CN106285790A - 汽封结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种汽封结构，包括：与动叶叶顶固定的围带、与汽缸固定的汽封环，所述汽封环的内环面设有汽封长齿和汽封短齿，所述围带的外环面设有凸台，所述凸台与所述汽封短齿相对；取所述凸台的与气流来流方向相对的一端面为前端面，所述凸台的前端面上设有圆弧形截面的第一环形凹槽。本发明的汽封结构，具有以下有益效果：汽封短齿齿尖与凸台的位置关系，以及凸台前端面上圆弧形凹槽的设置，形成阻流涡系，使蒸汽泄漏量比现有技术下降17%-25%，从而使机组效率得到大大提高。

Description

汽封结构

技术领域

本发明涉及电站汽轮机的汽封结构技术领域，特别是涉及一种汽封齿与动叶围带凸台相互配合的汽封结构。

背景技术

关于密封问题的设计在科学技术领域有非常重要的意义，对火力发电的主要设备汽轮机和燃气轮机以及航空和航天发动机等透平机械的设计尤为重要。现代火力发电技术对动力装置越来越高的技术经济性要求推动了透平机械密封技术的不断发展，先进的转子和静子间的动密封技术可显著提高透平机械的工作效率和可靠性。现有技术的汽轮机的漏汽损失占其效率损失的22％左右，采用先进密封设计可大大减小泄漏量，显著改善转子运行的稳定性。

汽轮机通流部分隔板与转轴之间，动叶顶部和汽缸之间，以及转鼓结构的反动级静叶与转鼓之间都存在间隙，且间隙前后存在压力差，这样，进入级的蒸汽就有一部分不通过动叶通道，而经间隙流到后面，造成损失，称为级内漏汽损失。而为了防止动静部分发生摩擦，汽轮机汽缸两端与所穿过的主轴之间必须留有一定的间隙，由于压力差的存在，在高压端总有部分蒸汽向外泄漏出，而在低压端为避免空气进入汽缸破坏真空，一般要送入略高于大气压的轴封蒸汽，该蒸汽一部分漏入低压汽缸内，另一部分向外漏出。这些漏汽不做任何有用功，造成外部漏汽损失。减少泄露量最直接有效的办法是增加汽封齿数和减小汽封齿间隙，但是在实际的工程应用中，由于汽封结构跨距有一定的限制，汽封齿数就不能无限制的增加，换言之，跨距一定时，存在一个合理的汽封齿数；出于结构安全考虑，动静件不易碰撞，所以汽封间隙在特定的安全系数下也有一定的下限；从而现有技术的汽封结构蒸汽泄漏量大，使机组效率低。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种蒸汽泄漏量小、使机组效率高的汽封结构，以克服现有技术的上述缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种汽封结构，包括：与动叶叶顶固定的围带、与汽缸固定的汽封环，所述汽封环的内环面设有汽封长齿和汽封短齿，所述围带的外环面设有凸台，所述凸台与所述汽封短齿相对；

取所述凸台的与气流来流方向相对的一端面为前端面，所述凸台的前端面上设有第一环形凹槽。

优选地，取所述汽封短齿与所述凸台的外环面的间隙为δ，则所述汽封短齿的齿尖与所述凸台的前端面之间的间距L的取值范围为0.5δ＜L＜2.0δ。

优选地，所述汽封短齿与所述汽封环的内环面之间保持倾斜角α，其中40°<α<90°。

优选地，取所述凸台的高度为H，则所述第一环形凹槽的截面为弧形，第一环形凹槽的半径R的取值范围为0.8H<R<1H。

优选地，所述汽封环的内环面设有多条第二环形凹槽，所述汽封长齿和汽封短齿通过钎焊工艺焊接于所述第二环形凹槽内。

如上所述，本发明的汽封结构，具有以下有益效果：

1、汽封短齿齿尖与凸台的位置关系，以及凸台前端面上圆弧形凹槽的设置，形成阻流涡系，使蒸汽泄漏量比现有技术下降17％-25％，从而使机组效率得到大大提高。

2、汽封短齿与汽封环内环面之间的倾斜角的设置，使气封短齿与汽封环内环面之间也形成阻流涡系，使蒸汽泄漏量得到进一步降低，从而使机组效率得到进一步提高。

3、汽封长齿和汽封短齿通过钎焊工艺焊接于所述汽封环的环形凹槽内，使汽封环的制造工艺简单，从而使汽封环的制造成本低。

附图说明

图1显示为本发明的汽封结构在α＝90°时的截面示意图。

图2显示为图1中I视图的局部放大图。

图3显示为本发明的汽封结构在α＝60°时的截面示意图。

图4显示为气流经过本发明的汽封结构时的气流流向示意图。

图5显示为本发明的汽封结构的第一环形凹槽的第二种实施方式的示意图。

图6显示为本发明的汽封结构的第一环形凹槽的第三种实施方式的示意图。

图7显示为本发明的汽封结构的第一环形凹槽的第四种实施方式的示意图。

元件标号说明

100 汽封环

110 汽封长齿

120 汽封短齿

200 动叶

300 围带

310 凸台

311 前端面

312 第一环形凹槽

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图7。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

