RU2000444C1 - Лабиринтовое уплотнение турбомашины - Google Patents

Abstract

Использование: в турбостроении дл  уплотнени  зазора между статором и ротором турбомашины, в частности паровой турбины . Сущность изобретени : в лабиринтовом уплотнении между статорной и роторной детал ми установлены р д гребней с образованием между ними камер торможени , уравнительные камеры отделены от камер торможени  перегородками с отверсти ми; последние выполнены различной площади поперечного сечени  и размещены в перегородке с увеличением площади поперечного сечени  по ходу рабочего тела, гребни могут быть закреплены на статорной уплотн ющей поверхности. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к области тур- биностроени , в частности к лабиринтовым уплотнени м турбомашины, и может быть использовано в тех случа х, когда требуетс  предотвратить возможные протечки через зазоры между статором и ротором.

Известно лабиринтовое уплотнение, имеющее р д последовательно расположенных гребней, служащих дл  торможени  потока.

Недостатком такой конструкции  вл етс  низкое качество уплотнени  из-за отсутстви  конструктивных мер, снижающих утечки рабочего тела через уплотнение. Из- за неравномерности распределени  давлени  по вл ютс  неуравновешенные возбуждающие силы, вызывающие вибрацию ротора турбомашины.

Прототипом изобретени  служит лабиринтовое уплотнение турбомашины. содержащее р д последовательно размещенных между с гаторной и роторной уплотн емыми поверхност ми гребней с образованием между гребн ми камер торможени  и уравнительные камеры, отделенные от камер торможени  перегородками с отверсти ми. Отверсти  выполнены одинакового диаметра , а уравнительные камеры - в специальной втулке , плотно соединенной с ротором.

Недостатком прототипа  вл етс  неудовлетворительное качество уплотнени  в силу р да причин. Наличие втулки увеличивает диаметр уплотн емого соединени  и при идентичных размерах зазора уплотн емую площадь, а следовательно, утечки через уплотнение. Кроме того, отрицательно сказываетс  на величине утечек недостаточна  эффективность торможени , посколько одинаковые отверсти  лишь выравнивают окружную неравномерность. Кроме того, установка втулки на роторе возможна при температуре рабочего тела не выше 400°С. При более высоких температурах происходит ослабление посадки, по вл ютс  дисбаланс и вибрации, что снижает надежность работы.

Цель изобретени  - повышение качества уплотнени  и надежности.

ю

с

ю о о о

Ј Ь

Јь

о

В лабиринтовом уплотнении турбома- шины, содержащем р д гребней, последовательно размещенных между статорной и роторной уплотн емыми поверхност ми с образованием между гребн ми камер торможени , и уравнительные камеры, отделенные от камер торможени  перегородками с отверсти ми, указанна  цель достигаетс  тем, что перегородка выполнена с отверсти ми различной площади поперечного сечени , при этом отверсти  размещены в перегородке с увеличением площади поперечного сечени  по ходу рабочего тела.

При этом целесообразно исполнение, при котором гребни закреплены на статорной уплотн емой поверхности.

На фиг. 1 изображен продольный разрез уплотнени ; на фиг. 2 - то же. поперечный разрез.

Лабиринтовое уплотнение содержит неподвижные гребни 1, камеры 2 торможени , св занные отверсти ми 3 в перегородке со смежной уравнительной камерой 4. Поверхность ротора 5, соседние неподвижные гребни 1 образуют камеры 2 торможени . Уравнительна  камера 4 выполнена над гребн ми 1 и жестко с ними св зана. Обойма статора 6 может быть разделена на отдельные сегменты, которые зафиксированы пружинами 7 в корпусе 8. Между поверхностью ротора 5 и неподвижными гребн ми 1 образованы зазоры 9. Отверсти  3 выполнены увеличивающимис  по ходу рабочего тела .

Рабочее тело ускор етс  в зазоре 9, затем вследствие расширени  потока в камере 2 торможени  кинетическа  энерги  потока частично переходит в тепловую и величина скорости падает. Изменение проходного сечени  отверстий 3 по ходу рабочего тела позвол ет организовать контролируемое движение части утечки через уравнительную камеру 4. В зоне максимальных значений уплотн емой среды, т.е. в первых по ходу рабочего тела камерах торможени , проходное сечение отверстий меньше, чем в зоне минимальных дл  данного отсека значений давлени . За счет изменени  проходного сечени  отверстий возникает перетекание части утечки через уравнительную камеру с последующим вду- вом по нормали к направлению движени  через зазоры 9 в зону пониженного давлени . Такое направление вдува, эжектирова- ние и смешение потоков увеличивает диссипацию энергии, интенсифицирует вихревое движение в камерах 2 торможени , приводит к росту аэродинамического сопротивлени  и снижению утечки через уплотн емые зазоры 9.

Неравномерность по окружности зазора 9 вызывает неравномерность давлени  и скорости в зазоре 9 и камере 2 торможени . Указанна  неравномерность распределени  параметров  вл етс  причиной возникновени  дополнительных сил, действующих на поверхность ротора 5 и вызывающих вибрацию установки. Дл  уменьшени  возбуждающей силы предусмотрены уравнительные камеры 4. Отверсти  3 в перегородках между камерами имеют максимальное сопротивление (минимальный диаметр) в зоне повышенного давлени  и минимальное сопротивление (максимальный диаметр) в зоне минимального дл  данного отсека давлени . За счет этого внутри уравнительной камеры 4 устанавливаетс  среднее значение давлени  дл  данного отсека . Окружна  неравномерность давлени  и пульсации давлени  сглаживаютс  за счет

демпфирующего объема и перетечек рабочего тела внутри.одной уравнительной камеры 4. Чем большую часть окружности занимает одна камера 4 и чем больше ее объем, тем выше эффект от ее использовани .

Поверхность ротора 5, ограничивающа  камеры 2 торможени , может выполн тьс  с кольцевыми проточками, которые уменьшают величину утечек.

Выполнение отверстий 3 с уееличиваю- щимс  диаметром по ходу рабочего тела, организаци  уравнительных камер 4, жестко св занных с неподвижными гребн ми 1,

позвол ет отказатьс  от размещени  на поверхности ротора 5 втулки с уравнительными камерами и, следовательно, добитьс  снижени  утечек рабочего тела за счет интенсификации торможени  и уменьшени 

Claims (2)

1. Лабиринтовое уплотнение турбома- шины, содержащее р д гребней, последовательно размещенных между статорной и роторной уплотн емыми поверхност ми с образованием между гребн ми камер торможени , и уравнительные камеры, отде- ленные от камер торможени  перегородками с отверсти ми, отличающеес  тем, что, с целью повышени  качестве уплотнени  и надежности, перегородка выполнена с отверсти ми различной площади поперечного сечени , при этом отверсти  размещены в перегородке с увеличением площади поперечного сечени  по ходу рабочего тела.

2. Уплотнение по п. 1, о т л и ч е ю щ е е- с   тем, что гребни закреплены на статор ной уплотн емой поверхности

VUS.L

8

Риг. a

k