ОБОЙМА НАДБАНДАЖНОГО УПЛОТНЕНИЯ РАБОЧЕГО КОЛЕСА РЕГУЛИРУЮЩЕЙ СТУПЕНИ Российский патент 2002 года по МПК F01D9/00 

Изобретение относится к статору паровых турбин, а его объектом является обойма надбандажного уплотнения рабочего колеса регулирующей ступени.

В паровых турбинах преимущественное распространение получили конструкции статора с расположением диафрагм, а также элементов надбандажного уплотнения рабочих колес в обоймах. Обойма, состоящая из двух половин, содержит кольцевой гребень для установки в корпусе цилиндра турбины, пару лапок для подвески обоймы в нижней половине цилиндра турбины, расположенных у плоскости горизонтального разъема обоймы, примыкая к кольцевому гребню, центрирующие шпонки и/или штифты и некоторые другие элементы (1). Обоймы, в основном, служат для установки нескольких диафрагм и рядов элементов надбандажных уплотнений рабочих колес проточной части. При этом такие обоймы, обладая массивностью и подвергаясь равномерному воздействию усилий по окружности и по оси, кроме других основных достоинств, устойчиво располагаются в корпусе и показывают высокую надежность при эксплуатации турбины.

Для организации надбандажного уплотнения рабочего колеса регулирующей ступени также используют обоймы, которые в двухвенечных ступенях работают достаточно надежно (2). Однако в одновенечных регулирующих ступенях обойма, имея относительно небольшую массу и подвергаясь неравномерному по окружности и в осевом направлении воздействию усилий парового потока из-за парциальности давления за сопловым аппаратом, расшатывает и разбивает крепящие и фиксирующие ее положение элементы. Это приводило на практике к повреждению надбандажного уплотнения рабочего колеса, а в некоторых случаях, к разрушению обоймы и возникновению аварийной ситуации.

Известна обойма надбандажного уплотнения рабочего колеса регулирующей ступени, состоящая из двух половин с горизонтальным разъемом и содержащая кольцевой гребень, пару лапок на нижней половине, расположенных у плоскости разъема, примыкая к кольцевому гребню, и средство дополнительного упрочнения крепления обоймы (3), являющейся ближайшим аналогом настоящего изобретения.

В такой обойме названные средства выполнены в виде штифтов, установленных в глухих отверстиях в кольцевом гребне, параллельных оси турбины, и выполненных из материала с большим коэффициентом линейного расширения, чем у материала корпуса, в котором устанавливается обойма. Благодаря указанным штифтам происходит распор кольцевого гребня обоймы в пазу корпуса под действием высоких температур в эксплуатационном режиме. Однако на пусковых режимах, при которых особенно проявляется неравномерность давления пара по окружности и прогрев обоймы не достигает температур режима эксплуатации, достаточно прочного закрепления обоймы не достигается. Кроме того, под действием высоких температур и усилий на эксплуатационных режимах штифты подвергаются явлению ползучести, что приводит к появлению зазора между штифтом и установочным пазом, обоймой.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания обоймы надбандажного уплотнения рабочего колеса с таким средством дополнительного упрочнения обоймы, эффективность которого не зависела бы от режима работы турбины.

Эта задача решается в обойме, состоящей из двух половин с горизонтальным разъемом, содержащей кольцевой гребень, пару лапок, примыкающих к кольцевому гребню, и средство дополнительного упрочнения крепления обоймы, в которой, в соответствии с сущностью настоящего изобретения, указанное средство выполнено как дополнительная конфузорная часть обоймы с поверхностью эллипсоида, простирающаяся за пределы регулирующей ступени и снабженная у конца на нижней половине обоймы второй парой лапок.

В существующих турбинах за регулирующей ступенью обычно организуют достаточно развитое пространство для улучшения аэродинамики меридиального течения пара за регулирующей ступенью. Это развитое пространство позволяет разместить дополнительную конфузорную часть обоймы согласно изобретению, которая обеспечивает создание осевого усилия, воздействующего на обойму и прижимающего ее кольцевым гребнем к пазу корпуса; а наличие дополнительной пары подвесных лапок на этой конфузорной части, вместе с основной парой лапок, обеспечивает устойчивое опирание обоймы на корпус и предотвращает раскачивание обоймы в вертикальном, осевом и окружном направлениях. Для более эффективного использования этого пространства предпочтительно, чтобы центр тяжести обоймы располагался между двумя парами лапок.

