RU2719751C2 - Honeycomb seal of turbomachine - Google Patents

Honeycomb seal of turbomachine Download PDF

Info

Publication number
RU2719751C2
RU2719751C2 RU2019141588A RU2019141588A RU2719751C2 RU 2719751 C2 RU2719751 C2 RU 2719751C2 RU 2019141588 A RU2019141588 A RU 2019141588A RU 2019141588 A RU2019141588 A RU 2019141588A RU 2719751 C2 RU2719751 C2 RU 2719751C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
honeycomb
foreign particles
turbomachine
segments
Prior art date
Application number
RU2019141588A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2019141588A3 (en
RU2019141588A (en
Inventor
Михаил Валерьевич Лифшиц
Валерий Валерьевич Иванов
Роман Юрьевич Борцов
Original Assignee
Акционерное Общество "Ротек"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное Общество "Ротек" filed Critical Акционерное Общество "Ротек"
Priority to RU2019141588A priority Critical patent/RU2719751C2/en
Publication of RU2019141588A publication Critical patent/RU2019141588A/en
Publication of RU2019141588A3 publication Critical patent/RU2019141588A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2719751C2 publication Critical patent/RU2719751C2/en
Priority to PCT/RU2020/050338 priority patent/WO2021118414A1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/02Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/44Free-space packings

Abstract

FIELD: turbines or turbomachines.
SUBSTANCE: invention relates to a honeycomb sealing of a turbomachine, which comprises a holder installed in the stator casing, segments with honeycomb blocks and sealing flanges of the rotor. Segments are fixed in the cage and equipped with sealing flanges. Honeycomb blocks are fixed in segments between sealing flanges by soldering. Sealing ledges of rotor form throttling gaps with inner cylindrical surface of honeycomb blocks. Segment sealing flanges form throttling gaps with outer cylindrical rotor surface. Segment sealing ridges and honeycomb blocks are separated by annular channels for deposition of foreign particles.
EFFECT: technical result of using invention consists in increase of turbomachine operating period with permissible values of efficiency and reduction of costs for operation and repair of honeycomb seals.
9 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к сотовым уплотнениям турбомашин и может быть использовано для повышения их надежности.The invention relates to honeycomb seals of turbomachines and can be used to increase their reliability.

Известно сотовое уплотнение радиального зазора турбомашины (см. патент на полезную модель RU 31814, МПК F01D 11/02, опубликован 27.08.2013), содержащее установленную в корпусе статора обойму, сегменты с сотовыми блоками и уплотнительные гребни ротора. Сегменты закреплены в обойме. Сотовые блоки закреплены в сегментах посредством пайки. Уплотнительные гребни ротора образуют дросселирующий зазор с внутренней цилиндрической поверхностью сотового блока. Уплотнительные гребни на валу ротора выполнены утолщенными с острой передней кромкой и кольцевой проточкой на вершине, имеющей глубину до 25% высоты гребешка, вершина уплотнительного гребешка имеет наклон 10÷15º против направления течения основного потока рабочей среды.A honeycomb seal of the radial clearance of a turbomachine is known (see patent for utility model RU 31814, IPC F01D 11/02, published August 27, 2013) containing a clip mounted in the stator housing, segments with honeycomb blocks and rotor sealing ridges. Segments are fixed in a clip. Cell blocks are fixed in segments by soldering. The rotor sealing ridges form a throttling gap with the inner cylindrical surface of the honeycomb block. The sealing ridges on the rotor shaft are made thickened with a sharp leading edge and an annular groove at the top having a depth of up to 25% of the height of the comb, the top of the sealing comb has a slope of 10-15 ° against the direction of flow of the main flow of the working medium.

Часть рабочей среды, попадая на конусную поверхность кольцевой проточки, изменяет свое направление и выбрасывается в дросселирующий зазор против течения основного потока. Проникновение рабочей среды в пространство сотового блока возрастает и приводит к образованию дополнительных вихрей. Аэродинамическое сопротивление дросселирующего зазора увеличивается, а расход рабочей среды через уплотнение уменьшается, обеспечивая увеличение коэффициента полезного действия (КПД) турбины.Part of the working medium, falling on the conical surface of the annular groove, changes its direction and is thrown into the throttling gap against the flow of the main stream. The penetration of the working medium into the space of the cell block increases and leads to the formation of additional vortices. The aerodynamic resistance of the throttling gap increases, and the flow rate of the working medium through the seal decreases, providing an increase in the efficiency (efficiency) of the turbine.

