CS257314B1

CS257314B1 - Turbine Gauge Overload Seal

Info

Publication number: CS257314B1
Application number: CS868004A
Authority: CS
Inventors: Miroslav Stastny; Pavel Hudecek
Original assignee: Miroslav Stastny; Pavel Hudecek
Priority date: 1986-11-05
Filing date: 1986-11-05
Publication date: 1988-04-15
Also published as: CS800486A1

Abstract

Nadbandážová ucpávka turbinového stupně, zejména parní turbiny, s obvodovým těsněním ve formě pravého labirintu, přičemž přední okraj bandáže oběžných lopatek je opatřen zkosením, a na přední vnitřní části věnce rozváděcího kola je vytvořen první prstencový výstupek. Na tento výstupek navazuje první prstencová komora, vytvořená'uvnitř věnce rozváděcího kola a směrem k oběžné lopatce omezená osazením předního čela bandáže. V zadní vnitřní části věnce rozváděcího kola je vytvořena druhá prstencová komora, jejíž částečné dno tvoří horní plocha druhého prstencového výstupku, vytvořeného na vnitřní přední části věnce dalšího rozváděcího kola, spodní část tohoto druhého prstencového výstupku je zešikmena směrem k rozváděcím lopatkám dalšího rozváděcího kola. Zadní stěnu druhé prstencové komory tvoří část předního čela věnce tohoto dalšího rozváděcího kola, přilehlá ke druhému prstencovému výstupku. Zadní vnější okraj bandáže oběžných lopatek je opatřen zkosením. Zkosení předního okraje bandáže je upravené na jejím vnitřním obvodu, kdežto zkosení zadního okraje bandáže je upraveno na jejím vnějším obvodu. Obě tato zkosení jsou však stejného, souhlasného směru.An over-bandage seal of a turbine stage, in particular a steam turbine, with a circumferential seal in the form of a true labyrinth, wherein the front edge of the impeller blade band is provided with a chamfer, and a first annular projection is formed on the front inner part of the impeller ring. This projection is followed by a first annular chamber formed inside the impeller ring and limited towards the impeller by the shoulder of the front face of the band. In the rear inner part of the impeller ring, a second annular chamber is formed, the partial bottom of which is formed by the upper surface of the second annular projection formed on the inner front part of the impeller ring of another impeller, the lower part of this second annular projection is inclined towards the impeller blades of the next impeller. The rear wall of the second annular chamber is formed by a part of the front face of the impeller ring of this next impeller, adjacent to the second annular projection. The rear outer edge of the impeller blade band is provided with a chamfer. The bevel of the front edge of the bandage is provided on its inner circumference, while the bevel of the rear edge of the bandage is provided on its outer circumference. However, both of these bevels are in the same, consistent direction.

Description

Vynález se týká nadbandážové ucpávky turbinového stupně, zejména parní turbíny, s obvodovým těsněním ve formě pravého labyrintu.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a turbine stage overband seal, in particular a steam turbine, with a peripheral seal in the form of a right labyrinth.

Dosud se používá jako nadbandážové ucpávky mezi bandážemi oběžných lopatek a vnitřním povrchem věnců rozváděčích kol pravého nebo nepravého labyrintového těsnění. Tato labyrintová těsnění mají nejčastěji dva radiální labyrintové břity, vytvořené bu3 na bandážích oběžných lopatek, nebo na vnitřním povrchu věnců rozváděčích kol, anebo na obou těchto součástech, kdy radiální břity někdy vzájemně přesahují své vrcholy a směřují do mezer mezi protějšími břity. Nevýhodou takových řešení je zejména poměrně velký únik páry z turbinového stupně do nadbandážové ucpávky a současně značná disipace energie hlavního proudu páry turbinovým stupněm vlivem neusměrněného výtoku páry z nadbandážové ucpávky.To date, it is used as an over-band seal between the blades of the impeller blades and the inner surface of the rims of the right or false labyrinth seals. These labyrinth seals most often have two radial labyrinth blades formed either on the blades of the impeller blades or on the inner surface of the rims of the guide wheels, or both, where the radial blades sometimes overlap each other and point to the gaps between the opposite blades. The disadvantage of such solutions is, in particular, the relatively large steam leakage from the turbine stage into the overband casing and at the same time a considerable dissipation of the mainstream steam energy through the turbine stage due to the non-directed outflow of steam from the overband casing.

