Лабіринтне ущільнення турбомашини

Лабиринтное уплотнение турбомашины, содержащее установленные хвостовиками в кольцевом пазу статора и подпружиненные в радиальном направлении уплотнительные сегменты с шейкой, входной и выходной полками и уплотнительными гребнями, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что сегменты выполняют с углом дуги, величина которого определяется из соотношения: 2 L R2 + ( 0,66 + 0,5 P + 0,16 P2 ) b2 Ri - ( b где: К - коэффициент, зависящий от диаметра уплотнения и осевых размеров сегмента; а- половина угла дуги сегмента, рад; L - радиальная ширина кольцевого участка, подверженного воздействию осевого перепада; m - ширина шейки хвостовика сегмента; с - ширина вылета выходной полки сегмента; b - ширина участка с вылетом входной полки; RK - внутренний радиус уплотнительных гребней; 2_ R2 - m 2 R3 2 L R2 RA Ri - внутренний радиус полок; R2 наружный радиус полок; RA - внутренний радиус статора; R3 - наружный радиус сегмента; Р - безразмерный коэффициент, определяемый из соотношения с 4-Ь ' Rz ~ средний радиус кольцевого участка уплотнения, подверженной действию осевого перепада, определяемый из соотношения: > N5 00 • ч О Изобретение относится к области турбостроения и предназначено для уплотне ния зазора между вращающимися и неподвижными деталями, в частности, в диафраг 12871 менных и концевых уплотнениях турбомашин. Извес тно лабири н тов ое упло тн ени е турбомашины, содержащ ее подпружиненные упругими элементами уплотнительные сегменты, расположенные хвостовиками в пазах статора. Причем упругий элемент выполнен в виде системы жестких пружин, положение которых относительно сегмента фиксируется штифтом, и расположен между заплечником сегмента и выступом статора (авт. св. 3431006. кл. F 16 J 15/44, 1972). Одним из недостатков этого уплотнения является сложность его монтажа на действующих турбомашинах (при капремонте). Наиболее близким по технической сущ ности и достигаемому положительному эффе к ту я в ля е тся г и бко е лаби ри н тов о е уплотнение, содержащее уплотнительные сегменты, расположенные хвостовиками в кольцевом пазу статора и подпружиненные в радиальном направлении уплотнительные сегменты с шейкой, входной и выходной полка ми и уп ло тн и те льн ым и гре бнями . (РТМ 108.020.33-86-Л.: НПО ЦКТИ, 1988. Юс). Недостатком этой конструкции является то, что при существующих в современных турбинах большой мощности диаметрах роторов, под действием опрокидывающ его момента, вызванного перепадом давлений и действующего в меридиональной плоскости, сегменты уплотнения перекашиваются в.пазу диафрагмы. Ось опрокидывания проходит через точки, находящиеся на торцах сегмента в местах контакта внутренней час ти паза и шейки хвостовика со стороны низкого давления. При этом опрокидывающий момент тем больше, чем больше площадь поверхности, подверженной действию осевой силы и лежащей ниже оси опрокидыва2 ния, и наоборот, увеличение площ ади поверхности выше оси опрокидывания, например, путем увеличения угловых размеров сегмента, уменьшает опрокидывающий момент. Угол дуги сегмента, при котором опрокидывающий момент равен нулю, назовем "критическим", т.