RU2499144C2 - Labyrinth shroud seal for steam turbine - Google Patents
Labyrinth shroud seal for steam turbine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2499144C2 RU2499144C2 RU2011149070/06A RU2011149070A RU2499144C2 RU 2499144 C2 RU2499144 C2 RU 2499144C2 RU 2011149070/06 A RU2011149070/06 A RU 2011149070/06A RU 2011149070 A RU2011149070 A RU 2011149070A RU 2499144 C2 RU2499144 C2 RU 2499144C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- powder
- sealing blocks
- sealing
- labyrinth seal
- rest
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Gasket Seals (AREA)
- Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
- Sealing Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к уплотнениям паровых турбин, ограничивающим перетекание пара через зазоры между бандажом рабочих лопаток и статором турбины, а именно, к лабиринтным надбандажным уплотнениям паровых турбин.The invention relates to seals of steam turbines, limiting the flow of steam through the gaps between the bandage of the rotor blades and the turbine stator, namely, to labyrinth over-band seals of steam turbines.
Эффективность работы паровых турбин зависит герметичности уплотнения между вращающимися лопатками и внутренней поверхностью корпуса в турбине. Одним из основных видов подобных уплотнений являются истираемые уплотнения, герметичность которых обеспечивается за счет прорезания выступами на торцах лопаток канавок в истираемом уплотнительном материале. Уплотнения турбин выполняют например, используя плетеные металлические волокна, соты [патент США N5080934, МПК. F01D 11/08, 427/271, 1991) или спеченные металлические частицы. Приработка этих уплотнений происходит за счет его высокой пористости и его низкой прочности. Последнее обуславливает невысокую эрозионную стойкость уплотнительных материалов, что приводит к быстрому износу уплотнения. В качестве прирабатываемых уплотнений в современных двигателях и установках используют также газотермические покрытия, имеющих, по сравнению с вышеописанными материалами, меньшую трудоемкость изготовления.The performance of steam turbines depends on the tightness of the seal between the rotating blades and the inner surface of the casing in the turbine. One of the main types of such seals are abrasive seals, the tightness of which is ensured by cutting protrusions at the ends of the blades of the grooves in the abradable sealing material. Turbine seals are performed, for example, using braided metal fibers, honeycombs [US Pat. No. 5,080,934, IPC. F01D 11/08, 427/271, 1991) or sintered metal particles. The running-in of these seals is due to its high porosity and its low strength. The latter causes a low erosion resistance of the sealing materials, which leads to rapid wear of the seal. As run-in seals in modern engines and plants, gas-thermal coatings are also used, which, in comparison with the materials described above, have a lower manufacturing complexity.
Известно прирабатываемое уплотнение турбомашины [патент США №4291089], получаемое методом газотермического напыления порошкового материала. При этом уплотнение формируется в виде покрытия, которое наносится непосредственно на кольцевой элемент корпуса турбомашины в зону уплотнения между корпусом и лопаткой.Known run-in seal turbomachine [US patent No. 4291089], obtained by the method of thermal spraying of powder material. When this seal is formed in the form of a coating that is applied directly to the annular element of the casing of the turbomachine in the sealing zone between the casing and the blade.
Недостатком известного уплотнения является невозможность одновременного обеспечения высокой прирабатываемости и износостойкости покрытия.A disadvantage of the known seal is the inability to simultaneously ensure high break-in and wear resistance of the coating.
Известно также прирабатываемое уплотнение турбомашины [патент США №4936745], выполненное в виде высокопористого керамического слоя с пористостью от 20 до 35 объемных %.It is also known run-in seal turbomachine [US patent No. 4936745], made in the form of a highly porous ceramic layer with a porosity of from 20 to 35 volume%.
Недостатком известного уплотнения является низкая эрозионная стойкость и прочность.A disadvantage of the known seal is low erosion resistance and strength.
Для уплотнения зазоров между бандажом рабочих лопаток и статорными деталями корпуса турбины применяются различные типы надбандажных уплотнений (Тепловые и атомные электрические станции, Справочник под общей редакцией В.А. Григорьева и В.М. Зорина, 2-е издание, книга 3, М.: Энергоатомиздат, с.206…208). Для таких уплотнений радиальные зазоры назначаются таким образом, чтобы исключить касание уплотнительных гребешков с острыми кромками об ответную твердую уплотняющую поверхность. Опыт эксплуатации показывает, что избежать касаний при всех эксплуатационных и аварийных режимах за межремонтный период, как правило, не удается. Острые кромки гребешков притупляются и эффективность уплотнения падает.To seal the gaps between the bandage of the rotor blades and the stator parts of the turbine housing, various types of over-band seals are used (Thermal and nuclear power plants, Handbook edited by V.A. Grigoriev and V.M. Zorin, 2nd edition, book 3, M. : Energoatomizdat, p.206 ... 208). For such seals, radial clearances are assigned in such a way as to prevent contact of the sealing combs with sharp edges against the mating solid sealing surface. Operating experience shows that, as a rule, it is not possible to avoid touching during all operating and emergency conditions during the overhaul period. The sharp edges of the combs become dull and the compaction efficiency decreases.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является лабиринтное уплотнение для паровой турбины (патент РФ №2287063, МКИ F16D 11/08), содержащее уплотнительный кольцевой гребешок, выполненный или установленный на бандаже лопаток ступени ротора турбины, уплотнительные блоки, установленные с уплотняющим радиальным зазором относительно кольцевого гребешка бандажа лопаток ступени ротора, держатели уплотнительных блоков в обойме статора турбины, каждый из которых выполнен с кольцевым сектором Т-образного в продольном сечении турбины хвостовика, установленным в кольцевом пазу обоймы статора турбины, имеющем Т-образную в продольном сечении турбины форму. Уплотнение выполнено в виде соединенного со статором слоя сотовой структуры.The closest in technical essence and the achieved result to the claimed one is a labyrinth seal for a steam turbine (RF patent No. 2287063, MKI F16D 11/08) containing a sealing ring comb made or mounted on a bandage of turbine rotor stage vanes, sealing blocks installed with a sealing radial clearance relative to the annular scallop bandage of the blades of the rotor stage, the holders of the sealing blocks in the holder of the turbine stator, each of which is made with an annular sector of a T-shaped in a home section of a shank turbine installed in an annular groove of a turbine stator holder having a T-shape in a longitudinal section of the turbine. The seal is made in the form of a honeycomb layer connected to the stator.
