ЛУНОЧНЫЕ УПЛОТНЕНИЯ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ Российский патент 2018 года по МПК F01D11/02 

Описание патента на изобретение RU2667245C2

Изобретение относится к теплоэнергетике, к устройствам уплотнения паровых турбин. В паровых турбинах для концевых, надбандажных и диафрагменных уплотнений используются прямоточные, лабиринтные, осерадиальные уплотнения (РТМ 108.020.33-86). Конструктивно уплотнения выполняются в виде усиков, вставок, ячеистых (сотовых) структур. В последнее время получен опыт применения сотовых уплотнений, в частности в ЗАО "УТЗ" (Баринберг Г.Д. и др. Паровые турбины и турбоустановки Уральского турбинного завода. Екатеринбург: «Априори». 2007 г., рис 4.52). Сотовые уплотнения при зазорах 0,4-0,6 мм имеют коэффициент расхода примерно, равный единице, то есть они незначительно превосходят лабиринтные и радиальные уплотнения, так как движение пара происходит вдоль сотовой вставки, то есть практически работают как прямоточные, но за счет малого зазора повышают экономичность проточной части турбины. Основное же преимущество их состоит в отсутствии ограничений на осевые перемещения статора относительно ротора, поэтому применяются прежде всего для концевых уплотнений цилиндров среднего и низкого давления, где эти перемещения максимальны. Конструкция сотовой вставки имеет ячеистую структуру и представляет собой набор шестиугольных пирамидок с малой гранью (1-3 мм), расположенных в одной плоскости, имеющих тонкие стенки (0,1-0,05 мм), что определяет трудности изготовления и высокую стоимость. Определенные трудности вызывает обеспечение надежности крепления сотовых вставок припайкой или зачеканкой.

За прототип принимаем сотовые уплотнения. Целью данного изобретения является создание улучшенного аналога сотовых уплотнений, прежде всего более простого в изготовлении:

- упрощение конструкции и соответственно уменьшение стоимости изготовления.

- упрощение способа крепления.

Поставленная цель достигается изменением структуры ячеек. Если рабочую поверхность трения выполнить с более острыми кромками, то уплотняющая способность только увеличивается из-за турбулизации потока.

На фиг. 1 показан поперечный разрез предлагаемого уплотнения. Уплотнение 1 представляет собой сегмент, вставляемый в боковые окружные пазы статора 2, и прижимается плоской пружиной 3, что обеспечивает минимальный гарантированный установленный зазор γ с усиками ротора 5. Рабочая часть уплотнения 1 имеет перфорацию в виде лунок, расположенных в шахматном порядке или по треугольнику (фиг. 2), которая предпочтительней, так как имеет наименьший процент стираемой поверхности. Для получения перфорированной части необходимо по принятой схеме выполнить профильные по глубине лунки 7 определенной глубины β с заостренными краями и минимальными перемычками между ними с целью обеспечения повышенной стираемости уплотнения при задеваниях усиков 5. Лунки могут быть выполнены профильной фрезой, лазерной резкой и др. (фиг. 1, два ряда слева). Наиболее простым вариантом являются круглые лунки, полученные сверлением с последующим снятием фаски для получения острых краев лунок (фиг. 1, два ряда справа). В зависимости от радиуса уплотнения и пластических свойств материала лунки выполняются в согнутом сегменте или в плоском с последующим его изгибом. Сегменты выполняются из легко стирающегося сплава, например ХН75 ВТ.

Как известно, полученные на рабочей поверхности 6 острые края гребней 4 приводят к увеличению турбулентности потока и соответственно уменьшению коэффициента расхода. Необходимая жесткость сегмента обеспечивается выбором толщины основания и диаметра лунок. Отметим, что в сотовых уплотнениях соты выполняются сквозными и получаются более жесткие ограничения на размер ячеек и толщину стенок при обеспечении жесткости всего сегмента. В луночных уплотнениях кромка может быть абсолютно острой.

Лунка может быть выполнена сквозной, но в этом случае уменьшается жесткость сегмента. Возможны лунки с овальным контуром на рабочей поверхности и различным шагом в осевом и окружном направлениях, что приведет к различной жесткости уплотнения в окружном и осевом направлениях.

Луночные уплотнения имеют повышенную ремонтопригодность. При достаточно большой глубине β лунок, возможно повторное использование сегментов после обработки рабочей поверхности 6 снятием фасок и соответствующего уменьшения толщины крепления 8 сегмента.

Как и для других уплотнений, рекомендуется полное уплотнение изготавливать из сегментов по 30-60 градусов.

Расстояние между ячейками, глубина лунок β, толщина основания а выбираются из условия обеспечения острых кромок и жесткости сегмента. Если рабочая поверхность имеет большую осевую длину, например, для концевых уплотнений, то устанавливается несколько уплотнений. Для экономии рабочей поверхности надбандажные уплотнения могут устанавливаться на каждый гребень отдельно. При минимальных зазорах в окружных пазах (около 0,05 мм) прижимные пружины 3 могут отсутствовать. Вместо прижимных пружин может использоваться пластина-подложка для повышения жесткости рабочей поверхности. Возможны и другие способы крепления уплотнений, например припайка и зачеканка, которые применяются для сотовых уплотнений.

