RU2509896C1 - Above-shroud labyrinth seal for steam turbine - Google Patents
Above-shroud labyrinth seal for steam turbine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2509896C1 RU2509896C1 RU2012132940/06A RU2012132940A RU2509896C1 RU 2509896 C1 RU2509896 C1 RU 2509896C1 RU 2012132940/06 A RU2012132940/06 A RU 2012132940/06A RU 2012132940 A RU2012132940 A RU 2012132940A RU 2509896 C1 RU2509896 C1 RU 2509896C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sealing
- turbine
- powder
- seal
- holders
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к средствам повышения эффективности паровых турбин, ограничивающим перетекание пара через зазоры между бандажом рабочих лопаток и статором турбины.The invention relates to a means of increasing the efficiency of steam turbines, limiting the flow of steam through the gaps between the bandage of the blades and the turbine stator.
Эффективность работы паровых турбин зависит герметичности уплотнения между вращающимися лопатками и внутренней поверхностью корпуса в турбине. Одним из основных видов подобных уплотнений являются истираемые уплотнения, герметичность которых обеспечивается за счет прорезания выступами на торцах лопаток канавок в истираемом уплотнительном материале. Уплотнения турбин выполняют например, используя плетеные металлические волокна, соты [патент США N 5080934, МПК. F01D 11/08, 427/271, 1991] или спеченные металлические частицы. Приработка этих уплотнений происходит за счет его высокой пористости и его низкой прочности. Последнее обуславливает невысокую эрозионную стойкость уплотнительных материалов, что приводит к быстрому износу уплотнения. В качестве прирабатываемых уплотнений в современных двигателях и установках используют также газотермические покрытия, имеющих, по сравнению с вышеописанными материалами, меньшую трудоемкость изготовления.The performance of steam turbines depends on the tightness of the seal between the rotating blades and the inner surface of the casing in the turbine. One of the main types of such seals are abrasive seals, the tightness of which is ensured by cutting protrusions at the ends of the blades of the grooves in the abradable sealing material. Turbine seals are performed, for example, using braided metal fibers, honeycombs [US Pat. No. 5,080,934, IPC. F01D 11/08, 427/271, 1991] or sintered metal particles. The running-in of these seals is due to its high porosity and its low strength. The latter causes a low erosion resistance of the sealing materials, which leads to rapid wear of the seal. As run-in seals in modern engines and plants, gas-thermal coatings are also used, which, in comparison with the materials described above, have a lower manufacturing complexity.
Известно прирабатываемое уплотнение турбомашины [патент США №4291089], получаемое методом газотермического напыления порошкового материала. При этом уплотнение формируется в виде покрытия, которое наносится непосредственно на кольцевой элемент корпуса турбомашины в зону уплотнения между корпусом и лопаткой.Known run-in seal turbomachine [US patent No. 4291089], obtained by the method of thermal spraying of powder material. When this seal is formed in the form of a coating that is applied directly to the annular element of the casing of the turbomachine in the sealing zone between the casing and the blade.
Недостатком известного уплотнения является невозможность одновременного обеспечения высокой прирабатываемости и износостойкости покрытия.A disadvantage of the known seal is the inability to simultaneously ensure high break-in and wear resistance of the coating.
Известно также прирабатываемое уплотнение турбомашины [патент США №4936745], выполненное в виде высокопористого керамического слоя с пористостью от 20 до 35 объемных %.It is also known run-in seal turbomachine [US patent No. 4936745], made in the form of a highly porous ceramic layer with a porosity of from 20 to 35 volume%.
Недостатком известного уплотнения является низкая эрозионная стойкость и прочность.A disadvantage of the known seal is low erosion resistance and strength.
