專利名稱：用于蒸汽輪機上的自動閉合汽封的制作方法
技術領域：
本發明公開了一種用于蒸汽輪機上的自動閉合汽封。
蒸汽輪機為了減少內部級與級之間的漏汽及防止內部蒸汽漏出到大氣，以往，都采用迷宮式汽封，如
圖1所示，每一圓汽封有六段弧塊3，每段弧塊上均有多個齒，齒尖1與轉動軸2間留有較小間隙(約0.6毫米)，為了防止齒尖1與軸2碰磨，弧塊3用彈簧4頂托，使其具有退讓2～3毫米的余地。盡管如此，仍難以避免齒尖1與軸2表面的磨損，特別是在汽輪機啟動和停機過程中發生的嚴重碰磨事故。如不及時處理這些事故，會造成汽輪機軸的彎曲。為矯正彎曲的軸，要付出很大的代價，并會大大縮短轉子的使用壽命。
80年代初，美國通用電氣公司研制了開合式汽封，即在汽輪機啟動及停機時，汽封能夠張開，使齒尖與軸表面的間隙增大至設定間隙與退讓余地之和，從而避免了碰磨，但存在結構復雜，尺寸大，不適于中國使用的問題；80年代末，美國布萊登公司研制了新一代開合式汽封，如圖2所示，它是利用置于上下弧塊3上的四個螺旋彈簧4產生的彈力作用，來避免齒尖1與軸2碰磨的，其能使上半圓汽封頂部弧塊3拱起，上半圓汽封兩側弧塊3上端張開，但存在不能使上半圓汽封兩側弧塊3下端張開(兩側弧塊3下端的張開需借助外力)，及螺旋彈簧4使用時間長易腐蝕結垢、壽命短、安裝不便、造價高等缺點。
本發明的目的是提供一種新型結構的用于蒸汽輪機上的自動閉合汽封。
本發明的目的是這樣實現的一種用于蒸汽輪機上的自動閉合汽封，它有弧塊、彈簧、彈簧槽，彈簧槽開在汽封水平中分面間的上下弧塊上，且位置沿軸心對稱，彈簧槽接疏水孔，彈簧置于彈簧槽內。
本發明的結構選擇與我國目前普遍使用的用彈簧片支持的迷宮式汽封相比，具有如下優點汽封齒不會與汽輪機軸發生磨損，避免在汽機啟動中發生汽輪機軸彎曲事故以及由此引起的動靜部件損傷，避免了事故檢修帶來的巨大經濟損失，保護了葉頂阻汽片的完好，減少了運行中的漏汽，使機組熱效率或出力得到提高。以我國目前的實際情況來說，選用本發明所述汽封一般可降低熱耗率25～45大卡/度，或提高出力1～2％，即降低標準煤耗4～7克/度。
另外，汽封齒的完好，使得軸端汽封不會向外漏氣，減少了發電機絕緣受潮及發電機轉子護環的應力腐蝕，防止調速系統生銹卡澀，避免滑銷系統生銹卡澀，避免出現重大經濟損失，且造價低，適合國情。
本發明所述汽封與已有開合式汽封相比具有如下優點(1).本發明僅安裝兩只垂直方向的彈簧，在汽輪機未工作狀態時，如圖5所示，彈力Ft將上半圓汽封整體托起，并使上半圓兩側弧塊下端受到張開方向的力矩2，結構簡單，部件少，力學關系直接；而已有開合式汽封安裝四只圓周方向的彈簧，汽輪機未工作狀態時，如圖6所示，彈力Ft1將上半圓汽封的頂部弧塊拱起，上半圓兩側弧塊在力矩Z1作用下，上端張開，但不能使上半圓兩側弧塊下端張開，下端的張開需借助外力，力學作用不完善。
(2).本發明的這種結構，上半圓汽封閉合時需壓縮彈簧y+h，如圖4所示，而下半圓汽封閉合時彈簧總壓縮量為y+2h，且還需克服下半圓汽封弧塊的重力，所以，方便地實現了下半圓汽封的閉合遲于上半圓汽封，更好地適應了啟動中由于下汽缸溫度低于上汽缸導致的下部汽封間隙小的狀態，增加了啟動的安全性；而已有開合式汽封無此優點。
