CN114483210A - 一种径流式透平动静部件间的汽封结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种径流式透平动静部件间的汽封结构，包括转动叶轮和静子部件，转动叶轮和静子部件之间具有动静间隙，其特征在于：所述静子部件设置安装槽，安装槽内设置朝向转动叶轮的汽封体；在与汽封体相对的转动叶轮的旋转平面上设置多个环形的汽封槽；所述汽封体设置倾斜的汽封齿，所述汽封齿延伸至汽封槽内与转动叶轮配合汽封。采用本发明的一种径流式透平动静部件间的汽封结构，降低启停过程中的动静部件间的碰磨风险，减少设计工况和变工况运行中的漏汽量。

Description

一种径流式透平动静部件间的汽封结构

技术领域

本发明涉及一种径流式透平动静部件间的汽封结构，属于径流式透平技术领域。

背景技术

随着电力行业的发展，工作介质开始多样化、介质参数向更低的方向延伸。径流式透平具有结构简单紧凑、制造工艺简单、安装方便、效率高、单级膨胀比高等特点。在新能源和小流量、高膨胀比的透平领域，径流式透平相比轴流式透平有一定的优势，广泛应用于中小型燃汽轮机和新能源透平领域等。

径流式透平在实际运行时，转动叶轮与相邻静子侧的间隙会发生蒸汽的泄露，这部分漏汽不仅影响发电机组的工作环境，也影响机组经济性，在小流量和大膨胀比的应用场合，这种影响作用更加加剧。同时机组在启停时，受热条件的改变会引起金属部件变形，从而产生动、静部件的相对位移，导致动静间隙发生变化。热膨胀所产生的动静间隙的变化增大现有设计的汽封结构在径流式透平启停过程中发生动、静部件碰磨的可能，从而影响透平顺畅的启动。同时使轴向间隙增大，透平稳定运行后汽封泄漏量相对于原设计值增大，进而导致经济性的下降。另外当***在变工况运行时，径流透平级的热力参数发生变化，转动叶轮与相邻静子侧的间隙随之变化，所产生的漏汽量更加明显，严重影响机组经济性，在小流量、大膨胀比情况下，机组的变工况性能更加难以保证，对机组安全性也产生较大影响。为实现更小流量、更高膨胀比的透平设计需求，同时保证透平设计工况和变工况条件下的经济性和安全性，提出一种径流式透平动静部件间的汽封结构。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种径流式透平动静部件间的汽封结构，本发明能够降低启停过程中的动静部件间的碰磨风险，减少设计工况和变工况运行中的漏汽量。

本发明采用的技术方案如下：

一种径流式透平动静部件间的汽封结构，包括转动叶轮和静子部件，转动叶轮和静子部件之间具有动静间隙，所述静子部件设置安装槽，安装槽内设置朝向转动叶轮的汽封体；

在与汽封体相对的转动叶轮的旋转平面上设置多个环形的汽封槽；

所述汽封体设置倾斜的汽封齿，所述汽封齿延伸至汽封槽内与转动叶轮配合汽封。

在本发明中，汽封齿倾斜***汽封齿内，使得动静间隙的泄漏量和漏汽损失不致增加，且形成了方向曲折多向的蒸汽路径，从而增加流动阻力，降低漏汽量，从而有效保证机组经济性；而且由于转动叶轮在转动过程中，转动叶轮会向径向膨胀，在相同的汽封齿和转动叶轮的间隙的情况下，通过设置倾斜的汽封齿和汽封槽配合，增大汽封齿和汽封槽的径向距离，从而在转动叶轮和静止部件发生相对移动时，能够大大减小汽封齿与转动叶轮碰磨的风险。

作为优选，所述安装槽内设置弹性体，弹性***于汽封体和静子部件之间。

作为优选，所述弹性体为弹性塑料或弹簧。

在上述方案中，通过设置弹性体，在小功率透平出现较为恶劣运行工况时，汽封体与转动叶轮发生相互接触，转动叶轮压迫汽封体会传递到弹性体使弹性体发生弹性形变，从而能够抵消大部分压迫，从而有效缓解汽封齿与转动叶轮之间的碰磨风险，大大降低机组危险工况的产生，有效保证机组的安全运行。

