[发明专利]用于透平机械的自调喷气式梳齿汽封结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于透平机械的密封结构，尤其是一种能有效抑制透平机械叶顶间隙流体激振、减小混流损失的密封结构。

背景技术

我国是最大的发展中国家，合理利用能源、提高能源利用效率对我国经济发展具有特殊的意义。目前国内外公认，透平机械叶顶流体激振问题是影响机组的安全、稳定、可靠运行的关键因素之一。另一方面，透平机械叶顶流体的混流损失是影响机组内效率的主要因素之一，减小混流损失能有效地提高机组效率。随着机组向着大容量、高参数方向发展以及现代社会对大型设备节能减排要求的不断提高，抑制透平机械叶顶流体激振、减小叶顶间隙流体混流损失就显得越来越重要。

目前，国内外抑制叶顶流体激振、减小叶顶间隙流体混流损失的主要措施包括4方面：(1) 叶顶形状改进设计。对于含有围带的叶片，将叶顶围带外表面形状由光滑形改为非光滑形，如：在围带上开凹槽来增大泄漏流动阻力等；对于不含围带的叶片，将其顶部外表面形状由光滑平面改为蜂窝状平面等；(2) 气缸内表面改进设计。最常见的方法是在气缸内表面和叶顶围带之间布置梳齿型密封。总的趋势是：密封齿数越来越多，密封形式越来越复杂。近些年来，也出现了一些新技术，如：在气缸内表面增设导流环，气缸内表面和叶尖之间采用非均匀间隙设计等；(3) 减少泄漏量沿圆周方向上的不均匀性，如：调整转子在气缸内的偏心等；(4) 外部止涡结构，如：抽出/注入逆向气流。

上述技术对于抑制透平机械叶顶流体激振是有效的，但是其效果在很大程度上取决于叶顶间隙的大小，叶顶间隙越小，效果越好；而且上述方法结构复杂，需要增加较多的附属设备，机组运行的可靠性也随之降低。对于透平机械而言，为了防止动静摩擦以及由此可能产生的叶片断裂等事故，叶尖间隙不可能取得很小。另一方面，由于流体在上级静叶出口（即动叶叶顶间隙入口）具有较大的入口预旋速度，在入口预旋速度及转子表面线速度的带动下，叶顶间隙内流体在周向将形成不均匀的压力分布，间隙内螺旋形流动效应、气体轴承效应都将增强，这正是诱发流体激振的主要原因。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种新的能够减小透平机械叶顶激振力与混流损失的自调喷气式梳齿汽封结构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于透平机械的自调喷气式梳齿汽封结构，包括围带、梳式密封齿，支撑外壳，所述支撑外壳固定在气缸内表面上，所述支撑外壳与围带之间设有梳式密封齿，支撑外壳上设有引流孔，梳式密封上设有渐缩喷管，引流孔与渐缩喷管相通，形成泄漏流体的流经通道，使流体在渐缩喷管内进行膨胀加速。

所述围带安装在叶轮的叶顶上。梳式密封齿与围带之间具有间隙。所述渐缩喷管以逆转子转动方向设置，渐缩喷管内流体加速后与正常泄漏流体混合，使流体流动方向改变，从而减小流体的周向速度大小且改变流体出口速度方向。

与现有技术相比，本发明有益效果如下：

(1) 动叶叶顶密封的支撑外壳上设置引流孔，改变了泄漏流体在叶顶间隙入口的速度的方向，减小了流体周向流动，抑制了流体激振力。

(2) 在叶顶密封齿上设置喷管，改变了泄漏流体在叶顶间隙出口的速度的方向，使其与主流的角度一致后进入下级，因此可以降低叶顶间隙出口混流作用，同时也优化了泄漏流体进入下级静叶的攻角，从而降低了混流和攻角损失，提高了级内效率。

附图说明

图1是本发明的用于透平机械的自调喷气式梳齿汽封结构立体示意图；

图2是本发明的用于透平机械的自调喷气式梳齿汽封结构剖视图；

图3是图2中A-A剖面局部图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1至图3所示，一种减小透平机械叶顶激振力与混流损失的自调喷气式梳齿汽封结构，包括：围带1、梳式密封齿2、支撑外壳3、引流孔4、渐缩喷管6、转子8、叶轮9。

支撑外壳3固定在气缸内表面上，支撑外壳3上设有引流孔4，梳式密封2上设有渐缩喷管6，引流孔4与渐缩喷管6相通，形成泄漏流体的流经通道，流体在渐缩喷管6内可以进行膨胀加速。