотнениям зазоров проточной части турбомашин, длительно работающих в условиях повышенных температур и высокочастотных вибраций.

Конструкция уплотнения предназначена для уплотнения пространства между вращающимся элементом и неподвижным элементом, содержащая корпус деформируемого пластинчатого уплотнения, установленный с возможностью регулировки на неподвижном элементе, при этом корпус поддерживает деформируемое пластинчатое уплотнение и систему пружин, расположенную между корпусом деформируемого пластинчатого уплотнения и неподвижным элементом для смещения корпуса деформируемого пластинчатого уплотнения в направлении от поверхности вращающегося элемента. При этом демпфируемое пластинчатое уплотнение содержит ограничители потока и/или ограничители радиального потока. Технический результат изобретения - повышение надежности. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к изготовлению прирабатываемых уплотнений турбомашин. Может использоваться в машиностроении, в частности в качестве уплотнений зазоров проточной части турбомашин, длительно работающих в условиях повышенных температур и высокочастотных вибраций. Элемент уплотнения заданной формы и размеров формируют размещения армирующего элемента заданных размеров и формы, выполненного из металлической сетки с возможностью деформирования совместно с порошком прирабатываемого материала в процессе его сжатия при прессовании. В качестве металлической сетки используют гофрированную металлическую сетку, а при размещении ее в пресс-форме ориентируют гофры элемента поперек направления прессования. Заполняют пресс-форму порошком прирабатываемого материала, прессуют до образования формоустойчивой заготовки и спекают заготовку в вакууме или защитной среде. 23 з.п. ф-лы, 15 ил., 1 пр.

При уплотнении газового тракта турбины между статором и лопатками ротора формируют на внутренней поверхности статора кольцевые пазы в плоскостях вращения лопаток. Изготавливают уплотнительные элементы в виде комбинированных вставок, состоящих из металлической подложки, защитного диффузионного слоя, нанесенного на ее поверхность, контактирующую с поверхностью кольцевого паза, и уплотнительного металлокерамического материала, нанесенного на ее поверхность, обращенную к лопаткам. Затем размещают уплотнительные элементы в кольцевых пазах статора. При изготовлении уплотнительного элемента формируют металлическую подложку, создают на ее поверхности, контактирующей с поверхностью кольцевого паза статора, защитный диффузионный слой путем нанесения на эту поверхность подложки защитной пасты, состоящей из связующей компоненты - 63 мас.% и наполнителя - остальное. Проводят термообработку металлической подложки с нанесенной защитной пастой в вакуумной печи и наносят на поверхность подложки, обращенную к лопаткам ротора, уплотнительный металлокерамический материал путем плазменного напыления. Группа изобретений позволяет снизить деформацию уплотнительных элементов, обеспечить их простую замену и высокую износостойкость уплотнения. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Лабиринтное надбандажное уплотнение для паровой турбины содержит уплотнительный кольцевой гребешок и уплотняющие блоки. Гребешок выполнен или установлен на бандаже лопаток ступени ротора турбины. Уплотняющие блоки установлены с уплотняющим радиальным зазором относительно кольцевого гребешка бандажа лопаток ступени ротора и закреплены пайкой в держателях уплотняющих блоков. Держатели выполнены в обойме статора турбины, каждый из которых выполнен с кольцевым сектором Т-образного в продольном сечении турбины хвостовика. Хвостовик установлен в кольцевом пазу обоймы статора турбины, имеющем Т-образную в продольном сечении турбины форму. Уплотняющие блоки выполнены из адгезионно соединенных между собой в монолитный материал частиц прирабатываемого порошкового материала в виде призмы, с трапецеидальным или прямоугольным поперечным сечением с боковыми опорными выступами, контактирующими с боковыми стенками держателей уплотняющих блоков. Уплотняющий блок имеет с каждой стороны по крайней мере но одному симметрично расположенному боковому опорному выступу. В качестве прирабатываемого порошкового материала используют материал состава в вес.%: Cr - от 12,0 до 14,0%, Мо - от 1,0 до 3,0%, Fe - остальное, с размерами частиц порошка от 10 мкм до 160 мкм в механической смеси с порошковым, с размерами частиц порошка менее 1 мкм, гексагональным нитридом бора - BN в количестве в вес.%: от 5,0 до 6,5% от общего объема смеси и стеарат цинка - Zn(C18H35O2)2 с размерами частиц порошка от 1 до 75 мкм в вес.%: от 0,9 до 1,1% от общего объема материала уплотнения, причем уплотняющий блок выполнен холодным прессованием с последующим спеканием в вакууме или в защитной среде при температуре от 1050 до 1150°С, а в качестве защитной среды использована газовая смесь состава в об.%: аргон от 6 до 50%, аммиак - остальное. Изобретение позволяет повысить прочность и износостойкость уплотнения. 2 ил.

