本發(fā)明涉及電站汽輪機(jī)的，特別是涉及一種汽封齒與動(dòng)葉圍帶凸臺(tái)相互配合的汽封結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

關(guān)于密封問題的設(shè)計(jì)在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域有非常重要的意義，對(duì)火力發(fā)電的主要設(shè)備汽輪機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)以及航空和航天發(fā)動(dòng)機(jī)等透平機(jī)械的設(shè)計(jì)尤為重要。現(xiàn)代火力發(fā)電技術(shù)對(duì)動(dòng)力裝置越來越高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性要求推動(dòng)了透平機(jī)械密封技術(shù)的不斷發(fā)展，先進(jìn)的轉(zhuǎn)子和靜子間的動(dòng)密封技術(shù)可顯著提高透平機(jī)械的工作效率和可靠性?，F(xiàn)有技術(shù)的汽輪機(jī)的漏汽損失占其效率損失的22％左右，采用先進(jìn)密封設(shè)計(jì)可大大減小泄漏量，顯著改善轉(zhuǎn)子運(yùn)行的穩(wěn)定性。

汽輪機(jī)通流部分隔板與轉(zhuǎn)軸之間，動(dòng)葉頂部和汽缸之間，以及轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)的反動(dòng)級(jí)靜葉與轉(zhuǎn)鼓之間都存在間隙，且間隙前后存在壓力差，這樣，進(jìn)入級(jí)的蒸汽就有一部分不通過動(dòng)葉通道，而經(jīng)間隙流到后面，造成損失，稱為級(jí)內(nèi)漏汽損失。而為了防止動(dòng)靜部分發(fā)生摩擦，汽輪機(jī)汽缸兩端與所穿過的主軸之間必須留有一定的間隙，由于壓力差的存在，在高壓端總有部分蒸汽向外泄漏出，而在低壓端為避免空氣進(jìn)入汽缸破壞真空，一般要送入略高于大氣壓的軸封蒸汽，該蒸汽一部分漏入低壓汽缸內(nèi)，另一部分向外漏出。這些漏汽不做任何有用功，造成外部漏汽損失。減少泄露量最直接有效的辦法是增加汽封齒數(shù)和減小汽封齒間隙，但是在實(shí)際的工程應(yīng)用中，由于汽封結(jié)構(gòu)跨距有一定的限制，汽封齒數(shù)就不能無限制的增加，換言之，跨距一定時(shí)，存在一個(gè)合理的汽封齒數(shù)；出于結(jié)構(gòu)安全考慮，動(dòng)靜件不易碰撞，所以汽封間隙在特定的安全系數(shù)下也有一定的下限；從而現(xiàn)有技術(shù)的汽封結(jié)構(gòu)蒸汽泄漏量大，使機(jī)組效率低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種蒸汽泄漏量小、使機(jī)組效率高的汽封結(jié)構(gòu)，以克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種汽封結(jié)構(gòu)，包括：與動(dòng)葉葉頂固定的圍帶、與汽缸固定的汽封環(huán)，所述汽封環(huán)的內(nèi)環(huán)面設(shè)有汽封長(zhǎng)齒和汽封短齒，所述圍帶的外環(huán)面設(shè)有凸臺(tái)，所述凸臺(tái)與所述汽封短齒相對(duì)；

取所述凸臺(tái)的與氣流來流方向相對(duì)的一端面為前端面，所述凸臺(tái)的前端面上設(shè)有第一環(huán) 形凹槽。

優(yōu)選地，取所述汽封短齒與所述凸臺(tái)的外環(huán)面的間隙為δ，則所述汽封短齒的齒尖與所述凸臺(tái)的前端面之間的間距L的取值范圍為0.5δ＜L＜2.0δ。

優(yōu)選地，所述汽封短齒與所述汽封環(huán)的內(nèi)環(huán)面之間保持傾斜角α，其中40°<α<90°。

優(yōu)選地，取所述凸臺(tái)的高度為H，則所述第一環(huán)形凹槽的截面為弧形，第一環(huán)形凹槽的半徑R的取值范圍為0.8H<R<1H。

優(yōu)選地，所述汽封環(huán)的內(nèi)環(huán)面設(shè)有多條第二環(huán)形凹槽，所述汽封長(zhǎng)齒和汽封短齒通過釬焊工藝焊接于所述第二環(huán)形凹槽內(nèi)。

