SU1539331A1

SU1539331A1 - Надбандажное уплотнение турбомашины

Info

Publication number: SU1539331A1
Application number: SU874288091A
Authority: SU
Inventors: Виктор Николаевич Далаков
Original assignee: Производственное Объединение Атомного Турбостроения "Харьковский Турбинный Завод" Им.С.М.Кирова
Priority date: 1987-07-21
Filing date: 1987-07-21
Publication date: 1990-01-30

Abstract

Изобретение относитс к области турбостроени и может быть использовано при создании надбандажных уплотнений рабочих колес паровых и газовых турбин. Цель изобретени - повышение экономичности ступени. Уплотнение содержит попарно расположенные дроссельные выступы (В) 1 на статоре 2 и выполненные на бандаже 3 рабочего колеса 4 дроссельные гребни (Г) 5, расположенные между В 1 с величиной радиального зазора δ, обеспечивающей отсутствие радиальных задеваний Г 5 о статор 2. В 1 выполнены в поперечном сечении в форме полуокружности, описанной радиусом R = (0,0025 - 0,005) D, где D - периферийный диаметр бандажа 3 рабочего колеса 4. Высота дроссельных Г 5 составл ет (3 - 4) R. В этих пределах обеспечиваетс минимальна протечка рабочего тела (РТ) через уплотнение. РТ с дозвуковой скоростью последовательно обтекает В 1 и Г 5, первоначально оказыва сь в зоне конфузорного течени (область M). В области M происходит нарастание скорости потока, после чего РТ оказываетс в зоне N диффузорного течени . В зоне N с возникновением положительного градиента давлени @ P/ @ X*98 0 происходит отрыв пограничного сло от поверхности В 1 с образованием циркул ционного вихр K. Вихрь K занимает пространство от В 1 до Г 5, оттесн линии тока РТ от радиального зазора. При этом создаетс дополнительное аэродинамическое сопротивление протечки РТ, что повышает экономичность ступени при сохранении надежности ее работы. 4 ил.

Description

Изобретение относитс к турбостроению и может быть использовано при создании надбандажных уплотнений рабочих колес паровых и газовых турбин.

Цель изобретени - повышение экономичности ступени.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство, поперечный разрез1, на фиг. 2 - выступ статора в увеличенном виде с эпюрами скоростей в пограничном слое потока1, на фиг. 3 зависимость коэффициента дросселировани Ј Р, /Р (Р.; и Р2 - соответственно давлени перед и за уплотнением ) от величины радиального зазора $ дл устройства - крива А; на фиг. - зависимость расхода пара через надбандажное уплотнение в зависимости от величины радиального зазора дл устройства {крива А).

Надбандажное уплотнение турбома- шины содержит расположенные попарно дроссельные выступы 1 на.статоре 2 и

10

15

20

опасность набегани выступов 1 на гребни 5 рабочего колеса 4 при относительных осевых перемещени х ротора относительно статора 2. Рассто ние между парами выступов 1 на статоре 2 определ етс шириной лопатки рабочего колеса . В указанных геометрических пределах обеспечиваетс минимально возможна протечка рабочего тела.

Устройство работает следующим образом .

Рабочее тело в надбандажном уплотнении последовательно обтекает дроссельные выступы 1 и гребни 5 уплотнени , при этом течение потока в лабиринтовом уплотнении всегда имеет дозвуковой характер, т.е. число Маха 1.

При обтекании выступа 1 рабочее тело (на фиг.1 обозначено пунктирными лини ми) первоначально оказываетс в зоне конфузорного течени (область

выполненные на бандаже 3 рабочего ко- 25 М). В этой области в силу уменьшени леса I) дроссельные гребни 5, расположенные между выступами 1 с величиной радиального зазора о , обеспечивающей отсутствие радиальных задеваний гребней 5 о статор 2. Дроссельные тупы 1 выполнены в поперечном сечении в форме полуокружности, описанной ра- диусом г (0,0025-0,005)0, где D - периферийный диаметр бандажа 3 рабочего колеса k. Высота дроссельных гребней 5 ,,

I составл ет (3)г.Радиус полуокружности выступа 1 в пределах (0 , ,005)П выбирают дл цилиндров высокого давлени (ЦВД) и в пределах (0,0025- 0,0035)0 - дл цилиндров среднего (ЦСД) или низкого давлени (ЦНД).

