CN202851091U - 齿顶间隙局部增阻密封齿形结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及齿顶间隙局部增阻密封齿形结构，包括转子、静子、密封齿及凸起机构，转子位于静子的下方，密封齿设有数个，垂直固定于静子或转子上，密封齿与其相对应的转子或静子之间保持有间隙，各密封齿之间设有膨胀控室，凸起机构设在密封齿的正下方。与现有技术相比，本实用新型利用齿顶开槽且对应壁面设置凸起结构来达到增加齿顶间隙局部摩擦阻力，抑制流体在齿顶间隙流动时膨胀现象，且提高了沿程阻力从而达到提高间隙流动降低压能。该密封结构简单可靠，成本低，适宜于高压透平机械、超临界和超超临界汽轮机的轴端密封使用。

Description

齿顶间隙局部增阻密封齿形结构

技术领域

本实用新型涉及密封技术领域的密封齿形结构，尤其是涉及一种齿顶间隙局部增阻密封齿形结构。

背景技术

汽轮机和透平压缩机广泛采用迷宫式齿型密封，在转子周围设若干个依次排列的环形密封齿，齿与齿之间形成一系列截流间隙与膨胀腔室，气体在通过曲折迷宫的间隙时产生节流效应而达到抑制泄漏目的。为了减少漏泄，齿尖间隙不能太大，同时为了防止转子与静子在运行中碰磨，齿尖间隙也不能过小。泄漏流动通过齿间隙时形成高速流动，随后在齿后腔室内形成强烈旋涡流动而使流动动能几乎全部消耗殆尽，从而达到压力显著下降。如此逐级重复上述过程，气体工质从高压逐渐降为低压。由于气封齿很多，每个齿尖前后的压差有限，齿尖间隙又较小，漏气流量得到了限制。

随着机组容量增长，抑制密封泄漏提高机组经济性，得到了越来越高的关注。机组热参数的增长，导致密封两端压差及密封内气体密度增大，从而造成泄漏流量增长，经济性下降。因此，对新型密封提出更高的要求，设计密封必须尽量减小间隙泄漏，保证机组较高的经济性性能。

在汽轮机和透平压缩机中，通过密封结构抑制气体工质的泄漏对机组的经济性和安全性具有重要的意义。随着机组容量和机组热参数的增长，密封两端压差及密封内气体密度不断增大，从而造成泄漏流量不断增加，经济性下降，因此，抑制密封泄漏得到了越来越多的关注，对密封结构的设计也提出了新的要求，即所设计的密封结构必须尽量减少间隙泄漏，以保证机组能够拥有较高的经济性能。根据所述的对密封结构的设计要求，目前在实际机组中最常采用的就是迷宫式密封齿形结构。

经过对现有相关技术文献检索发现，由于密封间隙过长，流速会在间隙中发生扩散，从而造成流速降低而压力升高，这会大大影响间隙中的转能效果。因此，如何能通过改造间隙结构使得流速尽量不要产生扩散效果，达到增加流速降低压力的效果。

本申请提出的密封齿顶尖开槽是一种依靠齿顶间隙复杂流动状况主动减小齿顶间隙有效通流面积以及抑制齿顶气流膨胀的结构。改结构简单可行、安全可靠，在汽轮机高压缸、高压透平压缩机、尤其是超临界和超超临界汽轮机高压段具有广泛的应用背景。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提高密封齿顶间隙内的射流速度，增加齿顶间隙局部摩擦阻力，降低密封泄漏流量的齿顶间隙局部增阻密封齿形结构。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

齿顶间隙局部增阻密封齿形结构，包括转子、静子、密封齿及凸起机构，所述的转子位于静子的下方，所述的密封齿设有数个，垂直固定于静子或转子上，密封齿与其相对应的转子或静子之间保持有间隙，各密封齿之间设有膨胀控室，所述的凸起机构设在密封齿的正下方。

该结构还包括有台阶，该台阶位于密封齿的正下方并垂直固定在转子上，所述的台阶与密封齿之间保持有间隙，台阶的中间位置设有凸起机构。

所述的密封齿的顶端垂直于密封齿的方向设有一个凹槽，该凹槽的长度为齿厚的1/2，在齿顶沿圆周方向分布一圈，深度为齿厚的1/4。

所述的凹槽位于密封齿的中间位置。

所述的凸起机构的长度为齿厚的1/2，在静子壁面沿圆周方向一圈，高度为齿厚的1/4。

所述的凸起机构设置在凹槽的对应壁面上。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)通过在密封齿的齿顶进行开槽，可以有效抑制气流在齿顶间隙膨胀，提高齿顶间隙的射流速度，从而使气流进入齿后腔室时形成强烈漩涡，降低压能，达到抑制泄漏的效果；