Для уплотнения зазоров между бандажом рабочих лопаток и статорными деталями корпуса турбины применяются различные типы надбандажных уплотнений (Тепловые и атомные электрические станции, Справочник под общей редакцией В.А. Григорьева и В.М. Зорина, 2-е издание, книга 3, М.: Энергоатомиздат, с.206-208). Для таких уплотнений радиальные зазоры назначаются таким образом, чтобы исключить касание уплотнительных гребешков с острыми кромками об ответную твердую уплотняющую поверхность. Опыт эксплуатации показывает, что избежать касаний при всех эксплуатационных и аварийных режимах за межремонтный период, как правило, не удается. Острые кромки гребешков притупляются и эффективность уплотнения падает.To seal the gaps between the bandage of the rotor blades and the stator parts of the turbine housing, various types of over-band seals are used (Thermal and nuclear power plants, Handbook edited by V.A. Grigoriev and V.M. Zorin, 2nd edition,
Известно сотовое уплотнение для паровой турбины (патент РФ №2150627), содержащее установленную в корпусе статора обойму с сотовыми вставками, охватывающими с радиальным зазором кольцевые уплотнительные гребни бандажа рабочих лопаток ротора. При этом обойма выполнена кольцевыми уплотнительными гребешками, охватывающими бандаж рабочих лопаток ротора с зазором, превышающим радиальный зазор уплотнения, а сотовые вставки размещены между уплотнительными гребешками обоймы. В этих уплотнениях, из-за незначительной величины радиального зазора в процессе эксплуатации происходит касание гребешков бандажей лопаток о сотовые вставки. Сотовые вставки, состоящие из сотовых ячеек, выполнены из жаропрочного листового материала толщиной всего 0,05 мм. Касание гребешков приводит к прорезанию канавки по поверхности сотовой вставки без притупления острой кромки гребешка. Фиксация каждой сотовой вставки в осевом и окружном направлениях осуществляется пальцем-фиксатором, в случае разрушения которого, а исключить подобное за длительный период эксплуатации невозможно, происходит смещение сотовой вставки назад по ходу пара и выпадение ее в проточную часть. Это приводит к серьезной аварии (патент РФ №2287063).A honeycomb seal for a steam turbine is known (RF patent No. 2150627), comprising a clip installed in the stator housing with honeycomb inserts covering, with a radial clearance, the annular sealing ridges of the band of rotor rotor blades. In this case, the cage is made of annular sealing combs, covering the band of rotor blades with a gap greater than the radial clearance of the seal, and the honeycomb inserts are placed between the sealing combs of the casing. In these seals, due to the small size of the radial clearance during operation, the scallops of the blade ties touch the honeycomb inserts. Cell inserts consisting of cells are made of heat-resistant sheet material with a thickness of only 0.05 mm. Touching the scallops leads to the cutting of the grooves on the surface of the honeycomb insert without blunting the sharp edge of the scallop. The fixation of each honeycomb insert in the axial and circumferential directions is carried out by a finger-clamp, in the case of destruction of which, and it is impossible to exclude such a thing for a long period of operation, the honeycomb insert is shifted back along the steam and it falls into the flowing part. This leads to a serious accident (RF patent No. 2287063).
Известно крепление с Т-образным кольцевым пазом (Паровые и газовые турбины. Атлас конструкций, под редакцией проф. С.А. Кантора, М.: Машиностроение, 1970, с.27…30) находит применение в концевых и диафрагменных уплотнениях. Эти уплотнения состоят из сегментов, зафиксированных от проворота шпонками. В радиальном направлении сегменты поджимаются к выступу Т-образного кольцевого паза. Однако, недостатком таких уплотнений является их низкая технологичность, поскольку невозможно изготовить необходимое количество готовых сегментов из одной кольцевой заготовки, поэтому приходится дополнять его еще одним сегментом из дополнительной кольцевой заготовки заготовки.Known fastening with a T-shaped annular groove (Steam and gas turbines. Atlas of structures, edited by prof. SA Kantor, M .: Mechanical Engineering, 1970, p.27 ... 30) is used in end and diaphragm seals. These seals consist of segments secured against turning by dowels. In the radial direction, the segments are pressed against the protrusion of the T-shaped annular groove. However, the disadvantage of such seals is their low manufacturability, since it is impossible to produce the required number of finished segments from one annular blank, therefore, it is necessary to supplement it with another segment from an additional annular blank of the blank.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является уплотнение для паровой турбины (патент РФ №2287063, МКИ F16D 11/08), содержащее уплотнительный кольцевой гребешок, выполненный или установленный на бандаже лопаток ступени ротора турбины, уплотнительные блоки, установленные с уплотняющим радиальным зазором относительно кольцевого гребешка бандажа лопаток ступени ротора, держатели уплотнительных блоков в обойме статора турбины, каждый из которых выполнен с кольцевым сектором Т-образного в продольном сечении турбины хвостовика, установленным в кольцевом пазу обоймы статора турбины, имеющем Т-образную в продольном сечении турбины форму. Уплотнение выполнено в виде соединенного со статором слоя сотовой структуры.The closest in technical essence and the achieved result to the claimed one is a seal for a steam turbine (RF patent No. 2287063, MKI F16D 11/08), containing a sealing ring comb made or mounted on a bandage of the blades of the stage of the turbine rotor, sealing blocks installed with a radial sealing the gap relative to the annular scallop bandage of the blades of the rotor stage, the holders of the sealing blocks in the holder of the turbine stator, each of which is made with an annular sector of a T-shaped in longitudinal shank turbine installed in the annular groove of the turbine stator holder having a T-shape in the longitudinal section of the turbine. The seal is made in the form of a honeycomb layer connected to the stator.
