一种密集齿刷式汽封的制作方法

文档序号:15472169发布日期:2018-09-18 20:26阅读:159来源:国知局

本实用新型涉及一种汽封装置,具体涉及一种密集齿刷式汽封。



背景技术:

基于火力发电企业属“技术密集型”产业的特点,针对企业当前发展中的突出矛盾,以理论为依据,阐述汽轮机组存在的问题,提高整体性能的方向,实施综合改造的技术思想、路线、方法、措施与方案。火力发电企业发展中一直存在“高投入、高消耗、高排放、难循环、低效率”的问题。如何改造进而提高经济性能是摆在企业决策者面前的一个现实问题。

研究提出汽轮机通流部“汽封有效齿”的概念,汽封是指不同形状的汽封齿与对应被密封处结构二者的组合,主要矛盾的主要方面是转动部分被密封处的结构。为减少工质泄漏量,汽轮机设计者是根据汽轮机的结构与特点,首先确定转子被密封处表面结构,再配套相应的汽封齿与安装结构,若不能对汽轮机转子被密封处的结构进行改造,仅对汽封齿的结构形式进行更换,其效果与采用原汽封相比,提高经济型是非常有限的。另外,当汽轮机的结构特点和转动部分被密封表面的结构一旦确定,影响密封效果的因素大小依次分别为:“汽封”进出口压差、被密封处的汽封有效长度、转动部分被密封处的结构、有效齿的数量、汽封块设计、安装工艺、汽封齿的结构形式和安装间隙等。

现役汽轮机影响因素最大的是有效齿的数量和汽封块结构设计、安装工艺。汽封块改造或汽封齿形式更换,可通俗比喻为一条河,为什么有些河段河面水流很平静,而有些河段漩涡较多水流较大。汽封改造或汽封齿形式更换,实质就是千方百计的在河流通道里,如何深挖坑,制作更多的漩涡,多扔石头,制作更大的波浪而已。另外,由于影响汽轮机效率、煤耗和汽耗等经济因素很多,其中汽轮机通流动、静叶汽封和轴封的泄漏是导致汽轮机效率降低的重要原因,特别是汽轮机参数越来越高,相同密封间隙下,通过级间汽封蒸汽的密度升高,质量流量增大。漏汽不仅旁路且有可能作功于动(静)叶,而且造成下一级主流道忧动,双重负面效果严重影响级效率。以国产引进型上汽300MW机组为例,在中间过桥汽封的泄漏量设计值为20.8吨/小时;其它300MW以下的机组,由于受到以前的技术和生产工艺的影响,其泄漏量比例就更大了。由此可见,汽轮机的泄漏量是非常大的,改进潜力也是很大的。

现代汽轮机目前最常用的汽封圈仍为梳齿式结构,梳齿式结构的汽封圈的工作原理是迫使流体通过曲折的途径递减其压力以减小泄漏,在装配时,汽封环通过放置在汽封弧块背部的弹簧片压紧到设计位置,当汽封齿与转子碰磨时,汽封环有一定的退让,不至严重损伤轴和汽封环,但不能防止摩擦。近几年来,随着技术的发展从国外引进了多种新型汽封,较为典型的如:接触式汽封、侧齿汽封、蜂窝汽封等,但仍存在密封性能不好,泄漏量大,轴易振动,易损伤等不足。



技术实现要素:

为了克服上述现有汽封圈的不足之处,本实用新型提供一种密封性能好,能适应转子的瞬间径向变形或偏心运动的汽封,在保证安全的前提下尽量减小密封间隙,增加汽封的阻尼作用,利于机组更加稳定经济的运行。本实用新型采用的技术方案为:

一种密集齿刷式汽封,由多段汽封环首尾相接组成,每段汽封环包括汽封体和汽封齿,所述汽封齿设置在汽封体的内圆周面上,所述汽封齿包括高齿密封条和低齿密封条,所述高齿密封条至少为两个,相邻的所述高齿密封条之间设置有至少三个低齿密封条,在低齿密封条和/或高齿密封条的位置设置有至少1个刷环。