Устройство для уплотнения радиального зазора между ротором и статором турбины, преимущественно газовой. Устройство содержит неподвижный обод, установленный в наружных корпусах и охватывающий ротор с расположенными на нем по кругу лопатками. Неподвижный обод выполнен в виде закрепленного между фланцами пакета параллельных кольцевых пластин. На концах пластин выполнены гребешки и желобки, которые образуют на внутренней стороне обода систему выступов и впадин в продольном сечении, а также дополнительную систему выступов и впадин в поперечном сечении. Изобретение повышает эффективность уплотнения, за счет повышения аэродинамического сопротивления утечкам между концевой частью лопатки и ободом, устранения паразитных потерь по осевым продольным зазорам, а также стабилизации зазора на переходных режимах. Уплотнение эффективно в сочетании с небандажированными рабочими лопатками. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Орган блокировки для устройства крепления секторов кольца на корпусе турбомашины летательного аппарата содержит две зажимные продольные ветви, проходящие в направлении назад и соединенные на своих задних концах поперечной соединительной ветвью, их передние концы предназначены для прижатия между ними, по меньшей мере, одного сектора кольца к одному элементу корпуса. Также содержит средства, позволяющие его захват, выполненные выступающими назад от упомянутой поперечной соединительной ветви. Эти средства содержат расширение, выступающее в продольном направлении назад от упомянутой поперечной соединительной ветви, и одно углубление, выполненное в упомянутом расширении. Углубление образует упорную поверхность, направленную в сторону упомянутой поперечной соединительной ветви. Также изобретением является устройство крепления секторов кольца на корпусе турбомашины летательного аппарата, содержащее элементы корпуса, образованные с первыми задними окружными бортиками, на которые наложены вторые задние окружные бортики секторов кольца. Это устройство также содержит множество органов блокировки, описанных выше. Также объектами изобретения являются турбина и турбомашина, содержащие такой орган блокировки и/или устройство крепления, описанные выше. Изобретения позволяют облегчить извлечение захвата. 4 н. и 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

Группа изобретений относится к уплотнительной технике. Уплотнительный узел (146) содержит первый гибкий уплотнительный компонент (136), расположенный в проходящей радиально внутрь зоне неподвижной части и находящийся во фрикционном контакте с поверхностью (142) вращающейся части. Уплотнительный узел (146) также содержит, по меньшей мере, один жесткий уплотнительный элемент (162), выполненный за одно целое с несущим элементом (154) первого гибкого уплотнительного компонента, расположенным на определенном расстоянии по оси от первого гибкого уплотнительного компонента. Технический результат заключается в обеспечении возможности упрощения монтажа и замены уплотнительных устройств без какой-либо обработки или модификации сопла. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

Турбина низкого давления, в которой с внутренней стороны корпуса установлено секторное разрезное кольцо с уплотняющей сотовой вставкой, расположенной со стороны верхней полки рабочей лопатки турбины. Разрезное кольцо выполнено из листового материала одинаковой толщины. Передний и задний по газовому потоку хвостовики кольца выполнены двухслойными, а центральная часть кольца с сотовой вставкой выполнена однослойной. Передний же хвостовик кольца выполнен с направленным к оси турбины ребром. Ребро установлено в пазу промежуточного кольца, размещенного между передним и задним по потоку газа радиальными фланцами корпуса. Изобретение позволяет повысить надежность турбины. 4 ил.

Сборка обоймы турбины содержит опорную конструкцию обоймы и множество секторов обоймы, каждый из которых содержит единый элемент из композитного материала с керамической матрицей. Каждый сектор обоймы имеет первую часть, образующую кольцевое основание с внутренней поверхностью, определяющей внутреннюю поверхность обоймы турбины, и наружной поверхностью, от которой проходят две образующие лапки части. Лапки имеют концы, зацепляющиеся в корпусах в опорной конструкции обоймы. Секторы обоймы имеют π-образное сечение, а концы лапок удерживаются без радиального зазора опорной конструкцией обоймы. Изобретение позволяет снизить протечки газообразной рабочей среды через обойму турбины. 11 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к энергетике. Турбина содержит первую внутреннюю стенку, вторую внутреннюю стенку, внутреннюю обшивку и защитный элемент. Первая внутренняя стенка и вторая внутренняя стенка устанавливаются на внутреннюю обшивку. Первая внутренняя стенка и вторая внутренняя стенка расположены с тем, чтобы внутренний объем, через который может течь рабочая текучая среда турбины, отделялся от внешнего объема, через который может течь охлаждающая текучая среда. Первая внутренняя стенка, вторая внутренняя стенка и внутренняя обшивка расположены относительно друг друга с тем, чтобы полость формировалась во внешнем объеме. Защитный элемент расположен внутри полости с тем, чтобы защитный элемент разделял полость на внутреннюю область и внешнюю область, которая сформирована в радиально внешнем положении в сравнении с внутренней областью. Изобретение позволяет обеспечить эффективное охлаждение частей турбины. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх