Надбандажное уплотнение турбомашины

Надбандажное уплотнение турбомашины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области турбостроения и может быть использовано при создании надбандажных уплотнений рабочих колес паровых и газовых турбин. Цель изобретения - повышение экономичности ступени. Уплотнение содержит попарно расположенные дроссельные выступы (В) 1 на статоре 2 и выполненные на бандаже 3 рабочего колеса 4 дроссельные гребни (Г) 5, расположенные между В 1 с величиной радиального зазора δ, обеспечивающей отсутствие радиальных задеваний Г 5 о статор 2. В 1 выполнены в поперечном сечении в форме полуокружности, описанной радиусом R = (0,0025 - 0,005) D, где D - периферийный диаметр бандажа 3 рабочего колеса 4. Высота дроссельных Г 5 составляет (3 - 4) R. В этих пределах обеспечивается минимальная протечка рабочего тела (РТ) через уплотнение. РТ с дозвуковой скоростью последовательно обтекает В 1 и Г 5, первоначально оказываясь в зоне конфузорного течения (область M). В области M происходит нарастание скорости потока, после чего РТ оказывается в зоне N диффузорного течения. В зоне N с возникновением положительного градиента давления @ P/ @ X*98 0 происходит отрыв пограничного слоя от поверхности В 1 с образованием циркуляционного вихря K. Вихрь K занимает пространство от В 1 до Г 5, оттесняя линии тока РТ от радиального зазора. При этом создается дополнительное аэродинамическое сопротивление протечки РТ, что повышает экономичность ступени при сохранении надежности ее работы. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 F 01 D 11/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ. ИЮ31И . Л ". : ".1Ю1ИИ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 отсутствие радиальных задеваний Г 5 о статор 2. В 1 выполнены в поперечном сечении в форме полуокружности, описанной радиусом r = (0,00250,005)D, где D - периферийный диаметр бандажа 3 рабочего колеса 4. Высота дроссельных Г 5 составляет (3-4)г. B этих пределах обеспечивается минимальная протечка рабочего тела PT через уплотнение. PT с дозвуковой скоростью последовательно обтекает В 1 и Г 5, первоначально оказываясь в зоне конфузорного течения (область M). В области И происходит нарастание скорости потока, после чего PT оказывается в зоне N диффузорного течения.В зоне N с возникновением положительного градиента давления Э Р/3X > 0 проис— ходит отрыв пограничного слоя от поверхности В 1 с образованием циркуляционного вихря К. Вихрь К занимает пространство от В 1 до Г 5, оттесняя линии тока PT от радиального зазора.

При этом создается дополнительное аэродинамическое сопротивление протечки РТ, что повышает экономичность ступени при сохранении надежности ее работы. 4 ил.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4288091/24-06 (22) 21.07.87

I (46) 30.01.90. Бюл. 1" 4 (71) Производственное объединение атомного турбостроения "Харьковский турбинный завод" им. С.M.Êèðîâà (72) В.Н.Далаков (53) 621.165(088.8) (56) Кузьмичев P.Â., Гоголев И.Г.

Коэффициент расхода надбандажного уплотнения турбинной ступени. Энергомашиностроение. 1985, N 1?, с. 9, рис. 3б. (54) НАДБАНДАЖНОЕ УПЛОТНЕНИЕ ТУРБОИАШИНЫ (57) Изобретение относится к турбостроению и может быть использовано при создании надбандажных уплотнений рабочих колес паровых и газовых турбин. Цель изобретения — повышение экономичности ступени. Уплотнение содержит попарно расположенные дроссельные выступы В 1 на статоре 2 и выполненные на бандаже 3 рабочего колеса 4 дроссельные гребни Г 5, расположенные между l3 1 с величиной радиального зазора 3, обеспечивающей г 1

„;SU, 1539331 А1

1539331

Изобретение относится к турбостроению и может быть использовано при создании надбандажных уплотнений рабочих колес паровых и газовых турбин.

Цель изобретения — повышение экономичности ступени.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство, поперечный разрез, на фиг. 2 — выступ статора в увелиценном виде с эпюрами скоростей в пограничном слое потока, на фиг. 3 зависимость коэффициента дросселирования с = Р, /Р (Р и Р— соответственно давления перед и за уплотнением) от величины радиального зазора

k для устройства - кривая А, на т фиг. 4 - зависимость расхода пара через надбандажное уплотнение в зависимости от величины радиального зазора 20 для устройства (кривая А).

