ЛАБИРИНТНОЕ НАДБАНДАЖНОЕ УПЛОТНЕНИЕ ДЛЯ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ
LABYRINTH OVER-STRIP SEALING FOR STEAM TURBINE

Область техники
Изобретение относится к лабиринтным надбандажным уплотнениям паровых турбин.
Уровень техники
В паровых турбинах в последнее время для уплотнения зазоров между бандажом рабочих лопаток и не вращающимися (статорными) деталями корпуса паровой турбины нашли применение надбандажные уплотнения с мелкоячеистыми сотовыми блоками, выполненными из жаропрочного листового сплава на никелевой основе толщиной 0,05 мм (патент RU №2150627, МКИ F16J 15/447; патент RU №2244182, МКИ F16J 15/447). В приведенных конструкциях уплотнений мелкоячеистые сотовые блоки припаяны высокотемпературным припоем на никелевой основе к держателям (корпусам) сотовых блоков. Необходимость применения пайки высокотемпературным припоем обусловлена тем, что это является единственно надежным способом крепления мелкоячеистых сотовых блоков к основанию корпуса. Корпуса сотовых блоков представляют собой сегменты, которые нарезаются из кольцевой заготовки (раскатного кольца), выполненные из высоколегированной коррозионностойкой стали, например из стали 12Х11Н2В2МФ-Ш. Эта сталь имеет высокие твердость и прочность, поэтому для того чтобы осуществлять монтаж корпусов сотовых блоков, приходится изготавливать для каждой ступени турбины соответствующий ей корпус. Кроме того, корпуса имеют Г-образные или Т-образные замки для их фиксации на статоре турбины. Поэтому заготовка в виде раскатного кольца из высоколегированной коррозионностойкой стали имеет большую площадь поперечного сечения и, следовательно, большую массу и стоимость.
Наиболее близко к предлагаемому решению лабиринтное надбандажное уплотнение для паровой турбины, раскрытое в патенте RU №2287063, МКИ F16D 11/08. Лабиринтное уплотнение по указанному патенту имеет корпус сотовых блоков с Т-образным замком, кольцевыми уплотняющими гребнями статора и с двумя дорожками сотовых блоков. Корпуса сотовых блоков представляют собой сегменты, которые нарезаются из кольцевой заготовки (раскатного кольца), выполненные из высоколегированной коррозионностойкой стали. Сегменты корпусов вставляются в паз статора, имеющий Т-образную в продольном сечении турбины форму. От окружных перемещений сегменты корпусов зафиксированы радиальными штифтами. В осевом направлении сегменты корпусов удерживаются боковой поверхностью Т-образного паза статора турбины. Такая конструкция уплотнения приводит к большому поперечному сечению держателя (чистовой размер тела держателя в радиальном направлении - не менее 22 мм). Для каждой ступени турбины изготавливается раскатное кольцо с определенным диаметром. Это обуславливает высокую стоимость заготовок корпусов в виде раскатных колец из высоколегированной коррозионностойкой стали и, следовательно, высокую стоимость изготовления комплекта лабиринтных уплотнений для всей турбины. При такой большой площади поперечного сечения сегменты пластически деформировать невозможно, и поэтому они изготавливаются индивидуально для каждой ступени турбины, что также повышает стоимость изготовления сегментов. При повреждении хотя бы одной дорожки сотовых блоков приходится ремонтировать уплотнение заменой сегментов. В этом случае заменяется и неповрежденная дорожка сотовых блоков.
Раскрытие изобретения
Изобретение решает задачу снижения стоимости изготовления уплотнения и повышения ремонтопригодности.
Лабиринтное надбандажное уплотнение для паровой турбины содержит уплотнительные кольцевые гребешки, установленные на роторе турбины. Сегменты уплотнения включают в себя мелкоячеистые сотовые блоки, которые паяются к корпусам сотовых блоков между уплотняющих гребней, выполненные за одно с корпусами сотовых блоков. В статоре турбины с горизонтальным продольным разъемом выполнены кольцевые пазы, имеющие V-образную в продольном сечении турбины форму.
