一種汽輪機軸封及用于該種軸封的汽封片的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種汽輪機軸封以及用于該種軸封的汽封片；所述軸封包括汽封片、彈簧和汽封座；汽封片自上而下包括梳齒、片體和安裝部，梳齒用于與汽輪機主軸相接觸，安裝部的側(cè)面還設(shè)有限位槽；汽封座上設(shè)有汽封槽，汽封槽的側(cè)面具有突出部，突出部的位置與汽封片的限位槽的位置相適配，汽封槽的深度大于汽封片的安裝部的高度，限位槽的寬度大于突出部的厚度；汽封片的安裝部插入汽封座的汽封槽中，突出部嵌入限位槽內(nèi)，彈簧位于所述汽封槽內(nèi)，彈簧的底端與汽封槽相接觸，頂端處在安裝部下方；其特征在于：汽封片的整體高度以及安裝部的高度不變，限位槽的寬度增加。該結(jié)構(gòu)在汽輪機出現(xiàn)汽缸偏移和主軸變形時，能確保汽輪機處于正常的工作狀態(tài)。
【專利說明】一種汽輪機軸封及用于該種軸封的汽封片
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種汽輪機部件，特別是在改進了技術(shù)方案后，密封性能得到了提高的汽輪機軸封，以及用于該種軸封的汽封片。
技術(shù)背景
[0002]汽輪機是一種將熱能轉(zhuǎn)化成蒸汽動能，再通過葉片、葉輪和轉(zhuǎn)子將動能轉(zhuǎn)化成機械能的旋轉(zhuǎn)式驅(qū)動機。由于工作原理簡單和能量轉(zhuǎn)換效率較高，汽輪機一直被廣泛應(yīng)用于發(fā)電、泵、風機和船舶動力等方面。然而在汽輪機的發(fā)展和應(yīng)用過程中，技術(shù)人員一直都要面對和克服蒸汽泄露的問題。
[0003]出現(xiàn)蒸汽泄漏的主要原因是汽輪機的主軸必須在汽缸內(nèi)穿過，而為了避免主軸在轉(zhuǎn)動過程中出現(xiàn)振動和汽缸劇烈碰撞，必須在主軸和汽缸之間留有間隙，而汽輪機內(nèi)的壓力高于大氣壓強，因此只要有間隙，蒸汽便難免通過間隙向外泄漏，影響能量轉(zhuǎn)化效率。此夕卜，蒸汽一旦泄漏到與汽缸鄰近的軸承箱內(nèi)，冷凝成水并跟隨潤滑油進入循環(huán)系統(tǒng)的話，將會使?jié)櫥腿榛?，導致頻繁更換和造成浪費。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)針對上述問題給出的解決方案是，在主軸和汽缸之間設(shè)置軸封以防止或減少高壓蒸汽泄露，同時在主軸與軸承箱之間設(shè)置油封，以進一步防止來自汽缸中的高壓蒸汽進入軸承箱中與潤滑油接觸。但很多汽輪機在投入使用一段時間后，都會因為振動而出現(xiàn)不同程度的汽缸偏移和主軸變形，這就導致軸封在原有的活動范圍內(nèi)無法有效填補間隙，加上軸封自身的磨損，蒸汽泄露會不斷增加。而當涌向軸承箱的蒸汽壓力過大時，油封發(fā)揮的作用也變得極其有限。
[0005]在實踐中，為汽缸和主軸做方位和形狀的矯正，幾乎不可能；而不斷因應(yīng)汽缸偏移和主軸變形的情況來更換不同尺寸和形狀的軸封，或更換它的主要組成部分，如汽封片或汽封座，來填補間隙，則非常昂貴和浪費材料，是極不現(xiàn)實的選項。因此，技術(shù)人員有必要設(shè)計一種軸封能在汽缸偏移和主軸變形后仍有效發(fā)揮密封作用的汽輪機，以及用于該種軸封的汽封片。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型的一個目的是為汽輪機提供一種高密封性能的軸封，使汽輪機在出現(xiàn)汽缸偏移和主軸變形時仍能保持正常的工作狀態(tài)。
[0007]為達到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是:一種汽輪機軸封，包括汽封片、彈簧和汽封座；其中，所述汽封片自上而下包括梳齒、片體和安裝部，梳齒用于與汽輪機主軸相接觸，安裝部的側(cè)面還設(shè)有限位槽；所述汽封座上設(shè)有汽封槽，汽封槽的側(cè)面具有突出部，突出部的位置與汽封片的限位槽的位置相適配，所述汽封槽的深度大于汽封片的安裝部的高度，所述限位槽的寬度大于突出部的厚度；汽封片的安裝部插入汽封座的汽封槽中，突出部嵌入限位槽，所述彈簧位于所述汽封槽內(nèi)，彈簧的底端與汽封槽相接觸，頂端處在安裝部下方；其特征在于，所述汽封片的整體高度和安裝部的高度不變，所述限位槽的寬度增加。
