一种逆折、强制直线对冲汽封的制作方法

本发明属于透平汽封，特别涉及一种逆折、强制直线对冲汽封。

背景技术：

1、透平漏气损失一直是引起透平效率下降的重要因素之一，对于典型的高压缸透平，漏气损失占比甚至超过30％，因此如何降低汽轮机内各处蒸汽泄漏对提高汽轮机效率有着重要的作用。

2、汽轮机内漏汽损失包括动叶顶部泄漏损失、隔板泄漏损失和轴封泄漏损失等，如何适当设计以降低这些泄漏损失一直是科研和技术人员研究的重点内容。利用汽流的对冲或者掺混增加泄漏通道内的流动耗散，增加流动阻力是降低泄漏的有效思路，但应用这一思路来降低泄漏流量，需要从流体力学的角度，准确设计各股泄漏流的流量、控制泄漏流的流动路径和流动方向。从公开的资料来看，目前已经有部分专利应用了这一思路，比如额外设计一系列引流腔室、耗散腔室和小齿等，但这些结构设计很多对泄漏流的流动路径设计不够，从而大大降低了这些腔室的作用和泄漏流的掺混耗散作用，另有一些设计看似有多股气流掺混耗散，但由于缺乏对多股汽流各自流量的控制，这还可能会给封堵泄漏流带来一些负面影响。

3、本文提供的结构设计，充分考虑了各股泄漏流的流量分配情况，并能强制两股汽流加速沿直线方向碰撞，最大限度地提升了汽流的对冲耗散。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种逆折、强制直线对冲汽封，充分考虑各股泄漏流的流量分配情况，并能强制两股汽流加速沿直线方向碰撞，最大限度地提升了汽流的对冲耗散。

2、本发明所采用的技术方案为：

3、一种逆折、强制直线对冲汽封，包括转子，转子外套设有汽封体外环，汽封体外环内侧设置有内环槽，内环槽内设置有汽封体内环，汽封体外环内侧安装有汽封前长齿和汽封后长齿，汽封前长齿位于汽封体内环进汽侧，汽封后长齿位于汽封体内环的排气侧；

4、所述汽封前长齿和汽封后长齿之间依次设置有内环汽封斜短齿组、汽封长斜齿、后直边斜短齿、前直边斜短齿和外环汽封斜短齿，内环汽封斜短齿组、汽封长斜齿和后直边斜短齿安装于汽封体内环内侧，前直边斜短齿和外环汽封斜短齿安装于汽封体外环内侧，内环汽封斜短齿组、汽封长斜齿、后直边斜短齿、前直边斜短齿和外环汽封斜短齿的内侧均朝向进汽侧倾斜，汽封体内环与汽封体外环之间的排气侧间隙的内侧朝向进汽侧倾斜，后直边斜短齿和前直边斜短齿分设于汽封体内环与汽封体外环之间的排气侧间隙的两侧；

5、所述转子上设置有第一凸台和第二凸台，内环汽封斜短齿组与第一凸台之间留有径向间隙，后直边斜短齿、前直边斜短齿、外环汽封斜短齿分别与第二凸台之间留有径向间隙，汽封前长齿、汽封长斜齿、汽封后长齿的尖端均靠近转子外壁，第二凸台的进汽侧的斜面。

6、汽封体泄漏通道内的来流侧，少部分泄漏流进入汽封体内环和汽封体外环之间的间隙并在该间隙的引导下流动方向发生逆折成为逆流，逆流泄漏流流量由相应汽封齿和汽封体内外环小间隙共同控制；而其余泄漏流则向汽封体出口方向流动形成顺流；在转子凸台和一系列汽封体上汽封齿的配合下，强制逆流加速与顺流泄漏流直线对撞，提高了泄漏流的流动阻力，从而减少了泄漏流。

7、本发明将隔板汽封或轴封汽封泄漏通道中的泄漏流分为两股汽流，其中一股汽流从进汽侧向出汽侧顺流流动，而另一股汽流在流动过程中流动方向发生逆转成为逆流，最终逆流加速与顺流在泄漏通道内直线碰撞、耗散，最大程度地增加了隔板汽封或轴封汽封泄漏流的流动阻力，从而减少了泄漏流的存在。

8、作为本发明的优选方案，所述内环汽封斜短齿组包括依次设置的第一内环汽封斜短齿、第二内环汽封斜短齿、第三内环汽封斜短齿，第二内环汽封斜短齿和第三内环汽封斜短齿与第一凸台配合。

9、作为本发明的优选方案，所述第一内环汽封斜短齿在径向上遮掩汽封体内环与汽封体外环之间的进汽侧间隙，保证逆流泄漏流量不大于顺流泄漏流流量。

10、作为本发明的优选方案，所述第一内环汽封斜短齿的倾角、第二内环汽封斜短齿的倾角、第三内环汽封斜短齿的倾角均为40～50°。

11、作为本发明的优选方案，所述第二凸台的斜面与前直边斜短齿的中心线共面，外环汽封斜短齿与第二凸台配合。

12、作为本发明的优选方案，所述后直边斜短齿和前直边斜短齿在靠近汽封体内环与汽封体外环之间的排气侧间隙的一侧均为直线，后直边斜短齿和前直边斜短齿配合形成渐缩通道。