(2)在该凹槽的对应壁面设置凸起结构，可以提高气体在齿顶间隙流动的沿程阻力，使气体压差损失增大，泄漏量降低，提高了机组运行的经济性；

(3)通过凹槽与凸起结构的尺寸配合，可以避免由于转子径向振动导致的密封齿与转子或静子的碰磨，提高了机组运行的安全性。

附图说明

图1为实施例1中本实用新型的结构示意图；

图2为图1中的局部放大图；

图3为实施例2中本实用新型的结构示意图；

图4为图3中的局部放大图；

图5为实施例3中本实用新型的结构示意图；

图6为图5中的局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例1

齿顶间隙局部增阻密封齿形结构，其结构如图1-2所示，该齿形结构包括：转子1、静子2和三个密封齿3，其中：转子1位于静子2的下方，密封齿3垂直固定于静子2上，齿顶端与其相对应的转子1之间保持有效间隙，齿与齿之间设有膨胀腔室。密封齿3的顶端垂直于密封齿3的方向设有一个半圆形的凹槽5，该凹槽5的长度为齿厚的1/2，在齿顶沿圆周方向分布一圈，深度为齿厚的1/4，在齿顶的具体位置为密封齿的中间，凹槽5的对应壁面上设有一个半圆形的凸起结构6，该凸起结构6的长度为齿厚的1/2，在静子壁面沿圆周方向一圈，高度为齿厚的1/4，凹槽5与凸起结构6之间保持有效间隙。

实施例2

齿顶间隙局部增阻密封齿形结构，其结构如图3-4所示，该齿形结构包括：转子1、静子2和三个密封齿3，其中：转子1位于静子2的下方，位于两边的密封齿3垂直固定于静子2上，位于中间的密封齿3垂直固定于转子1上，各密封齿3的顶端与其相对应的转子1或静子2之间保持有效间隙，齿与齿之间设有膨胀腔室。密封齿3的顶端垂直于密封齿3的方向设有一个半圆形的凹槽5，该凹槽5的长度为齿厚的1/2，在齿顶沿圆周方向分布一圈，深度为齿厚的1/4，在齿顶的具体位置为密封齿的中间，凹槽5的对应壁面上设有一个半圆形的凸起结构6，该凸起结构6的长度为齿厚的1/2，在静子和转子壁面沿圆周方向一圈，高度为齿厚的1/4，凹槽5与凸起结构6之间保持有效间隙。

实施例3

齿顶间隙局部增阻密封齿形结构，其结构如图5-6所示，该齿形结构包括：转子1、静子2、三个密封齿3和两个台阶4，其中：转子1位于静子2的下方，密封齿3垂直固定于静子2上，位于两边的两个密封齿3的正下方设有两个台阶4，台阶4固定于转子1上，密封齿3的顶端与其相对应的转子1或台阶4之间保持有效间隙，齿与齿之间设有膨胀腔室。密封齿3的顶端垂直于密封齿3的方向设有一个半圆形的凹槽5，该凹槽5的长度为齿厚的1/2，在齿顶沿圆周方向分布一圈，深度为齿厚的1/4，在齿顶的具体位置为密封齿的中间，凹槽5的对应壁面上设有一个半圆形的凸起结构6，该凸起结构6的长度为齿厚的1/2，在静子壁面沿圆周方向一圈，高度为齿厚的1/4，凹槽5与凸起结构6之间保持有效间隙。

Claims (6)

1.齿顶间隙局部增阻密封齿形结构，其特征在于，该结构包括转子、静子、密封齿及凸起机构，所述的转子位于静子的下方，所述的密封齿设有数个，垂直固定于静子或转子上，密封齿与其相对应的转子或静子之间保持有间隙，各密封齿之间设有膨胀控室，所述的凸起机构设在密封齿的正下方。

2.根据权利要求1所述的齿顶间隙局部增阻密封齿形结构，其特征在于，该结构还包括有台阶，该台阶位于密封齿的正下方并垂直固定在转子上，所述的台阶与密封齿之间保持有间隙，台阶的中间位置设有凸起机构。

3.根据权利要求1或2所述的齿顶间隙局部增阻密封齿形结构，其特征在于，所述的密封齿的顶端垂直于密封齿的方向设有一个凹槽，该凹槽的长度为齿厚的1/2，在齿顶沿圆周方向分布一圈，深度为齿厚的1/4。

4.根据权利要求3所述的齿顶间隙局部增阻密封齿形结构，其特征在于，所述的凹槽位于密封齿的中间位置。

5.根据权利要求1或2所述的齿顶间隙局部增阻密封齿形结构，其特征在于，所述的凸起机构的长度为齿厚的1/2，在静子壁面沿圆周方向一圈，高度为齿厚的1/4。

6.根据权利要求3所述的齿顶间隙局部增阻密封齿形结构，其特征在于，所述的凸起机构设置在凹槽的对应壁面上。

Images