汽輪機的改進型迷宮密封的製作方法
2023-06-22 14:23:06 6
專利名稱：汽輪機的改進型迷宮密封的製作方法
技術領域：
本發明通常涉及到蜂窩式迷宮密封，尤其涉及到一種用於低壓汽輪機的改進型密封。
在美國4416457號專利中敘述了一種用於汽輪機的帶開槽的蜂窩式迷宮密封(已轉讓給西屋電氣公司)。
參考
圖1和2，其中，前面提到的美國專利中敘述的蜂窩式迷宮密封是由多個弧形環塊構成。每一弧形環塊包括一個基礎段7和多排蜂窩小室9，蜂窩小室從基礎段7沿徑向向內伸延，以使每個小室9鄰近葉片1開口。設置了多個孔口或開槽11，這樣每個小室9至少與一個孔口相連，而大部分小室與兩個孔口或開槽11相連。圖的左側的開槽11是向著葉片的進汽側開口的，而圖的右側處的開槽11是向著葉片的出汽側開口的。並在開槽11和小室9之間有一個內連通路，以便蒸汽和其中攜帶的水份通過基礎段7從密封的進口流到出口。小室9大體上為具有六個壁面的六角形，大多數的六角形都與鄰室共有壁面。
一個軸向布置的通孔布置在周邊相鄰的蜂窩式迷宮密封環塊之間，它可以將收集在開槽11中的水由此疏出。在葉柵5中也設置了一個專用的疏水口(圖上未示出)，以排放在葉環5上固定的凹槽4的汽封中的疏水。
圖3A是把現成的蜂窩式汽封布置在汽輪機葉片通道中的典型設計方案。在密封內徑和葉片16的出口側外徑之間構成一個徑向臺階。在表面12和表面12A之間開一條徑向槽溝以便除去葉片通道流動的蒸汽和溼汽。要使轉動葉片頂部(在汽封下部)離開的汽流很有效地轉變方向是很困難的，因而也就難以把溼蒸汽引入抽汽口，這常常會造成這個區域裡的流動紊亂。
假設來自密封的溼氣可以大體上沿著一條軸向通道排出，且通過靜葉16被帶進下遊主汽流中造成下遊動葉的溼氣侵蝕損壞。
通過觀察流動場的情況及典型蜂窩式汽封裝置出口處被溼氣侵蝕的特徵，來確定了由於汽封內徑與外徑表面之間的徑向凸臺而引起的紊流流型(駐滯渦流)。另外，被密封收集的溼氣不可能按照意想流進下遊除溼氣的出口或排汽口中，可能把這兩種現象歸結為抽汽和水流越過密封的出口邊處90°銳角的能力受到限制的緣故。
本發明的主要目的是提供一種改進的蜂窩式迷宮密封，這種密封可以安全地除去被密封收集的溼氣。
為此目的，本發明屬於一個圍繞著汽輪機轉子的葉片通道，沿著圓周布置的蜂窩式迷宮密封，上述密封包括一個基礎段，該基礎段在汽封的入口端加一個進汽邊緣，而在汽封的出口端加一個出汽邊緣，多排蜂窩小室從基礎段沿徑向向內延伸且靠近葉片開口，在上述基礎段中構成許多開槽，以使每個小室至少固定在一個開槽上。蜂窩式迷宮密封的特徵在於至少一個開槽是向多排蜂窩小室的入口端開口的，並且至少一個開槽向多排蜂窩小室的出口端開口，從而允許蒸汽通過開槽和小室，從蜂窩式迷宮密封的進汽端流到出汽端。末級蜂窩小室延伸超出基礎段的出汽邊緣。
根據下面只做為舉例來作的具體描述，並且參看所附圖紙，本發明就變得非常明顯易懂了。
圖1是一張局部斷面圖，取自圖2的Ⅰ-Ⅰ線，為一段汽輪機中裝配的原有的蜂窩式迷宮密封;
圖2是一張取自Ⅱ-Ⅱ線方向的平面圖;
圖3(a)是一張局部剖面示圖，表示在本發明以前採用的蜂窩式迷宮密封;
圖3(b)是一張局部剖視圖，表示根據本發明的較佳實施例的蜂窩式迷宮密封的示圖;
圖4是圖3中的一段迷宮密封放大了的頂視圖;
圖5是取自在圖4上沿Ⅳ線的橫向剖面圖;
圖6是取自圖4上沿Ⅵ線的橫向剖面圖。
參考圖3-6，蜂窩式迷宮密封3藉助任一種常規方法通過基礎段7連接到密封支承環12上。在靜葉16出口側和毗鄰的靜葉18入口側的密封支承環12之間構成一個除溼氣/抽出通道開口14，動葉1沿與流動方向相垂直的方向旋轉。
基礎段7藉助開槽11提供了多個通道，迷宮密封3由多個弧形環塊構成，每一環塊包括一個基礎段7和多列從基礎段7沿徑向向內延伸的蜂窩小室9，以使每個小室9鄰近葉片1開口。每個小室9至少與一個通道11相連通。