Cílem vynálezu je zmenšit nevýhody dosavadních řešení a dokonalejším, výrobně realizovatelným řešením obvodové části turbinového stupně dosáhnout především přeměny co největší části kinetické energie páry, proudící nadbandážovou ucpávkou v energii tepelnou a v důsledku toho dosáhnout lepší těsnicí schopnosti této nadbandážové ucpávky.It is an object of the present invention to reduce the disadvantages of the prior art solutions and to improve the production of the peripheral portion of the turbine stage by converting as much of the kinetic energy of the steam flowing through the overband seal into thermal energy.

K tomuto cíli byl zaměřen výzkum, na jehož základě byl vytvořen vynález konstrukčního uspořádání nadbandážové ucpávky turbinového stupně. Tato nadbandážové ucpávka sestává z labyrintových břitů, umístěných nad bandáží oběžných lopatek a z tvarované bandáže, podle vynálezu jehož podstata spočívá v tom, že přední okraj bandáže oběžných lopatek je opatřen zkosením, a že na přední vnitřní části věnce rozváděcího kola je vytvořen první prstencový výstupek.To this end, research was carried out, on the basis of which the invention of the structural arrangement of the overbandage packing of the turbine stage was created. The overband gauge seal consists of labyrinth blades positioned above the impeller bandage and a shaped bandage according to the invention, wherein the front edge of the impeller bandage is provided with a chamfer and a first annular projection is formed on the front inner portion of the guide ring rim.

Na tento výstupek navazuje první prstencová komora, vytvořená uvnitř věnce rozváděcího kola a směrem k oběžné lopatce omezená osazením předního čela bandáže.This projection is followed by a first annular chamber formed inside the rim of the guide wheel and towards the impeller blade limited by the front face of the bandage.

V zadní vnitřní části věnce rozváděcího kola je vytvořena druhá prstencová komora, jejíž částečné dno tvoří horní plocha druhého prstencového výstupku, vytvořeného na vnitřní přední části věnce dalšího rozváděcího kola, spodní část tohoto druhého prstencového výstupku je zešikmena směrem k rozváděcím lopatkám dalšího rozváděcího kola. Zadní stěnu druhé prstencové komory tvoří část předního čela věnce tohoto dalšího rozváděcího kola, přilehlá ke druhému prstencovému výstupku. Zadní vnější okraj bandáže oběžných lopatek je opatřen zkosením. Zkosení předního okraje bandáže je upraveno na jejím vnitřním obvodu, kdežto zkosení zadního okraje bandáže je upraveno na jejím vnějším obvodu. Obě tato zkosení jsou však stejného, souhlasného směru.A second annular chamber is formed in the rear inner portion of the guide ring rim, the partial bottom of which is the upper surface of the second annular protrusion formed on the inner front part of the further guide wheel rim, the lower part of the second annular protrusion being inclined towards the guide vanes of the next guide wheel. The rear wall of the second annular chamber forms a portion of the front rim face of this further guide wheel adjacent the second annular protrusion. The rear outer edge of the blade bandage is provided with a bevel. The taper of the leading edge of the bandage is provided on its inner circumference, while the taper of the leading edge of the bandage is provided on its outer circumference. However, both of these chamfers are in the same, consistent direction.

Výhodou nadbandážové ucpávky turbinového stupně podle vynálezu je především podstatně lepší těsnicí schopnost, ke které značně přispívají vytvořené prstencové komory, které působí jako přídavné těsnicí elementy. Usměrnění proudu páry, způsobené kanálem, vzniklým mezi zkosením zadního okraje bandáže oběžných lopatek a druhým prstencovým výstupkem přináší zmenšení ztrát kinetické energie za bandáží a současně zlepšuje rovnoměrnost proudění páry do dalšího rozváděcího kola. Nadbandážové ucpávka podle vynálezu je přiměřeně výrobně jednoduchá a je ji možno při konstrukci turbíny realizovat bez zvláštních požadavků na technologii výroby a montáž turbíny.The advantage of the turbine stage overband gauge according to the invention is, in particular, a substantially improved sealing ability, to which the formed annular chambers, which act as additional sealing elements, contribute considerably. The rectification of the steam flow caused by the channel formed between the chamfer of the trailing edge of the blades of the impeller blades and the second annular protrusion results in a reduction of the kinetic energy losses behind the bandage while improving the uniformity of steam flow to the next guide wheel. The overband seal according to the invention is reasonably simple to manufacture and can be realized in the construction of the turbine without special requirements for the technology of production and assembly of the turbine.

