УПЛОТНЕНИЕ ТУРБИНЫ ИЗ ФТОРПОЛИМЕРОВ

Полезная модель относится к энергомашиностроению, в частности к турбиностроению.
Уровень техники
Турбины как все вращающиеся агрегаты в местах выхода вала из корпуса, между валом, корпусом и диафрагмами имеют уплотнения. В зависимости от места установки различают три вида уплотнений: концевые, надбандажные и диафрагменные. Наружные уплотнения предназначены для уменьшения утечек рабочего тела (пара, газа) при давлении выше атмосферного, или препятствовать проникновению внутрь корпуса наружного воздуха при давлении ниже атмосферного.
Все известные лабиринтовые уплотнения характеризуются сложностью конструкции, определяемой условиями безопасности по причине задевания уплотнением вала ротора. При этом остается нерешенной задача прогиба вала в работе при задеваниях ротором уплотнения. В этом случае выходят из строя сегменты уплотнений и поверхность вала.
Усложнение конструкций уплотнений, с одной стороны, использование в них различных материалов, позволяющих уменьшить зазоры, порой сводятся на нет практикой монтажа, наладки и ремонтов уплотнений, когда ввиду недостаточной квалификации специалистов зазоры вместо минимальных устанавливаются максимальными, что резко снижает кпд турбины. При плотном установлении уплотнений на вал уплотняющие усики изнашивают поверхность вала.
Известно лабиринтовое уплотнение, состоящее из корпуса, имеющего выточки, в которых размещены, как правило, шесть (по три на половину) сегментов елочного типа, где усики вытачиваются для цилиндров высокого и среднего давления заодно с кольцами, а в цилиндрах низкого давления латунные усики выполняются из листовой латуни.
Принцип работы уплотнения любой конструкции заключается в обеспечении минимального пропуска пара через ряд малых зазоров, следовательно, требования к надежности уплотнения довольно высоки, а основной задачей разработчика таких уплотнений является обеспечить уплотнение, имеющее радиальные зазоры, характеризующееся удобством сборки, простотой ремонта и удобством разборки при минимальных трудозатратах как на изготовление уплотнения, так и на его ремонт.
Существующие уплотнения характеризуются довольно сложными способами изготовления.
Все вышеизложенные недостатки решаются нижеописанным усовершенствованным уплотнением.
За прототип из всех аналогов выбираем уплотнение турбины описанное в описании полезной модели по заявке №98119014/20 свидетельство №10422 от 16 июля 1999 г.
В данной полезной модели согласно формуле уплотнение содержит корпус, в котором выполнена по крайней мере, одна кольцевая канавка, в которой размещено и жестко закреплено кольцо имеющее на наружной стороне выступ, а на внутренней поверхности усики, при этом выступ и усики выполнены из того же материала, что и кольцо на основе фторполимера и имеет радиальный разрез. Данную модель принимаем за аналог и естественно за прототип.
Полезная модель прототипа имеет прямые усики, что является слабым фактором конструкции.
Раскрытие полезной модели
Полезная модель показывает работоспособность всех заложенных в нее факторов эксплуатационного характера, основными из которых является отсутствие прохождения среды в обе стороны: плотность уплотнительного кольца была достигнута хаотичным искривлением усиков по неровной поверхности существующего вала.
Искривление и подтачиваемость заостренных усиков наблюдается и в обработанном по условиям чертежа вале.
Таким образом во всех случаях установки кольца, даже с учетом коэффициента линейного расширения Ф-4 имеется отрицательный фактор заложенной конструкции. А именно, в случае отклонения вибрации ротора выше номинальных имеет место естественный износ прямых усиков.
В предлагаемой полезной модели выполняются усики, имеющие определенный наклон.
Данное уплотнение не имеет снижения своего уровня техники, а исключительно повышает его на порядок.
Известно, что наиболее применимый в практике данного узла и используемый в рабочем порядке фторопласт-4 имеет низкую теплопроводность, что дает широкую возможность варьировать различными технологиями и способами осуществления.
Сущность полезной модели как технического решения выражается одним признаком достаточным для достижения обеспечиваемого полезной моделью технического результата. Признак полезной модели заключается в наклоне усиков. Причинно-следственная связь признака определяется техническим эффектом, свойством, проявляющимся после изготовления и установки, эксплуатации. Технический результат выражается как в снижении коэффициента трения, износа усиков, минимизации зазоров. Усики обрабатываются легко, что свойственно фторпласту-4 практически без зазора по валу.
В данном варианте уплотнение остается в работе на все межремонтные периоды.
Краткое описание чертежей
Полезная модель поясняется на примере выполнения. На фигуре 1 изображено радиальное сечение фторопластового кольца установленного в обойму и представляющего концевое уплотнение.
Устройство имеет вал (поз.1), внутреннюю обойму (поз.2), корпус (поз.3), кольцо из фторопласта-4 (поз.4) с усиками (поз.5). Как видно на фигуре 1 уплотнительные усики (поз.5) имеют прямую форму.
На фигуре 2 изображено тоже уплотнение имеющее вал (поз.1), внутреннюю обойму (поз.2), корпус (поз 3), кольцо из фтороплатста Ф-4 (поз 4) с усиками (поз.5), отличающееся от фигуры 1 тем, что ряд усиков (поз 5) выполнен наклонными.
В соответствие с заявленой полезной моделью изготовленное уплотнение изображенное на фигуре 2 исключает все выше описанные недостатки, прошло полное испытание на одной из ТЭЦ Свердловской области. Результаты испытаний и работы уплотнения положительны, полностью соответствуют указанному выше техническому результату.
Литература:
1. Свидетельство №10422 на полезную модель "Уплотнение турбины".