PL210105B1 - Uszczelnienie nadbandażowe stopnia przepływowej maszyny wirnikowej - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest uszczelnienie nadbandażowe stopnia przepływowej maszyny wirnikowej, przeznaczone do zmniejszania drgań samowzbudnych, zwłaszcza typu aerodynamicznego, spowodowanych niewspółosiowością wirnika.

W maszynach wirnikowych przy przekroczeniu wartości mocy progowej, przy okreś lonej częstości kątowej, mogą wystąpić drgania samowzbudne typu aerodynamicznego układów wirnikowych, spowodowane niewspółosiowym położeniem wirnika względem korpusu maszyny. Drgania te mogą uniemożliwiać uzyskanie mocy znamionowej maszyny nowej lub remontowanej.

Wzajemna niewspółosiowość układu wirnik - stojan zmienia rozkład luzów w uszczelnieniu pomiędzy wirnikiem a korpusem, co wpływa na parametry czynnika roboczego w kanałach przepływowych całego stopnia, a w efekcie na straty od przecieków i sprawność energetyczną. Równocześnie, niesymetryczny rozkład tych luzów powodując zmianę rozkładu pola ciśnienia w uszczelnieniu, odgrywa kluczową rolę w generowaniu sił i momentów aerodynamicznych oddziaływujących na wirnik i prowadzą cych do jego drgań . Sił y te, zwane sił ami ciś nieniowymi zależą od typu konstrukcji i wymiarów uszczelnienia znajdującego się nad bandażem wirnika, luzów promieniowych i osiowych, typu stopnia, parametrów czynnika roboczego, występujących niesymetryczności, które mogą być spowodowane, np. błędami montażu i niedokładnością wykonania elementów maszyny oraz ekscentrycznym i skośnym położeniem osi wirnika względem korpusu.

Największe siły ciśnieniowe występują dla dużych różnic w rozkładzie szczeliny obwodowej w uszczelnieniu nadbandażowym, które umieszczone jest pomiędzy wirnikiem a korpusem i zależą od stosunku przemieszczenia promieniowego wirnika do luzu nominalnego szczeliny oraz od skośnego przemieszczenia wirnika względem korpusu. W skrajnym przypadku następuje przytarcie bandaża korpusu.

Znane są sposoby zmniejszania drgań samowzbudnych typu aerodynamicznego w przepływowych maszynach wirnikowych polegający na redukowaniu różnic ciśnienia powietrza w szczelinie przepływowej pomiędzy wirnikiem a korpusem poprzez powiększenie luzu nominalnego w uszczelnieniu nadbandażowym, na przykład poprzez zmniejszenie wymiarów zewnętrznych bandaża. Powoduje to zmniejszenie stosunku największego przemieszczenia promieniowego wirnika do luzu nominalnego szczeliny i w efekcie zmniejszenie sił ciśnieniowych, ale też powoduje zwiększenie strumienia przecieków i zmniejszenie sprawności stopnia turbiny czy sprężarki.

Uszczelnienie nadbandażowe stopnia przepływowej maszyny wirnikowej charakteryzuje się według wynalazku tym, że składa się z pierścienia zewnętrznego oraz przesłony pierścieniowej. Pierścień zewnętrzny przymocowany jest na stałe do korpusu i posiada obwodową komorę akumulacyjną, która otwarta jest od strony wirnika. Przesłona pierścieniowa osadzona jest suwliwie pomiędzy pierścieniem zewnętrznym a wirnikiem.

W wariancie realizacji wynalazku przesłona pierścieniowa połączona jest z elementem roboczym urządzenia wykonawczego korzystnie elektrycznego, hydraulicznego lub pneumatycznego.

W innym wariancie do komory akumulacyjnej doprowadzony jest co najmniej jeden kanał pomiarowy.

W innej odmianie wynalazku uszczelnienie nadbandażowe stopnia przepływowej maszyny wirnikowej charakteryzuje się tym, że składa się z pierścienia zewnętrznego oraz przesłony pierścieniowej. Pierścień zewnętrzny przymocowany jest na stałe do korpusu i posiada obwodową komorę akumulacyjną oraz kanały przelotowe, które doprowadzone są od strony wirnika do komory akumulacyjnej. Przesłona pierścieniowa zaopatrzona jest obwodowo w otwory przelotowe i osadzona jest obrotowo w pierścieniu zewnętrznym.

W wariancie realizacji tej odmiany wynalazku przesłona pierś cieniowa połączona jest z elementem roboczym urządzenia wykonawczego korzystnie elektrycznego, hydraulicznego lub pneumatycznego.

W innym wariancie do komory akumulacyjnej doprowadzony jest co najmniej jeden kanał pomiarowy.

W rezultacie wykorzystywania uszczelnienia wed ł ug wynalazku nastę puje korzystniejsze wyrównanie ciśnień w szczelinie nadbandażowej i zmniejszenie sił ciśnieniowych działających na wirnik, co w znacznym stopniu wpływa na zmniejszenie drgań układu wirującego, szczególnie drgań samowzbudnych typu aerodynamicznego. Jednocześnie w stosunku do znanych rozwiązań zastosowanie

PL 210 105 B1 uszczelnienia według wynalazku nie powoduje zwiększenia strumienia przecieków ani zmniejszenia sprawności stopnia przepływowego maszyny wirnikowej.

