ГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА, ПОДАЮЩАЯ РАБОЧУЮ СМЕСЬ ПОТРЕБИТЕЛЮ ДЛЯ УЧАСТИЯ В ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ, ИЗ КОТОРЫХ РАБОЧАЯ СМЕСЬ ВОЗВРАЩАЕТСЯ В ГАЗОВУЮ ТУРБИНУ УСТАНОВКИ Российский патент 1998 года по МПК F02C6/10 

Изобретение относится к энергетике, химическому машиностроению, и в частности, к турбостроению.

Известна газотурбинная установка, подающая рабочую смесь потребителю для участия в химических процессах, из которых рабочая смесь возвращается в рабочую базовую турбину установки, содержащую компрессор, турбину, проточные части которых разделены диафрагмой, лабиринтно-винтовое уплотнение, установленное со стороны полости всасывания компрессора и имеющее винтовые каналы противоположного направления, выполненные на установленных с радиальным зазором поверхностях статора и ротора (см. авторское свидетельство СССР N 1645641, кл. F 01 D 25/04, 1991).

Однако как показал опыт эксплуатации газотурбинной установки, уплотнения такого типа, обычно применяемые в газотурбостроении, не предотвращают подсосов паров и капель масла в проточную часть на всасе компрессора через полость переднего подшипника. Не предотвращают они также и утечек горячих газов с выхлопа турбины наружу в область заднего подшипника. В результате происходит загрязнение маслом проточной части компрессора и очищенного воздуха, направляемого на химическую технологию, с последующим ухудшением эксплуатационных характеристик ГТУ, отделения конверсии и агрегата в целом. Кроме того происходит перегрев заднего подшипника и выброс в машинный зал газов, содержащих оксиды азота.

Задачей настоящего изобретения является предотвращение попадания масла на лопатки компрессора, загрязнения проточной части и компримированного воздуха маслом, а также предотвращения утечек горячих газов с выхода из турбины в машинный зал в области заднего подшипника.

Поставленная задача достигается за счет того, что в газотурбинной установке, подающей рабочую смесь потребителю для участия в химических процессах, из которых рабочая смесь возвращается в газовую турбину, содержащую турбину и компрессор, проточные части которых разделены диафрагмой, лабиринтно-винтовое уплотнение, установленное со стороны полости всасывания компрессора и имеющее винтовые каналы противоположного направления, выполненные на установленных с радиальным зазором поверхностях в корпусе компрессора и валу, установка снабжена дополнительным лабиринтно-винтовым уплотнением, имеющим винтовые каналы противоположного направления, выполненные на установленных с радиальным зазором поверхностях корпуса турбины со стороны ее выхода и вала, причем оба уплотнения выполнены активного типа, их винтовые каналы расположены на поверхностях колец, закрепленных в корпусах компрессора и турбины и на валу, число зубьев резьбы колец, расположенных на валу равно 15-60, в корпусах компрессора и турбины 30-80, для резьб всех колец угол подъема резьбы равен 55^o - 75^o, высота зубьев 3-16 мм, шаг резьбы 10-26, угол конуса зуба 18^o- 35^o, ширина верхней площадки зуба не более 3 мм, а радиальный зазор 0,4 - 1,4 мм. Резьба может быть трапецеидальной, многозаходной, а ширина конец в зависимости от диаметра вала лежит в интервале 40-200 мм.

На фиг. 1 изображена газотурбинная установка; на фиг. 2 - лабиринто-винтовое уплотнение; на фиг. 3 - кольцо, установленное в корпусах компрессора и турбины (статорное кольцо); на фиг. 4 - кольцо, установленное на валу (роторное кольцо).