作为优选，所述汽封槽为由两个斜面组成的齿型槽。

作为优选，所述汽封齿垂直于汽封槽的对应斜面。

作为优选，所述汽封槽包括第一斜面和第二斜面，汽封齿垂直于第一斜面，平行于第二斜面。

在上述方案中，通过垂直设置能够在保证汽封齿和汽封槽的间隙情况下，进一步增加汽封槽和转动叶轮的径向距离，降低碰磨风险，减弱汽流激振。

作为优选，所述汽封槽的夹角为α，汽封槽的两斜面的倾斜角度为β1、β2，汽封齿的倾斜角度为β3，则

在上述方案中，汽封槽的两斜面相互垂直，且两斜面长度相同，汽封齿垂直于汽封齿的对应斜面并与另一斜面平行，保证汽封槽与另一斜面的间距。

作为优选，所述汽封齿呈板状。

作为优选，所述汽封齿向进汽侧倾斜设置。

在上述方案中，向进汽侧倾斜，蒸汽进入动静间隙后会流向汽封齿底部受到阻碍，受到汽封齿阻挡后蒸汽再从汽封齿和汽封槽之间的间隙通过，进一步增大了漏汽方向曲折多向流动，增加流动阻力，降低漏汽量。

作为优选，多个所述汽封槽依次连接。

在上述方案中，通过依次连接保证在汽封体有限的范围内，尽可能多的设置汽封槽与汽封齿，增加汽封性能。

作为优选，所述汽封齿的数量与汽封槽相同，汽封齿和汽封槽一一对应。

作为优选，所述汽封齿与汽封体的连接处，与汽封槽位于旋转平面的端部齐平。

在上述方案中，使一个汽封齿对应一个汽封槽，进行一一对应，保证汽封性能。

本发明的一种径流式透平动静部件间的汽封结构，可降低径流式透平启动、加载荷和停机过程中动静部件的碰磨风险，保证启动的顺畅进行，并减弱汽流激振，保证机组安全可靠的运行；设计工况及变工况运行时保证机组运行时汽封齿与转动叶轮之间的设计间隙的漏汽量，有效提高机组经济性。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、小功率透平在启动加载和停机过程中，虽然转动叶轮和静子部件之间存在相对运动，但汽封齿垂直于汽封槽对应斜面的动静间隙能够基本保持设计值不变，大大减小了汽封齿与转动叶轮碰磨的风险，并减弱汽流激振，保证机组顺畅的启动；

2、小功率透平设计工况运行时，汽封齿垂直于汽封槽对应斜面的动静间隙保持设计值不变，使得动静部件间的泄漏量和漏汽损失不致增加，且流动方向曲折多向流动，增加流动阻力，降低漏汽量，从而有效保证机组经济性。

3、当小功率机组出现较为恶劣运行工况时，汽封体与静子部件之间的弹性体可有效缓解汽封齿与转动叶轮的碰磨风险，大大降低机组危险工况的产生，有效保证机组的安全运行。

4、机组变工况运行时，虽然转动叶轮和静子部件之间存在相对运动，但汽封齿垂直于汽封槽对应斜面的动静间隙能够基本保持设计值不变，保证机组变工况性能。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是汽封结构的示意图；

图2是图1的局部放大图；

图3是图2的局部放大图；

图4是汽封齿和汽封齿的角度示意图。

图中标记：1-转动叶轮，2-静子部件，3-汽封体，4-弹性体，5-汽封齿，11-汽封槽，11a-第一斜面，11b-第二斜面，21-动静间隙，22-安装槽。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1所示，本实施例的一种径流式透平动静部件间的汽封结构，包括转动叶轮1和静子部件2，转动叶轮1和静子部件2之间具有动静间隙21，静子部件2设置安装槽22，安装槽22内设置朝向转动叶轮1的汽封体3，汽封体3呈“工”型，一端位于安装槽22内进行装配，另一部分与转动叶轮1相对；

在与汽封体3相对的转动叶轮1的旋转平面上设置多个环形的齿型汽封槽11；

汽封体3上设置多个向进汽侧倾斜的汽封齿5，汽封齿5延伸至汽封槽11内与转动叶轮1配合汽封。

在本实施例中，首先汽封齿5向进汽侧倾斜***汽封齿5内，使得动静间隙21的泄漏量和漏汽损失不致增加；而且形成了方向曲折多向的蒸汽路径，从而增加蒸汽流动阻力，降低漏汽量，从而有效保证机组经济性；进入动静间隙21后会流向汽封齿5底部受到阻碍，受到汽封齿5阻挡后蒸汽再从汽封齿5和汽封槽11之间的间隙通过，进一步增大了漏汽方向曲折多向流动；

其次在相同的汽封齿5和转动叶轮1的间隙的情况下，通过设置倾斜的汽封齿5和齿型汽封槽11配合，能够增加汽封齿5和转动叶轮1之间的径向距离，从而在转动叶轮1径向膨胀时，能够大大减小汽封齿5与转动叶轮1碰磨的风险。

作为上述实施例的可选方式，在其他实施例中，安装槽22内设置弹性体4，弹性体4位于汽封体3和静子部件2之间，弹性体4为弹性塑料；在小功率透平出现较为恶劣运行工况时，汽封体3与转动叶轮1发生相互接触，转动叶轮1压迫汽封体3会传递到弹性体4使弹性体4发生弹性形变，从而能够抵消大部分压迫，从而有效缓解汽封齿5与转动叶轮1之间的碰磨风险，大大降低机组危险工况的产生，有效保证机组的安全运行。