基礎段7具有一個出汽側邊緣20，如圖1和2所描述的原有的密封中，出汽側邊緣延伸得比蜂窩小室長，這樣可使其與鑲在基礎段上的最末排蜂窩小室一起集中起來遮住最末級開槽11。
根據本發明，在出汽側處，蜂窩小室9的最末排9A中心超過基礎段的條狀槽7A(條狀槽7A寬度基本上與開槽11的寬度相同)，以致9A排中的一段小室突出於基礎段7，這種結構為那些設有中心超過疏水槽11，沿圓周定向的小室壁構件的其他組小室，創建了一條內部的排放水的通道。於是該出口疏水如同它在出汽側處離開蜂窩小室時一樣，以徑向方向引導流出。該徑向疏水通道是在基礎7的出口邊緣20和9A到小室9的最外壁22之間，從旋轉葉片頂部離心向外並衝擊到蜂窩小室9的開口平面上的溼氣水滴流，將為汽封的出口疏水流創建了一條徑向向外的通道。
圖6示出連通與圖5所示的那些小室相鄰的各組小室的軸向圓周的疏水通道。
一般地說，汽封3理想的內部疏水的特性是由動葉柵的入口到出口的壓力降以及由離開葉片頂部和進入蜂窩小室結構的開口面上的溼氣水滴產生的向外壓力來確定的。
最末排或出口側蜂窩小室列超出基礎段7的出口邊緣長度約為開槽的一半寬度為更好取的方案。
參看圖3便可發現，葉片1如能延伸到汽封3之外的方案要比圖1和圖2所表示的原來人們已經知道的，把它僅僅集中到汽封底下的方案更為可取。最好延伸量由頂部截面寬度和相對於喉部寬度確定的靜葉1最佳突出來確定。動葉出口邊緣的伸出部分由於溼氣水滴流因離心力而離開葉片頂部所產生的壓力，為密封出口疏水流建立了一條徑向向外的通道。另外，動葉出口邊緣伸出部分還為汽封的出口側蒸汽流的徑向膨脹直接地創建了條件。這有助於將流動引導朝向除溼氣口或抽汽口14，並在進入到下一級靜葉柵處的外徑表面附近提供良好的運轉(損失小)的流動工況。
本發明允許增大下遊抽汽或除溼氣口的寬度，另一個辦法是如果由於密封和葉片環出口平面20和12(圖3)相對於動葉片向上遊移動，使抽汽口成為一個關鍵性的限制因素，則可以縮小葉片流道的軸向間隙。
很明顯，對那些技術熟練的人員，對本發明可作出許多修改和變動。因此，必須提出以下的權利要求，確認所有這些修改和變動都應包括在本發明的精神實質和範圍之內。
權利要求
1.一種圍繞著汽輪機轉子的葉片通流部分的圓周設置的蜂窩式迷宮汽封，上述汽封包括一個在汽封(3)的進汽端處具有一個入口邊緣和在汽封(3)的出汽端處具有一個出口邊緣的基礎段，多列由該基礎段(7)徑向向內伸長並鄰近葉片(1)開口的蜂窩小室(9)，多個在上述基礎段(7)中構成的開槽(11)，這樣使每個小室(9)至少被裝設在一個開槽(11)上，上述汽封的特徵在於至少一個開槽(11)向著幾列蜂窩小室(9)的入口端開口，且至少一個開槽(11)向著幾列蜂窩小室(9)的出口端開口，從而允許蒸汽通過開槽(11)和小室(9)從蜂窩式迷宮密封的進汽端流向出汽端，且其特徵在於最末排蜂窩小室(9A)突出於基礎段(7)的出口邊緣。
2.根據權利要求1的一種汽封，其特徵在於每個轉子葉片(1)具有一個出汽邊緣，它延伸出蜂窩小室(9A)的最末排之外，為的是從那裡引導出徑向疏水的流道。
3.正如權利要求1列舉的一種汽封，其特徵在於開槽(11)在基礎段(7)中周向延長。
4.正如權利要求1、2或3中列舉的一種汽封，其特徵在於小室(9)為蜂窩狀成形。
5.根據權利要求1至4所述的一種汽封，其特徵在於最末排蜂窩小室(9A)的每一小室延伸超過基礎段(7)的出口邊緣的那部分大體上等於開槽(1)寬度的一半。
全文摘要
一個蜂窩式迷宮密封包括一排延長超過基礎段(7)的出口邊的最末排蜂窩小室(9A)，以致最下遊列蜂窩狀網眼的每一小室(9A)部分伸出基礎段(7)的量大約等於在基礎段(7)中構成的排水開槽(11)的寬度一半，以便為溼氣通過基礎段(7)從蜂窩小室(9)排出。
文檔編號F02CGK1053659SQ9110047
公開日1991年8月7日 申請日期1991年1月26日 優先權日1990年1月26日
發明者劉易斯·格雷 申請人:西屋電氣公司