[0008]上述結(jié)構(gòu)由于較現(xiàn)有技術(shù)擁有更寬的限位槽，汽封片能沿著汽封槽側(cè)面的突出部作更大范圍的活動。因此當汽輪機主軸和汽封片的間隙因為汽缸偏移或主軸變形而趨于增大時，汽封片仍能在所述彈簧的驅(qū)使下，通過沿著所述汽封槽突出部的活動緊貼主軸。當主軸轉(zhuǎn)動時，在不同瞬時中，主軸和汽缸的間隙即使在較大的范圍內(nèi)不斷變化，汽封片只要擁有足夠?qū)挼南尬徊?，也能有效發(fā)揮密封性能。
[0009]在具體的實施例中，將所述限位槽寬度和突出部厚度的差值，與突出部厚度的比值設(shè)定在30%與40%之間，便足以應(yīng)對一臺背壓式汽輪機在運行后X年內(nèi)可能出現(xiàn)的汽缸偏移和主軸變形。實踐中，由于所述汽封片僅為弧形，而非完整的圓環(huán)，因此汽封片的數(shù)量至少應(yīng)為兩個，這些汽封片的高度均相等，但它們的限位槽寬度則既可以相等，也可以不相等，以適應(yīng)不同的主軸轉(zhuǎn)動環(huán)境和變形情況。作為優(yōu)選方案，本實用新型將一臺功率為2958kW、額定轉(zhuǎn)速為2985r/min的背壓式汽輪機的其中一個汽封片的限位槽設(shè)置為
8.02mm，使其和主軸的間隙始終處在0.02mm至0.07mm的可接受范圍之間。
[0010]本實用新型的另一個目的是提供一種用于上述汽輪機軸封的汽封片，使該種軸封在汽輪機出現(xiàn)汽缸偏移和主軸變形時，能確保汽輪機處于正常的工作狀態(tài)。
[0011]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是:一種用于汽輪機軸封的汽封片，所述汽封片自上而下包括梳齒、片體和安裝部，梳齒用于與汽輪機主軸接觸，安裝部的側(cè)面還設(shè)有限位槽；其特征在于:所述汽封片的高度為固定值，所述限位槽的寬度增加。
[0012]在具體的實施例中，將所述限位槽寬度設(shè)定在8.02mm-8.1Omm之間，汽封片便能將背壓式汽輪機的主軸和它自身的間隙始終保持在0.02mm至0.07mm這個可接受的范圍之內(nèi)。此外，作為對本實用新型的改進，將汽封片的限位槽寬度與汽封片高度的比值，設(shè)定在50%與60%之間。這樣不僅能最大限度地降低汽封片在汽輪機主軸和軸封其它部件之間活動時出現(xiàn)磨損和撞擊變形的風險，還會使汽封片的工作噪音得到控制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的使用狀態(tài)圖；
[0014]圖2為本實用新型的平面透視圖；
[0015]圖3為本實用新型的局部平面透視圖。
[0016]附圖標記說明
[0017]1、主軸；2、軸封；3、汽封片；4、梳齒；5、片體；6、安裝部；7、限位槽；8、彈簧；9、汽封座；10、汽封槽；11、突出部；12、汽缸；13、主軸螺紋。
【具體實施方式】
[0018]如圖1、圖2和圖3所示的一種汽輪機軸封及用于該種軸封的汽封片，它們均設(shè)在汽缸12內(nèi)，用于填補在汽缸12內(nèi)穿過的主軸1，和汽缸12內(nèi)壁的間隙。汽輪機投入使用后，由于汽缸內(nèi)存在高壓蒸汽，再加上各種振動和材料性能的衰減，汽缸12難免出現(xiàn)偏移，主軸I也會變形；而軸封2的作用就在于不斷根據(jù)汽缸12的偏移和主軸I的變形，通過彈簧8和主軸I對汽封片3的擠壓，來調(diào)整汽封片3所處的位置，讓汽封片3的梳齒4始終趨于緊貼轉(zhuǎn)動中的主軸1，使汽封片的片體5與主軸I的間隙保持在可接受的范圍內(nèi)，阻擋高壓蒸汽向外泄漏。
[0019]由于限位槽7中嵌有突出部11，因此整個汽封片3的活動范圍就是限位槽7的寬度和突出部11的厚度之差，當主軸I的變形和汽缸12的偏移嚴重到一定程度后，轉(zhuǎn)動中的主軸I和汽封片3的片體5之間的縫隙，就有可能大于限位槽7的寬度和突出部11的厚度之差，這樣汽封片3便不能有效地緊貼主軸I以阻擋主軸I周圍的高壓蒸汽向外泄漏。