Предложенные сегментные уплотнения с перфорированной поверхностью в виде профильных лунок имеют следующий технический результат по сравнению с сотовыми уплотнениями:

- простоту изготовления и соответственно меньшую стоимость.

- удобное простое крепление в окружных пазах статора.

- уплотняющая способность не уступает сотовым уплотнениям

Похожие патенты RU2667245C2

название год авторы номер документа
УПЛОТНЕНИЕ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ 2016
  • Билан Андрей Витальевич
RU2667247C2
МНОГОГРЕБЕНЧАТЫЕ УПЛОТНЕНИЯ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ 2017
  • Билан Андрей Витальевич
RU2682222C2
Комбинированное уплотнение паровой турбины 2024
  • Билан Андрей Витальевич
  • Билан Виталий Николаевич
RU2824911C1
ЛАБИРИНТНОЕ НАДБАНДАЖНОЕ УПЛОТНЕНИЕ ДЛЯ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ 2008
  • Лисянский Александр Степанович
  • Юшка Михаил Павеласович
  • Ушинин Сергей Владимирович
  • Горлицын Константин Витальевич
RU2358118C1
ЛАБИРИНТНОЕ НАДБАНДАЖНОЕ УПЛОТНЕНИЕ ДЛЯ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ 2008
  • Лисянский Александр Степанович
  • Ивах Александр Федорович
  • Юшка Михаил Павеласович
  • Ушинин Сергей Владимирович
  • Горлицын Константин Витальевич
RU2362887C1
ЛАБИРИНТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ ДЛЯ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ 2005
  • Ивах Александр Федорович
  • Лисянский Александр Степанович
  • Горлицын Константин Витальевич
  • Юшка Михаил Павиласович
  • Ушинин Сергей Владимирович
RU2287063C1
Соединение корпусов цилиндров и подшипников паровой турбины (варианты) 2015
  • Билан Андрей Витальевич
RU2648477C2
ВСТАВКА СОТОВОГО НАДБАНДАЖНОГО УПЛОТНЕНИЯ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ И СПОСОБ УСТАНОВКИ ВСТАВОК СОТОВОГО НАДБАНДАЖНОГО УПЛОТНЕНИЯ 2010
  • Ушинин Сергей Владимирович
  • Лисянский Александр Степанович
  • Горлицын Константин Витальевич
RU2447294C2
ВИЛЬЧАТЫЕ ХВОСТОВИКИ РАБОЧИХ ЛОПАТОК 2017
  • Билан Андрей Витальевич
RU2682785C2
НАДБАНДАЖНОЕ ЛАБИРИНТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ ДЛЯ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ 2012
  • Лисянский Александр Степанович
  • Смыслов Анатолий Михайлович
  • Смыслов Алексей Анатольевич
  • Мингажев Аскар Джамилевич
RU2509896C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 667 245 C2

Реферат патента 2018 года ЛУНОЧНЫЕ УПЛОТНЕНИЯ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к устройствам уплотнения паровых турбин. Предлагается более простой аналог сотовых уплотнений. В сегментных уплотнениях паровых турбин, устанавливаемых в статоре, рабочая часть представляет перфорированную поверхность в виде профильных по глубине круглых лунок с острыми краями. Предложенные сегментные уплотнения имеют следующие преимущества по сравнению с сотовыми уплотнениями: простоту изготовления и соответственно меньшую стоимость, удобное простое крепление в окружных пазах статора, уплотняющая способность не уступает сотовым уплотнениям. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 667 245 C2

Сегментные уплотнения паровых турбин, устанавливаемые в статоре, отличающиеся тем, что их рабочая часть представляет перфорированную поверхность в виде профильных по глубине круглых лунок с острыми кромками.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2018 года RU2667245C2

US 5967746 A1, 19.10.1999
ИСТИРАЕМОЕ УПЛОТНЕНИЕ С ОСЕВЫМ СМЕЩЕНИЕМ 2010
  • Ластед Родерик
  • Шен Нуо
  • Микеласси Витторио
RU2550217C2
СОТОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ И СПОСОБ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ ПРИ ЗАМЕНЕ УПЛОТНЕНИЙ С ГРЕБНЯМИ ПО ВАЛУ ТУРБОУСТАНОВОК 2007
  • Буглаев Владимир Тихонович
  • Перевезенцев Виктор Тимофеевич
  • Довлетбаев Разим Ильгамович
  • Казьмин Анатолий Николаевич
  • Подолов Александр Акимович
  • Сметанко Владимир Васильевич
RU2355892C2

RU 2 667 245 C2

Авторы

Билан Андрей Витальевич

Даты

2018-09-18Публикация

2017-01-10Подача