Однако гребешки на роторе при взаимодействии с сотовой структурой притупляются, что снижает герметичность уплотнения. Ячейки сотовой структуры могут иметь различные форму и размер площади поперечного сечения, глубину и толщину стенок. Сотовая структура, может быть выполнена из стальной жаростойкой фольги, или сверлением, прожитом, травлением или литьем. При значительной толщине стенок ячеек сот условия работы гребешков ужесточаются. Сильный износ гребешков так или иначе связан с необоснованно высокой прочностью материалов, используемых для производства сот, а также методов их изготовления вызывающих утолщение толщины стенок ячеек. Кроме того, процесс изготовления и прикрепления сотовой структуры достаточно сложен, трудоемок, а также связан с большими временными затратами. При этом, сотовая структура может быть соединена как с кольцевым элементом турбомашины, так и с отдельными, образующими кольцо вставками.However, the combs on the rotor become blunt when interacting with the honeycomb structure, which reduces the tightness of the seal. Cells of the honeycomb structure may have various shapes and sizes of cross-sectional areas, depth and wall thickness. The honeycomb structure may be made of heat-resistant steel foil, or by drilling, lived, etching or casting. With a significant wall thickness of the cells of the cells, the working conditions of the combs are tightened. Strong scallop wear in one way or another is associated with the unreasonably high strength of the materials used for the production of honeycombs, as well as methods for their manufacture causing thickening of the cell wall thickness. In addition, the manufacturing process and the attachment of the honeycomb structure is quite complicated, time-consuming, and also associated with large time costs. In this case, the honeycomb structure can be connected both with the annular element of the turbomachine, and with individual inserts forming a ring.
Недостатками прототипа являются невозможность одновременного обеспечения высокой прирабатываемости, механической прочности и износостойкости материала уплотнения, а также необходимости использования сотовых ячеек.The disadvantages of the prototype are the impossibility of simultaneously ensuring high break-in, mechanical strength and wear resistance of the seal material, as well as the need to use cells.
В этой связи, использование уплотнения, не содержащего слоя сотовой структуры, а выполненного из монолитного материала допускающими врезание в него выступов лопатки и снижающими их износ в процессе эксплуатации, привело бы к дальнейшему повышению эффективности работы турбомашин.In this regard, the use of a seal that does not contain a layer of honeycomb structure, but is made of a monolithic material that allows the protrusions of the blades to be cut into it and reduces their wear during operation, would further increase the efficiency of the turbomachines.
Техническим результатом заявляемого изобретения является одновременное обеспечение высокой прирабатываемости, механической прочности и износостойкости уплотнения, а также снижения трудоемкости его изготовления.The technical result of the claimed invention is the simultaneous provision of high break-in, mechanical strength and wear resistance of the seal, as well as reducing the complexity of its manufacture.
Технический результат достигается тем, что лабиринтное надбандажное уплотнение для паровой турбины, содержащее уплотнительный кольцевой гребешок, выполненный или установленный на бандаже лопаток ступени ротора турбины, уплотняющие блоки, установленные с уплотняющим радиальным зазором относительно кольцевого гребешка бандажа лопаток ступени ротора и закрепленные пайкой в держателях уплотняющих блоков, выполненных в обойме статора турбины, каждый из которых выполнен с кольцевым сектором Т-образного в продольном сечении турбины хвостовика, установленным в кольцевом пазу обоймы статора турбины, имеющем Т-образную в продольном сечении турбины форму, в отличие от прототипа уплотняющие блоки выполнены из адгезионно соединенных между собой в монолитный материал частиц прирабатываемого порошкового материала в виде призмы, с трапециидальным или прямоугольным поперечным сечением с боковыми опорными выступами, контактирующими с боковыми стенками держателей уплотняющих блоков, причем уплотняющий блок имеет с каждой стороны по крайней мере по одному симметрично расположенному боковому опорному выступу, а в качестве прирабатываемого порошкового материала используют материал состава, в вес.%: Cr - от 12,0 до 14,0%, Mo - от 1,0 до 3,0%, Fe - остальное, с размерами частиц порошка от 10 мкм до 160 мкм в механической смеси с порошковым, с размерами частиц порошка менее 1 мкм, гексагональным нитридом бора - BN в количестве в вес.%: от 5,0% до 6,5% от общего объема смеси и стеарат цинка - Zn(C18H35O2)2 с размерами частиц порошка от 1 мкм до 75 мкм, в вес.%: 0,9% до 1,1% от общего объема материала уплотнения, причем уплотняющий блок выполнен холодным прессованием с последующим спеканием в вакууме или в защитной среде при температуре от 1050°С до 1150°С, а в качестве защитной среды использована газовая смесь, состава, в объем.%: аргон от 6% до 50%, аммиак - остальноеThe technical result is achieved in that the labyrinth over-seal for a steam turbine, comprising a sealing ring comb made or mounted on a band of blades of a stage of a turbine rotor, sealing blocks installed with a radial sealing gap relative to an annular scallop of a band of band of blades of a stage of the rotor and fixed by soldering the block blocks of the rotor stage holders and made in the casing of the turbine stator, each of which is made with an annular sector of a T-shaped in the longitudinal section of the hvos turbine in the annular groove of the turbine stator cage having a T-shape in the longitudinal section of the turbine, in contrast to the prototype, the sealing blocks are made of adhesively bonded particles of the powder material in the form of a prism with a trapezoidal or rectangular cross-section with lateral support protrusions in contact with the side walls of the holders of the sealing blocks, and the sealing block has on each side at least one symmetrically located to the lateral support ledge, and the material of the composition is used as the powder material to be worked in, in wt.%: Cr - from 12.0 to 14.0%, Mo - from 1.0 to 3.0%, Fe - the rest, with dimensions powder particles from 10 μm to 160 μm in a mechanical mixture with powder, with particle sizes of less than 1 μm, hexagonal boron nitride - BN in an amount in wt.%: from 5.0% to 6.5% of the total volume of the mixture and stearate zinc - Zn (C 18 H 35 O 2) 2 powder particles with sizes of from 1 micron to 75 microns, in weight%: 0.9% to 1.1% of the total volume of the seal material, wherein the sealing unit is cold pres. Hovhan followed by sintering in a vacuum or protective atmosphere at a temperature of from 1050 ° C to 1150 ° C, and as a protective medium used gas mixture composition, in volume%: argon from 6% to 50%, ammonia - the rest.
