CN1053659A - 汽轮机的改进型迷宫密封 - Google Patents

Abstract

一个蜂窝式迷宫密封包括一排延长超过基础段 (7)的出口边的最末排蜂窝小室(9A)，以致最下游列 蜂窝状网眼的每一小室(9A)部分伸出基础段(7)的 量大约等于在基础段(7)中构成的排水开槽(11)的宽 度一半，以便为湿气通过基础段(7)从蜂窝小室(9)排 出。

Description

本发明通常涉及到蜂窝式迷宫密封，尤其涉及到一种用于低压汽轮机的改进型密封。

在美国4416457号专利中叙述了一种用于汽轮机的带开槽的蜂窝式迷宫密封（已转让给西屋电气公司）。

参考图1和2，其中，前面提到的美国专利中叙述的蜂窝式迷宫密封是由多个弧形环块构成。每一弧形环块包括一个基础段7和多排蜂窝小室9，蜂窝小室从基础段7沿径向向内伸延，以使每个小室9邻近叶片1开口。设置了多个孔口或开槽11，这样每个小室9至少与一个孔口相连，而大部分小室与两个孔口或开槽11相连。图的左侧的开槽11是向着叶片的进汽侧开口的，而图的右侧处的开槽11是向着叶片的出汽侧开口的。并在开槽11和小室9之间有一个内连通路，以便蒸汽和其中携带的水份通过基础段7从密封的进口流到出口。小室9大体上为具有六个壁面的六角形，大多数的六角形都与邻室共有壁面。

一个轴向布置的通孔布置在周边相邻的蜂窝式迷宫密封环块之间，它可以将收集在开槽11中的水由此疏出。在叶栅5中也设置了一个专用的疏水口（图上未示出），以排放在叶环5上固定的凹槽4的汽封中的疏水。

图3A是把现成的蜂窝式汽封布置在汽轮机叶片通道中的典型设计方案。在密封内径和叶片16的出口侧外径之间构成一个径向台阶。在表面12和表面12A之间开一条径向槽沟以便除去叶片通道流动的蒸汽和湿汽。要使转动叶片顶部（在汽封下部）离开的汽流很有效地转变方向是很困难的，因而也就难以把湿蒸汽引入抽汽口，这常常会造成这个区域里的流动紊乱。

假设来自密封的湿气可以大体上沿着一条轴向通道排出，且通过静叶16被带进下游主汽流中造成下游动叶的湿气侵蚀损坏。

通过观察流动场的情况及典型蜂窝式汽封装置出口处被湿气侵蚀的特征，来确定了由于汽封内径与外径表面之间的径向凸台而引起的紊流流型（驻滞涡流）。另外，被密封收集的湿气不可能按照意想流进下游除湿气的出口或排汽口中，可能把这两种现象归结为抽汽和水流越过密封的出口边处90°锐角的能力受到限制的缘故。

本发明的主要目的是提供一种改进的蜂窝式迷宫密封，这种密封可以安全地除去被密封收集的湿气。

为此目的，本发明属于一个围绕着汽轮机转子的叶片通道，沿着圆周布置的蜂窝式迷宫密封，上述密封包括一个基础段，该基础段在汽封的入口端加一个进汽边缘，而在汽封的出口端加一个出汽边缘，多排蜂窝小室从基础段沿径向向内延伸且靠近叶片开口，在上述基础段中构成许多开槽，以使每个小室至少固定在一个开槽上。蜂窝式迷宫密封的特征在于：至少一个开槽是向多排蜂窝小室的入口端开口的，并且至少一个开槽向多排蜂窝小室的出口端开口，从而允许蒸汽通过开槽和小室，从蜂窝式迷宫密封的进汽端流到出汽端。末级蜂窝小室延伸超出基础段的出汽边缘。

根据下面只做为举例来作的具体描述，并且参看所附图纸，本发明就变得非常明显易懂了。

图1是一张局部断面图，取自图2的Ⅰ-Ⅰ线，为一段汽轮机中装配的原有的蜂窝式迷宫密封;

图2是一张取自Ⅱ-Ⅱ线方向的平面图;

图3（a）是一张局部剖面示图，表示在本发明以前采用的蜂窝式迷宫密封;

图3（b）是一张局部剖视图，表示根据本发明的较佳实施例的蜂窝式迷宫密封的示图;

图4是图3中的一段迷宫密封放大了的顶视图;

图5是取自在图4上沿Ⅳ线的横向剖面图;

