CN101539032B - 铁素体自调边界汽封 - Google Patents
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Abstract
铁素体自调边界汽封适用于汽轮机，为了提高汽轮机的效率，使汽封圈的滑板齿具有两级浮动功能，在设定的边界条件下，能够随着运行工况的变化，从边界条件的上限至下限自动调节。其特征在于：将多等分的新型汽封圈的截面制成T尾型，背部加装板式弹簧后，滑入汽缸体已有的T尾槽内。再在多等分的滑板的背部，装上高温薄片弹簧，配合在新型汽封圈的内槽，使滑板背部空腔和进汽腔相通，滑板在高温薄片弹簧的作用下，使滑板的齿和转轴相接触。再在滑板的等分接头处均开出园形槽，装入高温螺旋弹簧，滑板及迷宫齿均用铁素体制成，构成铁素体自调边界汽封。
Description
技术领域：
本发明适用于汽轮机的轴封、叶顶汽封、隔板汽封。
背景技术：
已知在汽轮机内部用于做功的高温高压汽体，是靠汽封圈来实现密封的，这种汽封圈与转轴之间保留有0.3mm至1.2mm的动静间隙，因此密封效果很差，直接影响汽轮机的运行效率。为此，近年来在汽轮机行业出现了许多新型汽封圈结构，从动静间隙的大小来看，基本没有边界条件的设定，在汽轮机起停的工况下，要么密封齿和转轴处于接触状态、要么因动静间隙较小发生碰磨，因此在汽轮机起停的工况下，就有引起汽轮机振动的可能性；或者在汽轮机正常运行时，动静间隙又太大，造成汽体大量泄漏。
特别是已知技术中的金属密封齿，一旦和转轴发生碰磨势必损伤转轴，甚至引起转轴变弯的事故发生，所以近年来又出现了碳素齿的接触汽封，然而碳素齿强度差又易碎。
发明内容：
按照汽轮机实际运行工况要求，汽封圈的动静间隙最好能随运行工况的变化自动调节，而这种调节的范围，必须设定边界条件，即汽轮机起停时其边界条件设定为：动静间隙值大于转子最大的振动量，称边界条件的上限；而在正常运行时其边界条件设定为：动静间隙值为零，称边界条件的下限。
这是因为汽轮机在起车和停车的工况下，有个升速和降速过程，当转速在通过临界转速时，转子会发生共振，如若这一振动频率刚好和汽封圈的固有频率相等，怡巧这时动静间隙又为零，就会引起汽封圈也一起共振，进而扩大振动的严重性。
本发明的目的是设计一种能够自调边界的汽封，这样既可以保证密封效果，提高汽轮机的效率，又可以保证汽轮机起停的安全性。
本发明的目的是这样来实现的：
其原理结构主要由汽缸体1、板式弹簧2、新型汽封圈3、高温薄片弹簧4、高温、高压汽体5、转轴6、进汽腔7、滑板8、铁素体迷宫齿9、高温螺旋弹簧10组成，如附图1、附图2所示。其中汽缸体1、板式弹簧2、转轴6属已知原结构；高温、高压汽体5是原理要素。
其特征在于：
将多等分的新型汽封圈3的截面制成T尾形，背部加装板式弹簧2后，滑入汽缸体1已有的T尾槽内，组成一级浮动。再在多等分的滑板8的背部装上高温薄片弹簧4后，配合在新型汽封圈3的内槽，并在滑板8背部的整体园周上留出一个空腔，并使这一空腔和进汽腔7相通。滑板8在高温薄片弹簧4的作用下，使滑板8的内径园周面与转轴6的外径园周面接触，这时动静间隙为零，达到边界条件的下限，构成了滑板8的二级浮动。
为了使滑板8获得边界条件的上限，再在滑板8的等分接头处均开出园形槽，并装入高温螺旋弹簧10，其装法如附图1、附图2所示。
在汽轮机的正常运行工况下，滑板8处于边界条件的下限，这时动静间隙为零，为了防止迷宫齿9和转轴6碰磨而损伤转轴，将迷宫齿9用铁素体材料制成，并镶嵌入新型汽封圈3的凹槽内；同理将滑板8也用铁素体材料整体制成，并在和转轴6接触的部位制成两道尖齿，使其能在边界条件的下限连续运行。
因为铁素体在高温状态下其硬度会大大地削弱，质地变软，所以能够满足上述碰磨和动静间隙为零的工况要求。
本发明的工作原理：将多等分的新型汽封圈3的截面制成T尾形，背部加装板式弹簧2后，滑入汽缸体1已有的T尾槽内，构成了新型汽封圈3的一级浮动，由于板式弹簧2具有很高的硬度，所以一级浮动称作硬浮动。如若单纯依靠硬浮动，那么新型汽封圈3的每一个齿，是无法满足边界条件下限工况的，所以一级浮动只不过是为了应对事故状态而设置的。
