RU128900U1 - Сотовое уплотнение турбомашины - Google Patents

Abstract

Сотовое уплотнение турбомашины, содержащее гладкий вал ротора и статор, в пазах которого установлены сегменты уплотнения с уплотняющей поверхностью в виде сотовой структуры, отличающееся тем, что ячейки сотовой структуры имеют форму неправильного восьмиугольника, образующие сотовую структуру профили смещены относительно друг друга на величину s, равную 0,4…0,6 длины грани профиля m.

Description

Полезная модель относится к области турбостроения и может быть использована в процессе создания, модернизации и ремонта конструкций диафрагменных, надбандажных или концевых уплотнений радиального зазора турбомашин.

Радиальные уплотнения представляют собой важный элемент проточной части современной газовой турбины, так как утечки рабочего тела через зазоры между ротором и статором значительно снижают экономичность турбомашины. Уменьшение радиальных зазоров в уплотнениях с целью снижения утечек не всегда возможно, так как это связано с особенностями работы турбомашины при пуско-наладочных работах.

Известны лабиринтовые ступенчатые уплотнения с уплотнительными гребешками на статоре и канавками на валу, применяющиеся, например, для диафрагм проточных частей низкого давления паровых турбин [Трухний А.Д. Стационарные паровые турбины 2-ое изд. перераб. и доп. Москва Энергоатомиздат,1990, стр.108, рис.3.53].

Недостатками известных лабиринтовых уплотнений является то, что они характеризуются относительно большими утечками рабочего тела и применяются только при небольших перепадах давления.

Наиболее близко к предлагаемому решению лабиринтное привальное уплотнение раскрыто в [патенте RU2355892, МПКF01D 11/02,20.05.2009]. Сотовое уплотнение турбомашины по указанному патенту содержит гладкий вал и уплотнительные сегменты, установленные в пазах диафрагмы. Уплотняющая поверхность выполнена в виде сотовой структуры, изготовленной из тонкой металлической фольги и расположенной на тонких пластинах небольшой массы. Сотовые ячейки глубиной h_я и диаметром d_я имеют форму правильного шестиугольника.

Недостатком данного технического решения являются относительно большие утечки рабочего тела.

Полезная модель решает задачу снижения утечек рабочего тела через сотовое уплотнение турбомашины.

Сотовое уплотнение турбомашины содержит гладкий вал ротора и статор, в пазах которого установлены сегменты уплотнения с уплотняющей поверхностью в виде сотовой структуры. Ячейки сотовой структуры имеют форму неправильного восьмиугольника, образующие сотовую структуру профили смещены друг относительно друга на величину s, равную 0,4…0,6 длины грани профиля m.

В дальнейшем полезная модель поясняется конкретным примером ее реализации со ссылками на прилагаемые чертежи с изображениями на фиг.1 - продольное сечение сегмента уплотнения, на фиг.2 - вид по стрелке А в увеличенном масштабе.

Сотовое уплотнение радиального зазора турбомашины содержит статор 1 с кольцевой проточкой 2, пружины 3, корпусы сегментов 4, вал 5 ротора. На уплотняемой поверхности корпусов сегментов 4 с помощью паяного шва 6 закреплена сотовая структура 7, изготовленная из тонкой металлической фольги. Между сотовой структурой 7 и валом 5 ротора выдерживается необходимый радиальный зазор. Ячейки 8 сотовой структуры 7 имеют форму восьмиугольника, который образован путем смещения профиля 9 относительно соседнего профиля 10 на величину s, равную 0,4…0,6 от длины грани профиля m.

Работа сотового уплотнения турбомашины осуществляется следующим образом. Сотовая структура 7 на корпусах сегментов 4 и поверхность вала 5 ротора препятствуют протеканию рабочего тела через радиальный зазор в уплотнении.

В результате смещения на величину s, равную 0,4…0,6 от длины грани профиля m, соседних профилей из тонкой металлической фольги, в восьмигранной ячейке образуются четыре боковые поверхности, с которыми взаимодействует поток утечки при попадании в пространство ячейки из уплотняемого зазора. Сложная форма ячейки и наличие двух наклонных боковых поверхностей увеличивают трение потока о стенки сотовой структуры, способствуют образованию трехмерной структуры потока, что ведет к снижению осевой составляющей скорости потока утечки, и как следствие, уменьшает величину расхода утечки через уплотнение.

При многократном дросселировании и внезапном расширении рабочего тела, происходящем при последовательном протекании потока через зазор и пространство сотовых ячеек сложной формы, вследствие значительного гидравлического сопротивления уменьшается давление рабочего тела, что также ведет к снижению утечки через уплотнение.

Преимуществом предлагаемой конструкции сотового уплотнения является уменьшение утечек рабочего тела через уплотняемый зазор, что приводит к повышению КПД турбомашины в целом.

1. Трухний, А.Д. Стационарные паровые турбины / А.Д.Трухний. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 640 с.

2. Патент на изобретение RU №2355892, МПК F01D 11/02.

Claims (1)

1. Сотовое уплотнение турбомашины, содержащее гладкий вал ротора и статор, в пазах которого установлены сегменты уплотнения с уплотняющей поверхностью в виде сотовой структуры, отличающееся тем, что ячейки сотовой структуры имеют форму неправильного восьмиугольника, образующие сотовую структуру профили смещены относительно друг друга на величину s, равную 0,4…0,6 длины грани профиля m.

   

Images