Недостаток известного сотового уплотнения заключается в том, что дросселирующий зазор сотового уплотнения не защищен от попадания инородных частиц, движущихся в потоке рабочей среды. Исключить загрязнение рабочей среды в условиях эксплуатации, как правило, не удается. Содержащиеся в рабочей среде инородные частицы, попадая между гребнями ротора и сотовыми блоками, подвергают их интенсивному разрушению. КПД и эффективность эксплуатации турбомашины снижаются. При работе с «грязной» рабочей средой известное сотовое уплотнение ограничивает надежность турбомашины.A disadvantage of the known honeycomb seal is that the throttling gap of the honeycomb seal is not protected against ingress of foreign particles moving in the flow of the working medium. As a rule, it is not possible to eliminate pollution of the working environment under operating conditions. Foreign particles contained in the working medium, falling between the rotor combs and the honeycomb blocks, subject them to intense destruction. Efficiency and operating efficiency of a turbomachine are reduced. When working with a "dirty" working environment, the well-known honeycomb seal limits the reliability of the turbomachine.

В качестве прототипа принято сотовое уплотнение паровой турбины (см. патент на изобретение RU 2150627, МПК F16J 15/447, опубликован: 10.06.2000), содержащее установленную в корпусе статора обойму, сегменты с сотовыми блоками и уплотнительные гребни ротора. Сегменты закреплены в обойме и оснащены уплотнительными гребнями. Сотовые блоки закреплены в сегментах между уплотнительными гребнями посредством пайки. Уплотнительные гребни ротора образуют дросселирующие зазоры с внутренней цилиндрической поверхностью сотовых блоков. Уплотнительные гребни сегментов образуют дросселирующие зазоры с наружной цилиндрической поверхностью ротора.As a prototype, a honeycomb seal of a steam turbine was adopted (see patent for invention RU 2150627, IPC F16J 15/447, published: 10.06.2000), containing a clip installed in the stator housing, segments with honeycomb blocks and rotor sealing ridges. Segments are fixed in a holder and equipped with sealing ridges. Cell blocks are fixed in segments between the sealing ridges by soldering. The rotor sealing ridges form throttling gaps with the inner cylindrical surface of the honeycomb blocks. Sealing ridges of the segments form throttling gaps with the outer cylindrical surface of the rotor.

В известной конструкции реализовано ступенчатое течение дросселируемой рабочей среды с многократным изменением направления потока и дополнительным аэродинамическим сопротивлением на сотовых блоках за счет течения через зазоры с разными проходными сечениями.The known design implements a stepped flow of a throttled working medium with a multiple change in the direction of flow and additional aerodynamic drag on the cellular blocks due to the flow through gaps with different passage sections.

При эксплуатации турбомашины с «чистой» рабочей средой острые кромки гребней ротора прорезают сотовые блоки на глубину радиального и длину осевого перемещений ротора. Для допустимых перемещений ротора выработка сотовых блоков также сохраняется в допустимых пределах. Сотовые блоки с допустимой выработкой обеспечивают надежное уплотнение при незначительном снижении экономичности турбомашины.When operating a turbomachine with a “clean” working medium, the sharp edges of the rotor ridges cut through the honeycomb blocks to the radial depth and the length of the axial displacement of the rotor. For permissible rotor movements, the production of cell blocks is also kept within acceptable limits. Permissible output cell blocks provide reliable compaction with a slight decrease in the efficiency of the turbomachine.

Надежность сотового уплотнения и экономичность турбомашины снижаются при попадании в рабочую среду инородных частиц. При эксплуатации турбомашины с «грязной» рабочей средой инородные частицы попадают в дросселирующий зазор между гребнями сегментов и наружной цилиндрической поверхностью ротора, теряют часть кинетической энергии и измельчаются до частиц соизмеримых с размером зазора. В дросселирующем зазоре между гребнями ротора и сотовыми блоками крупные инородные частицы сминают соты и застревают в них. Трение гребней ротора о твердые инородные частицы сопровождается их прогрессирующим износом и дальнейшим смятием сотовых блоков. При значительном загрязнении рабочей среды гребни ротора и сотовые блоки разрушаются по всей окружности. Наиболее поврежденным оказывается первый по ходу рабочей среды гребень ротора и ближайшие к нему сотовые блоки. На последующих гребнях и сотовых блоках уровень повреждений снижается по мере уменьшения количества и размеров инородных частиц, которые теряют свою кинетическую энергию и оседают в застойных зонах статора (см. Сахнин Ю.А., Ушинин С.В., Голованов О.А. Опыт эксплуатации турбин типа Т-100-130. Электрические станции. – 2014. № 12. С.9 7-11).The reliability of the honeycomb seal and the efficiency of the turbomachine are reduced when foreign particles enter the working environment. During operation of a turbomachine with a "dirty" working medium, foreign particles fall into the throttling gap between the crests of the segments and the outer cylindrical surface of the rotor, lose some kinetic energy and are crushed to particles commensurate with the size of the gap. In the throttling gap between the rotor flanges and the honeycomb blocks, large foreign particles crush the cells and get stuck in them. The friction of the rotor flanges against solid foreign particles is accompanied by their progressive wear and further crushing of the cellular blocks. With significant contamination of the working environment, the rotor combs and cell blocks are destroyed along the entire circumference. The first rotor comb and the closest cell blocks closest to it turn out to be the most damaged. On subsequent ridges and honeycomb blocks, the level of damage decreases as the number and size of foreign particles that lose their kinetic energy and settle in stagnant zones of the stator decrease (see Sakhnin Yu.A., Ushinin SV, Golovanov OA Experience operation of turbines of type T-100-130. Power plants. - 2014. No. 12. C.9 7-11).

