CN108204251B - 叶顶汽封出口导流结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种叶顶汽封出口导流结构，位于叶顶汽封出口腔室内，叶顶汽封出口腔室包括动叶、静叶、汽封持环和静叶持环，动叶的叶顶设有围带，汽封持环的内壁设有多个汽封齿，围带和汽封齿之间设有间距，静叶固定在静叶持环的内侧，静叶持环上面向汽封齿的轴侧面向外延伸形成凸起的导流部，导流部上设有导流面，导流面为曲面；沿气流流动方向，导流面与围带的间距逐渐变大。本发明通过设置导流部与动叶叶顶汽封结构相互配合，保持确定的位置关系，在动叶叶顶泄漏流出口处形成合理的腔室结构，对泄漏流进行引导，与下游静叶叶顶主流的交汇融合，从而减弱泄漏流对下游静叶叶顶流场的扰动，进而减少泄漏掺混损失，提高机组效益，带来经济收益。

Description

叶顶汽封出口导流结构

技术领域

本发明涉及电站汽轮机或燃气轮机，特别是涉及一种叶顶汽封出口导流结构。

背景技术

泄漏损失问题的研究在科学和技术领域都有非常重要的意义，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。汽轮机的漏汽损失占其效率损失的22％左右。动叶叶顶的泄漏流经过汽封齿以后，撞击在静叶持环上，被迫由轴向流动转变为径向流动，该部分径向气流与静叶流道的主流在静叶叶顶附近交汇掺混，引起静叶进口汽流角紊乱的同时，带来了很大的掺混损失。

汽轮机动叶为转动部件，随着汽轮机转子一起转动，在动叶叶顶围带和气缸之间必然的要存在间隙；由于动叶做功，叶片前后有压差的存在，所以间隙前后也有压差，于是上一级静叶出口的蒸汽在动叶叶顶附近分为两股流体，一股为主流流体流经动叶流道做功，另一部分流向动叶叶顶间隙且不做功。这部分不做功的流体也叫泄漏流，它带来的损失主要分为三部分，其一是流体不经过动叶带来的无功损失；其二是气流在动静间隙内的扰动损失，其三是泄漏流与下游主流交汇时的掺混损失。无功损失只与泄漏流体流量的大小有关系，为了减小无功损失，在叶顶的动静叶间隙内装有汽封结构，以此来减小泄漏量，通常当汽封结构确定以后，无功损失以及叶顶间隙内的扰动损失已经基本固定下来。合理的叶顶汽封出口腔室及导流段的设计可以减小泄漏流与下游的掺混损失，进一步减小泄漏损失。

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叶顶汽封出口导流结构，可以有效降低泄露流对下游静叶的流畅的扰动，从而提高机组效率。

为实现上述目的，本发明提供一种叶顶汽封出口导流结构，位于叶顶汽封出口腔室内，叶顶汽封出口腔室包括动叶、静叶、汽封持环和静叶持环，所述动叶的叶顶设有围带，所述汽封持环的内壁设有多个汽封齿，所述围带和所述汽封齿之间设有间距，所述静叶固定在所述静叶持环的内侧，所述静叶持环上面向汽封齿的轴侧面向外延伸形成凸起的导流部，所述 导流部上设有导流面，所述导流面为曲面；沿气流流动方向，所述导流面与所述围带的间距逐渐变大。

优选地，所述导流部面向汽封齿的末齿延伸后的端部形成外缘，所述外缘与所述末齿之间设有轴向间距L3，所述外缘与所述末齿齿顶之间设有径向间距L1，所述外缘与所述汽封持环之间设有径向间距L2。

优选地，所述外缘与所述末齿齿顶之间的径向间距L1≥0.5mm。

优选地，所述外缘与所述汽封持环之间的径向间距L2≥1.0mm。

优选地，所述外缘与所述末齿之间的轴向间距L3≥2mm。

优选地，所述导流面包括弧形相切的内弧面和外弧面。

优选地，所述动叶和静叶的间距为L，所述外弧面的半径为R1，且R1≥L/2；所述内弧面的半径为R2，且R2≥L/2。

优选地，所述导流面的截面为弯曲的多段线。

如上所述，本发明涉及的叶顶汽封出口导流结构，具有以下有益效果：本发明通过设置导流部与动叶叶顶汽封结构相互配合，保持确定的位置关系，在动叶叶顶泄漏流出口处形成合理的腔室结构，对泄漏流进行引导，与下游静叶叶顶主流的交汇融合，从而减弱泄漏流对下游静叶叶顶流场的扰动，进而减少泄漏掺混损失，提高机组效益，带来经济收益。

附图说明

图1为发明的局部结构示意图。

图2为图1中A处的放大图。

图3为图1中A处的放大图(未标明各零部件之间间距)。

元件标号说明

1 动叶

11 围带

111 围带凸台

2 静叶

3 汽封持环

31 汽封齿

411 末齿

4 静叶持环

41 导流部

411 导流面

412 外缘

413 内弧面

414 外弧面

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。

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”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。

