Способ дросселирования рабочего тела в лабиринтовом уплотнении турбомашины Советский патент 1977 года по МПК F01D11/02 F01D25/04 

(54 СПОСОБ ДРОССЕЛИРОВАНИЯ РАБОЧЕГО ТЕЛА В ЛАБИРИНТОВОМ УПЛОТНЕНИИ ТУРБОМАШИНЫ

Изобретение касается турбостроения и относится Клабиринтовым уплотнениям вала и ло кггочного аппараг;.

Известен способ дросселирования рабочего тела в лабиринтовых уплотнениях турбомашины путем последовательно повторяющихся операций ускорения потока и гашения его скорости

Скорость потока в уплотнении имеет окружную составляющую, направленную в сторону вращения и обусловленную закруткой потока перед уплотнениями в направляющих лопатках и разгрузочных отверстиях дисков, а также трением о вращающиеся детали уплотнения. При наличии эксцентриситета это приводит к неравенству входного и выходного зазоров для струек рабочего тела, протекающего через камеру, и вызывает в уплотнении окружную неравномерность давления.

Если упомянутая окружная составляющая больше скорости прецессии, то в уплотнении результирующая сил давления является возмущающей, поскольку она оказывается направленной перпендикулярно эксцентриситету в сторону вращения и поддерживает прямую прецессию ротора и низкочастотную вибрацию.

Цель изобретения - уменьщение низкочастотной вибрации турбомащины за счет сниженин возмущающей силы давления среды, действующей на ротор при несовпадении центров ротора и статора.

Для достижения этой цели поток среды в уплотнении закручивают в направлении, обратном вращению ротора по ходу рабочего тела, уменьшая окружную составляющую скорости потока до величины, равной или меньшей скорости прецессии ротора.

На фиг. 1 схематически изображено устройство, с помощью которого реализуется данный способ; на фиг. 2 - вид А фиг. 1; на фиг. 3. 4 и 5-варианты выполнения уплотнений ротора; на фит. 6 и 7 - варианты выполнения уплотнений на бандаже лопаток.

Концевое или диафрагменное уплотнение образовано поверхностью ротора 1 и обоймой 2 с уплотнительными гребнями 3. Выступы 4 обой.мы 2 повернуты по ходу потока в сторону, противоположную вращению ротора (фиг. 2) и образуют входные каналы уплотнения. Эти каналы могут быть выполнены перед уплотнительными гребнями 3 или между ними на деталях статора турбины или на бандаже 5 лопаток 6 ротора (фиг. 6 и 7).

Способ состоит в следующем.

Поток рабочего тела проходит через каналы, образованные выступами 4. и получает направление, противоположное вращению ротора. Это уменьшает окружную скорость потока до величины, равной или меньшей скорости прецессии ротора. Направление закрутки потока может даже измегшться на противоположное. При наличии эксцентриситета между осями ротора и статора окружное распределение зазоров между гребнями уплотнения и ротором становится неравномерным. При наличии окружной составляюш,ей скорости потока в уплотнении большей, чем окружная скорость прецессии ротора, траектория элементарной струйки потока в уплотнении изогнута, вследствие чего создается неравенство входного и выходного зазоров. Соотношение между входным и выходным зазорами неодинаково для струек, расположенных в разных частях окружности. Это создает окружную неравномерность давления между гребнями, результируюшая сила которого перпендикулярна эксцентриситету и направлена в сторону вращения, т.е. является возмущающей и поддер { ивает низкочастотную вибрацию. Уменьшая, согласно способу, окружную составляющую скорости потока в уплотнениях, добиваются уменьшения и возмущающей силы при равенстве окружной составляющей скорости потока и скорости прецессии .ротора. Траектории струек приобретают вид прямых отрезков параллельных оси; входной и выходной зазоры для, каждой струйки равны между собой, и давление между гребнями постоянно по окружности, т.е. возмуиюющая сила отсутствует.

Если окружная составляющая скорости потока становится меньше скорости прецессии ротора или направлена против вращения, то окружная неравномерность давления между гребнями возникает вновь, но его равнодействующая оказывается направленной против вращения и подавляет (демпфирует) низкочастотную вибрацию. Таким образом, воздействуя на окружную составляюпхую скорости потока при дросселировании, согласно изобретению, можно уменьшить и устранить низкочастотную вибрацию. Формула изобретения Способ дросселирования рабочего тела в лабиринтовом уплотнении турбомашины путем последовательно повторяющихся операций ускорения потока и гашения его скорости, отличающийся тем, что, с целью уменьшения низкочастотной вибрации турбомашины за счет снижения возмущающей силы давления среды, действующей на ротор -при несовпадении центров ротора и статора, поток в уплотнении закручивают в направлении, обратно.м вращению ротора по ходу рабочего тела, уменьщая окружную составляющую скорости потока до величины, равной или меньщей скорости прецессии ротора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: I. Щегляев А. В. Паровые турбины, М., «Энергия, 1967, с. 155-160.

Vuz.S