Задача, решаемая изобретением - защита дросселирующих зазоров сотового уплотнения турбомашины от инородных частиц посредством их дробления и отвода от дросселирующего зазора.The problem solved by the invention is the protection of the throttling gaps of the honeycomb seal of the turbomachine from foreign particles by crushing them and diverting from the throttling gap.

Технический результат от использования изобретения заключается в увеличении периода эксплуатации турбомашины с допустимыми значениями КПД и снижении затрат на эксплуатацию и ремонт сотовых уплотнений.The technical result from the use of the invention is to increase the period of operation of the turbomachine with acceptable values of efficiency and reduce the cost of operation and repair of honeycomb seals.

Изобретение может быть реализовано в несколько исполнениях.The invention can be implemented in several versions.

1-е исполнение.1st performance.

Сотовое уплотнение турбомашины содержит установленную в корпусе статора обойму, сегменты с сотовыми блоками и уплотнительные гребни ротора. Сегменты закреплены в обойме и оснащены уплотнительными гребнями. Сотовые блоки закреплены в сегментах между уплотнительными гребнями посредством пайки. Уплотнительные гребни ротора образуют дросселирующие зазоры с внутренней цилиндрической поверхностью сотовых блоков. Уплотнительные гребни сегментов образуют дросселирующие зазоры с наружной цилиндрической поверхностью ротора.The honeycomb seal of the turbomachine contains a clip installed in the stator housing, segments with honeycomb blocks and rotor sealing ridges. Segments are fixed in a holder and equipped with sealing ridges. Cell blocks are fixed in segments between the sealing ridges by soldering. The rotor sealing ridges form throttling gaps with the inner cylindrical surface of the honeycomb blocks. Sealing ridges of the segments form throttling gaps with the outer cylindrical surface of the rotor.

Для решения поставленной задачи уплотнительные гребни обоймы и сотовые блоки разделены кольцевыми каналами для осаждения инородных частиц. Попадая в кольцевой канал, инородные частицы теряют кинетическую энергию и оседают в кольцевых каналах нижних сегментов, где накапливаются до периодического обслуживания или ремонта. Накапливая инородные частицы кольцевые каналы предохраняют сотовые блоки и гребни от разрушения.To solve this problem, the sealing ridges of the cage and the cell blocks are separated by annular channels for the deposition of foreign particles. Once in the annular channel, foreign particles lose kinetic energy and settle in the annular channels of the lower segments, where they accumulate before periodic maintenance or repair. Accumulating foreign particles, the annular channels protect the cellular blocks and ridges from destruction.

Дальнейшее улучшение сотового уплотнения турбомашины достигается в следующих исполнениях, которые применяются для последовательной доработки ранее изготовленных изделий.Further improvement of the honeycomb seal of the turbomachine is achieved in the following versions, which are used for the consistent refinement of previously manufactured products.

2-е исполнение.2nd performance.

Сотовое уплотнение турбомашины в 1-м исполнении, отличающееся тем, что в дне кольцевых каналов выполнены внутренние шламовые* полости в виде глухих отверстий для захвата и концентрации инородных частиц (*шлам - смесь инородных частиц различного происхождения).The honeycomb seal of the turbomachine in the 1st design, characterized in that in the bottom of the annular channels, internal slurry * cavities are made in the form of blind holes for capturing and concentrating foreign particles (* sludge is a mixture of foreign particles of various origin).

Внутренние шламовые полости накапливают инородные частицы до периодической очистки или ремонта.Internal sludge cavities accumulate foreign particles until they are periodically cleaned or repaired.

