[發明專利]用于透平機械的自調噴氣式梳齒汽封結構

在審

• 申請號: 201710050473.6
• 申請日: 2017-01-23
• 公開（公告）號: CN106761959A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 張萬福;張堯;金蕓;劉偉
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: F01D11/10
• 分類號: F01D11/10
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司31001
• 代理人: 吳寶根,王晶

技術領域

本發明涉及一種應用于透平機械的密封結構，尤其是一種能有效抑制透平機械葉頂間隙流體激振、減小混流損失的密封結構。

背景技術

我國是最大的發展中國家，合理利用能源、提高能源利用效率對我國經濟發展具有特殊的意義。目前國內外公認，透平機械葉頂流體激振問題是影響機組的安全、穩定、可靠運行的關鍵因素之一。另一方面，透平機械葉頂流體的混流損失是影響機組內效率的主要因素之一，減小混流損失能有效地提高機組效率。隨著機組向著大容量、高參數方向發展以及現代社會對大型設備節能減排要求的不斷提高，抑制透平機械葉頂流體激振、減小葉頂間隙流體混流損失就顯得越來越重要。

目前，國內外抑制葉頂流體激振、減小葉頂間隙流體混流損失的主要措施包括4方面：(1) 葉頂形狀改進設計。對于含有圍帶的葉片，將葉頂圍帶外表面形狀由光滑形改為非光滑形，如：在圍帶上開凹槽來增大泄漏流動阻力等；對于不含圍帶的葉片，將其頂部外表面形狀由光滑平面改為蜂窩狀平面等；(2) 氣缸內表面改進設計。最常見的方法是在氣缸內表面和葉頂圍帶之間布置梳齒型密封。總的趨勢是：密封齒數越來越多，密封形式越來越復雜。近些年來，也出現了一些新技術，如：在氣缸內表面增設導流環，氣缸內表面和葉尖之間采用非均勻間隙設計等；(3) 減少泄漏量沿圓周方向上的不均勻性，如：調整轉子在氣缸內的偏心等；(4) 外部止渦結構，如：抽出/注入逆向氣流。

上述技術對于抑制透平機械葉頂流體激振是有效的，但是其效果在很大程度上取決于葉頂間隙的大小，葉頂間隙越小，效果越好；而且上述方法結構復雜，需要增加較多的附屬設備，機組運行的可靠性也隨之降低。對于透平機械而言，為了防止動靜摩擦以及由此可能產生的葉片斷裂等事故，葉尖間隙不可能取得很小。另一方面，由于流體在上級靜葉出口（即動葉葉頂間隙入口）具有較大的入口預旋速度，在入口預旋速度及轉子表面線速度的帶動下，葉頂間隙內流體在周向將形成不均勻的壓力分布，間隙內螺旋形流動效應、氣體軸承效應都將增強，這正是誘發流體激振的主要原因。

發明內容

針對上述問題，本發明提出一種新的能夠減小透平機械葉頂激振力與混流損失的自調噴氣式梳齒汽封結構。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種用于透平機械的自調噴氣式梳齒汽封結構，包括圍帶、梳式密封齒，支撐外殼，所述支撐外殼固定在氣缸內表面上，所述支撐外殼與圍帶之間設有梳式密封齒，支撐外殼上設有引流孔，梳式密封上設有漸縮噴管，引流孔與漸縮噴管相通，形成泄漏流體的流經通道，使流體在漸縮噴管內進行膨脹加速。

所述圍帶安裝在葉輪的葉頂上。梳式密封齒與圍帶之間具有間隙。所述漸縮噴管以逆轉子轉動方向設置，漸縮噴管內流體加速后與正常泄漏流體混合，使流體流動方向改變，從而減小流體的周向速度大小且改變流體出口速度方向。

與現有技術相比，本發明有益效果如下：

(1) 動葉葉頂密封的支撐外殼上設置引流孔，改變了泄漏流體在葉頂間隙入口的速度的方向，減小了流體周向流動，抑制了流體激振力。

(2) 在葉頂密封齒上設置噴管，改變了泄漏流體在葉頂間隙出口的速度的方向，使其與主流的角度一致后進入下級，因此可以降低葉頂間隙出口混流作用，同時也優化了泄漏流體進入下級靜葉的攻角，從而降低了混流和攻角損失，提高了級內效率。

附圖說明

圖1是本發明的用于透平機械的自調噴氣式梳齒汽封結構立體示意圖；

圖2是本發明的用于透平機械的自調噴氣式梳齒汽封結構剖視圖；

圖3是圖2中A-A剖面局部圖。

具體實施方式

下面結合附圖與實施例對本發明作進一步說明。

如圖1至圖3所示，一種減小透平機械葉頂激振力與混流損失的自調噴氣式梳齒汽封結構，包括：圍帶1、梳式密封齒2、支撐外殼3、引流孔4、漸縮噴管6、轉子8、葉輪9。

支撐外殼3固定在氣缸內表面上，支撐外殼3上設有引流孔4，梳式密封2上設有漸縮噴管6，引流孔4與漸縮噴管6相通，形成泄漏流體的流經通道，流體在漸縮噴管6內可以進行膨脹加速。