Надбандажное уплотнение турбомашины содержит расположенные попарно дроссельные выступы l на.:статоре 2 и выполненные на бандаже 3 рабочего ко- 25 леса 4 дроссельные гребни 5, расположенные между выступами 1 с величиной радиального зазора 3, обеспечивающей отсутствие радиальных задеваний гребней 5 о статор 2. Дроссельные выс-g0 тупы 1 выполнены в поперечном сечении в форме полуокружности, описанной радиусом r = (0,0025-0,005)D, где D— периферийный диаметр бандажа 3 рабочего колеса 4. Высота дроссельных гребней 5, составляет (3-4)r.Радиус полуокружности выступа 1 в пределах (0,0035-0,005)D выбирают для цилиндров высокого давления (ЦВД) и в пределах (0,00250,0035)0 — для цилиндров среднего 40 (ЦСД) или низкого давления (ЦНД).

Соответственно высоту дроссельных гребней 5 h = (3,5-4,0)r целесообразно применять для. ЦВД, а в пределах (3,0-3,5)r — для ЦСД, ЦНД (тем самым 4> учитывается изменение удельного обьема пара в цилиндрах).

Для обеспечения в уплотнении тре- буемого разбега ротора с расстояние

weepy центрами ebicTynos 1 по уравнению

1 *- 2 r — 3 + с, где r — радиус выступа 1;

3 — принятый в уплотнении радиальный зазор, 55 с - разбег ротора.

Укаэанное расстояние между центрами каждой пары выступов 1 устраняет опасность набегания выступов 1 на гребни 5 рабочего колеса 4 при относительных осевых перемещениях ротора относительно статора 2. Расстояние между парами выступов 1 на статоре

2 определяется шириной лопатки рабочего колеса 4. В указанных геометрических пределах обеспечивается минимально возможная протечка рабочего тела °

Устройство работает следующим образом.

Рабочее тело в надбандажном уплотнении последовательно обтекает дроссельные выступы 1 и гребни 5 уплот" нения, при этом течение потока в ла" биринтовом уплотнении всегда имеет дозвуковой характер, т.е. число Маха (1.

При обтекании выступа 1 рабочее тело (на фиг.1 обозначено пунктирными линиями) первоначально оказывается в зоне конфузорного течения (область

М). В этой области в силу уменьшения по ходу течения площади живого сечения происходит существенное нарастание скорости потока, которая дости-. гает своего докритического максимума в минимальном живом сечении у вершины выступа 1, после чего рабочее тело оказывается в зоне диффузного течения N.

В диффузорнои области N с возникновением положительного градиента дав-! ор ления -- ) 0 происходит отрыв погра3Х ничного слоя от поверхности выступа

1 в некоторой точке е с образованием циркуляционного вихря К. Циркуляционный вихрь К занимает пространство от выступа 1 до гребня 5, оттесняя линии тока протечек от радиального зазора.

При этом создается дополнительное аэродинамическое сопротивление протечками.Этапы возникновения вихря показаны на фиг. 2 на примере изменения эпюры скоростей в пограничном слое выступа 1.

Ф о р мула и з о б р е т е н и я

Надбандажное уплотнение турбомашины, содержащее дроссельные выступы, расположенные парами на статоре, и дроссельные гребни на рабочем колесе, размещенные против промежутков каждой пары выступов на статоре, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью

153933 I

6 повышения экономичности ступени, ...0,005)0 где D - периферийный дидроссельные выступы в поперечном се- аметр бандажа рабочего колеса, а вычении выполнены в форме нолуокружнос- сота дроссельных гребней равна h = ти, описанной радиусом r = (0,0025... =(3 .4)г дф

FA O

Pr

Pz

1,Ч

1539331

Составитель В.Кириллов

Редактор Т.Парфенова Техред А.Кравчук

Корректор О.Ципле

/ ф 1 3

Заказ 198 Тираж 418 Подписное

ВНИК!И Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Г!осква, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Произв >п з веннс --нзцагезпскнй комбинат "Патент", г. Укг >род, ун, Гагарина, 101