Příklad praktického provedení nadbandážové ucpávky turbinového stupně podle vynálezu je znázorněn na připojeném výkresu jako nárysný řez částí věnce rozváděcího kola a příslušného oběžného kola.An example of a practical embodiment of the turbine stage overband gauge seal according to the invention is shown in the attached drawing as a front sectional view of a portion of the guide ring gear and the respective impeller.

Jak je z tohoto výkresu patrno, sestává nadbandážové ucpávka turbinového stupně podle tohoto příkladu provedení v podstatě z labyrintových břitů 22, umístěných na vnitřním obvodu věnce 2_ rozváděcího kola 02 nad tvarovanou bandáží 1. oběžných lopatek J5; dále sestává z první prstencové komory 4^ vytvořené uvnitř boční Části věnce 2_ rozváděcího kola 02 a omezené osazením 12 předního čela bandáže .1 oběžných lopatek jS, a také ze druhé prstencové komory 5, vytvořené zčásti ve vnitřní obvodové části věnce 2 rozváděcího kola 02, zčásti pak tvořené úsekem předního čela 33 věnce 2 dalšího rozváděcího kola 03, horní plochou druhého prstencového výstupku 30 a zadním okrajem bandáže _1 oběžných lopatek 6, opatřeným zkosením 11.As can be seen from this drawing, the turbine stage overband gauge seal according to this embodiment consists essentially of labyrinth blades 22 located on the inner circumference of the guide gear rim 2 above the contoured bandage 1 of the vanes 15; it further comprises a first annular chamber 4 formed inside the lateral part of the gear wheel rim 2 and limited by a shoulder 12 of the front face of the impeller vanes 18, and also a second annular chamber 5 formed partly in the inner peripheral portion of the gear wheel rim 2, partly formed by a section of the front face 33 of the rim 2 of the other guide wheel 03, the upper surface of the second annular projection 30 and the rear edge of the bandage 1 of the blades 6 provided with a chamfer 11.

Vstup páry do nadbandážové ucpávky je podle tohoto příkladu provedení*po průchodu rozváděcími lopatkami 226 rozváděcího kola 02 tvořen mezikruhovým kanálem, který je vymezen prostorem mezi prvním prstencovým výstupkem 20, vytvořeným na spodním okraji přední vnitřní části věnce 2 rozváděcího kola 02 a mezi zkosením 10, vytvořeným na předním okraji bandáže 1. oběžných lopatek 6. Část páry, proudicí z rozváděčích lopatek 226 rozváděcího kola 02, vtéká tedy do první prstencové komory 4. tak, že je donucena ke značné změně směru vlivem prvního prstencového výstupku 20 i zkosení 10 předního okraje bandáže 2: oběžných lopatek j$. Na takto upravený vstup navazuje první prstencová komora 4., která navazuje šikmou, resp. kuželovou stěnou na první prstencový výstupek 20 a pokračuje kolmou a válcovou stěnou k labyrintovým břitům 22, z nichž bok nejbližšího břitu 22 ukončuje tu část první prstencové komory _4, která je vyhloubena ve věnci 2 rozváděcího kola 02.The steam inlet to the overband seal according to this embodiment after passing through the guide vanes 226 of the guide wheel 02 is formed by an annular channel defined by the space between the first annular projection 20 formed at the lower edge of the front inner part of the guide wheel rim 2 and the chamfer 10. The part of the steam flowing from the guide vanes 226 of the guide wheel 02 thus flows into the first annular chamber 4 so that it is forced to significantly change direction due to the first annular projection 20 and the chamfer 10 of the front edge. bandage 2: impeller blades j $. The modified inlet is connected to the first annular chamber 4, which follows the inclined, respectively. a conical wall onto the first annular projection 20 and continues through a perpendicular and cylindrical wall to the labyrinth blades 22, from which the side of the nearest lip 22 terminates that portion of the first annular chamber 4 which is recessed in the rim 2 of the guide wheel 02.

V této prstencové komoře _4 existuje jistý přetlak páry, která dále proniká prstencovými mezerami mezi vnějším povrchem bandáže 1_ oběžných lopatek a vnitřním povrchem věnce 2 rozváděcího kola 02, opatřeným labyrintovými břity 22 až do druhé prstencové komory _5. Tato prstencová komora 5_ je ve věnci 2^ rozváděcího kola 02 vytvořena jen částečně; v tomto věnci 2 k ní přísluší jen boční plocha posledního labyrintového břitu 22 a válcová - stropní - plocha.In this annular chamber 4 there is a certain overpressure of steam which further penetrates the annular gaps between the outer surface of the impeller blade band 1 and the inner surface of the rim 2 of the guide wheel 02 provided with labyrinth blades 22 up to the second annular chamber 5. This annular chamber 5 is only partially formed in the rim 2 of the guide wheel 02; in this ring 2, only the lateral surface of the last labyrinth blade 22 and the cylindrical - ceiling - surface belong to it.