[0020]所以，本實用新型通過增加限位槽7的寬度，來確保汽封片3能沿著汽封槽10的突出部11作更大范圍的活動，即當汽封片3在主軸I出現(xiàn)變形和汽缸12出現(xiàn)較嚴重的偏移時，汽封片3能仍能根據(jù)變形和偏移的情況，在主軸I轉(zhuǎn)動中的不同瞬時，相對于主軸I的軸心作徑向往復(fù)運動，使汽封片3的梳齒4始終在主軸螺紋13之間，趨于緊貼主軸I。為保證密封的有效性和汽封片3本身的活動穩(wěn)定性，限位槽7的寬度和突出部厚度的差值，與突出部的厚度之比應(yīng)優(yōu)選地被設(shè)定在30%與40%之間。
[0021]在圖3展示的實施例中，限位槽7的寬度W設(shè)為8.02mm，而汽封座9的突出部11的厚度T僅為5.8mm,當主軸I的變形和汽缸12的偏移結(jié)合后帶來的位移(附圖未顯示)多達0.05mm時，汽封片3仍能有效阻擋高壓蒸汽的大面積泄露，確保沒有高壓蒸汽進入與汽缸相鄰的軸承箱內(nèi)，造成油品乳化。
[0022]由于主軸I的變形和汽缸12的偏移的速度和程度在不同區(qū)域上會有所不同。因此在圖X展示的實施例中，根據(jù)主軸I的變形和汽缸12的偏移規(guī)律，將每一個弧形的汽封片3的限位槽7的寬度設(shè)為不同的值，能讓每個汽封片3更準確地適應(yīng)可能出現(xiàn)的與主軸I的間隙，組成一個能有效包裹和密封主軸I的完整的圓環(huán)。在本實施例中，上述汽封片3的限位槽7的寬度W為8.02臟，而在其它實施例中，限位槽7的寬度也可以在8.02mm-8.1Omm之間取值。
[0023]此外，考慮到降低汽封片在汽輪機主軸和軸封其它部件之間活動時出現(xiàn)磨損和撞擊變形的風險，以及希望盡可能控制汽封片的工作噪音，作為優(yōu)選方案，將汽封片3的限位槽7寬度與汽封片3高度的比值，設(shè)定在50%與60%之間。本實用新型的實施方式不受上述實施例限定，利用本領(lǐng)域的普通知識和慣用技術(shù)手段，在不脫離本實用新型的技術(shù)思想的前提下，還可以對本實用新型做出其它形式的修改、替換或變更，它們均落在本實用新型權(quán)利的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種汽輪機軸封，包括汽封片、彈簧和汽封座；其中，所述汽封片自上而下包括梳齒、片體和安裝部，梳齒用于與汽輪機主軸相接觸，安裝部的側(cè)面還設(shè)有限位槽；所述汽封座上設(shè)有汽封槽，汽封槽的側(cè)面具有突出部，突出部的位置與汽封片的限位槽的位置相適配，所述汽封槽的深度大于汽封片的安裝部的高度，所述限位槽的寬度大于突出部的厚度；汽封片的安裝部插入汽封座的汽封槽中，突出部嵌入限位槽內(nèi)，所述彈簧位于所述汽封槽內(nèi)，彈簧的底端與汽封槽相接觸，頂端處在安裝部下方；其特征在于:所述汽封片的整體高度以及安裝部的高度不變，所述限位槽的寬度增加。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽輪機軸封，其特征是:所述限位槽的寬度與突出部的厚度之間的差值與突出部的厚度之比在30%與40%之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽輪機軸封，其特征是:所述限位槽的寬度在8.02mm-8.1Omm之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽輪機軸封，其特征是:所述汽封片至少為兩個，每個汽封片的聞度均相等。
5.一種用于汽輪機軸封的汽封片,所述汽封片自上而下包括梳齒、片體和安裝部,梳齒用于與汽輪機主軸接觸，安裝部的側(cè)面還設(shè)有限位槽；其特征在于:所述汽封片的高度為固定值，所述限位槽的寬度增加。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于汽輪機軸封的汽封片，其特征是:所述限位槽的寬度在8.02mm-8.10mm 之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于汽輪機軸封的汽封片，其特征是:所述限位槽的寬度與汽封片的高度之比在50%與60%之間。
【文檔編號】F01D11/00GK203626894SQ201320645632
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】梁柱, 鄧雨生, 柯史壁, 王世川, 鐘定勇 申請人:中國石油化工集團公司