CN109083691A - 一种一体化汽轮发电机密封结构 - Google Patents
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Abstract
一种汽轮发电机一体化密封结构，包括固连在一起的汽轮机组和发电机组，所述汽轮机组和所述发电机组由同一根主轴穿过安装用作汽轮机轴以及驱动发电机转子；所述汽轮机组与所述发电机组交界处设有密封区。所述密封区由所述汽轮机组向所述发电机组方向包括第一密封区、第二密封区、第三密封区和第四密封区；所述主轴与所述密封区配合密封段由所述汽轮机组向所述发电机组方向包括第一密封段、第二密封段、第三密封段和第四密封段；所述第一密封段、所述第二密封段、所述第三密封段、所述第四密封段分别与所述第一密封区、所述第二密封区、所述第三密封区、所述第四密封区配合密封。
Description
技术领域
本发明涉及汽轮发电机领域，更具体的说涉及一种一体化汽轮发电机密封结构。
背景技术
汽轮机是能将蒸汽热能转化为机械功的外燃回转式机械。来自锅炉的蒸汽进入汽轮机后，依次经过一系列环形配置的喷嘴和动叶，将蒸汽的热能转化为汽轮机转子旋转的机械能。蒸汽在汽轮机中，以不同方式进行能量转换，便构成了不同工作原理的汽轮机。而现有的汽轮机通常是将汽轮机组和发电机组单独组装，通过联轴器来连接汽轮机组转子以及发电机组转子，并将汽轮机的扭矩传给发电机。将汽轮机组和发电机组单独组装会使整体装配体积变大，并且零件数量多，对于装配要求较高；同时，通过联轴器连接需要对转子进行对中，稍有偏差便会引起震动，转子转速无法达到很高，导致工作效率较低。而将汽轮机组和发电机组使用同一根主轴一体化安装能够带来非常多的好处，比如汽轮发电机的体积将缩小、噪音变低、工作效率提高、装配要求变低、产品质量得到提升等等，但是汽轮机组内的蒸汽一旦进入发电机组便会引起发电机组的损坏，因此汽轮机组和发电机组一体化安装之后两者之间的密封质量至关重要。
发明内容
针对现有技术的不足之处本发明提供一种一体化汽轮发电机密封结构，本发明的一体化汽轮发电机密封结构通过多层密封和泄漏结构将汽轮机组内的蒸汽完全阻隔，无法进入发电机组。
本发明的具体技术方案如下：一种一体化汽轮发电机密封结构，包括固连在一起的汽轮机组和发电机组，所述汽轮机组和所述发电机组由同一根主轴穿过安装用作汽轮机轴以及驱动发电机转子；所述汽轮机组与所述发电机组交界处设有密封区。
由此，所述汽轮机组和所述发电机组一体化连接，实现了汽轮发电机的小型化生产，并且无需联轴器将汽轮机和发电机连接，减小振动和噪声，同时延长产品使用寿命。
作为本发明的优选，所述密封区由所述汽轮机组向所述发电机组方向包括第一密封区、第二密封区、第三密封区和第四密封区；所述主轴与所述密封区配合密封段由所述汽轮机组向所述发电机组方向包括第一密封段、第二密封段、第三密封段和第四密封段；所述第一密封段、所述第二密封段、所述第三密封段、所述第四密封段分别与所述第一密封区、所述第二密封区、所述第三密封区、所述第四密封区配合密封。
所述汽轮机组和所述发电机组一体化连接后带来的难题是防止汽轮机内的蒸汽进入发电机内，避免发电机损坏；在此处将所述密封区和所述主轴分成四段，每一段都对蒸汽起到密封和泄汽作用，使蒸汽在最后一段密封前就全部消散，无法进入所述发电机组。
作为本发明的优选，所述汽轮机组内位于所述密封区周围设有连通至所述汽轮机组外部的排气室，所述第一密封区轴向与叶片以及所述第二密封区相邻的两侧存在泄汽缝。
由此，所述汽轮机组内的蒸汽从所述排气室排出，有少量蒸汽会从叶片一侧进入所述主轴和所述密封区之间，进入所述主轴和所述密封区之间的蒸汽大部分从所述泄汽缝渗漏至所述排气室排出。
作为本发明的优选，所述第一密封段外圆存在第一阻汽环，所述第一阻汽环嵌于所述第一密封区内孔内。
由此，所述第一阻汽环为安装于所述第一密封段外圆处的锁紧螺母，起到将动涡轮锁紧定位的作用；同时，设置所述第一阻汽环能够阻挡一部分蒸汽通过进入所述主轴和所述密封区之间，减小蒸汽向前的动能。