3-е исполнение.3rd performance.

Сотовое уплотнение турбомашины в 1-м или 2-м исполнении, отличающееся тем, что на наружной цилиндрической поверхности сегмента выполнены наружные шламовые полости, которые соединены отверстием с кольцевыми каналами.A honeycomb seal of a turbomachine in the 1st or 2nd design, characterized in that external slurry cavities are made on the outer cylindrical surface of the segment, which are connected by an opening to the annular channels.

Осадок инородных частиц под действием вибрации и массовых сил перемещается из кольцевых каналов и внутренних шламовых полостей через соединяющие отверстия в наружные шламовые полости, где накапливаются до периодической очистки или ремонта.The sediment of foreign particles under the action of vibration and mass forces moves from the annular channels and internal slurry cavities through the connecting holes into the external slurry cavities, where they accumulate before periodic cleaning or repair.

4-е исполнение.4th performance.

Сотовое уплотнение турбомашины в 3-м исполнении, отличающееся тем, что отверстие, соединяющее шламовую полость с кольцевыми каналами, выполнено с диаметром, величина которого больше величины минимального дросселирующего зазора между гребнем обоймы и поверхностью ротора и меньше удвоенной величины этого зазора.A honeycomb seal of the turbomachine in the 3rd design, characterized in that the hole connecting the sludge cavity with the annular channels is made with a diameter larger than the minimum throttling clearance between the casing flange and the rotor surface and less than twice this gap.

Ограничение диаметра соединительного отверстия предотвращает увеличение расхода рабочей среды в сотовом уплотнении и снижение КПД турбомашины.Limiting the diameter of the connecting hole prevents an increase in the flow rate of the working medium in the honeycomb seal and a decrease in the efficiency of the turbomachine.

5-е исполнение.5th performance.

Сотовое уплотнение турбомашины в одном из исполнений 2-4, отличающееся тем, что в кольцевом канале на входе соединительного отверстия выполнен уступ для лучшего захвата инородных частиц.The honeycomb seal of the turbomachine in one of the versions 2-4, characterized in that a step is made in the annular channel at the inlet of the connecting hole for better capture of foreign particles.

Уступ используется для гашения кинетической энергии инородных частиц и направления их в соединительное отверстие и наружную шламовую полость.The step is used to quench the kinetic energy of foreign particles and direct them into the connecting hole and the external sludge cavity.

6-е исполнение.6th performance.

Сотовое уплотнение турбомашины в одном из исполнений 1-5, отличающееся тем, что по меньшей мере один уплотнительный гребень сегмента выполнен с переменной высотой и образует с наружной поверхностью ротора клинообразный зазор.A honeycomb seal of a turbomachine in one of the versions 1-5, characterized in that at least one sealing ridge of the segment is made with a variable height and forms a wedge-shaped gap with the outer surface of the rotor.

Клинообразный зазор предназначен для захвата и перемалывания крупных инородных частиц между гребнем обоймы и наружной поверхностью ротора. Перемалывание крупных инородных частиц предотвращает их попадание на поверхность сотовых блоков.The wedge-shaped gap is designed to capture and grind large foreign particles between the crest of the cage and the outer surface of the rotor. Grinding large foreign particles prevents them from reaching the surface of the cell blocks.

7-е исполнение.7th performance.

Сотовое уплотнение турбомашины в одном из исполнений 1-6, отличающийся тем, что ротор оснащен, по меньшей мере, одним шламоотражающим гребнем, отражающим инородные частицы от дросселирующих зазоров между уплотнительными гребнями ротора и внутренней цилиндрической поверхностью сотовых блоков.A honeycomb seal of a turbomachine in one of versions 1-6, characterized in that the rotor is equipped with at least one sludge-reflecting ridge reflecting foreign particles from the throttling gaps between the sealing ridges of the rotor and the inner cylindrical surface of the honeycomb blocks.

Шламоотражающий гребень защищает сотовые блоки и уплотнительные гребни от износа и разрушения инородными частицами.The sludge-reflecting comb protects the honeycomb blocks and sealing ridges from wear and destruction by foreign particles.

8-е исполнение.8th performance.

Сотовое уплотнение турбомашины в 7-м исполнении, отличающееся тем, что шламоотражающий гребень выполнен с вогнутой поверхностью, которая направляет инородные частицы в кольцевые каналы.The 7th design of the honeycomb seal of the turbomachine, characterized in that the sludge-reflecting comb is made with a concave surface that directs foreign particles into the annular channels.