Лабиринтное уплотнение для паровой турбины содержит по меньшей мере один, уплотнительный кольцевой гребешок, выполненный или установленный на бандаже лопаток ступени ротора турбины. С радиальным зазором относительно кольцевого гребешка бандажа лопаток ступени ротора установлены уплотнительные блоки. Для крепления одного или нескольких уплотнительных блоков служит каждый из держателей. Каждый из держателей уплотнительных блоков в обойме статора турбины выполнен с кольцевым сектором Т-образного в продольном сечении турбины хвостовика. Каждый из хвостовиков установлен в кольцевом пазу обоймы статора турбины. Паз обоймы имеет Т-образную в продольном сечении турбины форму. Кольцевой сектор хвостовика каждого держателя уплотнительных блоков выполнен с диаметром цилиндрической поверхности, охватывающей цилиндрическую поверхность обоймы статора со стороны ее кольцевого паза, превышающим диаметр охватываемой цилиндрической поверхности паза с возможностью упругой деформации краев кольцевого сектора при перемещении его в кольцевом пазу обоймы в процессе монтажа уплотнения. В этой связи, каждая вставка зафиксирована в радиальном направлении минимальной посадкой с зазором между канавкой в хвостовике вставки и выступом кольцевого паза обоймы. При этом каждая вставка поджата к выступу паза из-за разности кривизны дуг вставки и обоймы по базируемому диаметру.The labyrinth seal for a steam turbine comprises at least one sealing ring scallop made or mounted on the bandage of the blades of the turbine rotor stage. With a radial clearance relative to the annular scallop bandage of the rotor stage vanes, sealing blocks are installed. Each of the holders is used to secure one or more sealing blocks. Each of the holders of the sealing blocks in the holder of the turbine stator is made with an annular sector of a T-shaped in a longitudinal section of the shank turbine. Each of the shanks is installed in the annular groove of the turbine stator holder. The groove in the cage has a T-shape in the longitudinal section of the turbine. The annular sector of the shank of each holder of the sealing blocks is made with a diameter of the cylindrical surface covering the cylindrical surface of the stator holder from the side of its annular groove, exceeding the diameter of the covered cylindrical surface of the groove with the possibility of elastic deformation of the edges of the annular sector when moving it in the annular groove of the holder during installation of the seal. In this regard, each insert is fixed in the radial direction with a minimum fit with a gap between the groove in the insert shank and the protrusion of the annular groove of the clip. Moreover, each insert is pressed against the protrusion of the groove due to the difference in the curvature of the arcs of the insert and the holder based on the diameter.
Изобретение поясняется чертежами. На фигурах 1 и 2 представлено надбандажное лабиринтное уплотнение для паровой турбины.The invention is illustrated by drawings. Figures 1 and 2 show an over-bandage labyrinth seal for a steam turbine.
Фигуры 1 и 2 содержат: 1 - уплотняющий блок; 2 - боковой опорный выступ; 3 - боковая поверхность уплотняющего блока; 4 - основание уплотняющего блока; 5 - рабочая поверхность уплотняющего блока; 6 - гребешок; 7 - бандаж; 8 - припой; 9 - держатель блоков; 10 - обойма; 11 - хвостовик держателя; 12-лопатка ротора турбины.Figures 1 and 2 contain: 1 - sealing block; 2 - lateral support ledge; 3 - side surface of the sealing block; 4 - the base of the sealing block; 5 - working surface of the sealing block; 6 - scallop; 7 - bandage; 8 - solder; 9 - block holder; 10 - clip; 11 - shank of the holder; 12-blade turbine rotor.
