CN205858427U - 一种带内外缸夹层密封件的高中压合缸机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种带内外缸夹层密封件的高中压合缸机组。现有合缸机组会因密封性欠佳产生窜汽情况，导致内缸产生张口、泄漏现象，影响使用寿命。本实用新型包括外缸以及设于外缸中的内缸，外缸和内缸间形成环状夹层，夹层通过密封组件分割形成若干环状独立腔室，密封组件包括由若干密封件沿夹层周向围合搭接形成的可退让式密封环，密封组件通过松紧调节相邻密封件间距实现密封环密封分割夹层。将夹层密封结构由原先通过填充装配软密封盘根的方式改进为装配可退让式密封环的结构，利用密封环可退让特性来适应外缸和内缸因温度变化而产生的变形，使得密封环各部始终与内缸、外缸上的预设贴合面密封贴合，确保各独立腔室间互为密封。

Description

一种带内外缸夹层密封件的高中压合缸机组

技术领域

本实用新型涉及火力发电领域，具体涉及一种高中压合缸机组汽轮机。

背景技术

随着火力发电机组容量的不断增加，对做功蒸汽的压力、温度参数要求也大幅度提高，使得汽缸内外壁的压力差增大了，相应的缸壁、法兰、螺栓等部件要增厚、加粗，不利于机组运行中各部件温度的均匀性。故大型汽轮机的高、中压缸普遍采用双层缸结构，这样每层缸体承受的压力差减小了，从而可以减薄内、外缸的壁厚，降低外缸的钢材用料等级，并在机组启停机时可加快汽缸的加热和冷却过程。

大型汽轮机一般分为高压缸、中压缸和低压缸，其中高压缸和中压缸又分为高中压合缸和高中压分缸。

对于高中压缸为合缸机型的大型汽轮机，内外缸之间设有夹层空间。机组运行时，压力较高、温度较低的高压缸排汽会经夹层流向压力较低、温度较高的中压缸排汽区。在高压和中压内缸外壁上各有一圈隔热板（圆环形），隔热板与高中压外缸内壁对应位置的环形表面之间保留了适当的膨胀空隙；在夹层中部，外缸内壁上的定位环插置定位在内缸外壁的定位槽内，以此作为内缸轴向膨胀的相对死点。定位槽与定位环接触面通过精加工紧密贴合，将夹层分隔成前后两个区域。通过上述结构可有效减少夹层中高压缸排汽流窜到中压缸排汽区域，防止内缸的外壁被过分冷却，维持内缸内外壁温差在合理的范围内。

夹层蒸汽的窜流造成的影响包括：内缸外壁的冷却会增强，使得内缸内外壁温差增加，造成内缸热应力的增加而产生内张口，使内缸蒸汽发生泄漏，甚至影响汽缸寿命；温度较低的夹层蒸汽与中压缸三级抽汽混合，会使实际抽汽温度下降；夹层蒸汽与中压缸排汽混合，使中压缸缸效虚高；降低机组经济性。

实际运行中往往因上下缸温差不同以及轴向推力的变化影响，这样的夹层密封设计达不到密封的效果，冷态时接触紧密的精加工面并不能保持整圈完全接触，热态运行时存在较大的漏汽，使内缸内外壁温差过大。

有厂家在此基础上做了改进，在定位槽与定位环之间的空间靠近高压侧安装多道可退让式汽封齿并增加软密封盘根、以及在两道隔热板上各增加一圈可退让式或镶嵌式汽封齿，通过增加流动阻力和减少流动空间来减少夹层蒸汽流量。这样的改进在短时间内比较有效，但随着运行时间的增加，盘根会因破碎或移位、热膨胀等原因，逐渐丧失阻流特性，夹层窜汽现象并无明显改善。

实用新型内容

为了解决现有技术的不足，本实用新型提供一种带内外缸夹层密封件的高中压合缸机组，通过在夹层间设置可退让的密封组件来适应内缸和外缸因温度变化产生的形变，确保各独立腔室间始终保持相对密封。