Вогнутая поверхность шламоотражающего гребня придает инородным частицам встречно-поперечное движение относительно потока рабочей среды, снижает их кинетическую энергию и ускоряет процесс вывода из уплотнения.The concave surface of the sludge-reflecting ridge gives foreign particles counter-transverse motion relative to the flow of the working medium, reduces their kinetic energy and accelerates the process of removal from the seal.

9-е исполнение.9th performance.

Сотовое уплотнение турбомашины в одном из исполнений 2-8, отличающееся тем, что внешние шламовые полости соединены трубопроводом с системой очистки.The honeycomb seal of the turbomachine in one of the versions 2-8, characterized in that the external slurry cavities are connected by a pipeline to the cleaning system.

Система очистки обеспечивает удаление шлама, например, посредством промывки, продувки и инжекции, без вывода турбомашины из эксплуатации.The cleaning system ensures the removal of sludge, for example, by flushing, purging and injection, without taking the turbomachine out of operation.

Наиболее предпочтительная конструкция сотового уплотнения турбомашины содержит признаки всех исполнений и предназначена для новых моделей турбомашин.The most preferred design of the honeycomb seal of the turbomachine contains features of all designs and is intended for new models of turbomachines.

На фиг. 1 представлен общий вид предпочтительной конструкции сотового уплотнения турбомашины. На фиг. 2 показан разрез А-А на фиг. 1.In FIG. 1 is a perspective view of a preferred design of a honeycomb seal of a turbomachine. In FIG. 2 shows a section AA in FIG. 1.

Сотовое уплотнение турбомашины содержит установленную в корпусе статора обойму 1, сегменты 2 с сотовыми блоками 3 и уплотнительные гребни 4 ротора 5. Сегменты 2 закреплены в обойме 1 и оснащены уплотнительными гребнями 6. Сотовые блоки 3 закреплены в сегментах 2 между уплотнительными гребнями 6 посредством пайки. Уплотнительные гребни 4 ротора образуют дросселирующие зазоры с внутренней цилиндрической поверхностью сотовых блоков 3. Уплотнительные гребни 6 сегментов образуют дросселирующие зазоры с наружной цилиндрической поверхностью ротора 5.The honeycomb seal of the turbomachine contains a holder 1, segments 2 with honeycomb blocks 3 and sealing ridges 4 of the rotor 5 installed in the stator housing. The segments 2 are fixed in the holder 1 and equipped with sealing ridges 6. Cellular blocks 3 are fixed in segments 2 between the sealing ridges 6 by soldering. The sealing ridges 4 of the rotor form throttling gaps with the inner cylindrical surface of the honeycomb blocks 3. The sealing ridges 6 of the segments form throttling gaps with the outer cylindrical surface of the rotor 5.

Уплотнительные гребни 6 сегмента и сотовые блоки 3 разделены кольцевыми каналами 7 для осаждения инородных частиц.The sealing ridges 6 of the segment and the honeycomb blocks 3 are separated by annular channels 7 for the deposition of foreign particles.

В дне кольцевых каналов выполнены внутренние шламовые полости 8 в виде глухих отверстий для захвата и концентрации инородных частиц.At the bottom of the annular channels, internal slurry cavities 8 are made in the form of blind holes for trapping and concentrating foreign particles.

На наружной цилиндрической поверхности сегментов 3 выполнены наружные шламовые полости 9, которые соединены отверстием 10 с кольцевыми каналами 7.On the outer cylindrical surface of the segments 3, external slurry cavities 9 are made, which are connected by the hole 10 with the annular channels 7.

Отверстие 10 выполнено с диаметром, величина которого больше минимальной величины дросселирующего зазора между гребнем обоймы и поверхностью ротора и меньше удвоенной величины этого зазора.The hole 10 is made with a diameter, the value of which is greater than the minimum size of the throttling gap between the crest of the cage and the surface of the rotor and less than twice the size of this gap.

В кольцевом канале 7 на входе соединительного отверстия 10 выполнен уступ 11 для захвата инородных частиц.In the annular channel 7 at the inlet of the connecting hole 10, a step 11 is made to capture foreign particles.

Уплотнительный гребень 6 сегмента 3 выполнен с переменной высотой и образует с наружной поверхностью ротора клинообразный зазор 12.The sealing ridge 6 of segment 3 is made with a variable height and forms a wedge-shaped gap 12 with the outer surface of the rotor.