Уплотняющий блок 1 (фиг.1) снабжен по боковым поверхностям 3 боковыми опорными выступами 2 контактирующими с боковыми стенками держателя блоков 9 и обеспечивающими равномерное распределение припоя 8 в зазоре между уплотняющим блоком 1 и боковыми стенками держателя блоков 9. Надбандажное лабиринтное уплотнение для паровой турбины содержит (фиг.2) уплотнительные кольцевые гребешки 6. Гребешок 6 выполнен или установлен на бандаже 7 лопаток 12 ротора турбины. С уплотняющим радиальным зазором относительно гребешка 6 установлены уплотняющие блоки 1. Каждый из держателей 9 уплотняющих блоков 1 в обойме 10 статора турбины выполнен с кольцевым сектором. Сектор является частью Т-образного в продольном сечении турбины хвостовика 11 держателя 9. Сектор установлен в кольцевом пазу обоймы 10. Паз имеет Т-образную в продольном сечении турбины форму.The sealing block 1 (Fig. 1) is provided on the
При вращении ротора турбины гребешки 6, уплотняющие зазор, по которому перетекает пар, могут касаться о уплотняющие блоки 1. Острая кромка гребешка 6 прорезает канавку в блоке 1 без притупления своей острой кромки, т.е. уплотняющие прирабатываемые блоки позволяют автоматически установить минимально возможные радиальные зазоры уплотнения. При этом создается дополнительная камера, в которой происходит расширение и турбулизация потока перетекающего пара, вследствие чего увеличивается гидравлическое сопротивление перетеканию.When the turbine rotor rotates, the scallops 6, sealing the gap along which the steam flows, can touch the sealing blocks 1. The sharp edge of the scallop 6 cuts a groove in the
Держатели 9 уплотняющих блоков 1 для одной ступени турбины изготавливаются из одной заготовки. Это приводит к снижению себестоимости. Крепление держателей в пазу обоймы исключает их выпадение в проточную часть в случае поломки штифта.The holders 9 of the sealing blocks 1 for one stage of the turbine are made from one workpiece. This leads to lower costs. Fixing the holders in the groove of the holder eliminates their loss in the flowing part in case of breakage of the pin.
Пример. В качестве материалов для получения уплотняющего блока и корпуса уплотняющего блока использовался металлический порошок следующих составов: 1) [Cr - 11,0%, Mo - 0,6%, Fe - остальное] -неудовлетворительный результат (Н.Р.); 2)[Cr - 12,0%, Мо - от 1,0%, Fe - остальное] - удовлетворительный результат (У.Р.); 3) [Cr - 14,0%, Мо -3,0%, Fe - остальное] - (У.Р.); 4) [Cr - 15,0%, Мо - 3,7%, Fe - остальное] - (Н.Р.).Example. As materials for obtaining the sealing block and the sealing block body, metal powder of the following compositions was used: 1) [Cr - 11.0%, Mo - 0.6%, Fe - the rest] - unsatisfactory result (N.R.); 2) [Cr - 12.0%, Mo - from 1.0%, Fe - the rest] - satisfactory result (U.R.); 3) [Cr - 14.0%, Mo-3.0%, Fe - the rest] - (U.R.); 4) [Cr - 15.0%, Mo - 3.7%, Fe - the rest] - (N.R.).
Размеры частиц составляли величины: 10 мкм; 30 мкм; 63 мкм; 100 мкм; 160 мкм; 180 мкм. Наилучшие результаты при содержании фракций порошка размерами: менее 40 мкм - от 30% до 40%, от 40 мкм до 70 мкм - 40% до 50%, от 70 мкм до 160 мкм - 10% до 20%, более 160 мкм - остальное - (У.Р.); при содержании частиц 180 мкм и больше - (Н.Р.). Гексагональный нитрид бора (BN) размерами частиц порошка менее 1 мкм в количестве вес.% от общего объема материала уплотнения: 4,0% - (Н.Р.); 5,0% - (У.Р.); 6,5% - (У.Р.); 7,0% - (Н.Р.). Стеарат цинка- Zn(C18H35O2)2 с размерами частиц порошка от 1 мкм до 75 мкм - (У.Р.); более 85 мкм - (Н.Р.); в вес.% от общего объема материала уплотнения: 0,7% (Н.Р.); 0,9% - (У.Р.); 1,1% - (У.Р.); 1,3% (Н.Р.).The particle sizes were: 10 microns; 30 microns; 63 microns; 100 microns; 160 microns; 180 microns. The best results when containing fractions of powder fractions with sizes: less than 40 microns - from 30% to 40%, from 40 microns to 70 microns - 40% to 50%, from 70 microns to 160 microns - 10% to 20%, more than 160 microns - the rest - (U.R.); with a particle content of 180 microns or more - (N.R.). Hexagonal boron nitride (BN) with a particle size of less than 1 micron in the amount of wt.% Of the total volume of the seal material: 4.0% - (N.R.); 5.0% - (U.R.); 6.5% - (U.R.); 7.0% - (N.R.). Zinc stearate - Zn (C 18 H 35 O 2 ) 2 with powder particle sizes from 1 μm to 75 μm - (U.R.); more than 85 microns - (N.R.); in wt.% of the total volume of the seal material: 0.7% (N.R.); 0.9% - (U.R.); 1.1% - (U.R.); 1.3% (N.R.).
