Радиальный запирающий элемент для уплотнения ротора паровой турбины, соответствующий узел и паровая турбина Российский патент 2021 года по МПК F01D11/00 F01D5/02 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Изобретение, описанное в данном документе, относится к паровым турбинам. В частности, изобретение, описанное в данном документе, относится к уплотнительным устройствам в паровых турбинах.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] Паровые турбины содержат неподвижные сопловые аппараты, которые направляют поток рабочей текучей среды в турбинные лопатки, присоединенные к вращающемуся ротору. Сопловую конструкцию (содержащую сопловые лопатки, или «аэродинамические профили») иногда называют «диафрагмой» или «ступенью соплового аппарата». Диафрагмы паровых турбин выполнены из двух половин, которые смонтированы вокруг ротора с образованием горизонтальных разъемов между указанными двумя половинами. Каждая ступень диафрагмы турбины поддерживается в вертикальном направлении опорными стойками, кронштейнами или упорными болтами, расположенными на каждой стороне диафрагмы у соответствующих горизонтальных разъемов. Горизонтальные разъемы диафрагмы также соответствуют горизонтальным разъемам кожуха турбины, который окружает диафрагму паровой турбины.

[0003] В паровых турбинах между компонентами ротора и компонентами статора используются уплотнения, обычно расположенные в радиально наружном направлении относительно конца роторных лопаток и в радиально внутреннем направлении относительно кожуха диафрагменного сопла (статора). Несмотря на то что некоторые уплотнения выполнены в виде зубцов на роторе и/или статоре, в других конфигурациях используется окружное (или вращающееся) уплотнение, расположенное в окружном пазовом замке в роторе. Эти вращающиеся (окружные) уплотнения

обуславливают специфические конструктивные ограничения, в том числе с точки зрения удерживания уплотнения в радиальном направлении, регулирования вращения, закрепления в окружном направлении и стабильность уплотнения по всей окружности.

[0004] В патенте США № 5,622,475, выданном 22.04.1997 г., описан запирающий кольцевой элемент, являющийся ближайшим аналогом заявленного запирающего элемента. Указанный запирающий элемент предназначен для удерживания уплотнительной пластины в роторном узле авиационного газотурбинного двигателя. Указанный элемент имеет основную часть, первое плечо и второе плечо.

[0005] В указанном документе не описана возможность сжатия запирающего элемента так, чтобы пространство между плечами такого элемента уменьшилось. Таким образом, в указанной конструкции не обеспечена возможность безопасного введения запирающего элемента в роторный узел и извлечения из него, и, следовательно, не предотвращена возможность повреждения уплотнения и смежных компонентов.

[0006] В патенте США № 3,096,074, выданном 02.07.1963 г., описан роторный узел газотурбинного двигателя, являющийся ближайшим аналогом заявленного роторного узла. Указанный роторный узел содержит корпус ротора, имеющий паз, который разделен на первичный паз, в котором расположена уплотнительная пластина, и вторичный паз, в котором расположен запирающий элемент. Запирающий элемент предназначен для удерживания указанной уплотнительной пластины в угловом направлении.

[0007] В конструкции запирающего элемента, содержащегося в указанном роторном узле, отсутствуют плечи, и, следовательно, нет выступа, который бы проходил от одного из таких плеч в осевом направлении. Такая конструкция не обеспечивает ограничения осевого поворота окружного уплотнения относительно корпуса ротора. Таким образом, во время эксплуатации такая конструкция роторного узла не позволит предотвратить износ уплотнения и смежных компонентов.

[0008] В указанном патенте № 3,096,074 также описана газовая турбина, являющаяся ближайшим аналогом заявленной турбины. Указанная турбина содержит роторный узел, в котором, как указано выше, не обеспечено ограничение осевого поворота окружного уплотнения относительно корпуса ротора. Таким образом, во время эксплуатации такая конструкция турбины не позволит предотвратить износ уплотнения и смежных компонентов.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0009] Различные варианты выполнения содержат запирающий элемент ротора, а также соответствующий узел и паровую турбину. Конкретные варианты выполнения содержат запирающий элемент ротора, предназначенный для удерживания окружного уплотнения в радиальном направлении в паровой турбине и имеющий основную часть, первое плечо, проходящее от основной части, второе плечо, проходящее от основной части, причем первое плечо, второе плечо и основная часть ограничивают пространство, расположенное в осевом направлении между первым плечом и вторым плечом, при этом запирающий элемент также имеет выступ, проходящий от второго плеча в осевом направлении от указанного пространства и выполненный с размерами, обеспечивающими его контакт с радиально внутренней поверхностью окружного уплотнения.

