ОБОЙМА УПЛОТНЕНИЯ РЕГУЛИРУЮЩЕЙ СТУПЕНИ С РЕАКТИВНОЙ ПОДГРУЗКОЙ

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована при разработке и эксплуатации паровых турбин.
Известна обойма уплотнения регулирующей ступени паровой турбины, устанавливаемая в корпусе цилиндра высокого давления, и содержащая уплотняющие элементы (гребни) лабиринтового надбандажного уплотнения регулирующей ступени. (П.Н. Шляхин «Паровые и газовые турбины», Энергия, Москва, 1974 г стр. 142)
На фиг. 1 показана типовая конструкция обоймы, принятая за прототип, применяющаяся во всех турбинах с одновенечной регулирующей ступенью. Обойма 1 установлена в расточку корпуса 2 в камере регулирующей ступени 3. Узел подвески обоймы 1, показанный на фиг. 2, состоит из лапок 4, которые опираются на посадочные карманы 5 (выфрезеровки) в зоне горизонтального разъема. Недостаток прототипа заключается в следующем. Вследствие того, что давление перед и за регулирующей ступенью выравнивается через разгрузочные отверстия, выполненные в корпусе для разгрузки диска регулирующей ступени, обойма не нагружена осевым усилием. Вследствие аксиальности парового потока в надбандажном уплотнении также отсутствует окружное усилие на обойму. Поэтому пульсации давления в камере регулирующей ступени 3 вызывают низкочастотную вибрацию обоймы, гармоники которой накладываются на оборотную вибрацию турбины. При этом происходят постоянные соударения лапок 4 обоймы о поверхности 6 посадочных карманов 5, что приводит к «разбиванию» этих поверхностей, (фиг. 2) Возникающее вследствие этого увеличение зазоров 7 между лапкой 4 и поверхностью 6 посадочных карманов 5 приводит к увеличению амплитуды окружной вибрации обоймы.
Аналогичным образом, соударения зуба обоймы о посадочные поверхности 8 (фиг. 1) в расточке под обойму, также приводят к их разбиванию. Возникающее вследствие этого увеличение зазоров 9 между зубом обоймы и расточкой, приводят к увеличению амплитуды осевой вибрации обоймы. Увеличенная амплитуда вибрации обоймы может спровоцировать задевания в надбандажном уплотнении 10 регулирующей ступени, износу уплотнения и, соответственно, снижению эффективности уплотнения регулирующей ступени.
Силовое воздействие на посадочные поверхности 8 (фиг. 1) передается на выступ 11 в корпусе 2, что с течением времени приводит к его разрушению. Такие разрушения имели место на турбинах Т-259/300-240 на ТЭЦ г. Москва и г. Киев, на турбинах Т-175/205-130 на ряде ТЭЦ в Сибири, на турбинах Р-100-130/15 на ТЭЦ в Поволжье. Поскольку процесс разрушения выступа 11 корпуса 2 длительный (100000÷120000 часов) из-за перерождения металла корпуса, ремонтное восстановление опорного выступа на цилиндре не дало надежного результата ни в одном случае исправления дефекта наплавкой металла. Не более, чем через 1-1,5 года разрушение повторялось.
Задачей заявленной полезной модели является обеспечение надежности надбандажного уплотнения регулирующей ступени и сохранение его эффективности в течение длительного срока эксплуатации путем создания усилия, фиксирующего обойму в ее опорах.
Поставленная задача достигается тем, что в теле обоймы уплотнения регулирующей ступени с реактивной подгрузкой, установленной в расточке корпуса турбины на опорах, включающей в себя уплотняющую часть и обод с закрепленными на них опорах, выполнены суживающиеся каналы, расположенные под углом β к оси вращения ротора, создающие реактивное усилие, которое прижимает обойму к опорным поверхностям расточки корпуса и опор. Величина угла β устанавливается рассчетно с учетом технологии изготовления. Суживающиеся каналы могут быть любого поперечного сечения.
Ниже приводится подробное пояснение заявленной полезной модели со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
Фиг. 1 - типовая известная конструкция обоймы, принятая за прототип;
Фиг. 2 - узел подвески известной обоймы;
Фиг. 3 - заявленная конструкция обоймы уплотнения регулирующей ступени
Обойма 1 уплотнения регулирующей ступени с реактивной подгрузкой, (фиг. 3) установленная в расточке корпуса 2 турбины на опорах, включает в себя надбандажное уплотнение 10, тело обоймы 1 и обод с закрепленными на них опорами, отличающаяся тем, что в теле обоймы 1 выполнены суживающиеся каналы 12, расположенные под углом β к оси вращения ротора, создающие реактивное усилие, которое прижимает обойму 1 к опорным поверхностям расточки корпуса 2 и опор.
Работает устройство следующим образом.
Часть утечки пара, проходящей через осевой зазор 13 регулирующей ступени, попадает в надбандажное уплотнение 10 в камере регулирующей ступени 3, другая часть попадает в суживающиеся каналы 12, и, ускоряясь в них, выходит в камеру регулирующей ступени 3. Создаваемое суживающимися каналами 12 реактивное усилие определяется следующим образом
где p - плотность пара;
- суммарная выходная площадь горл каналов;
- скорость пара;
G - расход пара;
g - ускорение свободного падения.
Данное реактивное усилие раскладывается на осевую составляющую  и окружную составляющую  Осевая составляющая прижимает обойму 1 к упорной поверхности в осевом направлении. Окружная составляющая прижимает лапки 4 обоймы 1 к посадочным карманам 5 в цилиндре (фиг. 2). Вследствие этого исключается вибрация обоймы, что повышает надежность надбандажного уплотнения регулирующей ступени и сохраняется его эффективность в течение длительного срока эксплуатации.