Ротор 5 оснащен шламоотражающими гребнями 13, отражающими инородные частицы от дросселирующих зазоров между уплотнительными гребнями ротора 4 и внутренней цилиндрической поверхностью сотовых блоков 3.The rotor 5 is equipped with sludge-reflecting ridges 13, reflecting foreign particles from the throttling gaps between the sealing ridges of the rotor 4 and the inner cylindrical surface of the honeycomb blocks 3.

Шламоотражающий гребень 13 выполнен с вогнутой поверхностью, которая направляет инородные частицы в кольцевые каналы.Sludge-reflecting ridge 13 is made with a concave surface that directs foreign particles into the annular channels.

Наружные шламовые полости 9 выполнены в виде канавок и соединены трубопроводом 14 с системой очистки 15.The external slurry cavities 9 are made in the form of grooves and are connected by a pipe 14 to a cleaning system 15.

Сотовое уплотнение турбомашины работает следующим образом.The honeycomb seal of the turbomachine operates as follows.

Поток рабочей среды поступает в дросселирующий зазор между уплотнительным гребнем 6 сегмента и наружной поверхностью ротора 5. Крупные инородные частицы 16 захватываются широкой частью клинообразного зазора 12 и втягиваются наружной поверхностью ротора 5 в узкую часть зазора. Крупные инородные частицы дробятся в клинообразном зазоре и теряют часть кинетической энергии. Дробленые и не подвергшиеся дроблению частицы поступают в вихревую камеру между уплотнительными гребнями сегмента и ротора. В результате завихрения потока инородные частицы выпадают из основного вихря в кольцевой канал 7 между уплотнительными гребнями 6 сегментов и сотовыми блоками 3. В узком кольцевом канале 7 инородные частицы теряют осевую составляющую своей скорости и оседают в нижней части канала.The flow of the working medium enters the throttling gap between the sealing ridge 6 of the segment and the outer surface of the rotor 5. Large foreign particles 16 are captured by the wide part of the wedge-shaped gap 12 and are pulled by the outer surface of the rotor 5 into the narrow part of the gap. Large foreign particles are crushed in a wedge-shaped gap and lose part of the kinetic energy. Crushed and non-crushed particles enter the vortex chamber between the sealing ridges of the segment and the rotor. As a result of the flow swirl, the foreign particles fall out of the main vortex into the annular channel 7 between the sealing ridges 6 of the segments and the honeycomb blocks 3. In the narrow annular channel 7, the foreign particles lose their axial component of their velocity and settle in the lower part of the channel.

Инородные частицы, прошедшие первую вихревую камеру и дросселирующий зазор между уплотнительными гребнями 5 ротора и внутренней цилиндрической поверхностью сотовых блоков 4, осаждаются в кольцевых каналах 7 и внутренних шламовых полостях 8 последующих вихревых камер.Foreign particles that have passed the first vortex chamber and the throttling gap between the sealing ridges 5 of the rotor and the inner cylindrical surface of the honeycomb blocks 4 are deposited in the annular channels 7 and internal slurry cavities 8 of the subsequent vortex chambers.

Осадок инородных частиц под действием вибрации и массовых сил перемещается из кольцевых каналов 7 и внутренних шламовых полостей 8 через отверстия 10 во внешние шламовые полости 9.The sediment of foreign particles under the action of vibration and mass forces moves from the annular channels 7 and the internal slurry cavities 8 through the holes 10 into the external slurry cavities 9.

Уступ 11 захватывает движущиеся инородные частицы и также направляет их в соединительное отверстие 10 и внешнюю шламовую полость 9. The ledge 11 captures the moving foreign particles and also directs them into the connecting hole 10 and the external sludge cavity 9.

Шламоотражающие гребни 13 направляют инородные частицы в кольцевые каналы 7. Вогнутая поверхность шламоотражающего гребня придает инородным частицам встречно-поперечное движение к потоку рабочей среды, чем снижает кинетическую энергию инородных частиц. Через трубопроводы 14 система очистки 15 удаляет шлам из шламовых полостей, например, посредством промывки, продувки или инжекции, без вывода турбомашины из эксплуатации.The sludge-reflecting ridges 13 direct the foreign particles into the annular channels 7. The concave surface of the sludge-reflecting ridge gives the foreign particles a counter-transverse movement to the flow of the working medium, which reduces the kinetic energy of the foreign particles. Through pipelines 14, the cleaning system 15 removes sludge from the sludge cavities, for example, by flushing, blowing or injecting, without taking the turbomachine out of operation.

Производство сотового уплотнения турбомашины реализовано в условиях металлообрабатывающего завода. Промышленная применимость сотового уплотнения турбомашины подтверждена стендовыми испытаниями.The production of honeycomb seals for a turbomachine was implemented in a metalworking plant. The industrial applicability of the honeycomb seal of a turbomachine is confirmed by bench tests.