[0010] Согласно первому аспекту изобретения предложен запирающий элемент ротора, предназначенный для удерживания окружного уплотнения в паровой турбине и содержащий основную часть, первое плечо, проходящее от основной части, второе плечо, проходящее от основной части, причем указанное первое плечо, указанное второе плечо и основная часть ограничивают пространство, расположенное в осевом направлении между указанным первым плечом и указанным вторым плечом. Запирающий элемент также содержит выступ, проходящий от указанного второго плеча в осевом направлении от указанного пространства и выполненный с размерами, обеспечивающими его контакт с радиально внутренней

поверхностью окружного уплотнения. В ответ на сжимающее усилие, действующее на указанное первое плечо и/или указанное второе плечо, размер пространства между указанным первым плечом и указанным вторым плечом уменьшается. Благодаря этому обеспечена возможность безопасного введения запирающего элемента в роторный узел и удаления из указанного узла, исключая возможность повреждения окружного уплотнения и смежных компонентов. Кроме того, поскольку выступ запирающего элемента находится в контакте с радиально внутренней поверхностью окружного уплотнения, обеспечено ограничение осевого поворота окружного уплотнения относительно корпуса ротора, что исключает возможность соскальзывания и сползания уплотнения. Благодаря этому использование уплотнения становится более эффективным, при этом предотвращен износ уплотнения и смежных компонентов.

[0011] Согласно второму аспекту изобретения предложен роторный узел паровой турбины, содержащий корпус ротора, имеющий паз, проходящий по существу по всей окружности вокруг оси вращения корпуса ротора. Указанный паз содержит первичный паз, проходящий по существу по всей окружности вокруг корпуса ротора, и вторичный паз, проходящий в осевом направлении от первичного паза и только по части окружности вокруг корпуса ротора. Роторный узел также содержит окружное уплотнение, расположенное в первичном пазу и проходящее по существу по всей окружности вокруг корпуса ротора, набор элементов для удерживания уплотнения, расположенных в первичном пазу и находящихся в контакте с осевой поверхностью окружного уплотнения, и запирающий элемент ротора, расположенный во вторичном пазу, находящийся в контакте с осевой поверхностью окружного уплотнения и имеющий выступ, который взаимодействует с радиально внутренней поверхностью окружного уплотнения. Запирающий элемент ротора содержит основную часть, первое плечо, проходящее от основной части в направлении, по существу перпендикулярном ее продольной оси, второе плечо, проходящее от основной части и по существу параллельное указанному первому плечу.

Указанное первое плечо, указанное второе плечо и основная часть ограничивают пространство, расположенное в осевом направлении между указанным первым плечом и указанным вторым плечом. Благодаря такой конструкции запирающего элемента обеспечена возможность его удобного введения в радиальном направлении во вторичный паз в корпусе ротора для закрепления окружного уплотнения. Кроме того, поскольку запирающий элемент имеет выступ, проходящий от указанного второго плеча в осевом направлении от указанного пространства, обеспечено ограничение осевого поворота окружного уплотнения относительно корпуса ротора. Таким образом, конструкция заявленного роторного узла обеспечивает эффективное удерживание окружного уплотнения, при этом предотвращая его поворот, а также исключая возможность его соскальзывания и сползания. Благодаря этому использование уплотнения становится более эффективным, при этом предотвращен износ уплотнения и смежных компонентов.

[0012] Согласно третьему аспекту изобретения предложена паровая турбина, содержащая кожух и роторный узел, по меньшей мере частично расположенный в указанном кожухе и содержащий корпус ротора, имеющий паз, который проходит по существу по всей окружности вокруг оси вращения корпуса ротора. Указанный паз содержит первичный паз, проходящий по существу по всей окружности вокруг корпуса ротора, и вторичный паз, проходящий в осевом направлении от первичного паза и только по части окружности вокруг корпуса ротора. Роторный узел также содержит окружное уплотнение, расположенное в первичном пазу и проходящее по существу по всей окружности вокруг корпуса ротора, набор элементов для удерживания уплотнения, расположенных в первичном пазу и находящихся в контакте с осевой поверхностью окружного уплотнения, и запирающий элемент ротора, расположенный во вторичном пазу, находящийся в контакте с осевой поверхностью окружного уплотнения и имеющий выступ, который взаимодействует с радиально внутренней поверхностью окружного уплотнения. Запирающий элемент ротора содержит основную часть, первое плечо, проходящее от основной части в направлении, по существу