作为本发明的优选，所述第二密封区内安装有与所述第二密封段配合密封的宽汽封。
和所述宽汽封配合的所述第二密封段表面设有阻隔波纹槽，两者配合能够起到很好的封汽作用，若有部分蒸汽经过所述第一密封段，所述宽汽封能够有效阻碍蒸汽继续通过。
作为本发明的优选，所述宽汽封外侧的所述第二密封区在与所述第三密封区交界处设有第一通气孔和第一排汽腔，所述第一通气孔将所述宽汽封外壁和所述第一排汽腔连通。
由此，通过所述宽汽封的蒸汽又有大部分经过所述第一通气孔后从所述第一排汽腔排出；同时，所述第一排汽腔和润滑油站连通，能够持续提供润滑油，为所述主轴高速旋转起到润滑和冷却的作用。
作为本发明的优选，所述第三密封区轴向两侧安装有与所述第三密封段配合密封的窄汽封，所述第三密封段轴向中间的外圆存在第二阻汽环，所述第二阻汽环位于所述窄汽封中间。
所述窄汽封和所述第二阻汽环共同作用阻隔蒸汽通过，同时，和所述窄汽封配合的所述第三密封段表面设有阻隔波纹槽，两者配合能够起到很好的封汽作用，若有部分蒸汽经过所述第二密封段，所述窄汽封以及所述第二阻汽环能够有效阻碍蒸汽继续通过，进一步减小蒸汽向前的动能。
作为本发明的优选，所述第三密封区在所述第二阻汽环正对的外侧设有第二通气孔和第二排汽腔，所述第二通气孔将所述第二阻汽环外壁和所述第二排汽腔连通。
由此，通过第一个所述窄汽封的蒸汽大部分经过所述第二通气孔后从所述第二排汽腔排出，并且所述第二阻汽环的阻挡作用使蒸汽更加容易通向所述第二通气孔，第二个所述窄汽封的密封作用保证蒸汽基本全部被阻隔在所述第二通气孔处；同时，所述第二排汽腔和润滑油站连通，能够持续提供润滑油，为所述主轴高速旋转起到润滑和冷却的作用。
作为本发明的优选，所述第四密封区内安装有与所述第四密封段配合密封的汽封，所述第四密封区内位于所述汽封与所述第三密封区之间设有第三排汽腔，所述第三排汽腔由出气孔连通至所述汽轮机组和所述发电机组外部。
所述第三排汽腔设置在通往所述发电机组的所述汽封前侧，能够保证经过所述第一密封段、所述第二密封段和所述第三密封段的极少量蒸汽彻底进入所述第三排汽腔后由所述出气孔排出至汽轮发电机外部。
作为本发明的优选，所述主轴的所述第一密封段、所述第二密封段、所述第三密封段、所述第四密封段直径逐渐减小。
由此，所述第一密封段、所述第二密封段、所述第三密封段、所述第四密封段处缝隙的截面积越来越小，能够通过的蒸汽的体积也越来越小，有利于蒸汽的排泄。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.本发明的一体化汽轮发电机密封结构采用多层密封的方式，使通过的蒸汽越来越少，最后完全阻隔无法进入发电机组；
2.采用汽封和阻汽环对蒸汽进行阻隔，减小蒸汽向发电机组前进的动能；
3.采用泄气缝、多个通气孔以及排汽腔对蒸汽进行释放，排出多余的蒸汽，并且通气孔开设在汽封的边沿处，更加有利于蒸汽的排出；
4. 排汽腔和润滑油站连通，能够持续提供润滑油，为主轴高速旋转起到润滑和冷却的作用；
5.主轴在密封处采用多级且逐级直径减小的方式配合密封，使蒸汽的通流量逐渐减小。
附图说明
图1为本发明一体化汽轮发电机密封结构的剖视图；
图2为本发明一体化汽轮发电机密封结构密封区的局部放大图；
图中，1-汽轮机组、11-排气室、2-发电机组、3-主轴、31-第一密封段、311-第一阻汽环、32-第二密封段、33-第三密封段、331-第二阻汽环、34-第四密封段、4-密封区、41-第一密封区、411-泄汽缝、42-所述第二密封区、421-宽汽封、422-第一通气孔、423-第一排汽腔、43-所述第三密封区、431-窄汽封、432-第二通气孔、433-第二排汽腔、44-所述第四密封区、441-汽封、442-第三排汽腔、443-出气孔。
具体实施方式