Уплотняющие блоки были выполнены по следующим вариантам: по одному - (У.Р.), по два - (У.Р.), по три - (У.Р.), по четыре - (Н.Р.) бокового опорного выступа с каждой стороны, сегмента. Уплотняющие блоки выполнены размерами, мм: длина - 50 мм - (У.Р.),, ширина основания - 11,7 мм - (У.Р.), ширина рабочей части, - 11,5 мм - (У.Р.),, ширина средней части с боковыми выступами - 12,6 мм - (У.Р.),, высота - 6 мм - (У.Р.), радиус кривизна блока по основанию - 843 мм - (У.Р.),, радиус окружности сегмента бокового выступа: 0,5 мм - (У.Р.); 1 мм - (У.Р.); 2 мм - (У.Р.); 3 мм - (Н.Р.); высота бокового выступа: 0,3 мм - (Н.Р.); 0,5 мм - (У.Р.); 1,0 мм - (Н.Р.); расстояние от края выступа до поверхности рабочей части блока: 0,5 мм - (У.Р.); 1 мм - (У.Р.); 2,0 мм - (У.Р.); продольная ось сегмента параллельна продольной оси блока.The sealing blocks were made in the following ways: one each (UR), two each (UR), three each (UR), four each (N.R.) of the side support ledge on each side of the segment. The sealing blocks are made in dimensions, mm: length - 50 mm - (U.R.), the width of the base - 11.7 mm - (U.R.), the width of the working part, - 11.5 mm - (U.R. ) ,, the width of the middle part with lateral protrusions is 12.6 mm - (U.R.) ,, height - 6 mm - (U.R.), the radius of curvature of the block on the base is 843 mm - (U.R.) ,, radius of the circumference of the segment of the lateral protrusion: 0.5 mm - (UR); 1 mm - (U.R.); 2 mm - (U.R.); 3 mm - (N.R.); height of the lateral protrusion: 0.3 mm - (N.R.); 0.5 mm - (U.R.); 1.0 mm - (N.R.); distance from the edge of the protrusion to the surface of the working part of the block: 0.5 mm - (U.R.); 1 mm - (U.R.); 2.0 mm - (U.R.); the longitudinal axis of the segment is parallel to the longitudinal axis of the block.
Размеры уплотнительного блока составляли: длина: 20 мм; 50 мм; 100 мм; 200 мм; 500 мм; 700 мм; ширина: 10 мм; 20 мм; 40 мм; 70 мм; высота: 5 мм; 10 мм; 30 мм; 50 мм; радиус кривизны по длине элемента, по его притираемой поверхности: 200 мм; 400 мм; 1200 мм; 2300 мм; 2500 мм.The dimensions of the sealing block were: length: 20 mm; 50 mm; 100 mm; 200 mm; 500 mm; 700 mm; width: 10 mm; 20 mm; 40 mm; 70 mm; height: 5 mm; 10 mm; 30 mm; 50 mm; radius of curvature along the length of the element, along its grinding surface: 200 mm; 400 mm; 1200 mm; 2300 mm; 2500 mm.
Уплотнительные блоки был изготовлены спеканием в вакууме и в среде смеси аргона и аммиака при температуре от 1050 до 1150°С. Спекание заготовок, полученных методом холодного прессования, проводили при температуре 1200±1000°С в электропечи ОКБ 8086 в среде смеси газов аргона и аммиака, при содержании аргона в смеси в объемных процентах от общей смеси аргона с аммиаком: 5% - (Н.Р.); 6% - (У.Р.); 12% - (У.Р.); 25% - (У.Р.); 50% - (У.Р.); 55% - (Н.Р.). Давление прессования при изготовлении заготовок уплотнительного блока было равным: 40 кгс/мм2; 50 кгс/мм2; 60 кгс/мм2; 70 кгс/мм2.The sealing blocks were made by sintering in vacuum and in a mixture of argon and ammonia at a temperature of 1050 to 1150 ° C. Sintering of preforms obtained by cold pressing was carried out at a temperature of 1200 ± 1000 ° C in an OKB 8086 electric furnace in a medium of a mixture of argon and ammonia gases, with the argon content in the mixture in volume percentages of the total mixture of argon with ammonia: 5% - (N.R .); 6% - (U.R.); 12% - (U.R.); 25% - (U.R.); 50% - (U.R.); 55% - (N.R.). The pressing pressure in the manufacture of the blanks of the sealing block was equal to: 40 kgf / mm 2 ; 50 kgf / mm 2 ; 60 kgf / mm 2 ; 70 kgf / mm 2 .
