уплотнение турбины из фторполимеров

область применения

изобретение относится к энергомашиностроению, в частности к турбиностроению.

предшествующий уровень техники

турбины как все вращающиеся агрегаты в местах выхода вала из корпуса между валом, корпусом и диафрагмами имеют уплотнения. в зависимости от места установки различают три вида уплотнений: концевые, надбандажные и диафрагменные. наружные уплотнения предназначены для уменьшения утечек рабочего тела (пара, газа) при давлении выше атмосферного, или препятствовать проникновению внутрь корпуса наружного воздуха при давлении ниже атмосферного.

все известные лабиринтные уплотнения характеризуются сложностью конструкции, определяемой условиями безопасности. при этом остается нерешенной задача прогиба вала в работе при задевании ротором уплотнения. в этом случае выходят из строя сегменты уплотнений и поверхность вала.

усложнение конструкции уплотнений и использование в них различных материалов, позволяющих уменьшить зазоры, порой сводятся на нет практикой монтажа, наладки и ремонта уплотнений. из-за недостаточной квалификации специалистов зазоры вместо минимальных устанавливаются максимальными, что резко снижает кпд турбины. при плотной установке уплотнений на вал уплотняющие усики изнашивают поверхность вала.

принцип работы уплотнения любой конструкции заключается в обеспечении минимального пропуска пара через ряд малых зазоров, следовательно, требования к надежности уплотнения довольно высоки, а основной задачей разработчика уплотнений с радиальными зазорами является обеспечение удобства сборки и простоты ремонта при минимальных трудозатратах как на изготовление уплотнения, так и на его ремонт. существующие уплотнения характеризуются довольно сложными способами изготовления.

известно уплотнение турбины по полезной модели RU 10422 от 16 июля 1999 г, выбранное в качестве прототипа. это уплотнение содержит корпус, в котором выполнена, по крайней мере одна, кольцевая канавка, в которой размещено и жестко закреплено кольцо, имеющее на наружной стороне выступ, а на внутренней поверхности усики, при этом выступ и усики выполнены из материала на основе фторполимера, как и кольцо, которое имеет радиальный разрез.

согласно прототипу уплотнение имеет прямые усики, что следует отнести к недостаткам конструкции во всех случаях установки кольца, даже с учетом коэффициента линейного расширения фтopoплacтa-4. в случае отклонения вибрации ротора выше номинального имеет место естественный износ прямых усиков.

раскрытие изобретения

задачей изобретения является устранение указанных недостатков. технический результат выражается в снижении коэффициента трения, износа усиков и минимизации зазоров.

изобретением также нивелируется отрицательное свойство фтopoплacтa-4, выраженное температурной зависимостью

коэффициента линейного расширения с его всплеском при температуре 20 градусов цельсия.

поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что уплотнение турбины из фторполимеров для цилиндров низкого давления содержит корпус, в котором выполнена и установлена обойма с наружной и внутренней обработкой для размещения её в корпусе и жёсткого закрепления в ней фторполимерного кольца. кольцо имеет один радиальный разрез с нарезанными на внутренней поверхности усиками, при этом усики выполнены наклонными в обе стороны вала. данное уплотнение не имеет снижения своего уровня техники по всем другим параметрам. причинно-следственная связь признака, заключающегося в наклоне усиков, с техническим результатом определяется техническим эффектом, свойством, проявляющимся после изготовления, установки и эксплуатации.

известно, что наиболее применимый в практике данного узла и используемый в рабочем порядке фторопласт марки ф-4 лёгок в обработке и имеет низкую теплопроводность, что дает возможность варьировать технологии установки уплотнений на различных участках проточной части турбины в зависимости от зон температур и диаметров.

краткое описание чертежей

на фиг. l изображено радиальное сечение фторопластового кольца, установленного в обойму и представляющего концевое уплотнение.

лучший вариант осуществления изобретения

устройство имеет вал I ₅ внутреннюю обойму 2, корпус 3, кольцо 4 из фторопласта с усиками 5.

в предлагаемом изобретении выполняются усики, имеющие определённый наклон. не указывая угла наклона, определяемого рядом причин исполнительского характера, квалификации, имеющегося оборудования и др., в идеальном случае наклон имеет следующие преимущества:

- наклонный усик по окружности дает идеальное уплотнение, образуя гофру;

- наклонный усик пропускает большую массу вибрационных колебаний ротора с различной частотой не подвергаясь износу; - ряд усиков, выполненный на одном кольце в одном уплотнении, может долго служить, подвергаясь разборке и сборке.

промышленная применимость

выполнение кольца с наклонными усиками обеспечивает следующие свойства узла с достижением технического результата:

1. при определенных скоростях обычный прямой усик может стачиваться, а наклонный отклоняется на все время возмущения вибрации вала при критических оборотах, а так же в аварийных случаях. отклоняясь, усики могут выдержать вибрацию значительно дольше по времени, чем постоянное смещение вала на усики согласно проведенному опыту по критическим оборотам.

2. в данном варианте уплотнение остается в работе на все межремонтные периоды.

3. наклоны усиков определяются их высотой, диаметрами валов, формой выполнения, квалификацией исполнителей и опытом. определенным преимуществом данной конструкции является его плотность в остановленном роторе, что особенно важно для конденсационных турбин.

изобретение показывает работоспособность всех заложенных в нее факторов эксплуатационного характера, основными из которых является отсутствие прохождения среды в обе стороны: плотность уплотнительного кольца была достигнута хаотичным искривлением усиков по неровной поверхности существующего вала. в процессе работы усики на внутренней поверхности не изнашивают гладкую поверхность вала, частично отгибаясь и принимая рабочую форму, приобретают высокую эксплуатационную применимость и надежность, обеспечивая высокую плотность уплотнения, исключающую собственный износ. таким образом, данное уплотнение обеспечивает долговечность.