13、作为本发明的优选方案，所述后直边斜短齿的倾角比前直边斜短齿的倾角比大3～5°。

14、作为本发明的优选方案，所述第二凸台的斜面倾角、后直边斜短齿的倾角、汽封体内环与汽封体外环之间的排气侧间隙的倾角相同。

15、作为本发明的优选方案，所述第二凸台的斜面倾角、后直边斜短齿的倾角、汽封体内环与汽封体外环之间的排气侧间隙的倾角均为45～60°。

16、作为本发明的优选方案，所述内环汽封斜短齿组与第一凸台之间的径向间隙为δ，后直边斜短齿、前直边斜短齿、外环汽封斜短齿分别与第二凸台之间的径向间隙均为δ，汽封体内环与汽封体外环之间的间隙为μ，μ＝δ-(0.1～0.2mm)。

17、本发明的有益效果为：

18、本发明将隔板汽封或轴封汽封泄漏通道中的泄漏流分为两股汽流，其中一股汽流从进汽侧向出汽侧顺流流动，而另一股汽流在流动过程中流动方向发生逆转成为逆流，最终逆流加速与顺流在泄漏通道内直线碰撞、耗散，最大程度地增加了隔板汽封或轴封汽封泄漏流的流动阻力，从而减少了泄漏流的存在。

技术特征：

1.一种逆折、强制直线对冲汽封，其特征在于：包括转子(1)，转子(1)外套设有汽封体外环(2)，汽封体外环(2)内侧设置有内环槽，内环槽内设置有汽封体内环(3)，汽封体外环(2)内侧安装有汽封前长齿(4)和汽封后长齿(12)，汽封前长齿(4)位于汽封体内环(3)进汽侧，汽封后长齿(12)位于汽封体内环(3)的排气侧；

2.根据权利要求1所述的一种逆折、强制直线对冲汽封，其特征在于：所述内环汽封斜短齿组包括依次设置的第一内环汽封斜短齿(5)、第二内环汽封斜短齿(6)、第三内环汽封斜短齿(7)，第二内环汽封斜短齿(6)和第三内环汽封斜短齿(7)与第一凸台配合。

3.根据权利要求2所述的一种逆折、强制直线对冲汽封，其特征在于：所述第一内环汽封斜短齿(5)在径向上遮掩汽封体内环(3)与汽封体外环(2)之间的进汽侧间隙。

4.根据权利要求1所述的一种逆折、强制直线对冲汽封，其特征在于：所述第一内环汽封斜短齿(5)的倾角、第二内环汽封斜短齿(6)的倾角、第三内环汽封斜短齿(7)的倾角均为40～50°。

5.根据权利要求1所述的一种逆折、强制直线对冲汽封，其特征在于：所述第二凸台的斜面与前直边斜短齿(10)的中心线共面，外环汽封斜短齿(11)与第二凸台配合。

6.根据权利要求1所述的一种逆折、强制直线对冲汽封，其特征在于：所述后直边斜短齿(9)和前直边斜短齿(10)在靠近汽封体内环(3)与汽封体外环(2)之间的排气侧间隙的一侧均为直线，后直边斜短齿(9)和前直边斜短齿(10)配合形成渐缩通道。

7.根据权利要求6所述的一种逆折、强制直线对冲汽封，其特征在于：所述后直边斜短齿(9)的倾角比前直边斜短齿(10)的倾角比大3～5°。

8.根据权利要求7所述的一种逆折、强制直线对冲汽封，其特征在于：所述第二凸台的斜面倾角、后直边斜短齿(9)的倾角、汽封体内环(3)与汽封体外环(2)之间的排气侧间隙的倾角相同。

9.根据权利要求8所述的一种逆折、强制直线对冲汽封，其特征在于：所述第二凸台的斜面倾角、后直边斜短齿(9)的倾角、汽封体内环(3)与汽封体外环(2)之间的排气侧间隙的倾角均为45～60°。

10.据权利要求1～9任意一项所述的一种逆折、强制直线对冲汽封，其特征在于：所述内环汽封斜短齿组与第一凸台之间的径向间隙为δ，后直边斜短齿(9)、前直边斜短齿(10)、外环汽封斜短齿(11)分别与第二凸台之间的径向间隙均为δ，汽封体内环(3)与汽封体外环(2)之间的间隙为μ，μ＝δ-(0.1～0.2mm)。

技术总结本发明属于透平汽封技术领域，特别涉及一种逆折、强制直线对冲汽封。本发明的汽封结构中汽封体按内外环进行设计，内外环之间存在小间隙。在泄漏通道内，一部分泄漏流进入汽封体内外环小间隙并在该间隙的引导下流动方向发生逆折成为逆流，逆流泄漏流流量由相应汽封齿和汽封体内外环小间隙共同控制；而其余泄漏流则向汽封体出口方向流动形成顺流；在转子凸台和一系列汽封体上汽封齿的配合下，强制逆流加速与顺流泄漏流直线碰撞、耗散，从而达到减少泄漏的目的。技术研发人员：陈阳,谢苏燕,陶志坚,王姗,陈洪粉,王娟丽受保护的技术使用者：东方电气集团东方汽轮机有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11