一種汽輪機汽封方法及結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種汽輪機汽封方法，將轉(zhuǎn)子上的汽封齒設(shè)為螺紋齒，其螺旋推力方向與蒸汽泄漏方向相反，將汽封圈上的汽封齒設(shè)為等高齒，其間距等于梯形螺紋齒的螺距，使汽封圈上的汽封齒與轉(zhuǎn)子上的汽封齒一一相向?qū)?yīng)，相向間隙為蒸汽泄漏通道，在相鄰汽封齒之間形成蒸汽滯留空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，螺紋齒對滯留空間中的蒸汽產(chǎn)生軸向推力，其方向與蒸汽泄漏方向相反，從而實現(xiàn)封汽目的。本發(fā)明利用螺紋齒的軸向推力，對蒸汽產(chǎn)生逆向阻尼、阻止蒸汽泄漏，為主動密封，打破了本領(lǐng)域被動密封的傳統(tǒng)思維習(xí)慣，是一次大膽的設(shè)計思想解放，并取得了顯著的效果，它在保證靜子、轉(zhuǎn)子間留有足夠的碰磨間隙的情況下，大幅度地減少了蒸汽泄漏，提高了機組效率。
【專利說明】一種汽輪機汽封方法及結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及汽輪機，尤其涉及汽輪機的汽封結(jié)構(gòu)及方法。

【背景技術(shù)】：
[0002] 旋轉(zhuǎn)機械行業(yè)發(fā)展到今天，高效率是各大制造商一致追求的，而作為提高效率的 手段，動靜部分密封防止工質(zhì)泄露，更是讓研發(fā)人員絞盡腦汁。當(dāng)前使用動靜密封的結(jié)構(gòu)對 靜子部分的設(shè)計要求非常高，但是對作為密封副的另一半轉(zhuǎn)子卻沒有特別要求，幾乎都是 城墻齒或直接就是光軸結(jié)構(gòu)。這種密封方式對汽封間隙要求很高，要求的間隙是越小越好， 但為了避免動靜碰磨又必須保留足夠的間隙，這是一對矛盾。
[0003] 當(dāng)轉(zhuǎn)子汽封齒是城墻齒（即方波齒）時，靜子汽封圈上的汽封齒是高低齒，高齒對 應(yīng)方波齒的波谷，低齒對應(yīng)應(yīng)方波齒的波頂（見圖1)。
[0004] 當(dāng)轉(zhuǎn)子是光軸結(jié)構(gòu)時，靜子汽封圈上的汽封齒是等高齒，完全靠泄漏間隙控制泄 漏量。
[0005] 上述汽封結(jié)構(gòu)的原理，是盡量縮小蒸汽泄漏的通流面積或使蒸汽泄漏路徑曲折變 長，阻力增加，從而減少蒸汽泄漏量，這是傳統(tǒng)的"兵來將擋，水來土掩"設(shè)計思想的必然結(jié) 果，受其束縛，至今未能有效解決上述矛盾。


【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0006] 為了解決以上的矛盾，我們根據(jù)螺桿旋轉(zhuǎn)的特點，發(fā)明了一種新的汽封方法及結(jié) 構(gòu)。技術(shù)方案是：
[0007] -種汽輪機汽封方法，將轉(zhuǎn)子上的汽封齒設(shè)為螺紋齒，其螺旋推力方向與蒸汽泄 漏方向相反，將汽封圈上的汽封齒設(shè)為等高齒，其間距等于梯形螺紋齒的螺距，使汽封圈上 的汽封齒與轉(zhuǎn)子上的汽封齒 相向?qū)?yīng)，相向間隙為蒸汽泄漏通道，在相鄰汽封齒之間 形成蒸汽滯留空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，螺紋齒對滯留空間中的蒸汽產(chǎn)生軸向推力，其方向與蒸 汽泄漏方向相反，從而實現(xiàn)封汽目的。
