Лабиринтное уплотнение турбомашины Советский патент 1983 года по МПК F16J15/54 F01D11/02 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в турбомашинах, преимущественно в паровых турбинах. Известно лабиринтное уплотнение Typ мащ1шы, на поверхности вала которой п дроссельными гребнями нанесен абразив ньШ защитный слой Ш . Недостатками такого уплотнения являются: слолоюсть технологии и необходимость в уникальном плазменном плавильном оборудовании для нанесени абразивного слоя окислов титана и алю миния на специально обработанную танталом поверхность ротора; трудность ремонта покрытия в условиях эксплуата ции турбины; пригодность для турбомашины с роторами жесткого типа, в то время как все современные крутшые аз регаты имеют гибкие роторы; недостаточность защиты внутренних волокон вала от тепла трения, вьщеляющегося п одностороннем задевании ротора о статор в уплотнениях. Это произойдет, вопервых, иэ-,за малой толщины защитног слоя (порядка 0,О75 мм), во-вторых, вследствие отсутствия протечки рабочего тела через зону контакта. Кроме того, покрытие вала твердыми материал ми при жестких односторонних задевадиях не окааьшает сутлественного на износ дроссельных гребней и они будут врезаться в поверхностные слои вала, что вызовет его тепловой прогиб. Известно также лабиринтное уплотнение, содержащее-разрезные подвижные сегменты с дроссельными гребнями, прижатые пружинами к Т-образным патзам обоймы статора 2J . ; Однако при достаточно высоком давлении в турбине уплотнительные cer менты прижимаются паром к Т-образным пазам статора и уплотнение работает как жесткое при длительном од11остороннем зааевании в уплотнении вал успевает,получить достаточное количество тепла трения, которое сможет вызвать прогиб ротора, поскольку в зону контакта на проникает рабочая среда, поэтому такая конструкция уплот нения применяется в сочетании с тепло выми канав1сами на роторе. Известно лабиринтное уплотнение турбомашины,. содержащее разрезные подпружиненные сегменты с дроссельными гребн51ми, установленные в статоре с радиальным зазором между вершинами дроссельных гребней и ребер треугольного поперечного сечения много захватной косой накатки на роторе З. Такое уплотнение обладает повышенным гидравлическим сопротивлением, ч:то снижает утечку рабочей среды и повышает экономичность турбомащины. Однако высота ребер равна номинальному радиальному зазору в уплотнении, а в ребрах выполнены перпендику-. лфные к оси ротора кольцевые канавки,в которых размещены дроссельные гребни, что, во-первых, не позволяет воспринимать большие: относительные осевые перемещения ротора и статора, характерную для современных турбин, вовторых, не сможет предохранить поверх.ностные слои металла вала, лежащие под ребрами, от задеваний за дроссельныегребни при значительнь1х реформаднях ротора и статора турбины, а это может привести к тепловому прогибу вала; основания ребер разделены каналами, что вызывает повышенные утечки -рабочего тела по сравнению с гладким валом при частоте вращения ротора, меньше номинальной; сечение ребер имеет вид трапеции или эвольвентного зуба шестерни, что усложняет технологию выполнения ребер и удорожает турбину. I, . Целью изобретения является повышение наделшости, экономичности и гидродинамического сопротивления. Указанная цель достигается тем, что в лабиринтном уплотнении, содержащем разрезные подпружиненные сегменты с дроссельными гребнями, устано&ленные в статоре с радиальным зазором между вершинами дросселыа1х гребней и ребер треугольного поперечного сечения многозаходной косой накатки на роторе, угол при вершине ребер состав ; ляет 80 - 90, а высота ребер - 2-3 величины верхнего радиального зазора. На фигч 1 изображено лабиринтное уплотнение турбомашины, общий вид; на фиг. 2 - вид А на фиг.1 (участок косой накатки); на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг.2. Лабиринтное уплотнение состоит из обрймы (статора) 1, в которой установлены подвижные уплотнительные сегменны 2, прижатые плоскими пружинами 3 к Т-образному пазу 4 обоймы (стато ра) 1. В сегментах 2 закреплены дроссельные гребни 5. На поверхности ротоЬа 6 методом многозаходной косой на3катки с углом (j) понесены ребра треугол ного сечения. Угол с при вершине ребер треугодь ного сечения составляет 80-90°, а высота ребер составляет 2-3 величины верхнего радиального зазора между вершинами ребер и дроссельных гребней 5. Поскольку косая накатка работает ка элемент винтового насоса, ее следует выполнять правой либо левой с учетом направления движения рабочего тела через уплотнение таким образом, чтобы создавать дополнительное сопротивление потоку при протекании его под дроссель ными гребнями 5. При одностороннем задевании вращаю щегося ротора 6 за дроссельные гребни 5 в зонах контакта будут сохранятьс необходимые зазоры между ребрами, через которые будет протекать рабочая среда и отводить основное количество тепла трения. Ребра обладают невысоко 8944 механической прочностью, поэтому при . задевании они будут прорезаны дроссельными гребнями 5 без распространения тепла вглубь волокон ротора 6 и без существенного износа дроссельных гре&ней 5. Таким образом, вьшолнение лабириэгрного уплотнения с предлагаемыми геометрическими характеристиками позвол$ ет предотвратить развитие теплового прогиба ротора при его одностороннем задевании в уплотнении. При этом повьпиается маневренность турбины за счет отказа от вьшолнения в теле ротора тепловых компенсационных канавок, что Дозволяет сократить продолжительность пуска турбины и снизить пусковые зачураты, повышается экономичность турбины за счет уменьшения утечек рабочей среды, а также гидравлическое сопротивление уплотнения, поскольку косая накатка играет роль винтового насоса.

ЛАБИРИНТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ. ТУРБОМАШИНЫ, содержащее разрезные подпружиненные сегменты с дроссельными гребнями, установлш1ные в статоре с радиальным зазором между вершинами дроссельных гребней и ребер треугольного поперечного сечения многозаходной косой накатки на роторе, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, экономичности и гидродинамическсгр сопротивления, угол при вершине ребер составляет ВО - 9О°; а высота ребер - 2-3 величины, верхнего радиального зазора. / :л ел 00 i;0 4 ./