Claims (9)

1. Сотовое уплотнение турбомашины, содержащее установленную в корпусе статора обойму, сегменты с сотовыми блоками и уплотнительные гребни ротора, сегменты закреплены в обойме и оснащены уплотнительными гребнями, сотовые блоки закреплены в сегментах между уплотнительными гребнями посредством пайки, уплотнительные гребни ротора образуют дросселирующие зазоры с внутренней цилиндрической поверхностью сотовых блоков, уплотнительные гребни сегментов образуют дросселирующие зазоры с наружной цилиндрической поверхностью ротора, отличающееся тем, что уплотнительные гребни обоймы и сотовые блоки разделены кольцевыми каналами для осаждения инородных частиц.1. A honeycomb seal of a turbomachine, comprising a ferrule installed in the stator housing, segments with honeycomb blocks and rotor sealing ridges, segments are fixed in the ferrule and equipped with sealing ridges, honeycomb blocks are fixed in the segments between the sealing ridges by soldering, rotor sealing ridges form throttling gaps from the inner the cylindrical surface of the cell blocks, the sealing ridges of the segments form throttling gaps with the outer cylindrical surface of the rotor, distinguishing It lies in the fact that the sealing ridges of the cage and the cell blocks are separated by annular channels for the deposition of foreign particles. 2. Сотовое уплотнение турбомашины по п. 1, отличающееся тем, что в дне кольцевых каналов выполнены внутренние шламовые полости в виде глухих отверстий для захвата и концентрации инородных частиц.2. The honeycomb seal of the turbomachine according to claim 1, characterized in that internal slurry cavities are made in the form of blind holes in the bottom of the annular channels for capturing and concentrating foreign particles. 3. Сотовое уплотнение турбомашины по п. 2, отличающееся тем, что на наружной цилиндрической поверхности сегмента выполнены наружные шламовые полости, которые соединены отверстием с кольцевыми каналами.3. The honeycomb seal of the turbomachine according to claim 2, characterized in that external slurry cavities are made on the outer cylindrical surface of the segment and are connected by an opening to the annular channels. 4. Сотовое уплотнение турбомашины по п. 3, отличающееся тем, что отверстие, соединяющее шламовую полость с кольцевыми каналами, выполнено с диаметром, величина которого больше минимальной величины дросселирующего зазора между гребнем обоймы и поверхностью ротора и меньше удвоенной величины этого зазора.4. The honeycomb seal of the turbomachine according to claim 3, characterized in that the hole connecting the sludge cavity with the annular channels is made with a diameter greater than the minimum throttling gap between the casing flange and the rotor surface and less than twice this gap. 5. Сотовое уплотнение турбомашины по одному из пп. 3, 4, отличающееся тем, что в кольцевом канале на входе соединительного отверстия выполнен уступ для захвата инородных частиц.5. The cell seal of the turbomachine according to one of paragraphs. 3, 4, characterized in that in the annular channel at the inlet of the connecting hole is made a ledge to capture foreign particles. 6. Сотовое уплотнение турбомашины по одному из пп. 1-5, отличающееся тем, что по меньшей мере один уплотнительный гребень сегмента выполнен с переменной высотой и образует с наружной поверхностью ротора клинообразный зазор.6. The cell seal of the turbomachine according to one of paragraphs. 1-5, characterized in that at least one sealing ridge of the segment is made with a variable height and forms a wedge-shaped gap with the outer surface of the rotor. 7. Сотовое уплотнение турбомашины по одному из пп. 1-6, отличающееся тем, что ротор оснащен по меньшей мере одним шламоотражающим гребнем, отражающим инородные частицы от дросселирующих зазоров между уплотнительными гребнями ротора и внутренней цилиндрической поверхностью сотовых блоков.7. The cell seal of the turbomachine according to one of paragraphs. 1-6, characterized in that the rotor is equipped with at least one sludge-reflecting ridge, reflecting foreign particles from the throttling gaps between the sealing ridges of the rotor and the inner cylindrical surface of the honeycomb blocks. 8. Сотовое уплотнение турбомашины по п. 7, отличающееся тем, что шламоотражающий гребень выполнен с вогнутой поверхностью, которая направляет инородные частицы в кольцевые каналы.8. The honeycomb seal of the turbomachine according to claim 7, characterized in that the sludge-reflecting ridge is made with a concave surface that directs foreign particles into the annular channels. 9. Сотовое уплотнение турбомашины по одному из пп. 3-8, отличающееся тем, что внешние шламовые полости соединены трубопроводом с системой очистки.9. The cell seal of the turbomachine according to one of paragraphs. 3-8, characterized in that the external sludge cavity is connected by a pipe to the cleaning system.
RU2019141588A 2019-12-14 2019-12-14 Honeycomb seal of turbomachine RU2719751C2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019141588A RU2719751C2 (en) 2019-12-14 2019-12-14 Honeycomb seal of turbomachine
PCT/RU2020/050338 WO2021118414A1 (en) 2019-12-14 2020-11-21 Honeycomb seal of turbomachine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019141588A RU2719751C2 (en) 2019-12-14 2019-12-14 Honeycomb seal of turbomachine