перпендикулярном ее продольной оси, второе плечо, проходящее от основной части и по существу параллельное указанному первому плечу. Указанное первое плечо, указанное второе плечо и основная часть ограничивают пространство, расположенное в осевом направлении между указанным первым плечом и указанным вторым плечом. Благодаря такой конструкции запирающего элемента обеспечена возможность его удобного введения в радиальном направлении во вторичный паз в корпусе ротора для закрепления окружного уплотнения. Кроме того, поскольку запирающий элемент имеет выступ, проходящий от указанного второго плеча в осевом направлении от указанного пространства, обеспечено ограничение осевого поворота окружного уплотнения относительно корпуса ротора. Как указано выше, такая конструкция заявленного роторного узла обеспечивает эффективное удерживание окружного уплотнения, исключая возможность его соскальзывания и сползания, в результате чего использование уплотнения становится более эффективным, при этом предотвращен износ уплотнения и смежных компонентов.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0013] Эти и другие особенности данного изобретения станут более понятны из нижеследующего подробного описания различных аспектов изобретения при его рассмотрении совместно с прилагаемыми чертежами, которые изображают различные варианты выполнения и на которых:

[0014] фиг.1 изображает схематический частичный разрез паровой турбины в соответствии с различными вариантами выполнения,

[0015] фиг.2 изображает схематический трехмерный вид в аксонометрии запирающего элемента ротора в соответствии с различными вариантами выполнения изобретения,

[0016] фиг.3 изображает схематический вид с частичным разрезом роторного узла паровой турбины в соответствии с различными вариантами выполнения изобретения,

[0017] фиг.4 изображает схематический трехмерный вид в аксонометрии запирающего элемента ротора в соответствии с различными вариантами выполнения изобретения,

[0018] фиг.5 изображает схематический трехмерный вид в аксонометрии роторного узла, показанного на фиг.3 и не содержащего запирающего элемента ротора, в соответствии с различными вариантами выполнения изобретения,

[0019] фиг.6 изображает трехмерный вид в аксонометрии части роторного узла, показанного на фиг.3 и не содержащего окружного уплотнения и запирающего элемента ротора, в соответствии с различными вариантами выполнения изобретения,

[0020] фиг.7 изображает трехмерный вид в аксонометрии части роторного узла, показанного на фиг.3 и не содержащего запирающего элемента ротора, но дополнительно содержащего элемент для удерживания уплотнения, в соответствии с различными вариантами выполнения изобретения,

[0021] фиг.8 изображает трехмерный вид в аксонометрии роторного узла в соответствии с различными вариантами выполнения изобретения.

[0022] Следует отметить, что приведенные чертежи не обязательно выполнены в масштабе. Данные чертежи предназначены исключительно для иллюстрации типичных аспектов изобретения и, следовательно, не должны рассматриваться как ограничивающие его объем. На всех чертежах одинаковые номера позиций обозначают одинаковые элементы.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0023] Изобретение, описанное в данном документе, относится к паровым турбинам. В частности, изобретение, описанное в данном документе, относится к вращающимся уплотнениям в паровых турбинах.

[0024] В соответствии с различными вариантами выполнения изобретения устройство (например запирающий элемент) предназначено для

закрепления/открепления окружного (вращающегося) уплотнения в паровой турбине и обеспечивает как удерживание уплотнения в радиальном направлении, так и предотвращение поворота. Обычные подходы, обеспечивающие удерживание окружных уплотнений, допускают нежелательный поворот, а также вероятность соскальзывания и сползания, что может снизить эффективность уплотнения и привести к износу уплотнения и смежных компонентов. В противоположности этим обычным подходам, различные варианты выполнения содержат запирающий элемент, размеры которого обеспечивают его взаимодействие с направляющим пазом, выполненным в корпусе ротора между расположенными по окружности элементами для удерживания уплотнения, и обеспечивают удерживание смежного вращающегося уплотнения. Запирающий элемент может иметь выступ, который проходит в осевом направлении и размеры которого обеспечивают его взаимодействие с радиально внутренней поверхностью вращающегося уплотнения. Запирающий элемент имеет достаточную ширину в осевом направлении для контакта как с вращающимся уплотнением, так и с обращенной в осевом направлении стенкой направляющего паза. Запирающий элемент может быть выполнен из деформируемого материала и в некоторых случаях может иметь внутреннюю полость, способствующую его деформации во время установки и/или удаления. В некоторых случаях запирающий элемент имеет дополнительные отверстия (проходящие через стенку, относящуюся также к выступу, проходящему в осевом направлении, или через противоположную стенку) для уменьшения веса.