Однако гребешки на роторе при взаимодействии с сотовой структурой притупляются, что снижает герметичность уплотнения. Ячейки сотовой структуры могут иметь различные форму и размер площади поперечного сечения, глубину и толщину стенок. Сотовая структура, может быть выполнена из стальной жаростойкой фольги, или сверлением, прожитом, травлением или литьем. При значительной толщине стенок ячеек сот условия работы гребешков ужесточаются. Сильный износ гребешков так или иначе связан с необоснованно высокой прочностью материалов, используемых для производства сот, а также методов их изготовления вызывающих утолщение толщины стенок ячеек.However, the combs on the rotor become blunt when interacting with the honeycomb structure, which reduces the tightness of the seal. Cells of the honeycomb structure may have various shapes and sizes of cross-sectional areas, depth and wall thickness. The honeycomb structure may be made of heat-resistant steel foil, or by drilling, lived, etching or casting. With a significant wall thickness of the cells of the cells, the working conditions of the combs are tightened. Strong scallop wear in one way or another is associated with the unreasonably high strength of the materials used for the production of honeycombs, as well as methods for their manufacture causing thickening of the cell wall thickness.
Кроме того, процесс изготовления и прикрепления сотовой структуры достаточно сложен, трудоемок, а также связан с большими временными затратами. При этом, сотовая структура может быть соединена как с кольцевым элементом турбомашины, так и с отдельными, образующими кольцо вставками [например, патент РФ 2287063, МПК F01D 11/08, 2006 г.].In addition, the manufacturing process and the attachment of the honeycomb structure is quite complicated, time-consuming, and also associated with large time costs. At the same time, the honeycomb structure can be connected both with the annular element of the turbomachine and with individual inserts forming a ring [for example, RF patent 2287063, IPC F01D 11/08, 2006].
Недостатками прототипа являются невозможность одновременного обеспечения высокой прирабатываемости, механической прочности и износостойкости материала уплотнения, а также необходимости использования сотовых ячеек.The disadvantages of the prototype are the impossibility of simultaneously ensuring high break-in, mechanical strength and wear resistance of the seal material, as well as the need to use cells.
В этой связи использование уплотнения, не содержащего слоя сотовой структуры, а выполненного из монолитного материала допускающими врезание в него выступов лопатки и снижающими их износ в процессе эксплуатации, привело бы к дальнейшему повышению эффективности работы турбомашин.In this regard, the use of a seal that does not contain a layer of honeycomb structure, but is made of a monolithic material, allowing the incisions of the blades to be embedded in it and reducing their wear during operation, would further increase the efficiency of the turbomachines.
Техническим результатом заявляемого изобретения является одновременное обеспечение высокой прирабатываемости, механической прочности и износостойкости уплотнения, а также снижения трудоемкости его изготовления по сравнению с существующими сотовыми уплотнениями.The technical result of the claimed invention is the simultaneous provision of high workability, mechanical strength and wear resistance of the seal, as well as reducing the complexity of its manufacture in comparison with existing cellular seals.