(3).本發明的特殊結構，在汽輪機啟動時，如圖7所示，汽封每半圓的汽壓閉合垂直分力Fb較大，有利于保證汽封閉合動作的一致；而已有開合式汽封在汽轉機啟動時，如圖8所示，頂部及底部弧塊閉合力Fb1較小，閉合動作一致性差。
(4).本發明由于配置了彈簧座，采取了緊固措施，弧塊與彈簧成一體，便于作出明顯的永久標記，安裝容易不易錯，不易丟落彈簧；而已有開合式汽封彈簧是自由置入的，安裝時易脫出丟失，標記又在彈簧絲上，不易辨認，易裝錯。
(5).本發明由于設置了疏水孔，在汽輪機工作狀態中能不斷排除凝結水，可有效防止彈簧槽集結氧化物；而已有開合式汽封無疏水措施，時久銹垢堆集即會防礙彈簧動作。
(6).彈簧在長期高溫下工作，會有小量松弛，本發明由于彈簧座下可以加墊調節墊片用以補助彈簧松弛量，便于彈簧長期使用；而已有開合式汽封每次大修均需更換失效彈簧。
(7).由于本發明結構簡單，使得弧塊加工工作量小，整圓汽封只需作2個彈簧槽及4個進汽槽，而已有開合式汽封弧塊加工量大，整圈汽封需作4個彈簧槽及6個進汽槽。
圖1是已有迷宮式汽封斷面結構示意圖；圖2是已有美國布萊登公司汽封斷面結構示意圖；圖3是本發明所述汽封正常工作狀態下的斷面結構示意圖；圖4是本發明彈簧不同狀態的比較示意圖；圖5是彈簧對本發明汽封上半圓作用產生的力學關系圖；圖6是彈簧對已有開合式汽封上半圓作用產生的力學關系圖；圖7是汽壓對本發明汽封上半圓作用產生的力學關系圖；圖8是汽壓對已有開合式汽封上半圓作用產生的力學關系圖；圖9是本發明局部放大A示意圖；圖10是本發明旋轉剖示B-B示意圖；下面結合附圖對本發明的結構作進一步的說明實施例1如圖3所示，一種用于蒸汽輪機上的自動閉合汽封，它有沿轉動軸2均勻分布的六塊弧塊3、彈簧4、開在弧塊上的彈簧槽5。彈簧槽5開在水平中分面間的上下弧塊3上，且位置沿軸心對稱；如圖9所示，彈簧座9置于彈簧槽5底部，頂絲8將彈簧座9與弧塊3固定聯成一體，彈簧4套在彈簧座9上，彈簧在長期高溫下工作，會有小量松弛，此時，可旋下頂絲8，在彈簧座9下加墊合適的調節墊片7后固定；彈簧槽5底部開有疏水孔6，疏水孔6可以利用進氣孔將水排出；彈簧4可選用螺旋彈簧，其伸出彈簧槽5的高度即為計算好的工作壓縮度。如圖4所示，L1是彈簧自由長度，L2是彈簧安裝長度，L3是汽封上半圓閉合后彈簧長度，L4是汽封上、下半圓閉合后彈簧長度，Y＝L1-L2是彈簧的予壓縮度；H＝l2-l3＝l3-l4是半圓汽封的閉合行程。根據不同汽封的汽壓閉合力、閉合運動磨擦力、汽封結構的具體尺寸來選擇相適應的具體彈簧，彈簧可選用中徑6～11毫米、預壓縮度為4～12毫米、剛度為0.2～5公斤/毫米、工作壓縮度為4～6毫米；好的范圍是中徑7～10毫米、預壓縮度5～10毫米、剛度0.5～4公斤/毫米、工作壓縮度為4～6毫米。
水平中分面上部的三塊弧塊稱為上半圓汽封，下部的三塊弧塊稱為下半圓汽封，上、下圓汽封通過已有的常規方式相聯，中分面間上下兩側弧塊上開進氣槽。
整圓汽封安裝好時，上半圓汽封與下半圓汽封在水平中分面上的總間隙H1為二倍退讓余地(通常為4～6毫米)，而齒尖1與軸2表面間隙H2為設定間隙(通常可為0.6毫米)與退讓余地之和。兩垂直布置的螺旋彈簧4將上半圓氣封頂起張開，下半圓汽封則在弧塊自重和彈簧反力的作用下張開。