本实用新型通过以下方式实现：一种带内外缸夹层密封件的高中压合缸机组，包括外缸以及设于外缸中的内缸，所述外缸和内缸间形成环状夹层，所述夹层通过密封组件分割形成若干环状独立腔室，所述密封组件包括由若干密封件沿夹层周向围合搭接形成的可退让式密封环，所述密封组件通过松紧调节相邻密封件间距实现密封环密封分割所述夹层。将夹层密封结构由原先通过填充装配软密封盘根的方式改进为装配可退让式密封环的结构，利用密封环可退让特性来适应外缸和内缸因温度变化而产生的变形，使得密封环各部始终与内缸、外缸上的预设贴合面密封贴合，确保各独立腔室间互为密封。

作为优选，所述夹层通过三组沿合缸机组轴向分布的密封组件分割形成若四段独立腔室，四段环状独立腔室包括依次沿合缸机组轴线分布的中压排汽段、中压夹层段、高压夹层段以及高压排汽段。通过三组密封组件在夹层中分割形成中压夹层段、高压夹层段，并以此确保内缸各区段内外壁间温差精确控制，通过限制内缸热应力来控制内缸形变，进而防止漏汽情况发生。

作为优选，所述中压排汽段与中压夹层段间、高压夹层段与高压排汽段间的内缸外壁区段上设有环状隔热环，所述隔热环通过设于其外缘面上的密封环密封抵触在所述外缸的内壁上。隔热环上设有平衡孔，用于平衡中压排汽段与中压夹层段间、高压夹层段与高压排汽段间的汽压。隔热环外缘面靠近外缸内壁设置，具有阻隔热量传递的作用，密封组件设置在隔热环上，由于隔热环与外缸间距较小，使得需要密封环封堵的面积也较小，有效提高密封性能。

作为优选，所述中压夹层段与高压夹层段间的外缸内壁区段上设有环状定位环，所述内缸外壁上设有供所述定位环插接卡置的定位槽，所述定位槽通过设于其底面上的密封环密封抵触在所述定位环的内缘面上。定位环沿外缸内壁周向设置，定位槽沿内缸外壁周向设置，定位环插置定位在定位槽内，防止内缸和外缸间发生轴向相对移动；密封组件设置在定位槽内，既利用定位槽底面与定位环内缘面间间距较小的优势，有效减小密封环封堵的面积，还能利用定位槽与定位环间弯折贴合面，提高密封性能。

作为优选，所述密封组件包括设于其安装工位上的引导环槽以及安置在所述引导环槽内的弹簧，所述密封环内缘部插置连接在所述引导环槽内，并通过所述弹簧密封抵触在外缸内壁上。引导环槽既限制密封件沿内缸轴向移动，还起到引导密封件沿内缸径向移动的作用。当内缸或外缸因温度变化产生形变时，各密封件在对应弹簧的驱动下确保密封件外缘面始终与外缸内壁贴合。

作为优选，所述引导环槽槽口一侧设有限位凸条，所述密封环内缘通过一设于其侧部的卡位凸条可升降地卡置在所述引导环槽的槽腔内。引导环槽的槽口由于设置了限位凸条而形成口小腔大状，密封件厚度与引导环槽槽口宽度一致，确保密封件可升降地插接在引导环槽内，密封件内缘通过卡位凸条卡置限位在引导环槽的槽腔内。

作为优选，所述密封环外缘与对应抵触的外缸内壁、限位凸条外露侧壁与对应抵触的密封环侧壁均为可密封贴合的精加工面。精加工面具有较好的贴合度，使得相互贴合的精加工面在相互贴合滑动时仍旧具有较好的密封性，确保密封环根据夹层空间变化时始终保持预设密封性能。通过在上述位置设置精加工面，来确保密封环分别与外缸、内缸贴合密封，进而保证各独立腔室间密封。在密封件沿引导环槽升降活动时，限位凸条外露侧壁能沿密封环侧壁贴合滑动，在相邻密封环错位分离时，密封环外缘始终沿外缸内壁贴合滑动。

作为优选，所述引导槽底面开设容置弹簧的容置腔，所述密封件至少配置两个分散布置的弹簧。容置腔用于安装弹簧，起到限制弹簧形变的作用，确保弹簧的弹性回复力能沿预设施力方向施加作用力。

