RU2050493C1

RU2050493C1 - Seal

Info

Publication number: RU2050493C1
Authority: RU
Inventors: В.Н. Галацан; В.И. Гольман; Э.Р. Еникеев; Е.И. Иващенко; А.Д. Кантемир; Е.В. Левченко; А.Н. Потапов; М.Д. Рошаль
Original assignee: Научно-производственное объединение "Турбоатом"
Priority date: 1991-06-06
Filing date: 1991-06-06
Publication date: 1995-12-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: received by circular groove of stator are tail-pieces of segments and radial flexible members which are used to ensure their motion and are located radially in grooves of tail-pieces. Tangential flexible members are mounted at ends of segments. Clearance between rotor and segment in starting mode exceeds that in nominal mode. EFFECT: enhanced efficiency. 4 dwg

Description

Изобретение относится к турбостроению и предназначено для уплотнения зазора между вращающимися и неподвижными деталями, в частности в диафрагменных и концевых уплотнениях турбомашин. The invention relates to turbine construction and is intended to seal the gap between rotating and stationary parts, in particular in diaphragm and end seals of turbomachines.

Известно лабиринтное уплотнение, состоящее из сегментных кольцевых элементов, охватывающих ротор под действием, пружин и снабженных эксцентриковыми штифтами, позволяющими выставлять минимально возможный начальный зазор между ротором и гребнями уплотнения, исключающий задевание при работе турбины. A labyrinth seal is known, consisting of segmented annular elements covering the rotor under action, springs and provided with eccentric pins that allow the smallest possible initial clearance between the rotor and seal ridges to be prevented from interfering with the operation of the turbine.

Недостатком этой конструкции является то, что выставленный перед пуском уплотняющий зазор, оптимальный на переходных режимах, сохраняется неизменным и при номинальном режиме работы турбомашины, когда биения ротора минимальны и величина зазора может быть уменьшена. Тем самым снижается экономичность работы турбины. The disadvantage of this design is that the sealing gap set before start-up, which is optimal for transient conditions, remains unchanged even in the nominal operation mode of the turbomachine, when the rotor run-out is minimal and the gap size can be reduced. This reduces the efficiency of the turbine.

Задача изобретения состоит в повышении надежности и экономичности турбомашины за счет создания оптимальных зазоров в уплотнениях, исключающих задевание ротора о статор и увеличение протечек. The objective of the invention is to increase the reliability and efficiency of the turbomachine by creating optimal clearances in the seals, eliminating the impact of the rotor on the stator and increase leakage.

Технический результат достигается тем, что в лабиринтном уплотнении турбомашины, содержащем сегменты, размещенные в кольцевом пазу статора и снабженные упругими элементами, обеспечивающими их радиальное перемещение, согласно изобретению предусмотрены тангенциальные упругие элементы, обеспечивающие заданный начальный зазор между ротором и сегментом. При этом в пусковом режиме зазор между ротором и сегментом, обеспечиваемый последними, больше указанного зазора в номинальном режиме. The technical result is achieved by the fact that in the labyrinth seal of the turbomachine containing segments located in the annular groove of the stator and provided with elastic elements providing their radial movement, according to the invention tangential elastic elements are provided that provide a given initial gap between the rotor and the segment. Moreover, in the starting mode, the gap between the rotor and the segment provided by the latter is greater than the specified gap in the nominal mode.

Целесообразно упругие элементы ограничители расположить радиально в хвостовиках сегментов и выполнить в виде цилиндрических пружин, воздействующих посредством рычагов на заплечики кольцевого паза. Одним из вариантов исполнения является то, что упругие ограничители расположены в торцах сегментов и закрыты кожухами для защиты от эрозии. It is advisable to place the elastic elements of the stops radially in the shanks of the segments and to make them in the form of cylindrical springs acting by means of levers on the shoulders of the annular groove. One of the options is that the elastic stops are located at the ends of the segments and are closed by casings to protect against erosion.

Наличие упругих ограничителей позволяет установить заданный начальный зазор, при котором отсутствует задевание, что дает возможность избежать излишних протечек через уплотнение при пуске. Кроме того, использование упругих ограничителей позволяет при нерасчетном прогреве ротора избежать задеваний от температурных деформаций. The presence of elastic limiters allows you to set a predetermined initial gap at which there is no grazing, which makes it possible to avoid unnecessary leaks through the seal at startup. In addition, the use of elastic limiters allows for off-design heating of the rotor to avoid impacts from temperature deformations.

На фиг.1 изображено меридиональное сечение проточной части в области лабиринтного уплотнения; на фиг.2 и 3 показаны поперечные сечения для двух различных вариантов выполнения упругих ограничителей; на фиг.4 изображено сечение А-А на фиг.3. Figure 1 shows the meridional section of the flowing part in the area of the labyrinth seal; 2 and 3 show cross sections for two different embodiments of the elastic stops; figure 4 shows a section aa in figure 3.

