PL210104B1 - Uszczelnienie nadbandażowe stopnia przepływowej maszyny wirnikowej - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest uszczelnienie nadbandażowe stopnia przepływowej maszyny wirnikowej, przeznaczone do zmniejszania drgań samowzbudnych, zwłaszcza typu aerodynamicznego spowodowanych niewspółosiowością wirnika.

W maszynach wirnikowych przy przekroczeniu wartości mocy progowej, przy okreś lonej częstości kątowej, mogą wystąpić drgania samowzbudne typu aerodynamicznego układów wirnikowych, spowodowane niewspółosiowym położeniem wirnika względem korpusu maszyny. Drgania te mogą uniemożliwiać uzyskanie mocy znamionowej maszyny nowej lub remontowanej.

Wzajemna niewspółosiowość układu wirnik - stojan zmienia rozkład luzów w uszczelnieniu pomiędzy wirnikiem a korpusem, co wpływa na parametry czynnika roboczego w kanałach przepływowych całego stopnia, a w efekcie na straty od przecieków i sprawność energetyczną. Równocześnie, niesymetryczny rozkład tych luzów powodując zmianę rozkładu pola ciśnienia w uszczelnieniu, odgrywa kluczową rolę w generowaniu sił i momentów aerodynamicznych oddziaływujących na wirnik i prowadzących do jego drgań. Siły te, zwane siłami ciśnieniowymi zależą od typu konstrukcji i wymiarów uszczelnienia znajdującego się nad bandażem wirnika, luzów promieniowych i osiowych, typu stopnia, parametrów czynnika roboczego, występujących niesymetryczności, które mogą być spowodowane, np. błędami montażu i niedokładnością wykonania elementów maszyny oraz ekscentrycznym i skośnym położeniem osi wirnika względem korpusu.

Największe siły ciśnieniowe występują dla dużych różnic w rozkładzie szczeliny obwodowej w uszczelnieniu nadbandażowym, które umieszczone jest pomiędzy wirnikiem a korpusem i zależą od stosunku przemieszczenia promieniowego wirnika do luzu nominalnego szczeliny oraz od skośnego przemieszczenia wirnika względem korpusu. W skrajnym przypadku następuje przytarcie bandaża korpusu.

Znane są sposoby zmniejszania drgań samowzbudnych typu aerodynamicznego w przepływowych maszynach wirnikowych polegający na redukowaniu różnic ciśnienia powietrza w szczelinie przepływowej pomiędzy wirnikiem a korpusem poprzez powiększenie luzu nominalnego w uszczelnieniu nadbandażowym, na przykład poprzez zmniejszenie wymiarów zewnętrznych bandaża. Powoduje to zmniejszenie stosunku największego przemieszczenia promieniowego wirnika do luzu nominalnego szczeliny i w efekcie zmniejszenie sił ciśnieniowych, ale też powoduje zwiększenie strumienia przecieków i zmniejszenie sprawności stopnia turbiny czy sprężarki.

Uszczelnienie nadbandażowe stopnia przepływowej maszyny wirnikowej charakteryzuje się według wynalazku tym, że składa się z pierścienia zewnętrznego, który przymocowany jest do korpusu oraz pierścienia wewnętrznego, który osadzony jest suwliwie wewnątrz pierścienia zewnętrznego. Pomiędzy pierścieniem zewnętrznym a pierścieniem wewnętrznym i wirnikiem utworzona jest komora akumulacyjna, zaś pomiędzy pierścieniem zewnętrznym, a pierścieniem wewnętrznym korzystnie umieszczony jest pierścień uszczelniający.

W wariancie wynalazku pierś cień wewnę trzny połączony jest z elementem roboczym urz ą dzenia wykonawczego korzystnie elektrycznego, hydraulicznego lub pneumatycznego.

W innym wariancie wynalazku do komory akumulacyjnej doprowadzony jest co najmniej jeden kanał pomiarowy.

W rezultacie wykorzystywania uszczelnienia wed ł ug wynalazku nastę puje korzystniejsze wyrównanie ciśnień w szczelinie nadbandażowej i zmniejszenie sił ciśnieniowych działających na wirnik, co w znacznym stopniu wpływa na zmniejszenie drgań układu wirującego, szczególnie drgań samowzbudnych typu aerodynamicznego. Jednocześnie w stosunku do znanych rozwiązań zastosowanie uszczelnienia według wynalazku nie powoduje zwiększenia strumienia przecieków ani zmniejszenia sprawności stopnia przepływowego maszyny wirnikowej.