本發明和以往開合式汽封一樣，均是利用弧塊3在汽輪機帶負荷后，前后蒸汽壓差來完成閉合動作的，但在結構和開啟力學關系上均優于已有技術，下面是本發明的工作過程當啟動汽輪機到帶初始負荷以后，參見圖10，汽封圈外壓力為P1的蒸汽從進汽孔10、進氣槽11進入汽封圈背面(a、b面)，那么，弧塊有齒尖一面(C面)的平均汽壓值1/2(P1+P2)低于P1，當汽封弧塊前后蒸汽壓力差(P1-P2)增大到一定值時，汽封即克服彈簧力及運動摩擦阻力逐級閉合，進入正常運行狀態。
停機前減負荷到一定數值時，汽封弧塊前后蒸汽壓力差產生的閉合力不足以克服彈簧的彈性張力，汽封即逐級張開，故汽輪機在自額定轉速下降時，汽封已張開并達到2.5毫米以上的間隙，并保持到下次啟動帶負荷之后，從而保證了汽封齒尖不磨損汽輪機軸。
權利要求
1.一種用于蒸汽輪機上的自動閉合汽封；它有弧塊(3)、彈簧(4)、彈簧槽(5)；其特征是在汽封水平中分面間的上下弧塊(3)上開有彈簧槽(5)，彈簧槽(5)的位置沿轉動軸(2)對稱，彈簧槽(5)內裝有彈簧(4)。
2.如權利要求1所述的一種用于蒸汽輪機上的自動閉合汽封，其特征是水平中分面間的上下弧塊(3)間的總間隙II1為4～6毫米，齒尖1與軸2的表面間隙H2為2.6～3.6毫米。
3.如權利要求1或2所述的一種用于蒸汽輪機上的自動閉合汽封，其特征是彈簧槽(5)按疏水孔(6)。
4.如權利要求1或2所述的一種用于蒸汽輪機上的自動閉合汽封，其特征是彈簧槽(5)底部裝有彈簧座(9)，彈簧(4)套在彈簧座(9)上。
5.如權利要求3所述的一種用于蒸汽輪機上的自動閉合汽封，其特征是彈簧槽(5)底部裝有彈簧座(9)，彈簧(4)套在彈簧座(9)上。
6.如權利要求4所述的一種用于蒸汽輪機上的自動閉合汽封，其特征是彈簧座(9)下墊有調節墊片(7)。
7.如權利要求5所述的一種用于蒸汽輪機上的自動閉合汽封，其特征是彈簧座(9)下墊有調節墊片(7)。
8.如權利要求1或2所述的一種用于蒸汽輪機上的自動閉合汽封，其特征是彈簧(4)是螺旋彈簧，彈簧中徑為6～11毫米、預壓縮度為4～12毫米、剛度為0.2～5公斤/毫米、工作壓縮度為4～6毫米。
9.如權利要求7所述的一種用于蒸汽輪機上的自動閉合汽封，其特征是彈簧(4)是螺旋彈簧，彈簧(4)是螺旋彈簧，彈簧中徑為6～11毫米、預壓縮度為4～12毫米、剛度為0.2～5公斤/毫米、工作壓縮度為4～6毫米。
10.如權利要求9所述的一種用于蒸汽輪機上的自動閉合汽封，其特征是彈簧(4)是螺旋彈簧，彈簧(4)是螺旋彈簧，彈簧中徑為7～10毫米、預壓縮度為5～10毫米、剛度為0.5～4公斤/毫米、工作壓縮度為4～6毫米。
全文摘要
本發明公開了一種用于蒸汽輪機上的自動閉合汽封，它有弧塊、螺旋彈簧、位置在汽封水平中分面間的上下弧塊沿軸心對稱的彈簧槽，彈簧槽內裝有彈簧和調節墊片，彈簧槽接疏水孔，其克服了已有開合式汽封的不足，具有力學關系合理，開合合理，不磨損、適合國情等一系列優點。
文檔編號F01D11/00GK1168444SQ96106529
公開日1997年12月24日 申請日期1996年6月18日 優先權日1996年6月18日
發明者王理珊, 房德明 申請人:龍源電力集團公司