Технический результат достигается тем, что лабиринтное надбандажное уплотнение для паровой турбины, содержащее уплотнительные кольцевые гребешки ротора турбины, сегменты уплотнения, включающие в себя уплотняющие блоки, прикрепленные к корпусам уплотняющих блоков, имеющим в поперечном сечении V-образную форму, с размерами, позволяющими вставлять корпусы уплотняющих блоков в V-образный паз статора турбины с минимальным зазором и расположенных между уплотняющих статорных гребней, выполненных заодно с корпусами уплотняющих блоков, кольцевые пазы статора турбины, имеющие V-образную в продольном сечении турбины форму и горизонтальный продольный разъем, в отличие от прототипа, уплотняющие блоки выполнены из адгезионно соединенных между собой в монолитный материал частиц прирабатываемого порошкового материала, имеют в поперечном сечении V-образную форму, а внутренние поверхности корпусов уплотняющих блоков имеют в поперечном сечении соответствующую уплотняющим блокам V-образную форму, с размерами, позволяющими вставлять с минимальным зазором уплотняющие блоки в корпуса уплотняющих блоков.The technical result is achieved in that a labyrinth over-seal for a steam turbine, comprising sealing ring combs of the turbine rotor, sealing segments including sealing blocks attached to the sealing block bodies having a V-shape in cross section, with dimensions allowing insertion of the cases sealing blocks into the V-groove of the turbine stator with a minimum clearance and located between the sealing stator ridges, made integrally with the bodies of the sealing blocks, rings the grooves of the turbine stator having a V-shape in the longitudinal section of the turbine and a horizontal longitudinal connector, in contrast to the prototype, the sealing blocks are made of particles of the powder material adhering to one another in a monolithic material, have a V-shape in cross section, and the inner surfaces of the housings of the sealing blocks are in cross section corresponding to the sealing blocks of a V-shape, with dimensions that allow you to insert the sealing blocks into the housings with a minimum clearance sealing blocks.
Технический результат достигается также тем, что в лабиринтном уплотнении в качестве прирабатываемого порошкового материала используют материал состава, в вес.%: Cr - от 10,0 до 18,0%, Мо - от 0,8 до 3,7%, Fe или Ti или Cu или их комбинации - остальное или материал состава, в вес.%: Cr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0,2% до 0,7%; Ni - остальное или материал состава, в вес.%: Cr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0, 2% до 0,7%; Co - от 16% до 30%; Ni - остальное, с размерами частиц порошка от 15 мкм до 180 мкм в механической смеси с порошковым, с размерами частиц порошка менее 1 мкм, гексагональным нитридом бора - BN в количестве от 1,0% до 1,5% от общего объема смеси и фторидом кальция - CaF2, с размерами частиц порошка от 1 мкм до 25 мкм, в количестве от 6,0% до 8,0% от общего объема материала уплотнения.The technical result is also achieved by the fact that in the labyrinth compaction, the material of the composition, in wt.%: Cr - from 10.0 to 18.0%, Mo - from 0.8 to 3.7%, Fe or Ti or Cu or combinations thereof - the rest or composition material, in wt.%: Cr - from 18% to 34%; Al - from 3% to 16%; Y - from 0.2% to 0.7%; Ni - the rest or material composition, in wt.%: Cr - from 18% to 34%; Al - from 3% to 16%; Y - from 0.2% to 0.7%; Co - from 16% to 30%; Ni - the rest, with powder particle sizes from 15 μm to 180 μm in a mechanical mixture with powder, with powder particle sizes less than 1 μm, hexagonal boron nitride - BN in an amount of 1.0% to 1.5% of the total volume of the mixture and calcium fluoride - CaF 2 , with particle sizes of powder from 1 μm to 25 μm, in an amount of from 6.0% to 8.0% of the total volume of the seal material.
Технический результат достигается также тем, что в лабиринтном уплотнении прирабатываемый порошковый материал дополнительно в качестве добавки содержит от 0,4% до 3% BaSO4 в виде порошка, размерами частиц от 1 мкм до 25 мкм, а уплотняющие блоки выполнены спеканием в защитной среде при температуре от 950°C до 1250°C, причем в качестве защитной среды использована газовая смесь, состава, в объем. %: аргон от 6% до 50%, аммиак - остальное, причем порошковый материал дополнительно в качестве добавки содержит Ca в пределах от 0,01 до 0,2%.The technical result is also achieved by the fact that in the labyrinth compaction, the powder material used in addition additionally contains from 0.4% to 3% BaSO 4 in the form of a powder, particle sizes from 1 μm to 25 μm, and the sealing blocks are made by sintering in a protective medium at temperature from 950 ° C to 1250 ° C, and the gas mixture, composition, in volume was used as a protective medium. %: argon from 6% to 50%, ammonia - the rest, and the powder material additionally contains Ca as an additive in the range from 0.01 to 0.2%.
Технический результат достигается также тем, что в лабиринтном уплотнений уплотняющие блоки снабжены опорными выступами, контактирующими с основанием корпусов уплотняющих блоков и обеспечивающими закрепление блоков в корпусах уплотняющих блоков, причем опорные выступы могут быть выполнены монолитно с уплотняющими блоками в виде, по крайней мере, двух призматических полос имеющих в поперечном сечении форму трапеции, а сегменты уплотнений выполнены раздельно для каждого ряда гребешков ротора турбины.The technical result is also achieved by the fact that in the labyrinth of seals, the sealing blocks are provided with supporting protrusions in contact with the base of the housing of the sealing blocks and securing the blocks in the housing of the sealing blocks, and the supporting protrusions can be made integrally with the sealing blocks in the form of at least two prismatic strips having a trapezoidal cross-section, and the seal segments are made separately for each row of turbine rotor combs.