Соответственно высоту дроссельных гребней 5 h (3,5-,0)г целесообразно примен ть дл ЦВД, а в пределах (3, ЬЗ,5)г - дл ЦСД, ЦНД (тем самым учитываетс изменение удельного объема пара в цилиндрах).

. Дл обеспечени в уплотнении требуемого разбега ротора С рассто ние между центрами выступов 1 определ ют по уравнению

по ходу течени площади живого сечени происходит существенное нарастание скорости потока, котора достиг гает своего докритического максимума в минимальном живом сечении у вершины выступа 1, после чего рабочее тело оказываетс в зоне диффузного течени N.

В диффузорной области Nc возникновением положительного градиента дав1 ЭР л

лени гг и происходит отрыв пограал .

ничного сло от поверхности выступа

1 в некоторой точке е с образованием циркул ционного вихр К. Циркул цион40 ный вихрь К занимает пространство от выступа 1 до гребн 5, оттесн линии тока протечек от радиального зазора, При этом создаетс дополнительное аэродинамическое сопротивление про45 течками .Этапы возникновени вихр показаны на фиг. 2 на примере изменени эпюры скоростей в пограничном слое выступа 1.

Claims

50 Формула изобретени

1 г

S

24 г2 - Ј2 + с, - радиус выступа

1

- прин тый в уплотнении радиальный зазор , с - разбег ротора. Указанное рассто ние между центра- каждой пары выступов 1 устран ет

опасность набегани выступов 1 на гребни 5 рабочего колеса 4 при относительных осевых перемещени х ротора относительно статора
2. Рассто ние между парами выступов 1 на статоре 2 определ етс шириной лопатки рабочего колеса . В указанных геометрических пределах обеспечиваетс минимально возможна протечка рабочего тела.

Устройство работает следующим образом .

Рабочее тело в надбандажном уплотнении последовательно обтекает дроссельные выступы 1 и гребни 5 уплотнени , при этом течение потока в лабиринтовом уплотнении всегда имеет дозвуковой характер, т.е. число Маха 1.

При обтекании выступа 1 рабочее тело (на фиг.1 обозначено пунктирными лини ми) первоначально оказываетс в зоне конфузорного течени (область

М). В этой области в силу уменьшени

по ходу течени площади живого сечени происходит существенное нарастание скорости потока, котора достиг гает своего докритического максимума в минимальном живом сечении у вершины выступа 1, после чего рабочее тело оказываетс в зоне диффузного течени N.

В диффузорной области Nc возникновением положительного градиента дав1 ЭР л

лени гг и происходит отрыв пограал .

ничного сло от поверхности выступа

1 в некоторой точке е с образованием циркул ционного вихр К. Циркул ционный вихрь К занимает пространство от выступа 1 до гребн 5, оттесн линии тока протечек от радиального зазора, При этом создаетс дополнительное аэродинамическое сопротивление протечками .Этапы возникновени вихр показаны на фиг. 2 на примере изменени эпюры скоростей в пограничном слое выступа 1.

Формула изобретени

Надбзндажное уплотнение турбома- шины, содержащее дроссельные выступы расположенные парами на статоре, и дроссельные гребни на рабочем колесе, размещенные против промежутков каждой пары выступов на статоре, отличающеес тем, что, с целью

515393316

повышени экономичности ступени, ...0,005)0, где D - периферийный ди- дроссельные выступы в поперечном се- аметр бандажа рабочего колеса, а вы- чении выполнены в форме полуокружнос- сота дроссельных гребней равна h ти, описанной радиусом г (0,0025... с (3-..i)r.

У

&

4,0

4.5 Й .5

/////

Фиг.2

5,0

5,мм

700

650

GOO

5503 ,5

W

4,5 Фиг. Ч

5,0

$5 StMM