[0025] Обозначенная на приведенных чертежах ось «А» задает осевое направление (вдоль оси ротора турбины, иногда называемой центральной линией турбины и не показанной для ясности). Выражения «осевой» и/или «в осевом направлении», используемые в данном документе, относятся к относительному положению/направлению объектов вдоль оси А, которая по существу параллельна оси вращения турбомашины (в частности роторной секции). Выражения «радиальный» и/или «в радиальном направлении»,

также используемые в данном документе, относятся к относительному положению/направлению объектов вдоль оси (r), которая по существу перпендикулярна оси А и пересекает ее только в одном местоположении. Кроме того, выражения «окружной» и/или «по окружности/в окружном направлении» относятся к относительному положению/направлению объектов вдоль окружности (с), которая окружает ось А, но не пересекает ее ни в одном местоположении. Элементы, показанные на чертежах под одинаковыми номерами позиций, являются по существу аналогичными (например одинаковыми) элементами.

[0026] На фиг.1 изображен схематический частичный разрез паровой турбины 2 (например паровой турбины высокого давления/среднего давления). Паровая турбина 2 может содержать, например, секцию 4 низкого давления (НД) и секцию 6 высокого давления (ВД) (следует понимать, что либо секция 4 НД, либо секция 6 ВД может содержать секцию среднего давления (СД), как известно в данной области техники). Секция 4 НД и секция 6 ВД по меньшей мере частично заключены в кожух 7. Пар может поступать в секцию 6 и в секцию 4 через одно или более впускных отверстий 8, выполненных в кожухе 7, и проходить в осевом направлении вниз по потоку от отверстия (отверстий) 8. В некоторых вариантах выполнения секция 6 и секция 4 соединены общим валом 10, который может находиться в контакте с подшипниками 12, обеспечивающими возможность вращения вала 10 при вращении лопаток в каждой секции 6 и секции 4 под действием рабочей текучей среды (пара). После выполнения механической работы на лопатках в секции 6 ВД и секции 4 НД рабочая текучая среда (например пар) может выходить через выпускное отверстие 14, выполненное в кожухе 7. Центральная линия (ЦЛ) 16 секции 6 ВД и секции 4 НД показана в качестве отсчетного ориентира. Как секция 4 НД, так и секция 6 ВД могут содержать диафрагменные узлы, заключенные в сегменты кожуха 7.

[0027] На фиг.2 изображен схематический трехмерный вид в аксонометрии запирающего элемента 20 ротора в соответствии с различными

вариантами выполнения. На фиг.3, рассматриваемой одновременно с фиг.2, изображен схематический вид с частичным разрезом роторного узла 22 паровой турбины в соответствии с различными вариантами выполнения. Как показано на фиг.3, запирающий элемент 20 выполнен с обеспечением удерживания окружного уплотнения 24 в паровой турбине (например, в роторном узле 22, расположенном внутри паровой турбины, такой как турбина 2). Следует понимать, что узел 22 (содержащий уплотнение 24) может представлять собой компонент, расположенный в секции ВД, секции СД и/или секции НД паровой турбины (например в секции 6 ВД секции 4 НД и т. д. турбины 2). Запирающий элемент 20 может иметь основную часть 26, первое плечо 28, проходящее от основной части 26 (например, в некоторых случаях в направлении (соосном с радиальным направлением (r) в паровой турбине 2), по существу перпендикулярном главной оси (aPmb) основной части 26 (фиг.2)), и второе плечо 30, проходящее от основной части 26 (например, в некоторых случаях по существу параллельно (например, параллельно в допустимых пределах отклонений, таких как отклонения на 1-3%) первому плечу 28). В различных вариантах выполнения первое плечо 28, второе плечо 30 и основная часть 26 ограничивают пространство 32, расположенное в осевом направлении между плечом 28 и плечом 30. Запирающий элемент 20 также может иметь выступ 34, проходящий от второго плеча 30 в осевом направлении от пространства 32 и выполненный с размерами, обеспечивающими его контакт с радиально внутренней поверхностью 36 уплотнения 24 (фиг.3).