为此本发明又设置了二级浮动，也称作软浮动，即在多等分的滑板8的背部装上高温薄片弹簧4后，配合在新型汽封圈3的内槽，并在滑板8的背部留出一个空腔，滑板8在高温薄片弹簧4的弹力作用下，使滑板8的内径园周面与转轴6的外径园周面接触，满足了边界条件的下限要求，构成了滑板8的有效浮动，这就是二级浮动，即软浮动。由于二级软浮动所使用的高温薄片弹簧4，其弹力远远小于板式弹簧2，所以使得滑板8作用于转轴6的压力非常小，再加上滑板8是由铁素体材料制成的，并配以两道连体的尖齿，所以才能按边界条件的下限运行。滑板8的肩头用以控制边界条件的下限，即确保动静间隙值为零；而螺旋弹簧10却是为了控制滑板8边界条件的上限，即动静间隙值一般控制在0.5mm至2mm。
以上所述为本发明的一级浮动和二级浮动的构成，为了使汽轮机在起车和停车的工况下，能够在边界条件范围内，使滑板8位置从下限变到上限，将高温螺旋弹簧10的弹力，设计成略大于高温薄片弹簧4的压力，这样当进汽腔7还没有进入高温、高压汽体5前，或撤掉高温、高压汽体5后，此时即为汽轮机的起车和停车工况，滑板8的背部仅有高温薄片弹簧4的压力，而其压力又小于高温螺旋弹簧10的弹力，因此滑板8被高温螺旋弹簧10举起，不再和转轴接触，躲避了转子过临界转速时的共振过程；当汽轮机正常运行时，高温、高压汽体5通过进汽腔7进入到滑板8的背部，并对滑板8的背部产生一种压力，这种压力和高温薄片弹簧4的压力相叠加，作用于滑板8的背部，这个作用力则远远大于高温螺旋弹簧10的弹力，将滑板8又推回转轴6，构成有效浮动。
本发明的技术方案，能使滑板8具有两级浮动的灵活工作状态，在设定的边界条件下，随着运行工况的变化，从边界条件的上限至边界条件的下限自动调节；又由于铁素体迷宫齿9、滑板8均由铁素体制成，因此本发明的技术方案不仅密封效果好，而且能够躲避转轴的振动，滑板8不仅强度高，而且不易破碎，因此运行十分可靠、安全。
附图说明
附图1是本发明的原理结构示意图；
附图2是本发明的原理结构剖面图。
具体实施方式：
本发明是由汽缸体1、板式弹簧2、新型汽封圈3、高温薄片弹簧4、高温、高压汽体5、转轴6、进汽腔7、滑板8、铁素体迷宫齿9、高温螺旋弹簧10组成。其特征在于：将多等分的新型汽封圈3的截面制成T尾形，背部加装板式弹簧2后，滑入汽缸体1已有的T尾槽内，组成一级浮动。再在多等分的滑板8的背部装上高温薄片弹簧4后，配合在新型汽封圈3的内槽，并在滑板8背部的整体园周上留出一个空腔，并使这一空腔和进汽腔7相通。滑板8在高温薄片弹簧4的作用下，使滑板8的内径园周面与转轴6的外径园周面接触，构成了滑板8的二级浮动。再在滑板8的等分接头处均开出园形槽，并装入高温螺旋弹簧10。
将迷宫齿9用铁素体材料制成，并镶嵌入新型汽封圈3的凹槽内；同理将滑板8也用铁素体材料整体制成，并在和转轴6接触的部位制成两道尖齿。
滑板8的肩头用以控制边界条件的下限，螺旋弹簧10用以控制边界条件的上限。
Claims (1)
1.一种铁素体自调边界汽封结构，由汽缸体(1)、板式弹簧(2)、汽封圈(3)、高温薄片弹簧(4)、转轴(6)、进汽腔(7)、滑板(8)、铁素体迷宫齿(9)、高温螺旋弹簧(10)组成，其特征在于：将多等分的汽封圈(3)的截面制成T尾形，背部加装板式弹簧(2)后，滑入汽缸体(1)已有的T尾槽内，组成一级浮动，再在多等分的滑板(8)的背部装上高温薄片弹簧(4)后，配合在汽封圈(3)的内槽，并在滑板(8)背部的整体圆周上留出一个空腔，并使这一空腔和进汽腔(7)相通，滑板(8)在高温薄片弹簧(4)的作用下，使滑板(8)的内径圆周面与转轴(6)的外径圆周面接触，构成了滑板(8)的二级浮动，再在滑板(8)的等分接头处均开出圆形槽，并装入高温螺旋弹簧(10)，将迷宫齿(9)用铁素体材料制成，并镶嵌入汽封圈(3)的凹槽内，同理将滑板(8)也用铁素体材料整体制成，并在和转轴(6)接触的部位制成两道尖齿，组成铁素体自调边界汽封，滑板(8)的肩头用以控制边界条件的下限，螺旋弹簧(10)用以控制边界条件的上限。
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