Технический результат достигается также тем, что в лабиринтном уплотнении корпусы уплотняющих блоков выполнены из пластичной легированной стали или меди или сплавов на основе меди или выполнены из адгезионно соединенных между собой в монолитный материал частиц прирабатываемого порошкового материала, причем адгезионная прочность соединения частиц порошкового сплава составляет величину от 20 до 100% прочности материала частиц, а адгезионная прочность частиц материала уплотняющих блоков составляет от 3 до 15% от прочности материала частиц, причем в качестве прирабатываемого порошкового материала может быть использован материал состава, в вес.%: Cr - от 10,0 до 18,0%, Mo - от 0,8 до 3,7%, Fe или Ti или Cu или их комбинации - остальное или материал состава, в вес.%: Cr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0,2% до 0,7%; Ni - остальное или материал состава, в вес.%: Cr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0,2% до 0,7%; Co - от 16% до 30%; Ni - остальное, с размерами частиц порошка от 15 мкм до 180 мкм в механической смеси с порошковым, с размерами частиц порошка менее 1 мкм, гексагональным нитридом бора - BN в количестве от 1,0% до 1,5% от общего объема смеси и фторидом кальция - CaF2, с размерами частиц порошка от 1 мкм до 25 мкм, в количестве от 6,0% до 8,0% от общего объема материала уплотнения.The technical result is also achieved by the fact that in the labyrinth seal, the housings of the sealing blocks are made of plastic alloy steel or copper or copper-based alloys or made of particles of the powder material adhering to one another in a monolithic material, and the adhesion strength of the connection of the powder alloy particles is from 20 to 100% of the strength of the particle material, and the adhesive strength of the particles of the material of the sealing blocks is from 3 to 15% of the strength of the particle material moreover, the material of the composition can be used as an in-powder material, in wt.%: Cr - from 10.0 to 18.0%, Mo - from 0.8 to 3.7%, Fe or Ti or Cu, or a combination thereof - the rest or material composition, in wt.%: Cr - from 18% to 34%; Al - from 3% to 16%; Y - from 0.2% to 0.7%; Ni - the rest or material composition, in wt.%: Cr - from 18% to 34%; Al - from 3% to 16%; Y - from 0.2% to 0.7%; Co - from 16% to 30%; Ni - the rest, with powder particle sizes from 15 μm to 180 μm in a mechanical mixture with powder, with powder particle sizes less than 1 μm, hexagonal boron nitride - BN in an amount of 1.0% to 1.5% of the total volume of the mixture and calcium fluoride - CaF 2 , with particle sizes of powder from 1 μm to 25 μm, in an amount of from 6.0% to 8.0% of the total volume of the seal material.
Лабиринтное надбандажное уплотнение для паровой турбины содержит уплотнительные кольцевые гребешки, установленные на роторе турбины. Сегменты уплотнения включают в себя уплотняющие блоки, выполненные из адгезионно соединенных между собой части порошкового материала (полученные, например, методом спекания порошкового материала) закрепляются внутри корпусов уплотняющих блоков между уплотняющих гребней. Гребни выполняются заодно с корпусами уплотняющих блоков либо из цельного металла или сплава, либо из порошкового материала одним из методов порошковой металлургии. В статоре турбины с горизонтальным продольным разъемом выполнены кольцевые пазы, имеющие V-образную в продольном сечении турбины форму.The labyrinth over-seal for a steam turbine contains o-ring combs mounted on a turbine rotor. Sealing segments include sealing blocks made of adhesively interconnected parts of the powder material (obtained, for example, by sintering the powder material) are fixed inside the bodies of the sealing blocks between the sealing ridges. The ridges are made at the same time with the bodies of the sealing blocks either from solid metal or alloy, or from powder material using one of the methods of powder metallurgy. In the turbine stator with a horizontal longitudinal connector, annular grooves are made having a V-shape in the longitudinal section of the turbine.
Согласно изобретению сегменты уплотнений выполнены раздельно для каждого ряда гребешков ротора турбины. Корпусы уплотняющих блоков в поперечном сечении имеют V-образную форму с размерами, позволяющими вставлять корпусы уплотняющих блоков в паз статора турбины с минимальным зазором. В то же время, уплотняющие блоки также имеют в поперечном сечении V-образную форму, а внутренние поверхности корпусов уплотняющих блоков имеют в поперечном сечении соответствующую уплотняющим блокам V-образную форму, с размерами, позволяющими вставлять с минимальным зазором уплотняющие блоки в корпуса уплотняющих блоков.According to the invention, the seal segments are made separately for each row of turbine rotor combs. The housing of the sealing blocks in cross section are V-shaped with dimensions that allow the housing of the sealing blocks to be inserted into the groove of the turbine stator with a minimum clearance. At the same time, the sealing blocks also have a V-shape in cross section, and the inner surfaces of the sealing block bodies have a V-shape corresponding to the sealing blocks in cross-section, with dimensions that allow the sealing blocks to be inserted into the sealing block bodies with a minimum clearance.
Вследствие указанных отличий, сегменты уплотнения с уплотняющими блоки, выполненными из адгезионно соединенных между собой в монолитный материал частиц прирабатываемого порошкового материала по сравнению с сотовыми блоками изготавливаются и монтируются в на турбине с гораздо меньшими (2-5 раз) трудозатратами. Кроме того, обеспечение функциональных свойств уплотнения за счет адгезионного соединенного порошкового материала в монолитный блок позволяет избежать вышеуказанных недостатков, присущих сотовым типам уплотнений.Due to these differences, seal segments with sealing blocks made of particles of powder material adhering to each other in a monolithic material in comparison with honeycomb blocks are manufactured and mounted in a turbine with much less (2-5 times) labor costs. In addition, ensuring the functional properties of the seal due to the adhesive bonded powder material in the monolithic block avoids the above disadvantages inherent in the cellular types of seals.