Результаты испытаний надбандажного лабиринтного уплотнения в условиях эксплуатации показали сочетание высоких прочностных характеристик уплотнений, с хорошей прирабатываемостью и минимальным износом кольцевых гребешков на бандаже лопаток.The test results of the over-the-head labyrinth seal under operating conditions showed a combination of high strength characteristics of the seals, with good break-in performance and minimal wear of the annular scallops on the blade band.
Таким образом, лабиринтное надбандажное уплотнение для паровой турбины, включающий следующие признаки: уплотнительный кольцевой гребешок, выполненный или установленный на бандаже лопаток ступени ротора турбины; уплотняющие блоки, установленные с уплотняющим радиальным зазором относительно кольцевого гребешка бандажа лопаток ступени ротора и закрепленные пайкой в держателях уплотняющих блоков; уплотняющих блоков, выполненных в обойме статора турбины, каждый из которых выполнен с кольцевым сектором Т-образного в продольном сечении турбины хвостовика, установленным в кольцевом пазу обоймы статора турбины, имеющем Т-образную в продольном сечении турбины формуж уплотняющие блоки выполнены из адгезионно соединенных между собой в монолитный материал частиц прирабатываемого порошкового материала в виде призмы, с трапециидальным или прямоугольным поперечным сечением с боковыми опорными выступами, контактирующими с боковыми стенками держателей уплотняющих блоков; уплотняющий блок имеет с каждой стороны по крайней мере по одному симметрично расположенному боковому опорному выступу; в качестве прирабатываемого порошкового материала используют материал состава, в вес.%: Cr - от 12,0 до 14,0%, Мо - от 1,0 до 3,0%, Fe - остальное, с размерами частиц порошка от 10 мкм до 160 мкм в механической смеси с порошковым, с размерами частиц порошка менее 1 мкм, гексагональным нитридом бора - BN в количестве в вес.%:Thus, a labyrinth over-band seal for a steam turbine, comprising the following features: a sealing annular scallop, made or installed on the bandage of the blades of the stage of the turbine rotor; sealing blocks installed with a radial sealing gap relative to the annular scallop bandage of the rotor stage vanes and fixed by soldering in the holders of the sealing blocks; sealing blocks made in the casing of the turbine stator, each of which is made with an annular sector of a T-shaped in the longitudinal section of the turbine shank installed in the annular groove of the casing of the turbine stator having a T-shaped in the longitudinal section of the turbine form the sealing blocks are made of adhesive interconnected into a monolithic material of particles of the powder material being worked in in the form of a prism, with a trapezoidal or rectangular cross-section with lateral supporting protrusions in contact with the side walls s holders sealing blocks; the sealing block has on each side at least one symmetrically located lateral support protrusion; the material of the composition is used as an in-powder material, in wt.%: Cr - from 12.0 to 14.0%, Mo - from 1.0 to 3.0%, Fe - the rest, with powder particle sizes from 10 μm to 160 microns in a mechanical mixture with powder, with particle sizes of powder less than 1 micron, hexagonal boron nitride - BN in the amount in wt.%:
от 5,0% до 6,5% от общего объема смеси и стеарат цинка - Zn(C18H35O2)2 с размерами частиц порошка от 1 мкм до 75 мкм, в вес.%: 0,9% до 1,1% от общего объема материала уплотнения; уплотняющий блок выполнен холодным прессованием с последующим спеканием в вакууме или в защитной среде при температуре от 1050°С до 1150°С; в качестве защитной среды использована газовая смесь, состава, в объем.%: аргон от 6% до 50%, аммиак - остальное, позволяет достичь поставленного в изобретении технического результата - одновременного обеспечения высокой прирабатываемости, механической прочности и износостойкости уплотнения, а также снижения трудоемкости его изготовления.from 5.0% to 6.5% of the total volume of the mixture and zinc stearate - Zn (C 18 H 35 O 2 ) 2 with powder particle sizes from 1 μm to 75 μm, in weight%: 0.9% to 1 , 1% of the total volume of the seal material; the sealing block is made by cold pressing followed by sintering in vacuum or in a protective medium at a temperature of 1050 ° C to 1150 ° C; a gas mixture of composition, in volume% was used as a protective medium: argon from 6% to 50%, ammonia - the rest allows achieving the technical result set in the invention - at the same time ensuring high workability, mechanical strength and wear resistance of the seal, as well as reducing labor intensity its manufacture.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012132940/06A RU2509896C1 (en) | 2012-08-01 | 2012-08-01 | Above-shroud labyrinth seal for steam turbine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012132940/06A RU2509896C1 (en) | 2012-08-01 | 2012-08-01 | Above-shroud labyrinth seal for steam turbine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012132940A RU2012132940A (en) | 2014-02-10 |