к. при этом значении угла исчезает перекос. При перекосе сегмента, между шейкой и пазом образуются серповидные щ ели, пропускающ ие дополнительную протечку над хвостовиком. При этом уменьшается давление в пазу над сегментом, что наряду с увеличением при перекосе силы трения приводит к "зависанию" сегмента в промежуточном положении с большими радиаль ными зазорами. Кроме того, при перекосе уменьшается площадь контакта между пазом и сегментом (контакт в трех точках) и увеличиваются контактные напряжения, что в условиях солевого заноса и коррозии по верхностей также может ста ть причиной "зависания" сегмента при его движении о пазу. Наряду с потерями or протечек и серповидные щели, к снижению экономичности и надежности турбомашины. Целью изобретения является повышение экономичности и надежности за счет устранения и обеспечения прижатия уплотнительного сегмента всей поверхностью к пазу со стороны низкого давления. Для достижения поставленной цели в известном уплотнении, содержащ ем установленные хвостовиками в кольцевом пазу статора и подпружиненные в радиальном направлении уплотнительные сегменты с шейкой, входной и выходной полками и уплотмительными гребнями, согласно изобретению, сегменты выполняют с углом дуги, величина которого определяется из соотношения 2 2 2 2 2 2 L R + ( 0.66 + 0.5 P + 0.16 P ) b Rt - ( b - m ) R2 - m R3 — PC Ri 2 Li Пг RA где К - коэффициент, зависящий от диаметра уплотнения и осевых размеров сегмента; а- половина угла дуги сегмента, рад; L - радиальная ширина кольцевого участка, подверженного воздействию осевого перепада; m - ширина шейки хвостовика сегмента; С - ширина вылета выходной полки сегмента; Ь - ширина участка с вылетом входной полки; Ric - внутренний радиус уплотнительных гребней; RI - внутренний радиус полок; R2 - наружный радиус полок; RA - внутренний радиус статора; R3 - наружный радиус сегмента; Р - безразмерный коэ ффициент; Нг - средний радиус кольцевого участка уплотнения, подверженного действию осевого перепада. Соотношение К является усло а вием равенства нулю опрокидывающего момента, действующего на сегмент. 12871 Пример конкретного исполнения и сущность предлагаемого изобретения поясняются чертежами, где на фиг.1 изображено меридиональное сечение проточной части в области лабиринтового уплотнения, а на фиг.2 - поперечное сечение. Лабиринтовое уплотнение содержит подпружиненные упругими' элементами 1 уплотнигельные сегменты 2, имеющие входную 3 и выходную 4 полки, расположенные своими хвостовиками 5 в пазах 6 статора 7 и снабженные уплотнительными гребнями 8, образующими с ротором 9 радиальный зазор 10. Упругий элемент 1 выполнен в виде плоской пружины и установлен между сегментом и статором 7 в кольцевом пазу б. Хвостовики 5 сегмента 2 опираются своими выступами на выступы 11 паза б. Величина угла дуги сегмента выбрана из соотношения Таким образом, после сборки сегменты 2 прижимаются упругими элементами 1 в сторону ротора 9 и между уплотнительными гребнями 8 и ротором 9 устанавливается 5 минимальный зазор 10. Работает уплотнение следующим образом: во ьремя пусковых операций при возникновении расцентровки ротора 9 и статора 7, ротор 9 задевает уплотнительные 10 гребни 8 и отбрасывает сегменты 2 в положение с большими радиальными зазорами. Оптимальный угловой размер сегмента 2, выбранный из соотношения a/tg a < К (см. выше), позволяет избежать перекоса, 15 уменьшить силу трения'при движении сегмента 2 в пазу 6 и устранить протечку через кольцевой паз 6. Отсутствие протечки обеспечит повышение давления в кольцевом пазу б и гэран-20 тирует посадку сегмента 2 под действием перепадов на заплечики 11 кольцевого паза б после задевания ротором. к tg a * ' где a - половина угла дуги Таким образом, устранение перекоса и сегмента, рад, протечки через кольцевой паз 6 повышает 25 К - коэффициент, зависящий от диамет- экономичность ступени и уменьшает эрозира ротора и осевых размеров сегмента (см. онный износ сегмента 2. выше). 12871 . Фиг. Упорядник Замовлення 4087 Техред М.Моргентал Коректор О. Обручар Тираж Підписне Державне па тентне ві домство України, 254655. ГСП, КиТо-53, Львівська пл., 8 відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101