Изобретение поясняется чертежами. На фигуре 1 представлено поперечное сечение лабиринтного надбандажного уплотнения, а на фигуре 2 - сегмент уплотнения.The invention is illustrated by drawings. The figure 1 shows the cross section of the labyrinth over-seal, and figure 2 is a segment of the seal.
Фигуры 1 и 2 содержат: 1 - ротор турбины; 2 - лопатка; 3 - кольцевые гребешки на бандаже лопаток; 4 - уплотняющий блок, 5 - сегменты уплотнения; 6 - уплотняющие гребни; 7 - корпус уплотняющего блока; 8 - кольцевой паз; 9 - статор турбины.Figures 1 and 2 contain: 1 - turbine rotor; 2 - scapula; 3 - ring scallops on the bandage of the blades; 4 - sealing block; 5 - sealing segments; 6 - sealing ridges; 7 - the housing of the sealing block; 8 - an annular groove; 9 - turbine stator.
Лабиринтное надбандажное уплотнение для паровой турбины (фиг.1) содержит статор турбины 9 с кольцевым пазами 8, имеющими V-образную в продольном сечении турбины форму. В V-образный кольцевой паз 8 статора турбины вставлены сегменты уплотнения 5, каждый из которых включает в себя корпус уплотняющих блоков 4, выполненный либо из легированной коррозионностойкой пластичной стали или меди или сплава на основе меди или из порошкового спеченного материала, имеющего большую по сравнению с материалом уплотняющих блоков прочность. Уплотняющие блоки 4, присоединяются к корпусам 7 при путем заклинивания в V-образной полости корпуса уплотняющего блока 7. Корпус уплотняющих блоков 7 имеет V-образную в поперечном сечении внешнюю и внутреннюю формы и небольшую площадь поперечного сечения. Совокупность малой площади поперечного сечения и изготовления из пластичной стали позволяет деформировать сегменты 5 в холодном состоянии. Корпус 7 имеет уплотняющие гребни 6, выполненные заодно с корпусом 7. Уплотнительные кольцевые гребешки 3 ротора турбины 1 выполнены заодно с бандажом рабочих лопаток 2. Напротив каждого гребешка 3 расположен соответствующий кольцевой паз (фиг.1). Для осуществления монтажа сегмент уплотнения 5 вставляется в кольцевой паз со стороны продольного горизонтального разъема статора турбины 9. Между корпусом уплотняющего блока 7 и кольцевым пазом имеется минимальный зазор, позволяющий при механическом воздействии па корпус уплотняющего блока 7 перемещать его вдоль паза. Работа лабиринтного надбандажного уплотнения заключается в том, что при вращении ротора турбины 1 гребешки 3, уплотняющие зазор, по которому происходят утечки пара, могут касаться уплотняющих блоков 4 без аварийных последствий и уменьшения эффективности уплотнения. Это происходит из-за того, что гребешок 3 прорезает канавку в уплотняющем блоке 4 без притупления своей острой кромки, поскольку уплотняющий блок 4 выполнен из из адгезионно соединенных между собой в монолитный материал частиц прирабатываемого порошкового материала, обладающего высокой прирабатываемостью. Таким образом, уплотняющие блоки, выполненные из порошкового материала, позволяют автоматически установить минимально возможные радиальные зазоры лабиринтного надбандажного уплотнения.The labyrinth over-seal for a steam turbine (Fig. 1) contains a turbine stator 9 with annular grooves 8 having a V-shape in longitudinal section of the turbine. In the V-shaped annular groove 8 of the turbine stator,
Преимуществом предлагаемой конструкции лабиринтного надбандажного уплотнения является то, что масса заготовки корпуса уплотняющих блоков с V-образной формой поперечного сечения имеет небольшую площадь поперечного сечения из-за отсутствия необходимости выполнять на корпусе Т-образный или Г-образный замок. Это приводит к снижению массы заготовки для корпуса уплотняющих блоков и, следовательно, к снижению цены изготовления лабиринтного надбандажного уплотнения. При повреждении одной дорожки сотовых блоков замене подлежит только один ряд сегментов уплотнения. Это снижает стоимость ремонта по сравнению с ремонтом сегментов, на которых выполнено два ряда уплотняющих блоков.The advantage of the proposed design of the labyrinth over-seal is that the mass of the workpiece of the housing of the sealing blocks with a V-shaped cross-section has a small cross-sectional area due to the lack of the need to make a T-shaped or L-shaped lock on the housing. This leads to a reduction in the mass of the workpiece for the housing of the sealing blocks and, consequently, to a decrease in the manufacturing price of the labyrinth over-seal. If one track of the cell blocks is damaged, only one row of seal segments is subject to replacement. This reduces the cost of repairs compared with the repair of segments on which two rows of sealing blocks are made.