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2019141588A RU2019141588A (en) 2020-02-17
RU2019141588A3 RU2019141588A3 (en) 2020-03-24
RU2719751C2 true RU2719751C2 (en) 2020-04-23

Family

ID=69590156

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019141588A RU2719751C2 (en) 2019-12-14 2019-12-14 Honeycomb seal of turbomachine

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2719751C2 (en)
WO (1) WO2021118414A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2756879C2 (en) * 2020-12-17 2021-10-06 Акционерное Общество "Ротек" Turbomachine radial clearance seal

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4162077A (en) * 1977-12-28 1979-07-24 United Technologies Corporation Wide channel seal
US5037114A (en) * 1990-01-26 1991-08-06 Westinghouse Electric Corp. Labyrinth seal for steam turbines
RU2028526C1 (en) * 1991-05-12 1995-02-09 Конструкторское бюро химавтоматики Seal for turbomachine
RU2053371C1 (en) * 1988-05-03 1996-01-27 Казанский Авиационный Институт Им.А.Н.Туполева Turbomachine radial labyrinth seal
RU2150627C1 (en) * 1999-03-31 2000-06-10 Государственное научно-производственное предприятие "Мотор" Cellular packing primarily for steam turbine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4162077A (en) * 1977-12-28 1979-07-24 United Technologies Corporation Wide channel seal
RU2053371C1 (en) * 1988-05-03 1996-01-27 Казанский Авиационный Институт Им.А.Н.Туполева Turbomachine radial labyrinth seal
US5037114A (en) * 1990-01-26 1991-08-06 Westinghouse Electric Corp. Labyrinth seal for steam turbines
RU2028526C1 (en) * 1991-05-12 1995-02-09 Конструкторское бюро химавтоматики Seal for turbomachine
RU2150627C1 (en) * 1999-03-31 2000-06-10 Государственное научно-производственное предприятие "Мотор" Cellular packing primarily for steam turbine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2756879C2 (en) * 2020-12-17 2021-10-06 Акционерное Общество "Ротек" Turbomachine radial clearance seal

Also Published As

Publication number Publication date
RU2019141588A3 (en) 2020-03-24
WO2021118414A1 (en) 2021-06-17
RU2019141588A (en) 2020-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2554587C1 (en) Device with centrifugal separator
US7770375B2 (en) Particle collector for gas turbine engine
EP1039183B1 (en) Seal assembly and rotary machine containing such seal
US5938402A (en) Axial turbine of a turbocharger
US20080080972A1 (en) Stationary-rotating assemblies having surface features for enhanced containment of fluid flow, and related processes
US10036508B2 (en) Flow vortex spoiler
RU2719751C2 (en) Honeycomb seal of turbomachine
CN111971106B (en) Two-piece impingement turbine separation assembly
WO2014085464A1 (en) Turbine blade angel wing with pumping features
JP2016008608A (en) Debris removal system
US4076508A (en) Debris separator for hot gas stream
RU195872U1 (en) CELLULAR TURBO SEAL
CN111068448B (en) Gas turbine inlet air filtering device and method
JP5917329B2 (en) Steam turbine seal structure
CN101494402A (en) Sealing structure design for electric main shaft of oil fog mill
KR102120499B1 (en) Cleaning device of an exhaust gas turbine
DE102010064450B3 (en) Relaxation turbine for the relaxation of gas
CN107762569B (en) Non-contact type labyrinth sealing structure, aircraft engine and gas turbine
RU2752447C2 (en) Vane flow-through axial-radial separator
RU2753110C2 (en) Vane axial radial separator
RU2319016C2 (en) Steam turbine mean pressure cylinder
CN106902578B (en) Rotary prefilter
EP2722495A1 (en) Gas entry housing and corresponding exhaust gas turbine
CN212359871U (en) Novel side tooth brush type steam seal
EP1167840A1 (en) Brush seal for turbomachine airfoils