作为优选，所述密封件呈圆弧状，包括分别设于其两端的第一端和第二端，所述第一端上包括一竖置挡板以及一横置挡板，所述密封件通过其上的第一端可伸缩地连接在相邻密封件的第二端上，所述密封件首尾搭接形成环状密封环。当相邻密封件上相互连接的第一端和第二端错位分离时，竖置挡板和横置挡板起到封堵相邻密封件端面间间隙的作用，确保相邻密封件衔接处的密封性能。

作为优选，所述第一端截面呈L形，所述第二端截面呈方形，所述密封件通过其第一端的内凹面可滑动地包裹相邻密封件的第二端。竖置挡板和横置挡板拼合形成L形的第一端，方形的第二端插置搭接在第一端的内凹面上，使得第二端侧壁分别与竖置挡板和横置挡板抵触，竖置挡板上缘与密封件外缘平滑过渡，确保相邻密封件错位分离时，竖置挡板上缘始终能紧密贴合在外缸内壁上。

本实用新型的突出有益效果：将夹层密封结构由原先通过填充装配软密封盘根的方式改进为装配可退让式密封环的结构，利用密封环可退让特性来适应外缸和内缸因温度变化而产生的变形，使得密封环各部始终与内缸、外缸上的预设贴合面密封贴合，确保各独立腔室间互为密封，并防止各独立腔室间因蒸汽窜流而造成内缸产生内张口、蒸汽泄漏等情况发生，确保气缸使用寿命，提高机组运行经济性。

附图说明

图1 为本实用新型剖视结构示意图；

图2 为定位环处密封组件剖视结构示意图；

图3 为相邻密封件端面贴合时的剖视结构示意图；

图4 为相邻密封件端面分离时的剖视结构示意图；

图5 为隔热环处密封组件剖视结构示意图；

图中：1、外缸，2、内缸，3、密封件，4、中压排汽段，5、中压夹层段，6、高压夹层段，7、高压排汽段，8、隔热环，9、定位环，10、定位槽，11、引导环槽，12、弹簧，13、竖置挡板，14、横置挡板，15、第二端，16、限位凸条，17、卡位凸条。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型的实质性特点作进一步的说明。

如图1所示的一种带内外缸夹层密封件的高中压合缸机组，由外缸1以及设于外缸1中的内缸2组成，所述外缸1和内缸2间形成环状夹层，所述夹层通过密封组件分割形成若干环状独立腔室，所述密封组件包括由若干密封件3沿夹层周向围合搭接形成的可退让式密封环，所述密封组件通过松紧调节相邻密封件3间距实现密封环密封分割所述夹层。夹层截面呈环状，当内缸2和外缸1因温度变化发生形变时，夹层的截面轮廓也会相应变化，此时，封堵夹层截面的密封环会利用相邻密封件3间移动的特点来适应夹层截面轮廓变化，确保各独立腔室间相对密封。

如图3、4所示，所述密封件3呈圆弧状，包括分别设于其两端的第一端和第二端15，所述第一端上包括一竖置挡板13以及一横置挡板14，所述密封件3通过其上的第一端可伸缩地连接在相邻密封件3的第二端15上，所述密封件3首尾搭接形成环状密封环。密封件3第一端的端面上向外延伸形成所述竖置挡板13和横置挡板14，且竖置挡板13覆盖所述第一端端面的竖向区间，横置挡板14覆盖第一端端面的横向区间。

在实际操作中，当密封件3上的第一端完整插接在相邻密封件3的第二端15上时，第一端端面匹配抵触在第二端15端面上，横置挡板14和竖置挡板13分别完整地贴合在第二端15部侧壁上，此时，密封环内缘直径最小，弹簧12压缩形变最大；当夹层截面轮廓宽度内缸2和外缸1形变而变大时，密封件3在弹簧12弹性回复力作用下沿引导环槽11竖向升起，确保密封件3外缘始终密封贴合外缸1内壁，此过程中，由于各密封件3均沿内缸2径向向外移动，使得相邻密封件3间的第一端端面和第二端15端面间脱离，导致横置挡板14和竖置挡板13与对应的第二端部侧壁间发生偏移，但第二端部侧壁仍旧有部分侧壁密封贴合在横置挡板14或竖置挡板13上，横置挡板14和竖置挡板13起到封堵第一端端面与第二端15端面间间隙的作用，确保相邻独立腔室间气流不会发生窜流。竖置挡板13和横置挡板14的外延长度应该大于密封件3外扩移动时第一端端面与第二端15端面间间隙尺寸的要求，使得密封件3在进行适应性形变时始终保持密封功能。