Przedmiot wynalazku objaśniony jest bliżej na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w ujęciu schematycznym przekrój fragmentu wirnika i korpusu z uszczelnieniem nadbandażowym w odmianie z suwliwą przesłoną pierścieniową jednego stopnia maszyny wirnikowej, fig. 2 - przekrój fragmentu wirnika i korpusu z uszczelnieniem nadbandażowym w odmianie z obrotową przesłoną pierścieniową jednego stopnia maszyny wirnikowej, fig. 3 - szczegół B z fig. 2, fig. 4 przedstawia przekrój wzdłuż linii A-A z fig. 2, fig. 5 przedstawia schematycznie regulację drgań samowzbudnych poprzez pomiar ciśnienia w komorze akumulacyjnej uszczelnienia nadbandażowego, fig. 6 przedstawia schematycznie regulację drgań samowzbudnych poprzez pomiar amplitudy drgań wirnika.

P r z y k ł a d I

Jak pokazano na fig. 1 do korpusu 2 przymocowany jest pierścień zewnętrzny 1. Wewnątrz pierścienia zewnętrznego 1 osadzona jest suwliwie przesłona pierścieniowa 3. W pierścieniu zewnętrznym 1, nad przesłoną pierścieniową 3 i wirnikiem 8 utworzona jest obwodowo komora akumulacyjna 4. Z komory akumulacyjnej 4 wyprowadzone są trzy kanały pomiarowe 5. Przesłona pierścieniowa 3 przesuwana jest tłoczyskiem siłownika hydraulicznego 7.

Jak pokazano na fig. 5, w komorach akumulacyjnych 4 dokonywany jest pomiar ciśnienia p. Sygnałami wejściowymi regulatora REG są wartości i rozkład ciśnienia p w komorach akumulacyjnych 4, zaś sygnały wyjściowe regulatora REG powodują zadziałanie siłowników hydraulicznych 7, których tłoczyska przesuwają przesłony pierścieniowe 3, powodując w ten sposób zmianę przekroju otworu wlotowego d komór akumulacyjnych 4. W rezultacie następuje zmiana sił działających na wirnik 8, zgodnie z realizowanym przez regulator REG, kryterium regulacji drgań wirnika 8.

P r z y k ł a d II

Jak pokazano na fig. 2 i fig. 3, do korpusu 2 na stałe przymocowany jest pierścień zewnętrzny 1. Pierścień zewnętrzny 1 posiada obwodową komorę akumulacyjną 4 oraz kanały przelotowe 6, które doprowadzone są od strony wirnika 8 do komory akumulacyjnej 4.

W pierś cieniu zewnętrznym 1 osadzona jest obrotowo przesłona pierścieniowa 3, posiadająca obwodowo rozmieszczone otwory przelotowe 9.

Przesłona pierścieniowa 3 obracana jest elementem wykonawczym urządzenia elektrycznego 7.

Jak pokazano na fig. 6 mierzone są amplitudy drgań osi 9 wirnika 8. Sygnałami wejściowymi regulatora REG są wartości amplitudy drgań x, y wirnika 8, zaś sygnały wyjściowe regulatora REG powodują zadziałanie elementów roboczych elektrycznego urządzenia wykonawczego 7, które obracają przesłony pierścieniowe 3, powodując w ten sposób zmianę przekroju d kanałów przelotowych 6. W rezultacie nastę puje zmiana sił działają cych na wirnik 8, zgodnie z realizowanym przez regulator REG, kryterium regulacji drgań wirnika 8.

Claims (6)

1. Uszczelnienie nadbandażowe stopnia przepływowej maszyny wirnikowej, znamienne tym, że składa się z pierścienia zewnętrznego (1) oraz przesłony pierścieniowej (3), przy czym pierścień zewnętrzny (1) przymocowany jest na stałe do korpusu (2) i posiada obwodową komorę akumulacyjną (4), która otwarta jest od strony wirnika (8), a przesłona pierścieniowa (3) osadzona jest suwliwie pomiędzy pierścieniem zewnętrznym (1) a wirnikiem (8).

2. Uszczelnienie według zastrz. 1, znamienne tym, że przesłona pierścieniowa (3) połączona jest z elementem roboczym (7) urządzenia wykonawczego korzystnie elektrycznego, hydraulicznego lub pneumatycznego.

3. Uszczelnienie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że do komory akumulacyjnej (4) doprowadzony jest co najmniej jeden kanał pomiarowy (5).

4. Uszczelnienie nadbandażowe stopnia przepływowej maszyny wirnikowej, znamienne tym, że składa się z pierścienia zewnętrznego (1) oraz przesłony pierścieniowej (3), przy czym pierścień zewnętrzny (1) przymocowany jest na stałe do korpusu (2) i posiada obwodową komorę akumulacyjną (4) oraz kanały przelotowe (6), które doprowadzone są od strony wirnika (8) do komory akumulacyjnej (4), a przesłona pierścieniowa (3) zaopatrzona jest obwodowo w otwory przelotowe (9) i osadzona jest obrotowo w pierścieniu zewnętrznym (1).

PL 210 105 B1

5. Uszczelnienie według zastrz. 4, znamienne tym, że przesłona pierścieniowa (3) połączona jest z elementem roboczym (7) urządzenia wykonawczego korzystnie elektrycznego, hydraulicznego lub pneumatycznego.

6. Uszczelnienie według zastrz. 4 albo 5, znamienne tym, że do komory akumulacyjnej (4) doprowadzony jest co najmniej jeden kanał pomiarowy (5).