Газотурбинная установка, подающая потребителю рабочую смесь для участия в химических процессах, из которых рабочая смесь возвращается в газовую турбину, содержит компрессор 1 и турбину 2, проточные части 3, 4 которых разделены диафрагмой 5 и лабиринтно-винтовые уплотнения 6, 7. Уплотнение 6 установлено со стороны всасывания компрессора 1. Уплотнение 7 установлено в корпусе турбины 2 со стороны ее выхода. Уплотнения 6, 7 имеют винтовые каналы противоположного направления, выполненные на установленных с радиальным зазором поверхностях колец, закрепленных в корпусах компрессора 1 и турбины 2 и вала 8. Оба уплотнения 6, 7 выполнены активного типа. Число зубьев резьб Z колец, расположенных на валу 8 равно 15-60, а расположенных в корпусах компрессора 1 и турбины 2 30-80. Для резьб всех колец угол подъема резьб α 55-75^o, высота h зубьев 3-14 мм, шаг S 10-26 мм. Угол конуса зубьев γ равен 18^o - 35^o, а ширина верхней площадки зуба β не более 3 мм. Радиальный зазор δ выполнен равной 0,4-1,4 мм. Резьба может быть трапецеидальной, многозаходной. Ширина B колец в зависимости от диаметра вала 8 лежит в интервале 40-200 мм.

При вращении вала 8 в каналах уплотнений 6, 7 возникает течение воздуха и газа. Создаваемый при этом перепад давления предотвращает попадание масла от подшипников на лопатки компрессора 1, подсос загрязненного воздуха из окружающей среды через уплотнение 6, прорыв горячих газов через уплотнение 7 наружу.

Газотурбинная установка, подающая рабочую смесь потребителю для участия в химических процессах, из которых рабочая смесь возвращается в газовую турбину, содержит компрессор и турбину, проточные части которых разделены диафрагмой, лабиринтно-винтовые уплотнения, установленные со стороны всасывания компрессора и со стороны выхода турбины и имеющие винтовые каналы противоположного направления. Винтовые каналы лабиринтно-винтовых уплотнений выполнены на установленных с радиальным зазором поверхностях колец, закрепленных в корпусе компрессора на валу и в корпусе турбины со стороны ее выхода. Оба уплотнения выполнены активного типа. Число зубьев резьб, расположенных на валу равно 15-60, в корпусах компрессора и турбины - 30-80. Для резьб всех колец угол подъема равен 55-75^o, высота зубьев 3-16 мм, шаг резьб - 10-26 мм. Угол конуса зуба равен 18-35^o. Ширина верхней площадки зуба выполнена не более 3 мм. Радиальный зазор равен 0,4-1,2 мм. Уплотнения могут быть выполнены с трапецеидальной многозаходной резьбой. Ширина колец лежит в интервале 40-200 мм в зависимости от диаметра вала. Такое выполнение приводит к уменьшению утечек рабочего газа с выхлопа и подсоса паров масла в проточную часть двигателя. 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Газотурбинная установка, подающая рабочую смесь потребителю для участия в химических процессах, из которых рабочая смесь возвращается в газовую турбину, содержащая компрессор и турбину, проточные части которых разделены диафрагмой, лабиринтно-винтовое уплотнение, установленное со стороны всасывания компрессора и имеющее винтовые каналы противоположного направления, выполненные на установленных с радиальным зазором поверхностях в корпусе компрессора и на валу, отличающаяся тем, что установка снабжена дополнительным лабиринтно-винтовым уплотнением, имеющим каналы противоположного направления, выполненные на установленных с радиальным зазором поверхностях, закрепленных в корпусе турбины со стороны ее выхода и валу, оба уплотнения выполнены активного типа, их винтовые каналы расположены на поверхностях колец, закрепленных в корпусах компрессора и турбины и на валу, число зубьев резьб, расположенных на валу, равно 15 - 60, в корпусах компрессора и турбины - 30 - 80, для резьб всех колец угол подъема равен 55 - 75^o, высота зубьев 3 - 16 мм, шаг резьб 10 - 26 мм, угол конуса зуба 15^o - 35^o, ширина верхней площадки зуба не более 3 мм, а радиальный зазор равен 0,4 - 1,2 мм. 2. Установка по п.1, отличающийся тем, что уплотнения выполнены с трапециодальной многозаходной резьбой. 3. Установка по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что ширина колец лежит в интервале 40 - 200 мм в зависимости от диаметра вала.