[0028] В соответствии с различными вариантами выполнения, как показано на фиг.2, первое плечо 28, второе плечо 30 и основная часть 26 совместно образуют U-образный элемент (если смотреть в направлении, обращенном к главной оси (aPmb) части 26). В некоторых случаях часть 26, плечо 28, плечо 30 и выступ 34 выполнены по существу за одно целое и изготовлены из одного материала. В этих случаях запирающий элемент 20 может быть выполнен из цельного куска одного материала, например, с помощью ковки, литья, формования или иного способа. В конкретных

случаях указанный материал представляет собой материал, способный упруго деформироваться при его введении в пространство/удалении из пространства в роторном узле 22, но в то же время являющийся достаточно прочным для выдерживания радиальной и окружной нагрузок, оказываемых уплотнением 24 (с удерживанием тем самым уплотнения 24 в окружном и радиальном направлениях). Данный материал может содержать сталь, например, содержащую от приблизительно 2,5% до приблизительно 12% хрома (например сплав INCO 615 или INCO 718). В соответствии с различными вариантами выполнения материал, используемый для изготовления закрепляющего элемента 20, обеспечивает гибкость элемента 20 в ответ на действие силы. То есть в ответ на силу сжатия, действующую на плечо 28 и/или плечо 30, размер пространства 32 между этими двумя плечами 28, 39 уменьшается (и возвращается к исходному при устранении этой силы сжатия). В некоторых случаях, как показано на фиг.2, толщина основной части 26, измеренная в осевом направлении (в направлении А, перпендикулярном главной оси (aPmb) части 26), превышает суммарную осевую толщину первого плеча 28 и второго плеча 30. Кроме того, следует понимать, что состав материала закрепляющего элемента 20 может обеспечивать гибкость элемента 20 в нескольких направлениях. Например, элемент 20 также может реагировать на силу сжатия, приложенную к любому количеству точек на первом плече 28, втором плече 30 и/или основной части 26, так что элемент 20 может быть сжат в направлении, совпадающем с главной осью (aPmb) части 26 (соответствующем окружному направлению, проходящему вокруг роторного узла 22). То есть в некоторых случаях сила сжатия может быть приложена к основной части вдоль главной оси (aPmb) для введения закрепляющего элемента в местоположение внутри узла 22 или удаления из него.

[0029] В некоторых вариантах выполнения, как показано на схематическом трехмерном виде в аксонометрии закрепляющего элемента 40 ротора, приведенном на фиг.4, элемент 40 может иметь одно или более отверстий 42, проходящих в осевом направлении через первое плечо 28 и/или

второе плечо 30. В различных вариантах выполнения эти отверстия 42 могут снижать вес элемента 40 по сравнению с элементом 20, что обеспечивает более простое обращение с элементом 40 (например, его введение в часть паровой турбины 2 или удаление из нее).

[0030] На фиг.5 изображен схематический вид в аксонометрии роторного узла 22, показанного на фиг.3, без закрепляющего элемента 20. На фиг.6 изображен трехмерный вид в аксонометрии части роторного узла 22 без окружного уплотнения 24 и закрепляющего элемента 20. На фиг.7 изображен трехмерный вид в аксонометрии части роторного узла 22, не содержащего элемента 20, но дополнительно содержащего элементы 54 для удерживания уплотнения, описанные в данном документе. На фиг.8 изображен роторный узел 22, содержащий окружное уплотнение 24, элементы 44 для удерживания уплотнения и запирающий элемент 20.