Лабиринтное уплотнение содержит уплотнительные сегменты 1, подпружиненные радиальными упругими элементами 2, размещенные своими хвостовиками 3 в кольцевом пазу 4 статора 5, образующие с ротором 6 радиальный зазор 7г. Упругие элементы 2 выполнены в виде витых цилиндрических пружин сжатия и установлены радиально в кольцевом пазу 4 между сегментами 1 и статором 5. The labyrinth seal contains sealing segments 1, spring-loaded with radial elastic elements 2, placed by their shanks 3 in the annular groove 4 of the stator 5, forming a radial clearance 7 g with the rotor 6. The elastic elements 2 are made in the form of twisted cylindrical compression springs and are mounted radially in an annular groove 4 between the segments 1 and the stator 5.

На фиг.2 показаны упругие ограничители, выполненные в виде цилиндрических пружин 8, защищенных от эрозии кожухами 9 и размещенных между торцами сегментов 1 в пазах 10. Figure 2 shows the elastic stops made in the form of cylindrical springs 8, protected from erosion by the casings 9 and placed between the ends of the segments 1 in the grooves 10.

На фиг.3 и 4 показаны упругие ограничители, выполненные в виде цилиндрических пружин 11, расположенных радиально в пазах 12 сегментов 1 и взаимодействующих с рычагами 13, закрепленными на сегменте 1 при помощи осей 14. Figure 3 and 4 shows the elastic stops made in the form of cylindrical springs 11 located radially in the grooves 12 of the segments 1 and interacting with the levers 13 mounted on the segment 1 using the axes 14.

В обоих вариантах упругие ограничители препятствуют свободному движению сегментов 1 в радиальном направлении под действием прижимающих упругих элементов 2 в сторону ротора. In both cases, the elastic stops prevent the free movement of the segments 1 in the radial direction under the action of the pressing elastic elements 2 in the direction of the rotor.

Жесткости упругих ограничителей и прижимающих упругих элементов нужно подбирать таким образом, чтобы после сборки лабиринтного улотнения зазор 7 между ротором 6 и гребнями сегментов 1 составлял величину порядка 2 мм, что практически полностью исключает вероятность задевания при пуске. При этом жесткость упругих ограничителей должна превышать жесткость прижимающих упругих элементов 2, так как ограничители должны длительное время при пуске противодействовать весьма значительному перепаду давления, прижимающего сегменты 1 в сторону ротора 6. The stiffnesses of the elastic limiters and the pressing elastic elements must be selected so that after the assembly of the labyrinth collapse, the gap 7 between the rotor 6 and the ridges of the segments 1 is of the order of 2 mm, which almost completely eliminates the possibility of grazing during start-up. In this case, the stiffness of the elastic limiters must exceed the rigidity of the pressing elastic elements 2, since the limiters must for a long time at start-up counteract a very significant pressure drop, pressing the segments 1 towards the rotor 6.

Лабиринтное уплотнение работает следующим образом. Labyrinth compaction works as follows.

При небольших перепадах давления, действующего на уплотнительные сегменты 1 в режимах пуска-останова турбины, при которых возможны деформации в деталях статора 5 и ротора 6, упругие ограничители (фиг.2 или 3) сдерживают сегмент 1 в положении с большими зазорами, исключающими задевание ротора 6 о статор 5. With small pressure drops acting on the sealing segments 1 in the start-stop mode of the turbine, at which deformations in the details of the stator 5 and rotor 6 are possible, the elastic limiters (FIGS. 2 or 3) hold segment 1 in position with large gaps that exclude the impact of the rotor 6 about the stator 5.

При увеличении нагрузки на турбину на режимах, исключающих деформации ротора 6, происходит увеличение перепада давления на уплотнительный сегмент 1 в радиальном направлении. Такой режим наступает при достижении перепадов 1,5-2,5 кг/см². Под действием этого перепада сегмент 1 преодолевает сопротивление упругих ограничителей и перемещается к ротору 6 в положение с минимальными радиальными зазорами 7. При этом упругие ограничители, изображенные на фиг.2, воздействуют на торцы соседних сегментов 1, а упругие ограничители, изображенные на фиг.3 и 4, противодействуют прижимающим силам путем давления на заплечики паза рычагов 13, упирающихся в пружину 11.With an increase in the load on the turbine in modes excluding deformation of the rotor 6, there is an increase in the pressure drop across the sealing segment 1 in the radial direction. This mode occurs when reaching differences of 1.5-2.5 kg / cm ² . Under the influence of this difference, segment 1 overcomes the resistance of the elastic stops and moves to the rotor 6 to the position with minimal radial clearances 7. In this case, the elastic stops shown in Fig. 2 act on the ends of neighboring segments 1, and the elastic stops shown in Fig. 3 and 4, counteract the pressing forces by applying pressure to the shoulders of the groove of the levers 13 abutting against the spring 11.

Claims

LABYRINTH SEALING OF A TURBO MACHINE, comprising shanks of segments located in the annular groove of the stator, radial elastic elements providing for their radial movement and located radially in the grooves of the shanks, characterized in that it is provided with tangential elastic elements installed in the ends of the segments, and in the starting mode, the gap between and the segment provided by the latter is larger than the specified clearance in the nominal mode.