一种汽轮机用高低斜齿式燕尾槽型汽封的制作方法

本实用新型属于动力设备技术领域，具体涉及一种汽轮机用高低斜齿式燕尾槽型汽封。

背景技术：

目前各大类型汽轮机广泛采用的迷宫式汽封如图1所示，其通过汽封圈处高低直齿型汽封片与加工于转子上的凸台相匹配，形成多个环形汽室，通过多次的绝热节流，以达到降低蒸汽压力，减少蒸汽泄露的目的。但由于该迷宫式汽封的有效漏汽面积大，蒸汽汽阻相对较小，致使漏汽量大，密封效果不佳。

技术实现要素：

本实用新型解决现有迷宫式汽封有效漏汽面积大且蒸汽汽阻相对较小的问题，提供一种汽轮机用高低斜齿式燕尾槽型汽封。

为解决上述技术问题，本实用新型采取如下技术方案：一种汽轮机用高低斜齿式燕尾槽型汽封，由汽封体、汽封圈、汽封齿以及与汽封圈和汽封齿配套转子处的凹槽组成；所述的汽封圈安装于汽封体上，为静子部件；所述的凹槽加工于汽轮机转子处，为转动部件；所述的汽封圈内设置有汽封齿，所述的汽封齿采用高低斜齿式结构，汽封齿的倾斜方向与汽封漏汽方向相反；所述的凹槽为燕尾槽，燕尾槽汽流进汽处壁面与汽封齿高低齿平行；所述的汽封齿与所述的燕尾槽一一对应。

进一步地，所述高低斜齿式结构的汽封齿具体包括并排设置的第一齿部和第二齿部；所述的第一齿部和所述的第二齿部倾斜且平行设置；所述的第一齿部包括本体A和设置于本体A一侧且与本体A一体成型的侧齿A；所述的第二齿部包括本体B和设置于本体B一侧且与本体B一体成型的侧齿B；所述侧齿A的高度高于所述侧齿B的高度。

进一步地，作为静子部件的汽封圈和作为转动部件的转子轴线重合，且两者之间存在间隙。

进一步地，所述汽封齿的倾斜角度为13°～15°之间。

进一步地，所述的汽封齿的齿根处设置有加宽区，所述的加宽区位于汽封齿的背面。

本实用新型的有益效果：本实用新型可有效的减少汽轮机的蒸汽泄露量，提高汽轮机的经济性能，且能够提高汽轮机转子的稳定性及汽封齿根的强度，提高汽轮机的安全性。

附图说明

为了更清晰地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有各类型汽轮机常用的常规迷宫式汽封结构示意图。

图2是本发明一种汽轮机用高低斜齿式燕尾槽型汽封。

图3是本发明汽封漏汽流动形式示意图。

图中：1-汽封体；2-汽封圈；3-汽封齿；4-转子；5-凹槽。

具体实施方式

下面将通过具体实施方式对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。

参见图2，本实用新型的汽轮机用高低斜齿式燕尾槽型汽封，包括汽封体1、汽封圈2、汽封齿3及转子4处燕尾式凹槽5。其中，汽封圈2固定在汽封体1上，为静子部件，转子的凹槽5位于汽封圈2内，二者之间有存在间隙，以保证动静部件间不碰擦的同时，满足汽轮机的密封性能，间隙即为蒸汽泄漏通道，在汽封圈2内设有汽封齿3，以阻挡蒸汽泄漏，所述汽封圈2上的汽封齿3为高低斜齿，其倾斜方向与蒸汽泄漏方向相反，汽封齿的倾斜角度为13°～15°之间。为满足汽封齿的强度，汽封齿根部可设置加宽区，加宽区位于汽封齿的背面。

本实用新型的高低斜齿式结构的汽封齿具体包括并排设置的第一齿部和第二齿部；所述的第一齿部和所述的第二齿部倾斜且平行设置；所述的第一齿部包括本体A31和设置于本体A一侧且与本体A一体成型的侧齿A32；所述的第二齿部包括本体B33和设置于本体B一侧且与本体B一体成型的侧齿B34；所述侧齿A32的高度高于所述侧齿B32的高度。

本发明的汽封齿为斜齿结构，蒸汽在泄露过程中，如图3所示，由于其倾斜角度与蒸汽泄露方向相反，会在汽封根部形成涡流，涡流的形成即蒸汽能量的损失，即体现在蒸汽压力温度的降低上，因此，该结构类比同类型传统汽封齿的直齿结构可以更为有效的降低蒸汽的压力，达到增加汽阻、减少漏汽量的目的；同理，将转子处的凹槽加工成燕尾槽的形式，也可以在燕尾槽根部形成涡流，达到增加汽阻、减少漏汽量的目的。

与此同时，为了更好的提高汽轮机的密封性能，汽封齿配合采用高低齿结构，增加了蒸汽泄露过程中流道的复杂性，也能达到增加汽阻的目的。经实际运行验证，采用高低齿结构，类比平尺，可以提高密封性能1.2倍以上。

且由于转子为对称结构，在转子燕尾型凹槽处形成的涡流即为具有一定“刚度”的汽旋，若转子处于稳定运行时，上下汽旋对转子作用力等值反向，相互抵消；若转子存在不稳定运行时，具有一定“刚度”的汽旋可以类比为“弹簧”存在被拉伸和压缩的情况，汽旋对转子的作用力与转子不稳定方向相反，因此可以达到稳定转子运行的目的。

具体的，汽封漏汽量计算公式:

（1）最后一个汽封孔处流速未达到临界流速时：

（2）最后一个汽封孔处流速达到临界流速时：

其中：为漏汽流量系数；为有效漏汽面积；为汽封漏汽前压力；为汽封漏汽后压力；为蒸汽密度；为汽封齿数。

根据公式可知，汽封的漏汽量在相同齿数，汽封前后压力相同及蒸汽密度相同的条件下，漏汽量主要和汽封的漏汽面积以及漏汽流量系数相关，且漏汽流量系数 与蒸汽汽阻成反比关系。

具体的，比较本发明的高低斜齿式燕尾槽型汽封与传统直齿迷宫式汽封，根据蒸汽流动阻力经验数据可知，直齿式汽封的汽阻系数约为1，斜齿式汽封的汽阻系数约为1.3，根据汽阻系数比例关系，汽封间隙取0.4mm，通过数值模拟软件计算得出以下结果：

实例1：

实例2：

表1：高低斜齿式燕尾槽型汽封与传统直齿迷宫式汽封计算结果对比：

通过数值模拟结果，可以得出：高低斜齿式燕尾槽型汽封的密封效果相对传统直齿迷宫式汽封有较大的提高，相对漏汽量减少20%以上。

以垃圾发电用N15-3.83/395型汽轮机为例，将高低斜齿式燕尾槽型汽封应用于该机组，可以将机组的功率增加25KW，以年运行7500h，电价0.75元/kwh计算，年效益可增加14.06万元。

上面所述的实施例仅仅是本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变型和改进均应落入本实用新型的保护范围，本实用新型的请求保护的技术内容，已经全部记载在技术要求书中。