[0031] В соответствии с фиг.3, но со ссылкой на фиг.5-8, роторный узел 22 содержит корпус 46 ротора, имеющий паз 48, который проходит по существу по всей окружности вокруг главной оси (А) корпуса 46 (главной оси А, соответствующей оси вращения паровой турбины). Паз 48 может иметь первичный паз 50, проходящий по существу по всей окружности вокруг корпуса 46, и вторичный паз 52 (фиг.5, 6 и 7), проходящий в осевом направлении от первичного паза 50 только по части окружности вокруг корпуса 46 ротора. Как показано на фиг.3, роторный узел 22 может содержать окружное уплотнение 24, расположенное в первичном пазу 50 и проходящее по существу по всей окружности вокруг корпуса 46 (например, в виде частей или одного сплошного куска материала). На фиг.7 и 8 изображены дополнительные компоненты в роторном узле 22, к которым относится набор элементов 54 для удерживания уплотнения (например, элементы, расположенные по окружности), расположенных в первичном пазу 50 и находящихся в контакте с осевой поверхностью 56 уплотнения 24. Как показано на фиг.8, запирающий элемент 20 расположен во вторичном пазу 52 (и по существу заполняет его) и находится в контакте с осевой поверхностью 56 уплотнения 24. Размеры элемента 20 могут обеспечивать его скольжение с прохождением во вторичный паз 52 или из него для закрепления уплотнения 24, например, с использованием, среди прочего, выступа 34 для взаимодействия с радиально внутренней поверхностью 36 уплотнения 24. Как описано в данном документе, U-образная форма закрепляющего элемента 20, наряду с его гибкой структурой, может обеспечивать возможность введения элемента 20 в паз 52/выведения из него для закрепления/открепления элементов 54 (и, в свою очередь, окружного уплотнения 24). Как показано на фиг.5 и 7, в некоторых вариантах выполнения уплотнение 24 может иметь углубление 43, проходящее только по части окружности и образующее разрыв между смежными частями осевой поверхности 56. В некоторых случаях размеры этого углубления 43 могут обеспечивать размещение в нем запирающего элемента 20, и оно может совпадать с вторичным пазом 52.

[0032] Во время работы паровой турбины 2 роторный узел 22 может удерживать уплотнение 24 путем приложения осевого давления к осевой поверхности 56. В частности, элементы 54 для удерживания уплотнения могут оказывать осевое давление на окружное уплотнение (у осевой поверхности 56), тогда как запирающий элемент 20 закрепляет элементы 54 на месте по окружности (при этом первое плечо 28 удерживается во вторичном пазу 52). Кроме того, элемент 20 взаимодействует с осевой поверхностью уплотнения 24 внутри углубления 43 с обеспечением ограничения поворота уплотнения 24 относительно корпуса 46 ротора. Кроме того, выступ 34 взаимодействует с радиально внутренней поверхностью уплотнения 24 для ограничения осевого вращения этого уплотнения 24 относительно корпуса 46. Следует понимать, что в соответствии с различными вариантами выполнения запирающий элемент 20 (и роторный узел 22) могут использоваться в ряде ступеней в паровой турбине (например турбине 2) и могут способствовать как монтажу/демонтажу компонентов окружного уплотнения, так и уменьшению износа и проблем, обусловленных выходом компонентов из строя.

[0033] Используемая в данном документе терминология применяется исключительно для описания конкретных вариантов выполнения и не должна считаться ограничивающей изобретение. Подразумевается, что используемые формы единственного числа также охватывают формы множественного числа, если из контекста с очевидностью не следует иное. Следует также понимать, что используемые в данном описании термины «содержит» и/или «содержащий» указывают на наличие перечисленных признаков, чисел, этапов, операций, элементов и/или компонентов, но не исключают наличие или добавление одного или более других признаков, чисел, этапов, операций, элементов, компонентов и/или их групп.

[0034] В предложенном описании примеры, в том числе предпочтительный вариант выполнения, используются для раскрытия данного изобретения, а также для обеспечения возможности реализации изобретения на практике, включая изготовление и использование любых устройств и установок и осуществление любых соответствующих или предусмотренных способов, любым специалистом. Объем правовой охраны изобретения определен формулой изобретения и может охватывать другие примеры, очевидные специалистам в данной области техники. Подразумевается, что такие другие примеры находятся в рамках объема формулы изобретения, если они содержат конструктивные элементы, не отличающиеся от описанных в дословном тексте формулы, или эквивалентные конструктивные элементы, незначительно отличающиеся от описанных в дословном тексте формулы.

