ЛАБИРИНТНОЕ НАДБАНДАЖНОЕ УПЛОТНЕНИЕ ДЛЯ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

Область техники
Полезная модель 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, Патент RU №2287063 МКИ F16D 11/08). 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 из себя 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 их приходиться 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 №2362887 МКИ F01D 11/08. Лабиринтное уплотнение по указанному патенту имеет сегменты уплотнений выполненные 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, осуществляемого 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. Приведенное уплотнение имеет преимущество перед остальными, заключающееся в универсальности применения, т.к. сегменты можно устанавливать на любую ступень турбины. Недостатком является достаточно высокая стоимость изготовления корпусов сотовых блоков, т.к. они изготавливаются из прутковой, квадратной или толстолистовой заготовки с помощью операций механической обработки с достаточно большим машинным временем.
Раскрытие полезной модели
Полезная модель решает задачу снижения стоимости изготовления уплотнения.
Лабиринтное надбандажное уплотнение для паровой турбины, содержит уплотнительные кольцевые гребешки ротора турбины и сегменты уплотнения, установленные по отдельности напротив каждого гребешка ротора. Корпусы сотовых блоков до монтажа имеют в продольном сечении плоскую форму. К корпусам сотовых блоков припаяны мелкоячеистые сотовые блоки. Кольцевые пазы статора турбины, в которые со стороны горизонтального продольного разъема статора турбины устанавливаются сегменты уплотнения методом проталкивания. В результате проталкивания корпусы сотовых блоков приобретают изогнутую в продольном сечении форму. Из-за разницы радиусов кривизны паза статора турбины и корпусов сотовых блоков, корпусы сотовых блоков фиксируются в радиальном направлении за счет упругости материала корпусов сотовых блоков.
Согласно полезной модели корпусы сотовых блоков изготавливаются из листа пластичной легированной стали толщиной 0,2-3,0 мм методом листовой штамповки. В поперечном сечении корпусы имеют два заплечика и уплотнительные статорные усики. Заплечики и уплотнительные статорные усики, совместно, придают корпусам сотовых блоков в поперечном сечении Т-образную форму. Кольцевой паз статора турбины также имеет Т-образную форму с размерами позволяющими вставлять корпусы сотовых блоков с минимальным зазором. Для дополнительной радиальной и окружной фиксации корпусов сотовых блоков в пазе статора турбины, в теле заплечиков паза статора турбины выполняется зачеканка.
Краткое описание чертежей
В дальнейшем полезная модель поясняется конкретным примером его реализации со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
Фигура 1 - патентуемая полезная модель, продольное сечение (вдоль оси турбины).
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 (изображение увеличено).
Осуществление полезной модели
Сотовое надбандажное уплотнение для паровой турбины содержит статор турбины 1, с кольцевым пазами 2, имеющий Т-образную в продольном сечении турбины форму. В Т-образный кольцевой паз 2 статора турбины вставлены сегменты сотового уплотнения 3, каждый из которых включает в себя корпус сотовых блоков 4, изготовленный из листа пластичной легированной стали толщиной 0,2-3,0 мм методом листовой штамповки и сотовые блоки 5, припаянные к корпусам 4 с помощью паяного шва 6. На корпусе сотовых блоков 4 выполнены два заплечика 7 и два уплотнительных усика 8, которые придают корпусу Т-образную в поперечном сечении форму. Изготовление корпусов из тонкого листа пластичной стали позволяет деформировать сегменты 3 в холодном состоянии. Уплотнительные кольцевые гребешки 9 ротора турбины 10, выполнены заодно с бандажом рабочих лопаток 11. Напротив каждого гребешка 9 расположен соответствующий кольцевой паз 2, имеющий Т-образную форму. 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 12 статора турбины. Между корпусом 4 и пазом 2 имеется минимальный зазор 13, 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 13. В этом случае корпусы 4 сотовых блоков за счет упругости материала корпусов фиксируются в радиальном направлении. Для дополнительной радиальной и окружной фиксации корпусов сотовых блоков 4 в пазе статора турбины 2, в теле заплечиков 14 паза статора турбины 2 выполняется зачеканка 15.
Работа лабиринтного надбандажного уплотнения заключается в том, что при вращении ротора турбины 10 гребешки 9, уплотняющие зазор, по которому перетекает «паразитный» пар, могут касаться о мелкоячеистые сотовые блоки 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. Такое 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 корпусы сотовых блоков, выполненные из листового материала методом листовой штамповки, имеют меньшую стоимость по сравнению с корпусами, изготовленными из массивной заготовки методом механической обработки, за счет большего коэффициента использования материала и меньшей трудоемкости изготовления.