进一步地,所述相邻的高齿密封条之间的低齿密封条均匀设置。

进一步地,相邻的两个低齿密封条之间沿轴向的距离D小于等于3mm。

进一步地,所述高齿密封条和所述低齿密封条的齿尖厚度小于0.2mm。

进一步地,所述刷环包括第一夹板、第二夹板和刷丝,所述刷丝的一端固设在第一夹板和第二夹板之间。

进一步地,所述汽封体上开有槽道,所述刷环嵌入所述槽道中。

进一步地,所述汽封体上开有槽道,所述槽道呈“Г”或“Т”形,所述刷环的形状与槽道的形状相适应,所述刷环滑入所述槽道中。

进一步地,所述汽封体上还设置有与槽道相通的螺纹孔。

进一步地,所述刷丝为耐高温的合金丝,所述刷丝的截面直径为0.05~0.2mm、硬度大于等于80HB、抗拉强度大于等于800Mpa。

进一步地,所述刷丝与汽封体内圆周面的相应位置的切线之间的角度为20-60度。

基于上述技术方案,本实用新型的有益效果为:

1.本实用新型的密集齿刷式汽封密封性能好,提高低齿密封条的数量密度能适应转子的径向、轴向瞬间跳动,防止由于转子的轴向窜动导致低齿密封条与转子凸台之间错位,起不到密封效果,密集的低齿密封条使气流通过小腔室多次节流膨胀降压;

2.本实用新型的密集齿刷式汽封采用刷环结构,进一步保证汽封的密封性能;且对所述刷环的材质和角度进行一定的限定,保证在工作过程中,刷环不会对转轴有所损伤;

3.本实用新型的密集齿刷式汽封的汽封体设置有螺纹孔,所述螺纹孔内可以设置调整螺钉,方便对刷环的位置进行调整;

4.本实用新型的密集齿刷式汽封的刷环采用设置在“Г”或“Т”形槽道,且刷环的形状与槽道的形状相适应,这样保证汽封在使用过程中复合环不会掉落。

附图说明

图1为本实用新型的实施例一和实施例二中的密集齿刷式汽封的结构示意图;

图2为本实用新型的实施例一中图1的A-A示意图;

图3为本实用新型的实施例二的图1的A-A示意图;

图中:1-汽封环;11-汽封体;12-汽封齿;121-高齿密封条;122-低齿密封条;13-刷环;131-第一夹板;132-第二夹板;133-刷丝;14-螺纹孔。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型的内容作进一步地说明。

实施例一

参见说明书附图1-2,一种密集齿刷式汽封,由多段汽封环1首尾相接组成,多段汽封环1构成圆环状,所述汽封环1的数量为偶数个。每段所述汽封环1包括汽封体11和汽封齿12,所述汽封齿12设置在汽封体11的内圆周面上,所述汽封齿12包括高齿密封条121和低齿密封条122,在低齿密封条(122)和/或高齿密封条(121)的位置设置有至少1个刷环13。

所述高齿密封条121的数量至少为2个,所述高齿密封条121的具体数量视与之配合的转轴的外表面的凹槽数量而定,转轴外表面的每个凹槽对应1个高齿密封条121。相邻的两个高齿密封条121之间设置有多个低齿密封条122,所述低齿密封条122对应转轴外表面的凸起位置设置,优选地,相邻的两个高齿密封条121之间设置有至少3个低齿密封条122。相邻的两个高齿密封条121之间设置的低齿密封条122均匀设置。本实用新型的密集齿刷式汽封,低齿密封条122比较密集,防止由于转子的轴向窜动导致低齿密封条与转子凸台之间错位,形成较大的泄漏通道,密集的低齿密封条使气流通过小腔室多次节流膨胀降压,密封效果好。