Пример. В качестве материалов для получения уплотняющего блока и корпуса уплотняющего блока использовался металлический порошок следующих составов: 1) [Cr - 9,0%, Mo - 0,6%, Fe - остальное] - неудовлетворительный результат (Н.Р.); 2) [Cr - 10,0%, Mo - от 0,8%, Fe - остальное] - удовлетворительный результат (У.Р.); 3) [Cr - 14,3%, Mo - 2,6%, Fe - остальное) - (У.Р.); 4) [Cr - 18,0%, Mo - 3,7%, Fe - остальное] - (У.Р.); 5) [Cr - 8,0%, Mo - 0,7%, Ti - остальное] - (Н.Р.); 6) [Cr - 10,0%, Mo - от 0,8%, Ti - остальное] - (У.Р.); 7) [Cr - 14,3%, Mo - 2,6%, Ti - остальное] - (У.Р.); 8) [Cr - 18,0%, Mo - 3,7%, Ti - остальное] - (У.Р.); 9) [Cr - 9,0%, Mo - 0,7%, Cu - остальное] - (Н.Р.); 10) [Cr - 10,0%, Mo - от 0,8%, Cu - остальное] - (У.Р.); 11) [Cr - 15,2%, Mo - 2,4%, Cu - остальное] - (У.Р.); 12) [Cr - 18,0%, Mo - 3,7%, Cu - остальное] - (У.Р.); 13) [Cr - от 16%; Al - 2,5%; Y - от 0,1%; Ni - остальное] - (Н.Р.); 14) [Cr - от 18%; Al - 3%; Y - 0,2%; Ni - остальное] - (У.Р.); 15) [Cr - 34%; Al - 16%; Y - 0,7%; Ni - остальное] - (У.Р.); 16) [Cr - 16%; Al - от 2%; Y - 0,1%; Co - 14%; Ni - остальное] - (Н.Р.); 17) Cr - 18%; Al - 3%; Y - 0,2%; Co - 16%; Ni - остальное) - (У.Р.); 18) Cr - 34%; Al - 16%; Y - 0,7%; Co 30%; Ni - остальное] - (У.Р.).Example. As materials for obtaining the sealing block and the sealing block body, metal powder of the following compositions was used: 1) [Cr - 9.0%, Mo - 0.6%, Fe - the rest] - unsatisfactory result (N.R.); 2) [Cr - 10.0%, Mo - from 0.8%, Fe - the rest] - satisfactory result (U.R.); 3) [Cr - 14.3%, Mo - 2.6%, Fe - the rest) - (U.R.); 4) [Cr - 18.0%, Mo - 3.7%, Fe - the rest] - (U.R.); 5) [Cr - 8.0%, Mo - 0.7%, Ti - the rest] - (N.R.); 6) [Cr - 10.0%, Mo - from 0.8%, Ti - the rest] - (U.R.); 7) [Cr - 14.3%, Mo - 2.6%, Ti - the rest] - (U.R.); 8) [Cr - 18.0%, Mo - 3.7%, Ti - the rest] - (U.R.); 9) [Cr - 9.0%, Mo - 0.7%, Cu - the rest] - (N.R.); 10) [Cr - 10.0%, Mo - from 0.8%, Cu - the rest] - (U.R.); 11) [Cr - 15.2%, Mo - 2.4%, Cu - the rest] - (U.R.); 12) [Cr - 18.0%, Mo - 3.7%, Cu - the rest] - (U.R.); 13) [Cr - from 16%; Al - 2.5%; Y - from 0.1%; Ni - the rest] - (N.R.); 14) [Cr - from 18%; Al - 3%; Y - 0.2%; Ni - the rest] - (UR); 15) [Cr - 34%; Al - 16%; Y - 0.7%; Ni - the rest] - (UR); 16) [Cr - 16%; Al - from 2%; Y - 0.1%; Co - 14%; Ni - the rest] - (N.R.); 17) Cr - 18%; Al - 3%; Y - 0.2%; Co - 16%; Ni - the rest) - (U.R.); 18) Cr - 34%; Al - 16%; Y - 0.7%; Co 30%; Ni - rest] - (UR).