图6是取自图4上沿Ⅵ线的横向剖面图。

参考图3-6，蜂窝式迷宫密封3借助任一种常规方法通过基础段7连接到密封支承环12上。在静叶16出口侧和毗邻的静叶18入口侧的密封支承环12之间构成一个除湿气/抽出通道开口14，动叶1沿与流动方向相垂直的方向旋转。

基础段7借助开槽11提供了多个通道，迷宫密封3由多个弧形环块构成，每一环块包括一个基础段7和多列从基础段7沿径向向内延伸的蜂窝小室9，以使每个小室9邻近叶片1开口。每个小室9至少与一个通道11相连通。

基础段7具有一个出汽侧边缘20，如图1和2所描述的原有的密封中，出汽侧边缘延伸得比蜂窝小室长，这样可使其与镶在基础段上的最末排蜂窝小室一起集中起来遮住最末级开槽11。

根据本发明，在出汽侧处，蜂窝小室9的最末排9A中心超过基础段的条状槽7A（条状槽7A宽度基本上与开槽11的宽度相同），以致9A排中的一段小室突出于基础段7，这种结构为那些设有中心超过疏水槽11，沿圆周定向的小室壁构件的其他组小室，创建了一条内部的排放水的通道。于是该出口疏水如同它在出汽侧处离开蜂窝小室时一样，以径向方向引导流出。该径向疏水通道是在基础7的出口边缘20和9A到小室9的最外壁22之间，从旋转叶片顶部离心向外并冲击到蜂窝小室9的开口平面上的湿气水滴流，将为汽封的出口疏水流创建了一条径向向外的通道。

图6示出连通与图5所示的那些小室相邻的各组小室的轴向圆周的疏水通道。

一般地说，汽封3理想的内部疏水的特性是由动叶栅的入口到出口的压力降以及由离开叶片顶部和进入蜂窝小室结构的开口面上的湿气水滴产生的向外压力来确定的。

最末排或出口侧蜂窝小室列超出基础段7的出口边缘长度约为开槽的一半宽度为更好取的方案。

参看图3便可发现，叶片1如能延伸到汽封3之外的方案要比图1和图2所表示的原来人们已经知道的，把它仅仅集中到汽封底下的方案更为可取。最好延伸量由顶部截面宽度和相对于喉部宽度确定的静叶1最佳突出来确定。动叶出口边缘的伸出部分由于湿气水滴流因离心力而离开叶片顶部所产生的压力，为密封出口疏水流建立了一条径向向外的通道。另外，动叶出口边缘伸出部分还为汽封的出口侧蒸汽流的径向膨胀直接地创建了条件。这有助于将流动引导朝向除湿气口或抽汽口14，并在进入到下一级静叶栅处的外径表面附近提供良好的运转（损失小）的流动工况。

本发明允许增大下游抽汽或除湿气口的宽度，另一个办法是：如果由于密封和叶片环出口平面20和12（图3）相对于动叶片向上游移动，使抽汽口成为一个关键性的限制因素，则可以缩小叶片流道的轴向间隙。

很明显，对那些技术熟练的人员，对本发明可作出许多修改和变动。因此，必须提出以下的权利要求，确认所有这些修改和变动都应包括在本发明的精神实质和范围之内。

Claims (5)

1、一种围绕着汽轮机转子的叶片通流部分的圆周设置的蜂窝式迷宫汽封，上述汽封包括一个在汽封(3)的进汽端处具有一个入口边缘和在汽封(3)的出汽端处具有一个出口边缘的基础段，多列由该基础段(7)径向向内伸长并邻近叶片(1)开口的蜂窝小室(9)，多个在上述基础段(7)中构成的开槽(11)，这样使每个小室(9)至少被装设在一个开槽(11)上，上述汽封的特征在于：至少一个开槽(11)向着几列蜂窝小室(9)的入口端开口，且至少一个开槽(11)向着几列蜂窝小室(9)的出口端开口，从而允许蒸汽通过开槽(11)和小室(9)从蜂窝式迷宫密封的进汽端流向出汽端，且其特征在于最末排蜂窝小室(9A)突出于基础段(7)的出口边缘。

2、根据权利要求1的一种汽封，其特征在于每个转子叶片（1）具有一个出汽边缘，它延伸出蜂窝小室（9A）的最末排之外，为的是从那里引导出径向疏水的流道。

3、正如权利要求1列举的一种汽封，其特征在于开槽（11）在基础段（7）中周向延长。

4、正如权利要求1、2或3中列举的一种汽封，其特征在于：小室（9）为蜂窝状成形。

5、根据权利要求1至4所述的一种汽封，其特征在于最末排蜂窝小室（9A）的每一小室延伸超过基础段（7）的出口边缘的那部分大体上等于开槽（1）宽度的一半。

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