[0008] 所述轉(zhuǎn)子上的汽封齒為平頂螺紋齒，具有一個進汽邊和一個出汽邊，相鄰螺紋齒 間為螺旋槽；所述汽封圈上的汽封齒為等高斜齒，其齒尖向進汽方向傾斜，指向平頂螺紋齒 的進汽邊，相鄰等高斜齒間為環(huán)形槽，當(dāng)蒸汽進入環(huán)形槽時，形成漩渦，產(chǎn)生壓差，漩渦周邊 壓力高于中心壓力，也高于泄漏蒸汽壓力，一方面阻擋蒸汽泄漏，另一方面，將蒸汽逼往轉(zhuǎn) 子螺紋齒的螺旋槽內(nèi)，利用螺紋齒的軸向推力，阻擋蒸汽泄漏。
[0009] -種汽輪機汽封結(jié)構(gòu)，包括靜子、轉(zhuǎn)子和介于它們之間的汽封圈，所述汽封圈固定 在靜子上，所述轉(zhuǎn)子位于汽封圈內(nèi)，二者之間有周向間隙，該間隙即蒸汽泄漏通道，在轉(zhuǎn)子、 汽封圈的相向面上，分別設(shè)有汽封齒，以阻擋蒸汽泄漏，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子上的汽封齒 為螺紋齒，其螺旋方向與蒸汽泄漏方向相反，所述汽封圈上的汽封齒為等高齒，其間距等于 螺紋齒的螺距，使汽封圈上的汽封齒與轉(zhuǎn)子上的汽封齒一一相向?qū)?yīng)，相向間隙為蒸汽泄 漏通道，在相鄰汽封齒之間形成蒸汽滯留空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，螺紋齒對滯留空間中的蒸汽 產(chǎn)生軸向推力，其方向與蒸汽泄漏方向相反，從而實現(xiàn)封汽目的。
[0010] 所述轉(zhuǎn)子上的汽封齒為平頂螺紋齒，具有一個進汽邊和一個出汽邊，相鄰螺紋齒 間為螺旋槽；所述汽封圈上的汽封齒為等高斜齒，其齒尖向進汽方向傾斜，指向平頂螺紋齒 的進汽邊，相鄰等高斜齒間為環(huán)形槽，當(dāng)蒸汽進入環(huán)形槽時，形成漩渦，產(chǎn)生壓差，漩渦周邊 壓力高于中心壓力，也高于泄漏蒸汽壓力，一方面阻擋蒸汽泄漏，另一方面，將蒸汽逼往轉(zhuǎn) 子螺紋齒的螺旋槽內(nèi)，利用螺紋齒的軸向推力，阻擋蒸汽泄漏。
[0011] 所述汽封圈上還設(shè)有碰磨保護齒，其齒尖指向轉(zhuǎn)子，與轉(zhuǎn)子的間隙小于轉(zhuǎn)子汽封 齒、汽封圈汽封齒間的間隙。
[0012] 所述碰磨保護齒為兩組，分布在汽封圈的進汽端和出汽端。
[0013] 本發(fā)明的有益效果：
[0014] 本發(fā)明利用螺紋齒的軸向推力，對蒸汽產(chǎn)生逆向阻尼，阻止蒸汽泄漏，可稱為主動 密封，打破了本領(lǐng)域被動密封的傳統(tǒng)思維習(xí)慣，是一次大膽的設(shè)計思想解放，并取得了顯著 的效果，它在保證靜子、轉(zhuǎn)子間留有足夠的碰磨間隙的情況下，大幅度地減少了蒸汽泄漏， 提商了機組效率。

【專利附圖】

【附圖說明】：
[0015] 圖1是傳統(tǒng)汽封結(jié)構(gòu)圖；
[0016] 圖2是本發(fā)明汽封結(jié)構(gòu)圖；
[0017] 圖中標(biāo)號表不：1-靜子、2-汽封圈、3-碰磨保護齒、4-轉(zhuǎn)子、V-進汽方向。

【具體實施方式】：