Размеры частиц составляли величины: 10 мкм; 30 мкм; 63 мкм; 100 мкм; 160 мкм; 180 мкм. Наилучшие результаты при содержании фракций порошка размерами: менее 40 мкм - от 30% до 40%, от 40 мкм до 70 мкм - 40% до 50%, от 70 мкм до 140 мкм - 10% до 20%, более 140 мкм - остальное. Механическая смесь из металлического порошка состава, в вес.%: Cr - от 10,0 до 18,0%, Mo - от 0,8 до 3,7%, Fe или Ti или Cu или их комбинации - остальное или из сплава состава, в вес.%: Cr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0,2% до 0,7%; Ni - остальное или из сплава состава, в вес.%: Cr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0, 2% до 0,7%; Co - от 16% до 30%; Ni - остальное, содержала гексагональный нитрид бора (BN) размерами частиц порошка менее 1 мкм в количестве: 0,5% - (Н.Р.);; 1,0% - (У.Р.); 1,5% - (У.Р.) - (Н.Р.) и фторид кальция - CaF2, с размерами частиц порошка от 1 мкм до 25 мкм, в количестве от общего объема смеси: 5% - (Н.Р.); 6,0% - (У.Р.); 8,0% - (У.Р.); 9% - (Н.Р.);, Кроме того, были использованы порошковые материалы вышеуказанных составов с дополнительными добавками следующих компонентов: 1) BaSO4: 0,4%; 1,2%; 3%. 2) углерод: 0,4%; 0,8%; 2,1%; 3%. 3) Ca: 0,01%; 0,2%.The particle sizes were: 10 microns; 30 microns; 63 microns; 100 microns; 160 microns; 180 microns. The best results when containing fractions of powder fractions with sizes: less than 40 microns - from 30% to 40%, from 40 microns to 70 microns - 40% to 50%, from 70 microns to 140 microns - 10% to 20%, more than 140 microns - the rest . A mechanical mixture of a metal powder of the composition, in wt.%: Cr - from 10.0 to 18.0%, Mo - from 0.8 to 3.7%, Fe or Ti or Cu, or a combination thereof - the rest or from an alloy of the composition , in wt.%: Cr - from 18% to 34%; Al - from 3% to 16%; Y - from 0.2% to 0.7%; Ni - the rest or from the alloy composition, in wt.%: Cr - from 18% to 34%; Al - from 3% to 16%; Y - from 0.2% to 0.7%; Co - from 16% to 30%; Ni - the rest, contained hexagonal boron nitride (BN) with a particle size of powder less than 1 μm in an amount of: 0.5% - (N.R.) ;; 1.0% - (U.R.); 1.5% - (U.R.) - (N.R.) and calcium fluoride - CaF 2 , with powder particle sizes from 1 μm to 25 μm, in an amount of the total mixture volume: 5% - (N.R. .); 6.0% - (U.R.); 8.0% - (U.R.); 9% - (NR) ;, In addition, powder materials of the above compositions with additional additives of the following components were used: 1) BaSO 4 : 0.4%; 1.2%; 3% 2) carbon: 0.4%; 0.8%; 2.1%; 3% 3) Ca: 0.01%; 0.2%.
Размеры уплотнительного блока составляли: длина: 20 мм; 50 мм; 100 мм; 200 мм; 500 мм; 700 мм; ширина: 10 мм; 20 мм; 40 мм; 70 мм; высота: 5 мм; 10 мм; 30 мм; 50 мм; радиус кривизны но длине элемента, по его притираемой поверхности: 200 мм; 400 мм; 1200 мм; 2300 мм; 2500 мм.The dimensions of the sealing block were: length: 20 mm; 50 mm; 100 mm; 200 mm; 500 mm; 700 mm; width: 10 mm; 20 mm; 40 mm; 70 mm; height: 5 mm; 10 mm; 30 mm; 50 mm; radius of curvature but to the length of the element, along its grinding surface: 200 mm; 400 mm; 1200 mm; 2300 mm; 2500 mm.
Уплотнительный блок был изготовлен спеканием в среде смеси аргона и аммиака при температуре от 1100 до 1200°C [(от 1100°C до 1200°C)±100°C]. Спекание заготовок проводили при температуре 1200±100°C в электропечи ОКБ 8086 в среде смеси газов аргона и аммиака, при содержании аргона в смеси в объемных пролетах от общей смеси аргона с аммиаком: 5% - (Н.Р.); 6% - (У.Р.); 12% - (У.Р.); 25% - (У.Р.); 50% - (У.Р.); 55% - (Н.Р.). Давление прессования при изготовлении заготовок уплотнительного блока было равным: 40 кгс/мм2; 50 кгс/мм2; 60 кгс/мм2; 70 кгс/мм2. Механические свойства полученного материала составили: твердость НВ от 139 до 147; σв=29,1…37,2 кгс/мм2; σт,=17,1…25,8 кгс/мм2; ударная вязкость 1,16…1,57 кгм/см2. Результаты испытаний образцов уплотнительного блока из разработанного материала в условиях эксплуатации показали сочетание высоких прочностных характеристик уплотнений, с хорошей прирабатываемостью и минимальным износом кольцевых гребешков на бандаже лопаток.The sealing block was made by sintering in a medium of a mixture of argon and ammonia at a temperature of from 1100 to 1200 ° C [(from 1100 ° C to 1200 ° C) ± 100 ° C]. Sintering of the preforms was carried out at a temperature of 1200 ± 100 ° C in an OKB 8086 electric furnace in a medium of a mixture of argon and ammonia gases, with the argon content in the mixture in volume spans from the total mixture of argon with ammonia: 5% - (N.R.); 6% - (U.R.); 12% - (U.R.); 25% - (U.R.); 50% - (U.R.); 55% - (N.R.). The pressing pressure in the manufacture of blanks of the sealing block was equal to: 40 kgf / mm 2 ; 50 kgf / mm 2 ; 60 kgf / mm 2 ; 70 kgf / mm 2 . The mechanical properties of the obtained material were: HB hardness from 139 to 147; σ in = 29.1 ... 37.2 kgf / mm 2 ; σ t = 17.1 ... 25.8 kgf / mm 2 ; impact strength 1,16 ... 1,57 kgm / cm 2 . The test results of the samples of the sealing block from the developed material under operating conditions showed a combination of high strength characteristics of the seals, with good running-in and minimal wear of the annular scallops on the bandage of the blades.
