[發(fā)明專利]一種采用新型中分面結(jié)構(gòu)的汽輪機(jī)汽缸

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310624826.0
• 申請日: 2013-11-28
• 公開（公告）號: CN103670543A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 汪勇;史進(jìn)淵;楊宇;鄧志成;李汪繁
• 申請（專利權(quán)）人: 上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計研究院
• 主分類號: F01D25/24
• 分類號: F01D25/24
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;柏子雵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有新型中分面結(jié)構(gòu)的汽輪機(jī)汽缸，屬于汽輪機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

汽輪機(jī)的汽缸一般為桶形結(jié)構(gòu)，分為兩個半缸體，其半缸體的結(jié)合面稱為中分面，在汽輪機(jī)運行的時候中分面要保持密封。對于不同進(jìn)汽參數(shù)、不同工業(yè)用途的汽輪機(jī)，汽缸中分面的密封對汽輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)性有至關(guān)重要的作用。如果中分面密封不嚴(yán)造成泄漏，將引起汽輪機(jī)的相對內(nèi)效率降低，汽輪機(jī)裝置熱耗量增大。

目前汽輪機(jī)汽缸的中分面多采用螺栓或者紅套環(huán)進(jìn)行連接和密封。螺栓連接的汽缸中分面通過預(yù)緊力來保證中分面密封；紅套環(huán)連接的汽缸中分面通過紅套環(huán)的過盈緊力來保證中分面密封。隨著汽輪機(jī)參數(shù)提高，汽輪機(jī)汽缸承受的內(nèi)外壓差增大，汽缸工作溫度逐步升高，在考慮高溫蠕變等因素的情況下汽缸的實際密封效果并不理想。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是能夠在相同螺栓緊力或紅套環(huán)過盈量的情況下產(chǎn)生更大的中分面接觸壓力(貼緊力)；在相同中分面接觸壓力(貼緊力)的情況下降低螺栓緊力或紅套環(huán)過盈量。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種采用新型中分面結(jié)構(gòu)的汽輪機(jī)汽缸，包括兩個半缸體，其特征在于：兩個半缸體相接觸的中分面采用楔形或弧面楔形的不平行結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述楔形的不平行結(jié)構(gòu)的楔形角度為-45°至45°，兩個半缸體通過螺栓或者紅套環(huán)連接并產(chǎn)生接觸壓力。

優(yōu)選地，所述弧面楔形的不平行結(jié)構(gòu)的圓弧的曲率半徑為20mm至100000mm，兩個半缸體通過螺栓或者紅套環(huán)連接并產(chǎn)生接觸壓力。

本發(fā)明通過采用初始狀態(tài)間隙為楔形或者圓弧楔形的不平行中分面，優(yōu)化汽缸中分面接觸壓力分布，達(dá)到改善密封和降低螺栓或紅套環(huán)載荷的效果。相比傳統(tǒng)的平行中分面，其密封效果更好。本發(fā)明結(jié)構(gòu)改動少，可廣泛用于新汽輪機(jī)的研制或老機(jī)組的改造，并且易于實施。

附圖說明

圖1為使用本發(fā)明實例采用楔形間隙和紅套環(huán)連接裝配前的上下半缸間結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為使用本發(fā)明實例采用楔形間隙和紅套環(huán)連接裝配后的上下半缸間結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為使用本發(fā)明實例采用圓弧楔形間隙中分面和螺栓連接裝配前結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為使用本發(fā)明實例采用圓弧楔形間隙中分面和螺栓連接裝配后結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以優(yōu)選實施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。

實施例1

某型汽輪機(jī)高壓內(nèi)缸內(nèi)徑為800mm，外徑為1100mm，上半缸A和下半缸B采用紅套環(huán)C進(jìn)行連接，紅套環(huán)內(nèi)徑為1098mm，外徑為1300mm，過盈量為2mm，內(nèi)壓力為22MPa。采用傳統(tǒng)的平行中分面結(jié)構(gòu)，中分面1上產(chǎn)生的最大壓力(貼緊力)為127.99MPa，紅套環(huán)的截面平均拉應(yīng)力為268.36MPa。如圖1和圖2所示，采用本專利方法，上半缸中分面相對水平面傾斜1.1°，下半缸中分面相對水平面傾斜0.9°，上下半缸法蘭中分面在紅套連接有α＝0.2°的楔形角，其它尺寸不變，中分面1上產(chǎn)生的最大壓力(貼緊力)為238.4MPa。若將紅套環(huán)內(nèi)徑改為1099mm，依舊采用上述0.2°楔形角中分面，其它尺寸均不發(fā)生變化，中分面1上產(chǎn)生的最大壓力(貼緊力)為177.57MPa，紅套環(huán)的截面平均拉應(yīng)力由降低到150.13MPa。這樣一來，采用本專利，紅套過盈量減小1mm，紅套環(huán)的截面平均拉應(yīng)力降低了44.1％，受力情況得到了改善，中分面1上的最大正壓力增大了38.7％，密封性得到了加強。特別是當(dāng)紅套環(huán)發(fā)生高溫蠕變松弛時，采用本專利提高了汽缸的密封性，延長了汽輪機(jī)的大修間隔，降低了汽輪機(jī)的檢修費用。

實施例2

某型汽輪機(jī)高壓內(nèi)缸內(nèi)徑為800mm，外徑為1100mm，上半缸D和下半缸E采用環(huán)螺栓(F為螺栓中心線位置)進(jìn)行連接，螺栓預(yù)緊力為30000N，內(nèi)壓力為25MPa。采用傳統(tǒng)的平行中分面結(jié)構(gòu)，中分面1上產(chǎn)生的最大壓力(貼緊力)為300MPa。如圖3和圖4所示，采用本專利方法，用圓弧楔形中分面取代平行平面中分面，上半缸中分面圓弧半徑R_u為2000mm，下半缸中分面圓弧半徑R_d為1500mm，其它尺寸不變，中分面1上產(chǎn)生的最大壓力(貼緊力)為394MPa。若采用圓弧中分面后將螺栓預(yù)緊力下降到21400N，中分面1上產(chǎn)生的最大壓力(貼緊力)為302MPa。這樣一來，采用本專利，在螺栓載荷下降了28.7％的情況下，中分面1將產(chǎn)生與平行平面中分面相同的接觸壓力，螺栓的受力情況得到了改善。在相同螺栓載荷的情況下，汽缸的密封性得到了增強。特別是當(dāng)螺栓發(fā)生高溫蠕變松弛時，采用本專利提高了汽缸的密封性，延長了汽輪機(jī)的大修間隔，降低了汽輪機(jī)的檢修費用。