[0018] 參見圖2,本汽輪機汽封結(jié)構(gòu)，包括靜子1、轉(zhuǎn)子4和介于它們之間的汽封圈2,所 述汽封圈2固定在靜子1上，所述轉(zhuǎn)子4位于汽封圈2內(nèi)，二者之間有周向間隙，該間隙即 蒸汽泄漏通道，在轉(zhuǎn)子4、汽封圈2的相向面上，分別設(shè)有汽封齒，以阻擋蒸汽泄漏，其特征 在于，所述轉(zhuǎn)子4上的汽封齒為螺紋齒，其螺旋推力方向與蒸汽泄漏方向相反，所述汽封圈 2上的汽封齒為等高齒,其間距等于螺紋齒的螺距,使汽封圈上的汽封齒與轉(zhuǎn)子上的汽封齒 一一相向?qū)?yīng)，相向間隙為蒸汽泄漏通道，在相鄰汽封齒之間形成蒸汽滯留空間，當(dāng)件2轉(zhuǎn) 子旋轉(zhuǎn)時，螺紋齒對滯留空間中的蒸汽產(chǎn)生軸向推力，其方向與蒸汽泄漏方向相反，從而實 現(xiàn)封汽目的。
[0019] 所述轉(zhuǎn)子4上的汽封齒為平頂螺紋齒，具有一個進汽邊和一個出汽邊，相鄰螺紋 齒間為螺旋槽；所述汽封圈2上的汽封齒為等高斜齒，其齒尖向進汽方向V傾斜，指向平頂 螺紋齒的進汽邊，相鄰等高斜齒間為環(huán)形槽，當(dāng)蒸汽進入環(huán)形槽時，形成漩渦，產(chǎn)生壓差，漩 渦周邊壓力高于中心壓力，也高于泄漏蒸汽壓力，一方面阻擋蒸汽泄漏，另一方面，將蒸汽 逼往轉(zhuǎn)子螺紋齒的螺旋槽內(nèi)，利用螺紋齒的軸向推力，阻擋蒸汽泄漏。
[0020] 所述汽封圈2上還設(shè)有碰磨保護齒3,其齒尖指向轉(zhuǎn)子，與轉(zhuǎn)子4的間隙小于轉(zhuǎn)子 汽封齒、汽封圈汽封齒間的間隙。
[0021] 所述碰磨保護齒3為兩組，分布在汽封圈的進汽端和出汽端。
[0022] 上述結(jié)構(gòu)中，根據(jù)螺紋齒節(jié)距數(shù)調(diào)整斜平齒數(shù)量，節(jié)距數(shù)與斜平齒數(shù)相當(dāng)，汽封齒 根據(jù)強度要求進行加寬，長齒的設(shè)計要以保護斜平齒為原則，以滿足碰磨保護的要求。轉(zhuǎn)子 螺紋齒結(jié)構(gòu)考慮齒數(shù)時要綜合考慮，齒數(shù)少了，漏汽量會比較大，齒數(shù)多了，會形成倒吸狀 態(tài)，也就是蒸汽會從低壓側(cè)往高壓側(cè)流動，微漏和微吸狀態(tài)都是我們可以接受的密封狀態(tài)， 在設(shè)計時以微漏和微吸為區(qū)間進行齒數(shù)選擇設(shè)計。然后就是轉(zhuǎn)子螺紋齒旋向的選擇，需要 根據(jù)壓差方向（汽流方向）和轉(zhuǎn)子旋向來確定，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來后螺紋齒的推力方向一定是 向著高壓側(cè)。
[0023] 本發(fā)明的原理及效果：
[0024] 將轉(zhuǎn)子4上的城墻齒改為螺紋齒，將汽封圈2上的高低齒密封圈簡化等高斜齒，其 封汽原理為：在高轉(zhuǎn)速下螺紋對工質(zhì)的作用力有一個軸向分力，該分力可用來阻止工質(zhì)往 低壓方向流動，兩端長齒為碰磨保護齒3,與轉(zhuǎn)子4的間隙略小于斜齒與轉(zhuǎn)子4表面的間隙， 用來保護轉(zhuǎn)子4,防止與汽封圈2大面積碰磨，同時也起一定的密封的作用，斜齒起輔助作 用使小腔室中蒸汽回流至螺紋齒中，螺紋齒又將蒸汽推走，如此反復(fù)，將蒸汽的泄露量降到 最低，甚至出現(xiàn)倒流情況。按照某汽輪機高壓隔板結(jié)構(gòu)尺寸及蒸汽參數(shù)計算如下 ：
[0025]

【權(quán)利要求】
1. 一種汽輪機汽封方法，將轉(zhuǎn)子上的汽封齒設(shè)為螺紋齒，其螺旋推力方向與蒸汽泄漏 方向相反，將汽封圈上的汽封齒設(shè)為等高齒，其間距等于梯形螺紋齒的螺距，使汽封圈上的 汽封齒與轉(zhuǎn)子上的汽封齒 相向?qū)?yīng)，相向間隙為蒸汽泄漏通道，在相鄰汽封齒之間形 成蒸汽滯留空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，螺紋齒對滯留空間中的蒸汽產(chǎn)生軸向推力，其方向與蒸汽 泄漏方向相反，從而實現(xiàn)封汽目的。
