[發明專利]阻尼型自調邊界汽封

無效

• 申請號: 200810086655.X
• 申請日: 2008-03-22
• 公開（公告）號: CN101539033A
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發明（設計）人: 王勝五
• 申請（專利權）人: 王勝五
• 主分類號: F01D11/02
• 分類號: F01D11/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明適用于汽輪機的軸封、葉頂汽封、隔板汽封。

背景技術：

已知在汽輪機內部用于做功的高溫高壓汽體，是靠汽封圈來實現密封的，這種汽封圈與轉軸之間保留有0.3mm至1.2mm的動靜間隙，因此密封效果很差，直接影響汽輪機的運行效率。為此，近年來在汽輪機行業出現了許多新型汽封圈結構，從動靜間隙的大小來看，基本沒有邊界條件的設定，在汽輪機起停的工況下，要么密封齒和轉軸處于接觸狀態、要么因動靜間隙較小發生碰磨，因此在汽輪機起停的工況下，就有引起汽輪機振動的可能性；或者在汽輪機正常運行時，動靜間隙又太大，造成汽體大量泄漏。

特別是已知技術中的金屬密封齒，一旦和轉軸發生碰磨勢必損傷轉軸，甚至引起轉軸變彎的事故發生，所以近年來又出現了碳素齒的接觸汽封，然而碳素齒強度差又易碎。

發明內容：

按照汽輪機實際運行工況要求，汽封圈的動靜間隙最好能隨運行工況的變化自動調節，而這種調節的范圍，必須設定邊界條件，即汽輪機起停時其邊界條件設定為：動靜間隙值大于轉子最大的振動量，稱邊界條件的上限；而在正常運行時其邊界條件設定為：動靜間隙值為零，稱邊界條件的下限。

這是因為汽輪機在起車和停車的工況下，有個升速和降速過程，當轉速在通過臨界轉速時，轉子會發生共振，如若這一振動頻率剛好和汽封圈的固有頻率相等，怡巧這時動靜間隙又為零，就會引起汽封圈也一起共振，進而擴大振動的嚴重性；然而當動靜間隙為零，密封齒處于邊界條件下限連續工作時，金屬密封齒無法和轉軸接觸，碳素齒又易碎。

本發明的目的是設計一種阻尼型自調邊界的汽封，所謂阻尼型就是將金屬密封齒細化，用一組細金屬絲和轉軸進行接觸，充分發揮細金屬絲的阻尼作用，這樣既可以保證密封效果，提高汽輪機的效率，又可以保證汽輪機起停的安全性。

本發明的目的是這樣來實現的：

其原理結構主要由汽缸體1、板式彈簧2、新型汽封圈3、高溫薄片彈簧4、高溫、高壓汽體5、轉軸6、進汽腔7、細金屬絲8、壓圈9、滑板10、鐵素體迷宮齒11、高溫螺旋彈簧12組成，如附圖1、附圖2所示。其中汽缸體1、板式彈簧2、轉軸6屬已知原結構；高溫、高壓汽體5是原理要素。

其特征在于：將多等分的新型汽封圈3的截面制成T尾形，背部加裝板式彈簧2后，滑入汽缸體1已有的T尾槽內，構成了新型汽封圈3的一級浮動，由于板式彈簧2具有很高的硬度，所以一級浮動稱作硬浮動。如若單純依靠硬浮動，那么細金屬絲8是無法滿足邊界條件下限工況的，所以一級浮動只不過是為了應對事故狀態而設置的。

為此本發明又設置了二級浮動，也稱作軟浮動，即在多等分的滑板10的背部裝上高溫薄片彈簧4后，配合在新型汽封圈3的內槽，并在滑板10的背部留出一個空腔，使這一空腔和進汽腔7相通，滑板10在高溫薄片彈簧4的彈力作用下，使滑板10所帶動的細金屬絲8的內徑園周面與轉軸6的外徑園周面接觸，滿足了邊界條件的下限要求，構成了細金屬絲8的有效浮動，這就是二級浮動，即軟浮動。細金屬絲8的固定方法是利用滑板10和壓圈9將其夾住。由于二級軟浮動所使用的高溫薄片彈簧4，其彈力遠遠小于板式彈簧2，所以使得細金屬絲8作用于轉軸6的壓力非常小，再加上和轉軸接觸的是細金屬絲組，所以才能按邊界條件的下限運行。滑板10的肩頭用以控制細金屬絲8的邊界條件的下限，即確保動靜間隙值為零；而螺旋彈簧12卻是為了控制細金屬絲8的邊界條件的上限。這是因為要想使汽輪機在起車和停車的工況下，能夠在邊界條件范圍內，讓細金屬絲8位置從下限變到上限，將高溫螺旋彈簧12的彈力，設計成略大于高溫薄片彈簧4的壓力，這樣當進汽腔7還沒有進入高溫、高壓汽體5前，或撤掉高溫、高壓汽體5后，此時即為汽輪機的起車和停車工況，滑板10的背部僅有高溫薄片彈簧4的壓力，而其壓力又小于高溫螺旋彈簧12的彈力，因此滑板10被高溫螺旋彈簧12舉起，細金屬絲8不再和轉軸接觸，躲避了轉子過臨界轉速時的共振過程；當汽輪機正常運行時，高溫、高壓汽體5通過進汽腔7進入到滑板10的背部，并對滑板10的背部產生一種壓力，這種壓力和高溫薄片彈簧4的壓力相疊加，作用于滑板10的背部，這個作用力則遠遠大于高溫螺旋彈簧12的彈力，將滑板10所帶動的細金屬絲8又推回轉軸6，由于細金屬絲8具有極強的阻尼作用，所以構成了阻尼型自調邊界汽封。