Устройство для уплотнения радиального зазора между ротором и статором турбины

Устройство содержит термоинерционное кольцо (ТК), оснащенное уплотнительными сегментами и установленное на плоских вкладышах, расположенных в радиальных пазах кольца. ТК закреплено болтовым соединением, которое одновременно выполняет функцию соединения корпусов соплового аппарата и фиксации плоских вкладышей в необходимом положении. ТК имеет возможность радиального перемещения в процессе сборки турбины в пределах зазора между отверстиями во вкладышах и стрежнями болтов, и окончательной фиксации болтовым соединением после сборки. Компактность и технологичность конструкции позволяет использовать ее в малоразмерных турбомашинах.

Полезная модель относится к турбостроению и может быть использована, в том числе, для турбомашин малой размерности.

Известно устройство для уплотнения радиального зазора между ротором и статором турбины [патент РФ 1369391, F01D 11/08, опубл. 20.07.1995], содержащее термоинерционное теплоизолированное кольцо, снабженное уплотнительными сегментами и установленное на радиальных элементах, размещенных и закрепленных в корпусе болтами. Кольцо снабжено радиальными пазами, а радиальные элементы выполнены в виде плоских вкладышей, закрепленных на корпусе и расположенных в радиальных пазах кольца.

Недостатком известной конструкции является невозможность обеспечить оптимальное распределение минимального радиального зазора между уплотнительными сегментами и ротором при сборке, так как термоинерционное кольцо фиксируется относительно оси статора турбины на корпусе соплового аппарата и не позволяет выполнять корректировку положения во время сборки турбины. Кроме того, известную конструкцию невозможно применить при сборке турбомашин малой размерности.

Задачей полезной модели является обеспечение минимального радиального зазора между уплотнительными сегментами и рабочими лопатками турбомашины с оптимальным его распределением, за счет обеспечения возможности корректировки положения термоинерционного кольца во время сборки турбины, а также обеспечения дополнительной термостабилизации термоинерционного кольца.

Задача решается тем, что в устройстве для уплотнения радиального зазора между ротором и статором турбины, содержащем корпуса соплового аппарата (СА), и расположенное в них термоинерционное теплоизолированное кольцо (ТК) с радиальными пазами, снабженное уплотнительными сегментами и установленное на плоских вкладышах, расположенных в радиальных пазах кольца и закрепленных на корпусе болтовым соединением, согласно полезной модели, болтовое соединение выполнено таким, что одновременно выполняет функцию соединения корпусов и фиксации плоских вкладышей, а плоские вкладыши выполнены с отверстиями для болтов, обеспечивающими возможность стяжки корпусов между собой и фиксацию вкладышей, при этом, кольцо имеет возможность радиального перемещения в процессе сборки в пределах зазора между отверстиями во вкладышах и стержнями болтов, и окончательной фиксации после сборки в результате зажатия корпусов и вкладышей между собой болтовым соединением.

Кроме того, для увеличения эффекта термостабилизации устройство может быть дополнительно снабжено теплоизолирующими уплотнительными элементами, установленными в проточках корпусов СА.

Отличительными признаками заявляемого устройства являются:

1. Выполнение болтового соединения таким образом, что одновременно соединяет корпуса СА и фиксирует ТК. Для чего в плоских вкладышах, на которых крепится ТК, выполнены отверстия для болтов, расположенных вне зоны установки ТК, что обеспечивает возможность стяжки корпусов СА болтами между собой и одновременную фиксацию вкладышей.

2. Возможность радиального перемещения ТК в процессе сборки в пределах зазора между отверстиями во вкладышах и стержнями болтов, и окончательной фиксации его после сборки за счет затяжки болтового соединения.

3. Установленные в проточках корпусов СА теплоизолирующие уплотнительные элементы, обеспечивающие дополнительную термостабилизацию кольца.

Наличие таких признаков позволяет корректировать положение ТК во время сборки турбины перед окончательным его зажатием между корпусами СА, что позволяет выставить минимальный радиальный зазор между уплотнительными сегментами и рабочими лопатками с оптимальным его распределением. Конструкция обеспечивает надежность стабилизации радиального зазора в процессе работы, наличие оптимизированного радиального зазора в турбомашине во время работы на переходных режимах, в том числе для турбомашин малой размерности.

Дополнительным преимуществом конструкции является компактность и технологичность, что позволяет использовать ее в малоразмерных турбомашинах.

Предложенное устройство поясняется следующими чертежами.

На фиг.1 изображена турбина, продольный разрез; на фиг.2 - вид А-А.

Устройство для уплотнения радиального зазора между ротором 1 и статором 2 турбины содержит термоинерционное кольцо 3, снабженное уплотнительными сегментами 4 и установленное на радиальных элементах, выполненных в виде плоских вкладышей 5, размещенных и закрепленных между корпусами 7 и 8 соплового аппарата посредством болтов 9. Корпуса 7 и 8 имеют окружные пазы, в которых установлены уплотнительные элементы 10. Вкладыши 5 расположены в радиальных пазах 11, выполненных в кольце 3.

Технологический процесс монтажа турбины, содержащего заявленное устройство, состоит в том, что сначала устанавливают ротор 1, затем выставляют кольцо 3 с установленными уплотнительными сегментами так, чтобы радиальный зазор между ротором 1 и сегментами 4 получил оптимальное распределение, обеспечивающее концентричную форму при работе турбомашины, после чего, затягивая болты 7 жестко закрепляют кольцо 3 между корпусами 7 и 8. Для обеспечения дополнительной термостабилизации ТК в пазах корпусов СА устанавливают уплотнительные элементы 10, препятствующие доступу горячих газов и излишнему прогреванию или охлаждению ТК при работе на переходных режимах. Элементы 10 выполнены, например, из металло-резины «сойферит», заполненной термостойким органосиликатом, или из другого подобного по свойствам материала. В процессе работы турбины кольцо 3 расширяется при разогреве турбины, или сжимается при ее остывании, в радиальном направлении, не теряя своей первоначальной центровки.

1. Устройство для уплотнения радиального зазора между ротором и статором турбины, содержащее корпуса соплового аппарата и расположенное в них термоинерционное кольцо с радиальными пазами, снабженное уплотнительными сегментами и установленное на плоских вкладышах, расположенных в радиальных пазах кольца и закрепленных болтовым соединением, отличающееся тем, что болтовое соединение выполнено таким, что одновременно выполняет функцию соединения корпусов и фиксации плоских вкладышей, а плоские вкладыши выполнены с отверстиями для болтов, обеспечивающими возможность стяжки корпусов между собой и фиксацию вкладышей, при этом кольцо имеет возможность радиального перемещения в процессе сборки в пределах зазора между отверстиями во вкладышах и стержнями болтов и окончательной фиксации после сборки в результате зажатия корпусов и вкладышей между собой болтовым соединением.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено теплоизолирующими уплотнительными элементами, установленными в проточках корпусов.