| RU2509896C1 true RU2509896C1 (en) | 2014-03-20 |
Family
ID=50031889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012132940/06A RU2509896C1 (en) | 2012-08-01 | 2012-08-01 | Above-shroud labyrinth seal for steam turbine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2509896C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2640974C1 (en) * | 2017-03-31 | 2018-01-12 | Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | Gas turbine sealing assembly |
| RU2762016C2 (en) * | 2017-04-24 | 2021-12-14 | Сафран Эйркрафт Энджинз | Sealing device between rotor and stator of gas turbine engine |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4936745A (en) * | 1988-12-16 | 1990-06-26 | United Technologies Corporation | Thin abradable ceramic air seal |
| US5536022A (en) * | 1990-08-24 | 1996-07-16 | United Technologies Corporation | Plasma sprayed abradable seals for gas turbine engines |
| WO2002099254A1 (en) * | 2001-06-06 | 2002-12-12 | Chromalloy Gas Turbine Corporation | Abradeable seal system |
| RU2287063C1 (en) * | 2005-04-12 | 2006-11-10 | Александр Федорович Ивах | Steam turbine labyrinth seal |
| RU2358118C1 (en) * | 2008-01-23 | 2009-06-10 | Александр Степанович Лисянский | Labyrinth overband seal for steam turbine |
| RU2362887C1 (en) * | 2008-08-06 | 2009-07-27 | Александр Степанович Лисянский | Labyrinth over-strip sealing for steam turbine |
-
2012
- 2012-08-01 RU RU2012132940/06A patent/RU2509896C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4936745A (en) * | 1988-12-16 | 1990-06-26 | United Technologies Corporation | Thin abradable ceramic air seal |
| US5536022A (en) * | 1990-08-24 | 1996-07-16 | United Technologies Corporation | Plasma sprayed abradable seals for gas turbine engines |
| WO2002099254A1 (en) * | 2001-06-06 | 2002-12-12 | Chromalloy Gas Turbine Corporation | Abradeable seal system |
| RU2287063C1 (en) * | 2005-04-12 | 2006-11-10 | Александр Федорович Ивах | Steam turbine labyrinth seal |
| RU2358118C1 (en) * | 2008-01-23 | 2009-06-10 | Александр Степанович Лисянский | Labyrinth overband seal for steam turbine |
| RU2362887C1 (en) * | 2008-08-06 | 2009-07-27 | Александр Степанович Лисянский | Labyrinth over-strip sealing for steam turbine |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2640974C1 (en) * | 2017-03-31 | 2018-01-12 | Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | Gas turbine sealing assembly |
| RU2762016C2 (en) * | 2017-04-24 | 2021-12-14 | Сафран Эйркрафт Энджинз | Sealing device between rotor and stator of gas turbine engine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012132940A (en) | 2014-02-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6830428B2 (en) | Abradable coating for gas turbine walls | |
| RU2287063C1 (en) | Steam turbine labyrinth seal | |
| EP1985807B1 (en) | Seal for a gas turbine and corresponding manufacturing method | |
| US8753073B2 (en) | Turbine shroud sealing apparatus | |
| US20130004306A1 (en) | Chordal mounting arrangement for low-ductility turbine shroud | |
| US20160363052A1 (en) | Hot gas path component cooling system having a particle collection chamber | |
| CA2860928C (en) | Stator component with segmented inner ring for a turbomachine | |
| EP2141328A1 (en) | Sealing system between a shroud segment and a rotor blade tip and manufacturing method for such a segment | |
| US20150192029A1 (en) | Turbomachine blade tip insert | |
| US10472980B2 (en) | Gas turbine seals | |
| CN105452530B (en) | High porosity abradable coating | |
| RU2509896C1 (en) | Above-shroud labyrinth seal for steam turbine | |
| EP3623082B1 (en) | Method of producing an abrasive tip for a turbine blade | |
| RU2499144C2 (en) | Labyrinth shroud seal for steam turbine | |
| RU2436658C2 (en) | Composite element of worn-in turbine seal | |
| EP3034809A1 (en) | Gas turbine engine component with abrasive surface formed by electrical discharge machining | |
| RU2703669C1 (en) | Abradable insert of turbine seal | |
| RU109427U1 (en) | SEALING GASES OF THE FLOWING PART OF THE TURBO MACHINE | |
| RU2499143C2 (en) | Run-in shroud seal for steam turbine | |
| RU2455116C1 (en) | Abrasive turbine gland element | |
| RU120143U1 (en) | CELLULAR TURBINE SEALS | |
| RU2424874C1 (en) | Turbine work-in seal element | |
| RU95575U1 (en) | TURBO MACHINE SEALABLE | |
| RU2484924C2 (en) | Turbine worn-in seal element | |
| RU114091U1 (en) | REINFORCED TURBINE SEAL WITH REINFORCEMENT ELEMENT |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150802 |