Предлагаются запирающий элемент (20, 40) ротора, а также соответствующий узел (22) и паровая турбина (2). Конкретные варианты выполнения содержат запирающий элемент (20, 40) ротора, предназначенный для удерживания окружного уплотнения (24) в паровой турбине (2) и имеющий основную часть (26), первое плечо (28), проходящее от основной части (26), второе плечо (30), проходящее от основной части (26), причем первое плечо (28), второе плечо (30) и основная часть (26) ограничивают пространство (32), расположенное в осевом направлении между первым плечом (28) и вторым плечом (30), при этом запирающий элемент также имеет выступ (34), проходящий от второго плеча (30) в осевом направлении от указанного пространства и выполненный с размерами, обеспечивающими его контакт с радиально внутренней поверхностью окружного уплотнения (24). Использование уплотнения становится более эффективным, при этом предотвращен износ уплотнения и смежных компонентов. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Запирающий элемент (20, 40) ротора, предназначенный для удерживания окружного уплотнения (24) в паровой турбине (2) и содержащий

основную часть (26),

первое плечо (28), проходящее от основной части (26),

второе плечо (30), проходящее от основной части (26), причем указанное первое плечо (28), указанное второе плечо (30) и основная часть (26) ограничивают пространство (32), расположенное в осевом направлении между указанным первым плечом (28) и указанным вторым плечом (30), и

выступ (34), проходящий от указанного второго плеча (30) в осевом направлении от указанного пространства (32) и выполненный с размерами, обеспечивающими его контакт с радиально внутренней поверхностью (36) окружного уплотнения (24),

причем в ответ на сжимающее усилие, действующее на указанное первое плечо (28) и/или указанное второе плечо (30), размер пространства (32) между указанным первым плечом (28) и указанным вторым плечом (30) уменьшается.

2. Запирающий элемент (20, 40) по п.1, в котором указанное первое плечо (28) проходит от основной части (26) в направлении, по существу перпендикулярном продольной оси основной части (26) и соосном с радиальным направлением в паровой турбине (2), при этом указанное второе плечо (30) по существу параллельно указанному первому плечу (28).

3. Запирающий элемент (40) по п.1, в котором указанное первое плечо (28) и/или указанное второе плечо (30) имеют набор отверстий (42), проходящих через них в осевом направлении.

4. Запирающий элемент (20, 40) по п.1, в котором указанное первое плечо (28), указанное второе плечо (30) и основная часть (26) вместе образуют по существу U-образный элемент.

5. Запирающий элемент (20) по п.1, в котором основная часть (26), указанное первое плечо (28), указанное второе плечо (30) и выступ (34) выполнены в виде единого целого и изготовлены из одного материала.

6. Запирающий элемент (20) по п.5, в котором указанный материал содержит сталь.

7. Запирающий элемент (20) по п.1, в котором за счет уменьшения размера пространства (32) между указанным первым плечом (28) и указанным вторым плечом (30) обеспечена возможность введения и удаления указанного элемента в радиальном направлении из паровой турбины (2) с обеспечением удерживания окружного уплотнения (24).

8. Запирающий элемент (20) по п.7, в котором выступ (34) выполнен с размерами, обеспечивающими его взаимодействие с радиально внутренней поверхностью окружного уплотнения (24) при удерживании окружного уплотнения (24) в паровой турбине (2).

9. Роторный узел (22) паровой турбины, содержащий

корпус (46) ротора, имеющий паз (48), который проходит по существу по всей окружности вокруг оси вращения корпуса (46) и содержит

первичный паз (50), проходящий по существу по всей окружности вокруг корпуса (46) ротора, и

вторичный паз (52), проходящий в осевом направлении от первичного паза (50) и только по части окружности вокруг корпуса (46) ротора,

окружное уплотнение (24), расположенное в первичном пазу (50) и проходящее по существу по всей окружности вокруг корпуса (46) ротора,

набор элементов (54) для удерживания уплотнения, расположенных в первичном пазу (50) и находящихся в контакте с осевой поверхностью (56) окружного уплотнения (24), и

запирающий элемент (20, 40) ротора, расположенный во вторичном пазу (52), находящийся в контакте с осевой поверхностью (56) окружного уплотнения (24) и имеющий выступ (34), который взаимодействует с радиально внутренней поверхностью (36) окружного уплотнения (24),

причем запирающий элемент (20, 40) ротора содержит

основную часть (26),

первое плечо (28), проходящее от основной части (26) в направлении, по существу перпендикулярном ее продольной оси,

второе плечо (30), проходящее от основной части (26) и по существу параллельное указанному первому плечу (28),

причем указанное первое плечо (28), указанное второе плечо (30) и основная часть (26) ограничивают пространство (32), расположенное в осевом направлении между указанным первым плечом (28) и указанным вторым плечом (30),

при этом выступ (34) проходит от указанного второго плеча (30) в осевом направлении от указанного пространства (32).