在实际操作中，所述第一端截面呈L形，所述第二端15截面呈方形，所述密封件3通过其第一端的内凹面可滑动地包裹相邻密封件3的第二端15，使得第二端15端部能搭接在L形第一端的内凹面上。所述竖置挡板13和横置挡板14均为平板状，方便与第二端15部匹配插拔。此外，所述第一端截面还可以为多种形状，且能与匹配的第二端15部配合插接，均应视为本实用新型的具体实施例。例如十字形，亦或是竖置挡板13垂直设置在横置挡板14中部任一位置的结构。当然，所述第一端上可以具有多个竖置挡板13和横置挡板14，形成方框形等，也应视为本实用新型的具体实施例。优选方案，所述横置挡板14与所述限位凸条16等高设置，所述竖置挡板13顶面为精加工面，且与密封件3外缘的精加工面匹配设置。

在实际操作中，所述夹层通过三组沿合缸机组轴向分布的密封组件分割形成若四段独立腔室，四段环状独立腔室包括依次沿合缸机组轴线分布的中压排汽段4、中压夹层段5、高压夹层段6以及高压排汽段7。由于内缸2中压段和高压段内温度和压力均不相同，使得中压夹层段5、高压夹层段6需要具有独立调节温度和压力的功能，所以优选采用三组密封组件，确保中压夹层段5、高压夹层段6相对密封独立。所述密封组件以及独立腔室数量可以根据需要进行调整，有效防止内缸2因形变过度而发生张口、泄漏的情况，均应视为本实用新型的具体实施例。

在实际操作中，所述中压排汽段4与中压夹层段5间、高压夹层段6与高压排汽段7间的内缸2外壁区段上设有环状隔热环8，所述隔热环8通过设于其外缘面上的密封环密封抵触在所述外缸1的内壁上。所述中压夹层段5与高压夹层段6间的外缸1内壁区段上设有环状定位环9，所述内缸2外壁上设有供所述定位环9插接卡置的定位槽10，所述定位槽10通过设于其底面上的密封环密封抵触在所述定位环9的内缘面上（如图2所示）。内缸2设置在外缸1内部，隔热环8以及定位槽10均周向设置在内缸2的外壁上，引导环槽11均设置在内缸2外壁上，在密封环径向移动时始终确保与内缸2外壁间密封（如图5所示）。

在实际操作中，所述密封组件包括设于其安装工位上的引导环槽11以及安置在所述引导环槽11内的弹簧12，所述密封环内缘部插置连接在所述引导环槽11内，并通过所述弹簧12密封抵触在外缸1内壁上。密封组件安装后，弹簧12始终处于被压缩状态，确保密封件3上缘始终密封贴合在外缸1内壁上。

在实际操作中，所述引导环槽11槽口一侧设有限位凸条16，所述密封环内缘通过一设于其侧部的卡位凸条17可升降地卡置在所述引导环槽11的槽腔内。限位凸条16从引导环槽11槽口一侧侧壁横向延伸，使得槽口一侧被封堵，限位凸条16与引导环槽11底面间形成供卡位凸条17移动的空间，通过卡位凸条17来防止密封件3脱离引导环槽11，所述空间高度应大于夹层截面形变量，确保密封件3移动量能满足夹层形变后对密封性能的要求。