Przedmiot wynalazku objaśniony jest bliżej na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w ujęciu schematycznym przekrój fragmentu wirnika i korpusu z uszczelnieniem nadbandażowym jednego stopnia maszyny wirnikowej, fig. 2 przedstawia schematycznie regulację drgań samowzbudnych poprzez pomiar ciśnienia w komorze akumulacyjnej uszczelnienia nadbandażowego, fig. 3 przedstawia schematycznie regulację drgań samowzbudnych poprzez pomiar amplitudy drgań wirnika.

P r z y k ł a d I

Jak pokazano na fig. 1 do korpusu 2 przymocowany jest pierścień zewnętrzny 1. Wewnątrz pierścienia zewnętrznego 1 osadzony jest suwliwie pierścień wewnętrzny 3. Pomiędzy pierścieniem zewnętrznym 1, pierścieniem wewnętrznym 3 a wirnikiem 8 utworzona jest komora akumulacyjna 4.

PL 210 104 B1

Pomiędzy pierścieniem zewnętrznym 1 a pierścieniem wewnętrznym 3 umieszczony jest pierścień uszczelniający 6. Z komory akumulacyjnej wyprowadzone są trzy kanały pomiarowe 5. Pierścień wewnętrzny 3 przesuwany jest tłoczyskiem 7 siłownika hydraulicznego.

Jak pokazano na fig. 2 w komorach akumulacyjnych 4 dokonywany jest pomiar ciśnienia p. Sygnałami wejściowymi regulatora REG są wartości i rozkład ciśnienia p w komorach akumulacyjnych 4, zaś sygnały wyjściowe regulatora REG powodują zadziałanie siłowników, których tłoczyska 7 przesuwają pierścienie wewnętrzne 3, powodując w ten sposób zmianę objętości v komór akumulacyjnych 4. W rezultacie nastę puje zmiana sił działają cych na wirnik 8, zgodnie z realizowanym przez regulator REG, kryterium regulacji drgań wirnika 8.

P r z y k ł a d II

Jak pokazano na fig. 1 do korpusu 2 przymocowany jest pierścień zewnętrzny 1. Wewnątrz pierścienia zewnętrznego 1 osadzony jest suwliwie pierścień wewnętrzny 3. Pomiędzy pierścieniem zewnętrznym 1, pierścieniem wewnętrznym 3 a wirnikiem 8 utworzona jest komora akumulacyjna 4. Pomiędzy pierścieniem zewnętrznym 1 a pierścieniem wewnętrznym 3 umieszczony jest pierścień uszczelniający 6. Pierścień wewnętrzny 3 przesuwany jest tłoczyskiem 7 siłownika hydraulicznego.

Jak pokazano na fig. 3 mierzone są amplitudy drgań osi 9 wirnika 8. Sygnałami wejściowymi regulatora REG są wartości amplitudy drgań x, y wirnika 8, zaś sygnały wyjściowe regulatora REG powodują zadziałanie siłowników, których tłoczyska 7 przesuwają pierścienie wewnętrzne 3, powodując w ten sposób zmianę objętości v komór akumulacyjnych 4. W rezultacie następuje zmiana sił działających na wirnik 8, zgodnie z realizowanym przez regulator REG, kryterium regulacji drgań

Claims (3)

1. Uszczelnienie nadbandażowe stopnia przepływowej maszyny wirnikowej, znamienne tym, że składa się z pierścienia zewnętrznego (1), który przymocowany jest do korpusu (2) oraz pierścienia wewnętrznego (3), który osadzony jest suwliwie wewnątrz pierścienia zewnętrznego (1), przy czym pomiędzy pierścieniem zewnętrznym (1) a pierścieniem wewnętrznym (3) i wirnikiem (8) utworzona jest komora akumulacyjna (4), zaś pomiędzy pierścieniem zewnętrznym (1) a pierścieniem wewnętrznym (3) korzystnie umieszczony jest pierścień uszczelniający (6).

2. Uszczelnienie według zastrz. 1, znamienne tym, że pierścień wewnętrzny (3) połączony jest z elementem roboczym (7) urz ądzenia wykonawczego korzystnie elektrycznego, hydraulicznego lub pneumatycznego.

3. Uszczelnienie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że do komory akumulacyjnej (4) doprowadzony jest co najmniej jeden kanał pomiarowy (5).