如上所述，本發(fā)明的汽封結(jié)構(gòu)，具有以下有益效果：

1、汽封短齒齒尖與凸臺(tái)的位置關(guān)系，以及凸臺(tái)前端面上圓弧形凹槽的設(shè)置，形成阻流渦系，使蒸汽泄漏量比現(xiàn)有技術(shù)下降17％-25％，從而使機(jī)組效率得到大大提高。

2、汽封短齒與汽封環(huán)內(nèi)環(huán)面之間的傾斜角的設(shè)置，使氣封短齒與汽封環(huán)內(nèi)環(huán)面之間也形成阻流渦系，使蒸汽泄漏量得到進(jìn)一步降低，從而使機(jī)組效率得到進(jìn)一步提高。

3、汽封長(zhǎng)齒和汽封短齒通過釬焊工藝焊接于所述汽封環(huán)的環(huán)形凹槽內(nèi)，使汽封環(huán)的制造工藝簡(jiǎn)單，從而使汽封環(huán)的制造成本低。

附圖說明

圖1顯示為本發(fā)明的汽封結(jié)構(gòu)在α＝90°時(shí)的截面示意圖。

圖2顯示為圖1中I視圖的局部放大圖。

圖3顯示為本發(fā)明的汽封結(jié)構(gòu)在α＝60°時(shí)的截面示意圖。

圖4顯示為氣流經(jīng)過本發(fā)明的汽封結(jié)構(gòu)時(shí)的氣流流向示意圖。

圖5顯示為本發(fā)明的汽封結(jié)構(gòu)的第一環(huán)形凹槽的第二種實(shí)施方式的示意圖。

圖6顯示為本發(fā)明的汽封結(jié)構(gòu)的第一環(huán)形凹槽的第三種實(shí)施方式的示意圖。

圖7顯示為本發(fā)明的汽封結(jié)構(gòu)的第一環(huán)形凹槽的第四種實(shí)施方式的示意圖。

元件標(biāo)號(hào)說明

100 汽封環(huán)

110 汽封長(zhǎng)齒

120 汽封短齒

200 動(dòng)葉

300 圍帶

310 凸臺(tái)

311 前端面

312 第一環(huán)形凹槽

具體實(shí)施方式

以下由特定的具體實(shí)施例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。

請(qǐng)參閱圖1至圖7。須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí)，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的范圍，其相對(duì)關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可實(shí)施的范疇。

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的汽封結(jié)構(gòu)蒸汽泄漏量大，使機(jī)組效率低。本發(fā)明的發(fā)明人設(shè)計(jì)出一種汽封結(jié)構(gòu)，通過在圍帶凸臺(tái)的前端面設(shè)置圓弧形截面的第一環(huán)形凹槽；并使汽封短齒的齒尖到圍帶凸臺(tái)前端面的間距與汽封短齒到圍帶凸臺(tái)外環(huán)面的間隙保持一定的比例，在圍帶凸臺(tái)和汽封短齒之間形成阻流渦系，從而使蒸汽泄漏量降低，使機(jī)組效率提高。

以下，將通過具體實(shí)施例來對(duì)本發(fā)明的汽封結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖1所示，一種汽封結(jié)構(gòu)，包括：與動(dòng)葉200葉頂固定的圍帶300、與汽缸固定的汽封環(huán)100，所述汽封環(huán)100的內(nèi)環(huán)面設(shè)有汽封長(zhǎng)齒110和汽封短齒120，所述圍帶300的外環(huán)面設(shè)有凸臺(tái)310，所述凸臺(tái)310與所述汽封短齒120相對(duì)。

如圖1所示，取所述凸臺(tái)310的與氣流來流方向相對(duì)的一端面為前端面311，所述凸臺(tái)的前端面311上設(shè)有第一環(huán)形凹槽312。