在实际操作中，所述密封环外缘与对应抵触的外缸1内壁、限位凸条16外露侧壁与对应抵触的密封环侧壁均为可密封贴合的精加工面。位于外缸1内壁上的精加工面为周向布置，确保密封件3相对外缸1内壁进行轴向或周向滑动时，位于密封环外缘上的精加工面始终能与外缸1内壁上的精加工面密封贴合。密封环朝向限位凸条16的侧壁为精加工面，且上述精加工面的高度应满足密封件3移动时始终与限位凸条16密封贴合的要求，为了使得限位凸条16外露侧壁与对应抵触的密封环侧壁密封贴合，所述引导环槽11槽口在设置限位凸条16后留下的槽口宽度应该与密封件3厚度匹配，继而实现两者密封贴合。

在实际操作中，所述密封件3数量至少为两个，且首尾搭接形成环状密封环，所述引导槽底面开设容置弹簧12的容置腔，所述密封件3至少配置两个分散布置的弹簧12。

Claims (10)

1.一种带内外缸夹层密封件的高中压合缸机组，包括外缸（1）以及设于外缸（1）中的内缸（2），所述外缸（1）和内缸（2）间形成环状夹层，其特征在于，所述夹层通过密封组件分割形成若干环状独立腔室，所述密封组件包括由若干密封件（3）沿夹层周向围合搭接形成的可退让式密封环，所述密封组件通过松紧调节相邻密封件（3）间距实现密封环密封分割所述夹层。

2.根据权利要求1所述的一种带内外缸夹层密封件的高中压合缸机组，其特征在于，所述夹层通过三组沿合缸机组轴向分布的密封组件分割形成若四段独立腔室，四段环状独立腔室包括依次沿合缸机组轴线分布的中压排汽段（4）、中压夹层段（5）、高压夹层段（6）以及高压排汽段（7）。

3.根据权利要求2所述的一种带内外缸夹层密封件的高中压合缸机组，其特征在于，所述中压排汽段（4）与中压夹层段（5）间、高压夹层段（6）与高压排汽段（7）间的内缸（2）外壁区段上设有环状隔热环（8），所述隔热环（8）通过设于其外缘面上的密封环密封抵触在所述外缸（1）的内壁上。

4.根据权利要求2所述的一种带内外缸夹层密封件的高中压合缸机组，其特征在于，所述中压夹层段（5）与高压夹层段（6）间的外缸（1）内壁区段上设有环状定位环（9），所述内缸（2）外壁上设有供所述定位环（9）插接卡置的定位槽（10），所述定位槽（10）通过设于其底面上的密封环密封抵触在所述定位环（9）的内缘面上。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种带内外缸夹层密封件的高中压合缸机组，其特征在于，所述密封组件包括设于其安装工位上的引导环槽（11）以及安置在所述引导环槽（11）内的弹簧（12），所述密封环内缘部插置连接在所述引导环槽（11）内，并通过所述弹簧（12）密封抵触在外缸（1）内壁上。

6.根据权利要求5所述的一种带内外缸夹层密封件的高中压合缸机组，其特征在于，所述引导环槽（11）槽口一侧设有限位凸条（16），所述密封环内缘通过一设于其侧部的卡位凸条（17）可升降地卡置在所述引导环槽（11）的槽腔内。

7.根据权利要求6所述的一种带内外缸夹层密封件的高中压合缸机组，其特征在于，所述密封环外缘与对应抵触的外缸（1）内壁、限位凸条（16）外露侧壁与对应抵触的密封环侧壁均为可密封贴合的精加工面。

8.根据权利要求5所述的一种带内外缸夹层密封件的高中压合缸机组，其特征在于，所述引导槽底面开设容置弹簧（12）的容置腔，所述密封件（3）至少配置两个分散布置的弹簧（12）。

9.根据权利要求5所述的一种带内外缸夹层密封件的高中压合缸机组，其特征在于，所述密封件（3）呈圆弧状，包括分别设于其两端的第一端和第二端（15），所述第一端上包括一竖置挡板（13）以及一横置挡板（14），所述密封件（3）通过其上的第一端可伸缩地连接在相邻密封件（3）的第二端（15）上，所述密封件（3）首尾搭接形成环状密封环。

10.根据权利要求9所述的一种带内外缸夹层密封件的高中压合缸机组，其特征在于，所述第一端截面呈L形，所述第二端（15）截面呈方形，所述密封件（3）通过其第一端的内凹面可滑动地包裹相邻密封件（3）的第二端（15）。