为了保证汽封的密封效果,本实用新型对相邻的两个低齿密封条122之间沿轴向的间隙进行了限定,所述相邻的两个低齿密封条122之间沿轴向的距离为D,D小于等于3mm。此外,本实用新型对高齿密封条和低齿密封条的齿尖厚度也进行了限定,所述高齿密封条121和低齿密封条122的齿尖厚度小于0.2mm。

所述刷环13包括第一夹板131、第二夹板132和刷丝133,所述第一夹板131和第二夹板132分别位于所述刷丝133的两侧,所述刷丝133的一端固设在第一夹板131和第二夹板132之间。所述汽封体11上开有槽道,所述刷环13嵌入所述槽道中。此外,所述刷丝133呈一定的角度设置,所述刷环13安装在槽道中后,刷环13中的刷丝133与其所在位置的汽封体11内圆周面的切线之间的角度为20-60度,减少了对转轴转动的阻力。所述刷丝133为耐高温的合金丝,所述刷丝的硬度大于等于80HB、抗拉强度大于等于800Mpa,厚度不小于1.5mm。优选地,所述刷丝为圆柱状,刷丝的截面直径为0.05~0.2mm。

将汽封环上的部分高齿密封条或/和低齿密封条改为嵌入式刷环,由于该刷环主要由紧密排列的柔性好和耐高温的细合金丝组成,有极好的弹性。当汽封与转子相碰磨时,刷丝可以弹性退让,这样保证了机组在小间隙甚至零间隙下的安全运行。再由于刷丝间隙的不均匀性,使均匀的来流进入刷丝束中就变得不均匀了,并且从紧密的刷丝束区域向疏松的刷丝束区域偏流,这些偏流在刷丝排之间逐渐形成同向流和射流,并产生随机的二次流和旋涡流,而当一射流遇到前面紧密的刷丝束,就会改变运动方向而变成与主流方向垂直的横向流动,即横向流,正由于刷丝束能产生的横向流可使流体产生了自密封效应,它能使横向流过刷子的总压降增大从而进一步减少泄漏。

实施例二

如图1和图3所示,本实施例与实施例一基本相同,区别仅在于刷环13与汽封体11的连接方式。汽封体11上开有槽道,所述槽道用于放置刷环13,所述槽道呈“Г”或“Т”形,所述刷环13的形状与槽道的形状相适应,所述刷环13采用滑入的方式安装在汽封体11上,所述槽道和所述刷环13之间间隙配合,因此安装在所述汽封体11上的刷环13一定程度上可以在槽道内活动,调整刷丝133的位置。

此外汽封体11上还设置有与所述槽道相同的螺纹孔14,所述螺纹孔14用于放置调节螺钉,所述调节螺钉通过在螺纹孔14中运动来调节刷环13的活动范围。优选地所述螺纹孔14在汽封体11上沿径向方向延伸,方便调节螺钉的放置。

优选地,所述调节螺钉和刷环13之间还设置有柱形弹簧,柱形弹簧采用耐高温,柔性较好的特制弹簧,确保机组运行过程中转子跳动,刷环可以有效的进行退让。这样当转子振动时,刷环可以有效的进行退让,因此不会引起转轴发热,磨轴现象,也不会引起轴系振动,确保密封效果。

实验证明,本发明的密集齿刷式汽封的漏汽量仅为原梳齿式汽封的10%~20%。焊接后的强度比金属丝本身强度还要高,不会发生掉丝等现象,具有密封性能好和结构简单合理等优点,该密集齿刷式汽封刷丝可承受的速度超过305米/秒,耐温可达690℃以上,能长期、稳定、安全运行。可适合大型转子机械设备作动密封使用,特别适合对现有汽轮机的动密封进行更换升级使用。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明,但是本实用新型并不限于上述实施方式,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本实用新型的宗旨的前提下做出各种变化。

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