作为上述实施例的可选方式，在其他实施例中，如图4所示，汽封齿5垂直于汽封槽11的对应斜面在一定间隙的情况下增加了轴向距离，从而降低碰磨风险，减弱汽流激振。

作为上述实施例的可选方式，在其他实施例中，汽封槽11的夹角为α，汽封槽11的两斜面的倾斜角度为β1、β2，汽封齿5的倾斜角度为β3，则β1＝β2＝β3＝1/2α，在该设置下能够保证设计能够达到最佳的效果。

作为上述实施例的可选方式，在其他实施例中，汽封齿5呈板状。

作为上述实施例的可选方式，在其他实施例中，多个所述汽封槽11依次连接，保证在汽封体3有限的范围内，尽可能多的设置汽封槽11与汽封齿5，增加汽封性能。

作为上述实施例的可选方式，在其他实施例中，汽封齿5的数量与汽封槽11相同，汽封齿5和汽封槽11一一对应，汽封齿5与汽封体3的连接处，与汽封槽11位于旋转平面的端部齐平，保证汽封性能。

当然在上述实施例中，汽封齿5和汽封槽11的数量可以根据需要设置。

转动叶轮1在转动过程中会发生径向膨胀，通过本发明的设置，如图3所示，汽封齿5与第一斜面11a之间的距离为汽封齿5与转动叶轮1的间隙，汽封齿5与第二斜面11b之间的间隙为径向间距，在设计时可以在固定汽封齿5与第一斜面11a之间的间隙不变的情况下，根据情况设置较大的汽封齿5与第二斜面11b之间的间距，当转动叶轮1发生径向膨胀时，汽封齿5与第一斜面11a之间的间隙并不会发生变化，汽封齿5与第二斜面11b之间的间距会发生变化，只要设置合适的汽封齿5与第二斜面11b之间的间距，就能保证汽封齿5与转动叶轮1不会发生碰磨，大大减小了汽封齿5与转动叶轮1碰磨的风险，并减弱汽流激振。

综上所述，采用本发明的一种径流式透平动静部件间的汽封结构，可降低径流式透平启动、加载荷和停机过程中动静部件的碰磨风险，保证启动的顺畅进行，并减弱汽流激振，保证机组安全可靠的运行；设计工况及变工况运行时保证机组运行时汽封齿与转动叶轮之间的设计间隙的漏汽量，有效提高机组经济性。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种径流式透平动静部件间的汽封结构，包括转动叶轮(1)和静子部件(2)，转动叶轮(1)和静子部件(2)之间具有动静间隙(21)，其特征在于：所述静子部件(2)设置安装槽(22)，安装槽(22)内设置朝向转动叶轮(1)的汽封体(3)；

在与汽封体(3)相对的转动叶轮(1)的旋转平面上设置多个环形的汽封槽(11)；

所述汽封体(3)设置倾斜的汽封齿(5)，所述汽封齿(5)延伸至汽封槽(11)内与转动叶轮(1)配合汽封。

2.如权利要求1所述的径流式透平动静部件间的汽封结构，其特征在于：所述安装槽(22)内设置弹性体(4)，弹性体(4)位于汽封体(3)和静子部件(2)之间。

3.如权利要求2所述的径流式透平动静部件间的汽封结构，其特征在于：所述弹性体(4)为弹性塑料或弹簧。

4.如权利要求1所述的径流式透平动静部件间的汽封结构，其特征在于：所述汽封槽(11)为由两个斜面组成的齿型槽。

5.如权利要求4所述的径流式透平动静部件间的汽封结构，其特征在于：所述汽封齿(5)垂直于汽封槽(11)的对应斜面。

6.如权利要求4所述的径流式透平动静部件间的汽封结构，其特征在于：所述汽封槽(11)的夹角为α，汽封槽(11)的两斜面的倾斜角度为β1、β2，汽封齿(5)的倾斜角度为β3，则β1＝β2＝β3＝1/2α。

7.如权利要求1所述的径流式透平动静部件间的汽封结构，其特征在于：所述汽封齿(5)呈板状。

8.如权利要求1所述的径流式透平动静部件间的汽封结构，其特征在于：所述汽封齿(5)向进汽侧倾斜设置。

9.如权利要求1所述的径流式透平动静部件间的汽封结构，其特征在于：多个所述汽封槽(11)依次连接。

10.如权利要求1所述的径流式透平动静部件间的汽封结构，其特征在于：所述汽封齿(5)的数量与汽封槽(11)相同，汽封齿(5)和汽封槽(11)一一对应。

Images