Claims (25)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011149070/06A RU2499144C2 (en) | 2011-12-01 | 2011-12-01 | Labyrinth shroud seal for steam turbine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011149070/06A RU2499144C2 (en) | 2011-12-01 | 2011-12-01 | Labyrinth shroud seal for steam turbine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011149070A RU2011149070A (en) | 2013-06-10 |
| RU2499144C2 true RU2499144C2 (en) | 2013-11-20 |
Family
ID=48784490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011149070/06A RU2499144C2 (en) | 2011-12-01 | 2011-12-01 | Labyrinth shroud seal for steam turbine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2499144C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2703669C1 (en) * | 2018-10-16 | 2019-10-21 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-технический центр "Уралавиаспецтехнология" | Abradable insert of turbine seal |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4291089A (en) * | 1979-11-06 | 1981-09-22 | Sherritt Gordon Mines Limited | Composite powders sprayable to form abradable seal coatings |
| US4936745A (en) * | 1988-12-16 | 1990-06-26 | United Technologies Corporation | Thin abradable ceramic air seal |
| US5080934A (en) * | 1990-01-19 | 1992-01-14 | Avco Corporation | Process for making abradable hybrid ceramic wall structures |
| RU2256113C2 (en) * | 2003-09-23 | 2005-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский механический завод" | Seal for movable joint |
| RU2287063C1 (en) * | 2005-04-12 | 2006-11-10 | Александр Федорович Ивах | Steam turbine labyrinth seal |
| RU2362887C1 (en) * | 2008-08-06 | 2009-07-27 | Александр Степанович Лисянский | Labyrinth over-strip sealing for steam turbine |
| RU94884U1 (en) * | 2009-12-21 | 2010-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Вакууммаш" | MATERIAL TO BE PREPARED |
-
2011
- 2011-12-01 RU RU2011149070/06A patent/RU2499144C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4291089A (en) * | 1979-11-06 | 1981-09-22 | Sherritt Gordon Mines Limited | Composite powders sprayable to form abradable seal coatings |
| US4936745A (en) * | 1988-12-16 | 1990-06-26 | United Technologies Corporation | Thin abradable ceramic air seal |
| US5080934A (en) * | 1990-01-19 | 1992-01-14 | Avco Corporation | Process for making abradable hybrid ceramic wall structures |
| RU2256113C2 (en) * | 2003-09-23 | 2005-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский механический завод" | Seal for movable joint |
| RU2287063C1 (en) * | 2005-04-12 | 2006-11-10 | Александр Федорович Ивах | Steam turbine labyrinth seal |
| RU2362887C1 (en) * | 2008-08-06 | 2009-07-27 | Александр Степанович Лисянский | Labyrinth over-strip sealing for steam turbine |
| RU94884U1 (en) * | 2009-12-21 | 2010-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Вакууммаш" | MATERIAL TO BE PREPARED |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2703669C1 (en) * | 2018-10-16 | 2019-10-21 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-технический центр "Уралавиаспецтехнология" | Abradable insert of turbine seal |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011149070A (en) | 2013-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7686568B2 (en) | Methods and apparatus for fabricating turbine engines | |
| US20080260522A1 (en) | Gas turbine engine with integrated abradable seal and mount plate | |
| US20030175116A1 (en) | Abradable coating for gas turbine walls | |
| EP1985808A2 (en) | An abradable sealing for a gas turbine engine and the corresponding method of forming this sealing | |
| EP3095965B1 (en) | Gas turbine engine component and corresponding gas turbine engine | |
| EP2196631A2 (en) | A component having an abrasive layer and a method of applying an abrasive layer on a component | |
| RU98159U1 (en) | COMPONENT TURBINE SEAL ELEMENT | |
| GB2475850A (en) | An Abrasive Layer and a Method Of Applying an Abrasive Layer on a Turbomachine Component | |
| EP2876259B1 (en) | Turbine buckets with high hot hardness shroud-cutting deposits | |
| RU2499144C2 (en) | Labyrinth shroud seal for steam turbine | |
| EP3623082B1 (en) | Method of producing an abrasive tip for a turbine blade | |
| RU2509896C1 (en) | Above-shroud labyrinth seal for steam turbine | |
| RU2436658C2 (en) | Composite element of worn-in turbine seal | |
| RU2498879C1 (en) | Turbine conformable seal composite component | |
| RU2703669C1 (en) | Abradable insert of turbine seal | |
| RU2499143C2 (en) | Run-in shroud seal for steam turbine | |
| RU109427U1 (en) | SEALING GASES OF THE FLOWING PART OF THE TURBO MACHINE | |
| RU2484924C2 (en) | Turbine worn-in seal element | |
| US10954803B2 (en) | Abrasive coating for high temperature mechanical systems | |
| RU114091U1 (en) | REINFORCED TURBINE SEAL WITH REINFORCEMENT ELEMENT | |
| RU2429106C2 (en) | Run-in packing of turbine | |
| RU2455116C1 (en) | Abrasive turbine gland element | |
| RU2424874C1 (en) | Turbine work-in seal element | |
| RU2483837C2 (en) | Method of making turbo machine conformable seal | |
| RU2483838C2 (en) | Turbine worn-in seal composite element |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131202 |