鉴于现有技术的汽封结构蒸汽泄漏量大，使机组效率低。本发明的发明人设计出一种汽封结构，通过在围带凸台的前端面设置圆弧形截面的第一环形凹槽；并使汽封短齿的齿尖到围带凸台前端面的间距与汽封短齿到围带凸台外环面的间隙保持一定的比例，在围带凸台和汽封短齿之间形成阻流涡系，从而使蒸汽泄漏量降低，使机组效率提高。

以下，将通过具体实施例来对本发明的汽封结构进行详细说明。

如图1所示，一种汽封结构，包括：与动叶200叶顶固定的围带300、与汽缸固定的汽封环100，所述汽封环100的内环面设有汽封长齿110和汽封短齿120，所述围带300的外环面设有凸台310，所述凸台310与所述汽封短齿120相对。

如图1所示，取所述凸台310的与气流来流方向相对的一端面为前端面311，所述凸台的前端面311上设有第一环形凹槽312。

如图2所示，取所述汽封短齿120的齿尖与所述凸台310的外环面的间隙为δ，则所述汽封短齿120的齿尖与所述凸台的前端面311之间的间距L的取值范围为0.5δ＜L＜2.0δ。

如图3所示，所述汽封短齿120可以垂直于所述汽封环100的内环面，也可以与所述汽封环100的内环面之间保持一定的倾斜角α，其中，40°<α<90°。

如图4所示，所述凸台的前端面311上的圆弧形截面的第一环形凹槽312的设置，使本发明的汽封结构在汽封短齿120前形成阻流涡系。经过试验，在凸台的前端面311上设置圆弧形截面的第一环形凹槽301，与凸台的前端面311上不设置所述第一环形凹槽301相比，蒸汽泄漏量能够降低4％-12％。

图2所示的第一环形凹槽312的截面为弧形，由试验可知，取凸台310的高度为H，则第一环形凹槽312的半径R的取值范围为0.8H<R<1H时，阻流涡系的阻流效果最好。第一环形凹槽312的截面除了弧形以外，还可以有其它形状。如图5所示，第一环形凹槽312的截面为一斜线，该斜线与围带300的外环面之间形成锐角；如图6和图7所示，第一环形凹槽312的截面还可以有两条直线组合而成。如图6所示，第一环形凹槽312的截面的其中一直线与围带300的外环面连接并垂直，另一直线伸至凸台310的外环面，两条直线之间呈钝角；如图7所示，第一环形凹槽312的截面的其中一直线与围带300的外环面连接并呈钝角，另一直线伸至凸台310的外环面，两条直线之间呈钝角。

如图4所示，所述汽封短齿120与所述汽封环100的内环面之间保持一定的倾斜角α，也使本发明的汽封结构在汽封短齿120前形成阻流涡系。经过试验，当40°<α<90°时，α值越小，阻流效果越好，以α＝70°为例，与α＝90°时的蒸汽泄漏量相比，蒸汽泄漏量能够降低1％-3％。

如图2、图4所示，经过试验，所述汽封短齿120的齿尖与所述凸台的前端面311之间的间距L的取值范围为0.5δ＜L＜2.0δ时，整个阻流涡系的阻流效果最好，与L＝3δ相比，蒸汽泄漏量能够降低13％左右。

本发明的汽封环100的内环面最好设有多条第二环形凹槽(图中未示出)，汽封长齿110和汽封短齿120最好通过钎焊工艺焊接于所述第二环形凹槽内。这样的结构使汽封环100的制造工艺简单，从而使汽封环100的制造成本低。

综上所述，本发明的汽封结构的汽封短齿齿尖与凸台的位置关系，以及凸台前端面上圆弧形凹槽的设置，形成阻流涡系，使蒸汽泄漏量比现有技术下降17％-25％，从而使机组效率得到大大提高。汽封短齿与汽封环内环面之间的倾斜角的设置，使气封短齿与汽封环内环面之间也形成阻流涡系，使蒸汽泄漏量得到进一步降低，从而使机组效率得到进一步提高。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (5)

1.一种汽封结构，包括：与动叶(200)叶顶固定的围带(300)、与汽缸固定的汽封环(100)，所述汽封环(100)的内环面设有汽封长齿(110)和汽封短齿(120)，所述围带(300)的外环面设有凸台(310)，所述凸台(310)与所述汽封短齿(120)相对；其特征在于，

取所述凸台(310)的与气流来流方向相对的一端面为前端面(311)，所述凸台的前端面(311)上设有第一环形凹槽(312)。

2.根据权利要求1所述的汽封结构，其特征在于：取所述汽封短齿(120)与所述凸台(310)的外环面的间隙为δ，则所述汽封短齿(120)的齿尖与所述凸台的前端面(311)之间的间距L的取值范围为0.5δ＜L＜2.0δ。

3.根据权利要求1所述的汽封结构，其特征在于：所述汽封短齿(120)与所述汽封环(100)的内环面之间保持倾斜角α，其中40°<α<90°。

4.根据权利要求1至3任一项所述的汽封结构，其特征在于：取所述凸台(310)的高度为H，则所述第一环形凹槽(312)的截面为弧形，所述第一环形凹槽(312)的半径R的取值范围为0.8H<R<1H。

5.根据权利要求1至3任一项所述的汽封结构，其特征在于：所述汽封环(100)的内环面设有多条第二环形凹槽，所述汽封长齿(110)和汽封短齿(120)通过钎焊工艺焊接于所述第二环形凹槽内。