Согласно изобретению сегменты уплотнений выполнены раздельно для каждого ряда гребешков ротора турбины. Корпусы сотовых блоков выполняются из пластичной легированной стали и в поперечном сечении имеют V-образную форму с размерами, позволяющими вставлять корпусы сотовых блоков в паз статора турбины с минимальным зазором. До монтажа корпусы сотовых блоков имеют в продольном сечении плоскую форму. При монтаже корпусов сотовых блоков, осуществляемом проталкиванием корпусов сотовых блоков со стороны горизонтального разъема статора вдоль V-образного паза статора турбины, корпусы приобретают изогнутую в продольном сечении форму. При таком монтаже получается разница радиусов кривизны паза статора турбины и корпусов сотовых блоков. В этом случае корпусы сотовых блоков за счет упругости материала корпусов фиксируются в радиальном направлении.
Краткое описание чертежей
В дальнейшем изобретение поясняется конкретным примером его реализации со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
Фигура 1 - патентуемое уплотнение, продольное сечение.
Фигура 2 - продольное сечение сегмента уплотнения.
Фигура 3 - поперечное сечение патентуемого уплотнения (сечение А-А) в положении, когда идет монтаж сегмента уплотнения.
Фигура 4 - вид по стрелке Б на продольный горизонтальный разъем статора турбины.
Осуществление изобретения
Сотовое надбандажное уплотнение для паровой турбины содержит статор турбины 1 с кольцевым пазами 2, имеющий V-образную в продольном сечении турбины форму. В V-образный кольцевой паз 2 статора турбины вставлены сегменты сотового уплотнения 3, каждый из которых включает в себя корпус сотовых блоков 4, выполненный из легированной коррозионностойкой пластичной стали, и сотовые блоки 5, припаянные к корпусам 4 с помощью паянного шва 6. Корпус сотовых блоков 4 имеет V-образную в поперечном сечении форму и небольшую площадь поперечного сечения. Совокупность малой площади поперечного сечения и изготовления из пластичной стали позволяет деформировать сегменты 3 в холодном состоянии. Корпус 4 имеет уплотняющие гребни 7, выполненные заодно с корпусом 4. Уплотнительные кольцевые гребешки 8 ротора турбины 9 выполнены заодно с бандажом рабочих лопаток 10. Напротив каждого гребешка 8 расположен соответствующий кольцевой паз 2. Сегменты уплотнения 3 перед их монтажом имеют плоскую в продольном сечении форму (Фиг.2). Для осуществления монтажа сегмент уплотнения 3 вставляется в паз 2 со стороны продольного горизонтального разъема 11 статора турбины. Между корпусом 4 и пазом 2 имеется минимальный зазор 12, позволяющий при механическом воздействии на корпус 4 по стрелке Б (Фиг.3) перемещать корпус 4 вдоль паза 2. В процессе такой холодной пластической деформации радиус кривизны корпуса 4 получается больше радиуса кривизны паза на величину «выбранного» зазора 12. В этом случае корпусы 4 сотовых блоков за счет упругости материала корпусов фиксируются в радиальном направлении.
Работа лабиринтного надбандажного уплотнения заключается в том, что при вращении ротора турбины 9 гребешки 8, уплотняющие зазор, по которому перетекает «паразитный» пар, могут касаться мелкоячеистых сотовых блоков 5 без аварийных последствий и уменьшения эффективности уплотнения. Это происходит из-за того, что гребешок 8 прорезает канавку в мелкоячеистом сотовом блоке 5 без притупления своей острой кромки. Это возможно благодаря тому, что сотовые блоки изготавливаются из тонкой металлической фольги. Таким образом, мелкоячеистые сотовые блоки позволяют автоматически установить минимально возможные радиальные зазоры лабиринтного надбандажного уплотнения.
Преимуществом предлагаемой конструкции лабиринтного надбандажного уплотнения является то, что масса заготовки корпуса сотовых 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 сотовых блоков и, следовательно, к снижению цены изготовления лабиринтного надбандажного уплотнения. Изготовление сегментов уплотнений с плоской формой в продольном сечении, т.е. одного типоразмера для всех ступеней паровой турбины, приводит: а) к снижению цены изготовления комплекта уплотнений на всю турбину за счет унификации мерительного и режущего инструмента; б) к снижению стоимости и сокращению номенклатуры запасных частей. Кроме того, 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 сотовых блоков.