2. 如權(quán)利要求1所述的汽輪機汽封方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子上的汽封齒為平頂螺 紋齒，具有一個進汽邊和一個出汽邊，相鄰螺紋齒間為螺旋槽；所述汽封圈上的汽封齒為等 高斜齒，其齒尖向進汽方向傾斜，指向平頂螺紋齒的進汽邊，相鄰等高斜齒間為環(huán)形槽，當(dāng) 蒸汽進入環(huán)形槽時，形成漩渦，產(chǎn)生壓差，漩渦周邊壓力高于中心壓力，也高于泄漏蒸汽壓 力，一方面阻擋蒸汽泄漏，另一方面，將蒸汽逼往轉(zhuǎn)子螺紋齒的螺旋槽內(nèi)，利用螺紋齒的軸 向推力，阻擋蒸汽泄漏。
3. -種汽輪機汽封結(jié)構(gòu)，包括靜子、轉(zhuǎn)子和介于它們之間的汽封圈，所述汽封圈固定在 靜子上，所述轉(zhuǎn)子位于汽封圈內(nèi)，二者之間有周向間隙，該間隙即蒸汽泄漏通道，在轉(zhuǎn)子、汽 封圈的相向面上，分別設(shè)有汽封齒，以阻擋蒸汽泄漏，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子上的汽封齒為 螺紋齒，其螺旋推力方向與蒸汽泄漏方向相反，所述汽封圈上的汽封齒為等高齒，其間距等 于螺紋齒的螺距，使汽封圈上的汽封齒與轉(zhuǎn)子上的汽封齒一一相向?qū)?yīng)，相向間隙為蒸汽 泄漏通道，在相鄰汽封齒之間形成蒸汽滯留空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，螺紋齒對滯留空間中的蒸 汽產(chǎn)生軸向推力，其方向與蒸汽泄漏方向相反，從而實現(xiàn)封汽目的。
4. 如權(quán)利要求3所述的汽輪機汽封結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子上的汽封齒為平頂螺 紋齒，具有一個進汽邊和一個出汽邊，相鄰螺紋齒間為螺旋槽；所述汽封圈上的汽封齒為等 高斜齒，其齒尖向進汽方向傾斜，指向平頂螺紋齒的進汽邊，相鄰等高斜齒間為環(huán)形槽，當(dāng) 蒸汽進入環(huán)形槽時，形成漩渦，產(chǎn)生壓差，漩渦周邊壓力高于中心壓力，也高于泄漏蒸汽壓 力，一方面阻擋蒸汽泄漏，另一方面，將蒸汽逼往轉(zhuǎn)子螺紋齒的螺旋槽內(nèi)，利用螺紋齒的軸 向推力，阻擋蒸汽泄漏。
5. 如權(quán)利要求3所述的汽輪機汽封結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述汽封圈上還設(shè)有碰磨保護 齒，其齒尖指向轉(zhuǎn)子，與轉(zhuǎn)子的間隙小于轉(zhuǎn)子汽封齒、汽封圈汽封齒間的間隙。
6. 如權(quán)利要求5所述的汽輪機汽封結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述碰磨保護齒為兩組，分布在 汽封圈的進汽端和出汽端。
【文檔編號】F01D11/08GK104454032SQ201410568015
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月22日
【發(fā)明者】袁永強, 徐曉康, 唐清舟, 周洪宇, 黃果, 趙衛(wèi)軍, 陳曉明, 唐禮, 高展羽 申請人:東方電氣集團東方汽輪機有限公司