Лабиринтовое уплотнение для турбомашины Советский патент 1991 года по МПК F01D11/02 

Изобретение относится к турбостроению и может быть использовано при проектировании или реконструкции лабиринтовых концевых и диафрагменных уплотнений турбомашин.

Целью изобретения является повышение экономичности и надежности турбомашин .

На фиг. 1 представлен продольный разрез лабиринтового уплотнения для турбомашины при ее работе на стационарных режимах, характеризующихся незначительным укорочением ротора относительно статора турбомашины; на фиг. 2 - продольный разрез лабиринтового уплотнения для турбомашины при ее работе на режимах, характеризующихся значительным укорочением ротора относительно статора турбомащины.

Лабиринтовое уплотнение для турбомашины содержит статор 1, имеющий чередующиеся короткие 2 и длинные 3

гребни, расположенные соответственно напротив кольцевых выступов 4 и кольцевых впадин 5 ротора 6. На участках периферийных поверхностей 7, распо- ложенных на сторонах выступов 4, противоположных упорному подшипнику 89 выполнены конические проточки 9, в«ршины которых ориентированы в сторону теплового расширения ротора 6 о упорного подшипника 8. При этом поток рабочей среды в уплотнении направлен навстречу коническим проточ- ка.м 9 а

/

Между короткими гребнями 2 и периферийными поверхностями 7 кольцевых выступов 4 расположены переменные радиальные зазоры 10, величина которых зависит от относительного (относительно с татора 1) осевого положения ротора 6,

Внутренняя поверхность каждой из кольцевых впадин 5 состоит из трех участковt двух цилиндрических учас-т- 11 и 12 разного диаметра (диамет участка 11 больше диаметра участка 12) и конического участка 13S соединяющего цилиндрические участки 11 и 12, Цилиндрический участок 11 прилегает к выступу 4 в расположенному ч со стороны упорного подшипника 8, a цилиндрический участок 12 - к выступу 4, противоположному стороне упорного подшипника 8, Вершина конического участка 13 впадины 55 так же, ка и конической проточки 99 ориентирована в сторону теплового расширения ротора 6 от упорного подшипника 8 и направлена навстречу потоку рабоче среды в уплотнении. При этом между каждым, длинным гребнем 3 и соответствующей ему впадиной 5 расположен участок 14 с переменным радиальным зазором,-так же определяемым относительным осевым положением ротора 6.

Уплотнение работает следующим образом

При пусках турбомашины из горячег и неостывшего состояний при значительных начальных относительных укорочениях ротора 6 на этапах разворот и работы на малых нагрузках, когда турбомашина еще недостаточно прогрета, выступы 4 и впадины 5 ротора 6 занимают крайнее левое положение относительно статора 1 (см„ риг. 2). При этом радиальные зазоры 10 и 14 в уплотнении имеют максимальную величину. Таким образом,, при пусках на

0

5

0

5

0

5

0

5

этапах разворота и начального нагру- жения, когда наиболее вероятны задевания в -уплотнениях из-за повышенной Деформации статора 1 и вибрации .ротора 6, установка максимальных величин радиальных зазоров 10 и 14 снижает вероятность задевания выступов 4 и впадин 5 ротора 6 о гребни 2 и 3 статора 1.

По мере прогрева турбомашины и расширения ротора 6 относительно статора 1 в направлении стрелки 15 радиальные зазоры 10 и 14 уменьшаются, и при работе турбомашины на стационарном режиме, когда укорочение ротора 6 относительно статора 1 сравнительно невелико (см. фиг. 1), величины радиальных зазоров 10 и 14 достигают своих минимальных значений.

Изобретение позволяет, таким образом, устанавливать переменные радиальные зазоры в лабиринтовом уплотнении, что, с одной стороны, обеспечивает минимальные протечки при работе турбомашины та стационарных режимах и, с другой стороны, предотвращает задевание в уплотнениях при работе турбомашины на неустановившихся тепловых режимах (в основном, при пусках на этапах разворота и начального нагружения), характеризующихся значительными относительными укорочениями ротора. Формула изобретения

1,Лабиринтовое уплотнение для турбомашины, содержащее чередующиеся короткие и длинные гребни, расположенные на статоре напротив соответственно кольцевых выступов с коническими проточками и кольцевых впадин ротора, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и экономичности турбомашины, конические проточки выполнены на периферийной поверхности выступов и ориентированы своими вершинами в сторону теплового расширения навстречу потоку рабочей среды.

2.Уплотнение по п. 1, отличающееся тем, что внутренняя поверхность каждой кольцевой впадины ротора выполнена в виде двух цилиндрических участков разного диаметра, соединенных между собой коническим участком, ориентированным своей вершиной в сторону теплового расширения

ротора навстречу потоку рабочей среды.

8 8

г в,

3 1

П 5 Ю 11 # 11

Изобретение относится к турбостроению и может быть использовано при проектировании.или реконструкции концевых и диафрагменных лабиринтовых уплотнений (ЛУ) турбомашины (Т). Цель изобретения - повышение экономичности и надежности Т. ЛУ выполнено в виде чередующихся коротких 2 и длинных 3 гребней, расположенных на статоре 1 напротив кольцевых выступов 4 и впадин 5 на роторе (Р) 6. На периферической части выступов 4 и на внутренней поверхности впадин 5 выполнены конические проточки 9 и 13, ориентированные вершинами конических поверхностей в сторону теплового расширения Р 6 от упорного подшипника 8 и навстречу потоку рабочей среды в ЛУ. При пусках Т из горячего и неос- тывгаего состояний на этапах разворо - та и начального нагружения, характеризующихся значительными значениями относительного укорочения Р, переменные радиальные зазоры (РЗ) 10 и 14 имеют максимальную величину, что способствует повышению надежности на начальных этапах пуска Т. На дальнейших этапах нагружения при пуске Т по мере нагрева Т и снижения величины относительного укорочения Р, РЗ 10 и 14 уменьшаются и достигают своих минимальных значений на номинальном режиме работы Т. Минимальные значения РЗ 10 и 14 способствуют повышению экономичности Т при ее работе на номинальном режиме. 2 ил.

$4.7Ч 9 2% 3 f

Редактор Е. Полионова

Составитель В« Кириллов

Техред М.Моргентал Корректор А, Обручар

Заказ 1457

Тираж 332

ВНИШ1И Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д„ 4/5

15/

7

Фиг

Фиг. 2

Подписное