下面将结合附图，通过具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1，一种一体化汽轮发电机密封结构，包括固连在一起的汽轮机组1和发电机组2，汽轮机组1和发电机组2由同一根主轴3穿过安装用作汽轮机轴以及驱动发电机转子；汽轮机组1与发电机组2交界处设有密封区4。
由此，汽轮机组1和发电机组2一体化连接，实现了汽轮发电机的小型化生产，并且无需联轴器将汽轮机和发电机连接，减小振动和噪声，同时延长产品使用寿命。
如图1，密封区4由汽轮机组1向发电机组2方向包括第一密封区41、第二密封区42、第三密封区43和第四密封区44；主轴3与密封区4配合密封段由汽轮机组1向发电机组2方向包括第一密封段31、第二密封段32、第三密封段33和第四密封段34；第一密封段31、第二密封段32、第三密封段33、第四密封段34分别与第一密封区41、第二密封区42、第三密封区43、第四密封区44配合密封。
汽轮机组1和发电机组2一体化连接后带来的难题是防止汽轮机内的蒸汽进入发电机内，避免发电机损坏；在此处将密封区4和主轴3分成四段，每一段都对蒸汽起到密封和泄汽作用，使蒸汽在最后一段密封前就全部消散，无法进入发电机组2。
如图1、图2，汽轮机组1内位于密封区4周围设有连通至汽轮机组1外部的排气室11，第一密封区41轴向与叶片以及第二密封区42相邻的两侧存在泄汽缝411。
由此，汽轮机组1内的蒸汽从排气室11排出，有少量蒸汽会从叶片一侧进入主轴3和密封区4之间，进入主轴3和密封区4之间的蒸汽大部分从泄汽缝411渗漏至排气室11排出。
如图1、图2，第一密封段31外圆存在第一阻汽环311，第一阻汽环311嵌于第一密封区41内孔内。
由此，第一阻汽环311为安装于第一密封段31外圆处的锁紧螺母，起到将动涡轮锁紧定位的作用；同时，设置第一阻汽环311能够阻挡一部分蒸汽通过进入主轴3和密封区4之间，减小蒸汽向前的动能。
如图1、图2，第二密封区42内安装有与第二密封段32配合密封的宽汽封421。
和宽汽封421配合的第二密封段32表面设有阻隔波纹槽，两者配合能够起到很好的封汽作用，若有部分蒸汽经过第一密封段31，宽汽封421能够有效阻碍蒸汽继续通过。
如图1、图2，宽汽封421外侧的第二密封区42在与第三密封区43交界处设有第一通气孔422和第一排汽腔423，第一通气孔422将宽汽封421外壁和第一排汽腔423连通。
由此，通过宽汽封421的蒸汽又有大部分经过第一通气孔422后从第一排汽腔423排出；同时，第一排汽腔423和润滑油站连通，能够持续提供润滑油，为主轴3高速旋转起到润滑和冷却的作用。
如图1、图2，第三密封区43轴向两侧安装有与第三密封段33配合密封的窄汽封431，第三密封段33轴向中间的外圆存在第二阻汽环331，第二阻汽环331位于窄汽封431中间。
窄汽封431和第二阻汽环331共同作用阻隔蒸汽通过，同时，和窄汽封431配合的第三密封段33表面设有阻隔波纹槽，两者配合能够起到很好的封汽作用，若有部分蒸汽经过第二密封段32，窄汽封431以及第二阻汽环331能够有效阻碍蒸汽继续通过，进一步减小蒸汽向前的动能。
如图1、图2，第三密封区43在第二阻汽环331正对的外侧设有第二通气孔432和第二排汽腔433，第二通气孔432将第二阻汽环331外壁和第二排汽腔433连通。
由此，通过第一个窄汽封431的蒸汽大部分经过第二通气孔432后从第二排汽腔433排出，并且第二阻汽环331的阻挡作用使蒸汽更加容易通向第二通气孔432，第二个窄汽封431的密封作用保证蒸汽基本全部被阻隔在第二通气孔432处；同时，第二排汽腔433和润滑油站连通，能够持续提供润滑油，为主轴3高速旋转起到润滑和冷却的作用。
如图1、图2，第四密封区44内安装有与第四密封段34配合密封的汽封441，第四密封区44内位于汽封441与第三密封区43之间设有第三排汽腔442，第三排汽腔442由出气孔443连通至汽轮机组1和发电机组2外部。