如图1至图3所示，本发明提供一种叶顶汽封出口导流结构，位于叶顶汽封出口腔室内，叶顶汽封出口腔室包括动叶1、静叶2、汽封持环3和静叶持环4，所述动叶1的叶顶设有围带11，所述汽封持环3的内壁设有多个汽封齿31，所述围带11和所述汽封齿31之间设有容纳蒸汽通过的间距，所述围带11上设有多个凸台111，使蒸汽通过的途径发生改变，减少泄露流带来的无功损失，所述静叶2固定在所述静叶持环4的内侧，动叶1和静叶2之间设有间距为L，泄漏流经过所述汽封齿31后变为径向流动与下游静叶2流道的主流在静叶2叶顶附近交汇掺混。

如图1至图3所示，所述静叶持环4上朝向汽封齿31的轴侧面向外延伸形成凸起的导流部41，所述导流部41上设有导流面411，所述导流面411为曲面，所述导流部41用于改变泄露流流向，引导泄漏流与下游静叶2叶顶主流的交汇融合，防止泄露流撞击在静叶持环4上，其流动方向由轴向流动变为径向流动。沿气流流动方向，所述导流面411与所述围带11的间距逐渐变大，确保泄露流的流动方向始终不会变为径向，直至与静叶2叶顶主流的交汇融合，减小了泄漏流与下游的掺混损。

如图2和图3所示，优选地，所述导流部41延伸后的端部形成外缘412，所述外缘412针对着汽封齿31的末齿311，所述外缘412的厚度设为δ，δ≥1mm，所述外缘412的端部位于所述汽封持环4的下方，进一步确保泄露流离开汽封齿31后不会分流。所述外缘412与所述末齿311之间设有轴向间距L3，确保导流部41与所述汽封齿31不会触碰；所述外缘412与所述末齿311齿顶之间设有径向间距L1，使泄露流离开汽封齿31后可直接经过导流面411改变流向；所述外缘412与所述汽封持环3之间设有径向间距L2，确保所述导流部41与所述汽封持环3不会触碰。优选地，所述外缘412与所述末齿311齿顶之间的径向间距L1≥0.5mm，所述外缘412与所述汽封持环3之间的径向间距L2≥1.0mm，所述外缘412与所述末齿311之间的轴向间距L3≥2mm，使导流部41导向泄露流的效果较好。

如图2和图3所示，在一种实施例中，所述导流面411的截面为弯曲的多段线，更好地改变泄露流的流向。在另一种实施例中，所述导流面411包括弧形相切的内弧面413和外弧面414，所述内弧面413和所述外弧面414沿泄露流流动方向依次设置，设置内弧面413，使泄露流从汽封齿离开后能最大程度进入动静叶片间的流道中，所述外弧面414的半径为R1，且R1≥L/2；所述内弧面413的半径为R2，且R2≥L/2。

本发明设置导流结构减小了叶顶泄漏流对下游气流的扰动，减弱了气流汇合时的冲撞程度，减小了气流掺混损失，经测试，掺混损失减少50％左右，从而提高机组效率。

综上所述，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 (7)

1.一种叶顶汽封出口导流结构，位于叶顶汽封出口腔室内，叶顶汽封出口腔室包括动叶(1)、静叶(2)、汽封持环(3)和静叶持环(4)，所述动叶(1)的叶顶设有围带(11)，所述汽封持环(3)的内壁设有多个汽封齿(31)，所述围带(11)和所述汽封齿(31)之间设有间距，所述静叶(2)固定在所述静叶持环(4)的内侧，其特征在于，所述静叶持环(4)上面向汽封齿(31)的轴侧面向外延伸形成凸起的导流部(41)，所述导流部(41)上设有导流面(411)，所述导流面(411)为曲面；沿气流流动方向，所述导流面(411)与所述围带(11)的间距逐渐变大；所述导流部(41)面向汽封齿(31)的末齿(311)延伸后的端部形成外缘(412)，所述外缘(412)与所述末齿(311)之间设有轴向间距L3，所述外缘(412)与所述末齿(311)齿顶之间设有径向间距L1，所述外缘(412)与所述汽封持环(3)之间设有径向间距L2。

2.根据权利要求1所述的叶顶汽封出口导流结构，其特征在于：所述外缘(412)与所述末齿(311)齿顶之间的径向间距L1≥0.5mm。

3.根据权利要求1所述的叶顶汽封出口导流结构，其特征在于：所述外缘(412)与所述汽封持环(3)之间的径向间距L2≥1.0mm。

4.根据权利要求1所述的叶顶汽封出口导流结构，其特征在于：所述外缘(412)与所述末齿(311)之间的轴向间距L3≥2mm。

5.根据权利要求1所述的叶顶汽封出口导流结构，其特征在于：所述导流面(411)包括弧形相切的内弧面(413)和外弧面(414)。

6.根据权利要求5所述的叶顶汽封出口导流结构，其特征在于：所述动叶(1)和静叶(2)的间距为L，所述外弧面(414)的半径为R1，且R1≥L/2；所述内弧面(413)的半径为R2，且R2≥L/2。

7.根据权利要求1所述的叶顶汽封出口导流结构，其特征在于：所述导流面(411)的截面为弯曲的多段线。

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