10. Роторный узел (22) по п.9, в котором указанное первое плечо (28) и/или указанное второе плечо (30) имеют набор отверстий (42), проходящих через них в осевом направлении.

11. Роторный узел (22) по п.9, в котором указанное первое плечо (28), указанное второе плечо (30) и основная часть (26) вместе образуют U-образный элемент.

12. Роторный узел (22) по п.9, в котором толщина основной части (26), измеренная в осевом направлении, превышает общую толщину указанного первого плеча (28) и указанного второго плеча (30), измеренную в осевом направлении.

13. Роторный узел (22) по п.9, в котором основная часть (26), указанное первое плечо (28), указанное второе плечо (30) и выступ (34) выполнены в виде единого целого и изготовлены из одного материала.

14. Роторный узел (22) по п.13, в котором указанный материал содержит сталь, причем в ответ на сжимающее усилие, действующее на указанное первое плечо (28) и/или указанное второе плечо (30), размер пространства (32) между указанным первым плечом (28) и указанным вторым плечом (30) уменьшается c обеспечением тем самым возможности введения запирающего элемента (20, 40) в указанный вторичный паз (52) или удаления из него.

15. Паровая турбина (2), содержащая

кожух (7) и

роторный узел (22), по меньшей мере частично расположенный в указанном кожухе (7) и содержащий

корпус (46) ротора, имеющий паз (48), который проходит по существу по всей окружности вокруг оси вращения корпуса (46) и имеет

первичный паз (50), проходящий по существу по всей окружности вокруг корпуса (46) ротора, и

вторичный паз (52), проходящий в осевом направлении от первичного паза (50) и только по части окружности вокруг корпуса (46) ротора,

окружное уплотнение (24), расположенное в первичном пазу (50) и проходящее по существу по всей окружности вокруг корпуса (46) ротора,

набор элементов (54) для удерживания уплотнения, расположенных в первичном пазу (50) и находящихся в контакте с осевой поверхностью (56) окружного уплотнения (24), и

запирающий элемент (20, 40) ротора, расположенный во вторичном пазу (52), находящийся в контакте с осевой поверхностью (56) окружного уплотнения (24) и имеющий выступ (34), который взаимодействует с радиально внутренней поверхностью (36) окружного уплотнения (24),

причем запирающий элемент (20, 40) ротора содержит

основную часть (26),

первое плечо (28), проходящее от основной части (26) в направлении, по существу перпендикулярном ее продольной оси,

второе плечо (30), проходящее от основной части (26) и по существу параллельное указанному первому плечу (28),

причем указанное первое плечо (28), указанное второе плечо (30) и основная часть (26) ограничивают пространство (32), расположенное в осевом направлении между указанным первым плечом (28) и указанным вторым плечом (30),

при этом выступ (34) проходит от указанного второго плеча (30) в осевом направлении от указанного пространства (32).

16. Паровая турбина (2) по п.15, в которой указанное первое плечо (28) и/или указанное второе плечо (30) имеют набор отверстий (42), проходящих через них в осевом направлении.

17. Паровая турбина (2) по п.15, в которой указанное первое плечо (28), указанное второе плечо (30) и основная часть (26) вместе образуют U-образный элемент.

18. Паровая турбина (2) по п.15, в которой толщина основной части (26), измеренная в осевом направлении, превышает общую толщину указанного первого плеча (28) и указанного второго плеча (30), измеренную в осевом направлении.

19. Паровая турбина (2) по п.15, в которой основная часть (26), указанное первое плечо (28), указанное второе плечо (30) и выступ (34) выполнены по существу в виде единого целого и изготовлены из одного материала.

20. Паровая турбина (2) по п.19, в которой указанный материал содержит сталь, причем в ответ на сжимающее усилие, действующее на указанное первое плечо (28) и/или указанное второе плечо (30), размер пространства (32) между указанным первым плечом (28) и указанным вторым плечом (30) уменьшается с обеспечением тем самым возможности введения запирающего элемента (20, 40) в указанный вторичный паз (52) или удаления из него.