第三排汽腔442设置在通往发电机组2的汽封441前侧，能够保证经过第一密封段31、第二密封段32和第三密封段33的极少量蒸汽彻底进入第三排汽腔442后由出气孔443排出至汽轮发电机外部。
如图1、图2，主轴3的第一密封段31、第二密封段32、第三密封段33、第四密封段34直径逐渐减小。
由此，第一密封段31、第二密封段32、第三密封段33、第四密封段34处缝隙的截面积越来越小，能够通过的蒸汽的体积也越来越小，有利于蒸汽的排泄。
上面所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
Claims (10)
1.一种汽轮发电机一体化密封结构，其特征在于：包括固连在一起的汽轮机组（1）和发电机组（2），所述汽轮机组（1）和所述发电机组（2）由同一根主轴（3）穿过安装用作汽轮机轴以及驱动发电机转子；所述汽轮机组（1）与所述发电机组（2）交界处设有密封区（4）。
2.根据权利要求1所述的一种汽轮发电机一体化密封结构，其特征在于：所述密封区（4）由所述汽轮机组（1）向所述发电机组（2）方向包括第一密封区（41）、第二密封区（42）、第三密封区（43）和第四密封区（44）；所述主轴（3）与所述密封区（4）配合密封段由所述汽轮机组（1）向所述发电机组（2）方向包括第一密封段（31）、第二密封段（32）、第三密封段（33）和第四密封段（34）；所述第一密封段（31）、所述第二密封段（32）、所述第三密封段（33）、所述第四密封段（34）分别与所述第一密封区（41）、所述第二密封区（42）、所述第三密封区（43）、所述第四密封区（44）配合密封。
3.根据权利要求2所述的一种汽轮发电机一体化密封结构，其特征在于：所述汽轮机组（1）内位于所述密封区（4）周围设有连通至所述汽轮机组（1）外部的排气室（11），所述第一密封区（41）轴向与叶片以及所述第二密封区（42）相邻的两侧存在泄汽缝（411）。
4.根据权利要求3所述的一种汽轮发电机一体化密封结构，其特征在于：所述第一密封段（31）外圆存在第一阻汽环（311），所述第一阻汽环（311）嵌于所述第一密封区（41）内孔内。
5.根据权利要求2所述的一种汽轮发电机一体化密封结构，其特征在于：所述第二密封区（42）内安装有与所述第二密封段（32）配合密封的宽汽封（421）。
6.根据权利要求5所述的一种汽轮发电机一体化密封结构，其特征在于：所述宽汽封（421）外侧的所述第二密封区（42）在与所述第三密封区（43）交界处设有第一通气孔（422）和第一排汽腔（423），所述第一通气孔（422）将所述宽汽封（421）外壁和所述第一排汽腔（423）连通。
7.根据权利要求2所述的一种汽轮发电机一体化密封结构，其特征在于：所述第三密封区（43）轴向两侧安装有与所述第三密封段（33）配合密封的窄汽封（431），所述第三密封段（33）轴向中间的外圆存在第二阻汽环（331），所述第二阻汽环（331）位于所述窄汽封（431）中间。
8.根据权利要求7所述的一种汽轮发电机一体化密封结构，其特征在于：所述第三密封区（43）在所述第二阻汽环（331）正对的外侧设有第二通气孔（432）和第二排汽腔（433），所述第二通气孔（432）将所述第二阻汽环（331）外壁和所述第二排汽腔（433）连通。
9.根据权利要求2所述的一种汽轮发电机一体化密封结构，其特征在于：所述第四密封区（44）内安装有与所述第四密封段（34）配合密封的汽封（441），所述第四密封区（44）内位于所述汽封（441）与所述第三密封区（43）之间设有第三排汽腔（442），所述第三排汽腔（442）由出气孔（443）连通至所述汽轮机组（1）和所述发电机组（2）外部。
10.根据权利要求2所述的一种汽轮发电机一体化密封结构，其特征在于：所述主轴（3）的所述第一密封段（31）、所述第二密封段（32）、所述第三密封段（33）、所述第四密封段（34）直径逐渐减小。
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