Сущность настоящего изобретения поясняется в следующем далее подробном описании одного из примеров его осуществления, которое изображено на прилагаемых чертежах, где:
фиг. 1 показывает обойму надбандажного уплотнения согласно изобретению в общем виде;
фиг.2 - вид на нижнюю половину обоймы со стороны ее горизонтального разъема, по А на фиг.1;
фиг.3 - вид на обойму с торца по В на фиг.1.

Изображенная на чертежах обойма предназначена для организации надбандажного уплотнения рабочего колеса 1 регулирующей ступени. Обойма состоит из двух половин, верхней 2 и нижней 3, с горизонтальным разъемом между ними. Для установки в корпусе 4 цилиндра турбины обойма выполнена с кольцевым гребнем 5. К гребню нижней половины 3 обоймы с диаметрально противоположных сторон у плоскости разъема примыкают лапки 6 для подвески к корпусу цилиндра, которые могут быть выполнены как часть обоймы, а могут быть выполнены и в виде отдельного конструкционного элемента, присоединяемого к гребню 5.

Обойма содержит основную часть с цилиндрической внутренней поверхностью 7, служащую для формирования надбандажного уплотнения рабочего колеса 1, и простирающуюся от нее конфузорную часть с эллипсоидной внутренней поверхностью 8. У конца конфузорной части в нижней половине 3 обоймы выполнена вторая пара лапок 9 для подвески к корпусу 4 цилиндра. Распределение масс частей обоймы и расположение первой пары лапок 6 и второй 9 таковы, что центр тяжести обоймы находится между парами лапок 6 и 9.

Верхняя 2 и нижняя 3 половины обоймы выполнены с соединительными фланцами 10, через которые проходят соединительные болты 11. В гребне 5 нижней половины 3 обоймы выполнен прямоугольный продольный паз 12 для установки осевой шпонки 13.

Благодаря описанному выполнению обоймы, ее вес распределяется на обе пары лапок 6 и 9. Во время работы турбины поток пара, проходящий через конфузорную часть обоймы, создает в ней осевое усилие, которое обеспечивает прижатие кольцевого гребня 5 к стенке паза в корпусе цилиндра турбины. Все эти отличия обеспечивают устойчивость обоймы и ее высокую надежность в любом режиме работы турбины.

Источники информации
1. А.Д.Трухний, С.М.Лосев. Стационарные паровые турбины. М., 1981 г., с. 98-99, рис. 4.41.

2. Там же, с. 49-50. рис. 2.22.

3. Авт. св. СССР 1193272, F 01 D 9/00, 1985 г.

Обойма предназначена для паровых турбин. Обойма составлена из двух половин с горизонтальным разъемом и содержит кольцевой гребень с парой лапок на нижней половине для подвески обоймы у горизонтального разъема, конфузорную часть с поверхностью эллипсоида, простирающуюся за пределы регулирующей ступени, и вторую пару лапок у конца конфузорной части на нижней половине обоймы. Конфузорная часть обуславливает создание осевого усилия, прижимающего обойму кольцевым гребнем к стенке паза корпуса цилиндра, а вторая пара лапок обеспечивает устойчивость обоймы от раскачивания. Такое выполнение обоймы позволит осуществить ее с таким средством дополнительного упрочнения, эффективность которого не зависела бы от режима работы турбины. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Обойма надбандажного уплотнения рабочего колеса регулирующей ступени, состоящая из двух половин с горизонтальным разъемом и содержащая кольцевой гребень, пару лапок на нижней половине у плоскости разъема, примыкающих к кольцевому гребню, и средство дополнительного крепления обоймы, отличающаяся тем, что указанное средство выполнено в виде дополнительной конфузорной части обоймы с поверхностью эллипсоида, простирающейся за пределы регулирующей ступени и снабженной у конца на нижней половине обоймы второй парой лапок. 2. Обойма по п. 1, отличающаяся тем, что она выполнена с расположением центра тяжести между парой лапок у кольцевого гребня и второй парой лапок.