Další dvě stěny, v řezu k sobě kolmé, jsou tvořeny jednak částí předního čela 33 věnce _3 dalšího rozváděcího kola 03, a jednak horní plochou druhého prstencového výstupku 30, vyčnívajícího ze spodní části věnce 3, dalšího rozváděcího kola 03. Řečená horní plocha druhého prstencového výstupku 30 tak tvoří neuzavřené dno druhé prstencové komory _5. V první i druhé prstencové komoře 4_, _5 dochází k rotujícímu vířivému proudění, které způsobuje intenzivní disipaci energie, takže obě prstencové komory _4, _5 působí jako přídavné těsnicí elementy.The other two walls, perpendicular to each other, are formed by a portion of the front face 33 of the rim 3 of the next guide wheel 03 and by an upper surface of the second annular protrusion 30 projecting from the bottom of the rim 3 of the next guide wheel 03. the projection 30 thus forms the non-closed bottom of the second annular chamber 5. In the first and second annular chambers 4, 5 there is a rotating swirling flow which causes intense dissipation of energy, so that both annular chambers 4, 5 act as additional sealing elements.

Výstup z druhé prstencové komory 5 je tvarován jednak druhým prstencovým výstupkem 30, jehož spodní část je zešikmena směrem k rozváděcím lopatkám 336 dalšího rozváděcího kola 03, a v blízkosti těchto rozváděčích lopatek 336 přechází plynulým zaoblením do válcového vnitřního povrchu věnce _3 dalšího rozváděcího kola 03, a jednak zkosením 11 zadního okraje bandáže 1_ oběžných lopatek _6. Mezi spodní částí tohoto druhého prstencového výstupku 30 a zešikmením 11 kuželového tvaru vzniká výstupní kanál, jímž proudí pára z druhé prstencové komory 5. do hlavního proudu páry, která prochází turbinovým stupněm. Tato část páry, která protéká nadbandážovou ucpávkou, se vrací do hlavního proudu s minimálními přídavnými ztrátami a bez narušení vstupních poměrů do dalšího rozváděcího kola. To má za následek zvýšení vnitřní termodynamické účinnosti turbinového stupně, a tedy i celé průtokové části parní turbíny.The outlet of the second annular chamber 5 is shaped by a second annular projection 30, the bottom of which is inclined towards the guide vanes 336 of the next guide wheel 03, and in the vicinity of the guide vanes 336 passes smoothly into the cylindrical inner surface of the rim 3 of the other guide wheel 03. and on the other hand by beveling 11 of the trailing edge of the blades 7 of the blades 6. Between the lower part of this second annular projection 30 and the conical-shaped bevel 11, an outlet channel is formed, through which steam flows from the second annular chamber 5 into the main steam stream which passes through the turbine stage. This part of the steam flowing through the overband seal is returned to the mainstream with minimal additional losses and without disturbing the input conditions to the next distributor wheel. This results in an increase in the internal thermodynamic efficiency of the turbine stage and hence of the entire flow part of the steam turbine.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A turbine stage over-band seal consisting of labyrinth blades positioned above a blade bandage and a shaped bandage characterized in that the leading edge of the blade bandage (1) is provided with a bevel (10) and on the front inner part of the rim (2). 1) of the guide wheel (02), a first annular protrusion (20) is formed and adjoins the first annular chamber (4) formed inside the guide ring (2) of the guide wheel (02) and also in the rear inner part of the guide ring (2) (02), a second annular chamber (5) is formed, and also that the rear outer edge of the impeller (1) bandage (6) is provided with a chamfer (11).

An overbandage gland according to claim 1, characterized in that the partial bottom of the second annular chamber (5) forms the upper surface of the second annular projection (30) formed on the inner front of the rim (3) of the other guide wheel (03). the portion is inclined towards the guide vanes (336) of the further guide wheel (03), and that a portion of the front face (33) of the rim (3) of the other guide wheel (03) adjacent the second annular projection (30) forms the rear wall of the second annular chambers (5).

An overbandage gland according to Claims 1 and 2, characterized in that the chamfer (10) of the leading edge of the bandage (1) is provided on its inner periphery, while the chamfer (11) of the leading edge of the bandage (1) is provided on its outer circumference, and both of these chamfers (10, 11) are in the same direction

1 drawing