如圖2所示，取所述汽封短齒120的齒尖與所述凸臺(tái)310的外環(huán)面的間隙為δ，則所述汽封短齒120的齒尖與所述凸臺(tái)的前端面311之間的間距L的取值范圍為0.5δ＜L＜2.0δ。

如圖3所示，所述汽封短齒120可以垂直于所述汽封環(huán)100的內(nèi)環(huán)面，也可以與所述汽封環(huán)100的內(nèi)環(huán)面之間保持一定的傾斜角α，其中，40°<α<90°。

如圖4所示，所述凸臺(tái)的前端面311上的圓弧形截面的第一環(huán)形凹槽312的設(shè)置，使本 發(fā)明的汽封結(jié)構(gòu)在汽封短齒120前形成阻流渦系。經(jīng)過試驗(yàn)，在凸臺(tái)的前端面311上設(shè)置圓弧形截面的第一環(huán)形凹槽301，與凸臺(tái)的前端面311上不設(shè)置所述第一環(huán)形凹槽301相比，蒸汽泄漏量能夠降低4％-12％。

圖2所示的第一環(huán)形凹槽312的截面為弧形，由試驗(yàn)可知，取凸臺(tái)310的高度為H，則第一環(huán)形凹槽312的半徑R的取值范圍為0.8H<R<1H時(shí)，阻流渦系的阻流效果最好。第一環(huán)形凹槽312的截面除了弧形以外，還可以有其它形狀。如圖5所示，第一環(huán)形凹槽312的截面為一斜線，該斜線與圍帶300的外環(huán)面之間形成銳角；如圖6和圖7所示，第一環(huán)形凹槽312的截面還可以有兩條直線組合而成。如圖6所示，第一環(huán)形凹槽312的截面的其中一直線與圍帶300的外環(huán)面連接并垂直，另一直線伸至凸臺(tái)310的外環(huán)面，兩條直線之間呈鈍角；如圖7所示，第一環(huán)形凹槽312的截面的其中一直線與圍帶300的外環(huán)面連接并呈鈍角，另一直線伸至凸臺(tái)310的外環(huán)面，兩條直線之間呈鈍角。

如圖4所示，所述汽封短齒120與所述汽封環(huán)100的內(nèi)環(huán)面之間保持一定的傾斜角α，也使本發(fā)明的汽封結(jié)構(gòu)在汽封短齒120前形成阻流渦系。經(jīng)過試驗(yàn)，當(dāng)40°<α<90°時(shí)，α值越小，阻流效果越好，以α＝70°為例，與α＝90°時(shí)的蒸汽泄漏量相比，蒸汽泄漏量能夠降低1％-3％。

如圖2、圖4所示，經(jīng)過試驗(yàn)，所述汽封短齒120的齒尖與所述凸臺(tái)的前端面311之間的間距L的取值范圍為0.5δ＜L＜2.0δ時(shí)，整個(gè)阻流渦系的阻流效果最好，與L＝3δ相比，蒸汽泄漏量能夠降低13％左右。

本發(fā)明的汽封環(huán)100的內(nèi)環(huán)面最好設(shè)有多條第二環(huán)形凹槽(圖中未示出)，汽封長(zhǎng)齒110和汽封短齒120最好通過釬焊工藝焊接于所述第二環(huán)形凹槽內(nèi)。這樣的結(jié)構(gòu)使汽封環(huán)100的制造工藝簡(jiǎn)單，從而使汽封環(huán)100的制造成本低。

綜上所述，本發(fā)明的汽封結(jié)構(gòu)的汽封短齒齒尖與凸臺(tái)的位置關(guān)系，以及凸臺(tái)前端面上圓弧形凹槽的設(shè)置，形成阻流渦系，使蒸汽泄漏量比現(xiàn)有技術(shù)下降17％-25％，從而使機(jī)組效率得到大大提高。汽封短齒與汽封環(huán)內(nèi)環(huán)面之間的傾斜角的設(shè)置，使氣封短齒與汽封環(huán)內(nèi)環(huán)面之間也形成阻流渦系，使蒸汽泄漏量得到進(jìn)一步降低，從而使機(jī)組效率得到進(jìn)一步提高。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。

上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。