專利名稱：蒸汽輪機間隙密封的熱位移結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在外殼體和內(nèi)殼體之間的間隙密封的熱位移結(jié)構(gòu)，特別是用于蒸汽輪機。蒸汽輪機設(shè)有內(nèi)殼體或其他內(nèi)部結(jié)構(gòu)及因各種機械的和熱力學(xué)的緣故所設(shè)置的外殼體。外殼體和內(nèi)殼體的不同的熱膨脹會在運行中產(chǎn)生相對位置和間隙變化。由于蒸汽的進(jìn)氣道和排氣道必須穿過外殼體和內(nèi)殼體之間的間隙，所以為了避免蒸汽泄入間隙要采用一種密封結(jié)構(gòu)作用為蒸汽道的組成部分，該結(jié)構(gòu)要在任何運行狀態(tài)下發(fā)生的相對位移和間隙變化中保證密封，并且在所有情況下只充許少量蒸汽進(jìn)入間隙中。
對該問題已有各種不同的公知解決方案，特別是采用活塞環(huán)、活節(jié)套筒或中間環(huán)。本發(fā)明的目的在于對公知的中間環(huán)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。這種具有中間環(huán)的結(jié)構(gòu)例如可以參見德國專利說明書DE4006327C2，德國公開專利說明書DE-OS1576986和德國專利說明書DE-PS974992。
管狀中間環(huán)的典型結(jié)構(gòu)是，其上端的外殼體內(nèi)在密封條件下可沿高度方向移動，其下端被夾持在內(nèi)殼體或其它內(nèi)部結(jié)構(gòu)上并且可做側(cè)向位移。上端高度可移的夾持是以一個插入外殼體環(huán)形槽中配合簧上環(huán)緣的形式實現(xiàn)的，而在內(nèi)殼體上側(cè)向可移的夾持則是通過一個借助螺級環(huán)固定在中間環(huán)內(nèi)的內(nèi)凸緣實現(xiàn)的。為了保證能夠做側(cè)向位移，螺紋環(huán)不能以較大的力將中間環(huán)的凸緣壓在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上。否則在中間環(huán)內(nèi)部設(shè)置的零件會造成不利的壓力損失并且還會產(chǎn)生紊流，從而導(dǎo)致中間環(huán)在不利的條件下發(fā)生振動。
本發(fā)明的任務(wù)是，制造一種用于蒸汽通道或類似物相對于一個間隙密封的，具有中間環(huán)的結(jié)構(gòu)，它可以平衡相對位移和間隙大小的變化，并且避免在中間環(huán)內(nèi)采用內(nèi)部構(gòu)件。此處還應(yīng)在所有的運行狀態(tài)下排除中間環(huán)振動的可能。
本發(fā)明的解決方案是采用了一種密封外殼體和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，特別是和內(nèi)殼體之間的間隙的結(jié)構(gòu)，它具有管狀的中間環(huán)作為密封元件，中間環(huán)的第一端的高度方向可移的方式、第二端的側(cè)向可移的方式被夾持，中間環(huán)的形狀和位置可使其內(nèi)部壓力和間隙中的壓力之間的壓力差始終維持正值并且產(chǎn)生將中間環(huán)壓向支撐面的力。本發(fā)明是以下列認(rèn)識為依據(jù)作出的，即可以用中間環(huán)內(nèi)本身的壓力防止它產(chǎn)生振動，從而使密封結(jié)構(gòu)不受側(cè)向位移夾持的影響，僅通過中間環(huán)內(nèi)和間隙之間的壓力差即可保持穩(wěn)定。通過這種方式可以避免使用螺紋環(huán)固定中間環(huán)一種合適的實施例是，中間環(huán)的載面大致呈L形的管段，它具有a)位于第一端的呈配合簧形插在外殼體環(huán)形槽中的環(huán)形邊;b)位于第二端的具有至少一個密封支撐面的、向外伸出的環(huán)座，它壓在內(nèi)殼體的盆形開口上并可做側(cè)向位移;c)一個呈一定角度自第一端向第二端錐形收斂的內(nèi)部環(huán)形側(cè)壁。
中間環(huán)內(nèi)作用在環(huán)形側(cè)壁上的壓力將密封支撐面壓緊在內(nèi)殼體的盆形開口的底面上，所以在中間環(huán)上部的小的紊流力不再會導(dǎo)致振動產(chǎn)生。
為了保證在環(huán)座下面可能聚積的蒸汽或其他液體不致產(chǎn)生反壓，以致于抵消上述效果，應(yīng)采用一種有利的結(jié)構(gòu)，即在環(huán)座支撐面的外側(cè)制出底部間隙，該間隙至少一個卸載孔與前述間隙相通。這樣在環(huán)座下部的支撐面旁始終作用著小于中間環(huán)內(nèi)壓的壓力，從而，由于中間環(huán)內(nèi)腔和間隙之間的壓力差而產(chǎn)生了一個施加在支撐面上的精確限定的力。在密封支撐面下部可能逸出的蒸汽或其它液體自間隙內(nèi)可排走，從而不致產(chǎn)生反壓。
一般而言較為有利的是，在環(huán)座上開出一個或者若干個卸孔或槽。但卸載孔原則上也可以以內(nèi)殼體中或壓板上的通道形式載出現(xiàn)。
為了整個結(jié)構(gòu)的安裝和固定，最好用一個壓板從外部將環(huán)座壓在內(nèi)殼體上，并且壓板最好以固定的預(yù)緊力將環(huán)座夾持在內(nèi)殼體上。這樣就可在相對較小的壓力差下保證可靠的密封。和設(shè)置在中間環(huán)內(nèi)部的螺紋環(huán)不同，壓板是一個簡單的零件，它例如可以用螺栓固定在內(nèi)殼體上，從上面將環(huán)座壓緊。也可以用一塊壓板同時夾持若干個中間環(huán)，這樣可在安裝中進(jìn)一步表現(xiàn)其優(yōu)越之處。
根據(jù)中間環(huán)的大小可以在環(huán)座的下部外側(cè)開出輔助支撐面，這樣可避免在中間環(huán)的固定過程中產(chǎn)生過大的彎曲力。
最好使中間環(huán)構(gòu)成穿過間隙進(jìn)入內(nèi)殼體的蒸汽通道的一部分，特別是對輸送高壓蒸汽給內(nèi)殼體中的蒸汽機的蒸汽通道更應(yīng)如此。
本發(fā)明的實例見附圖所示。其中

圖1表于本發(fā)明所述結(jié)構(gòu)的縱向剖視圖，其圖2表示圖1中的結(jié)構(gòu)的一個局部視圖，其中的環(huán)座上增加了輔助支撐面。
在圖1表示出汽輪機外殼體1和內(nèi)殼體2之間的蒸汽通路的通道結(jié)構(gòu)。蒸汽D的流動方向如箭頭所示。外殼體在通道區(qū)內(nèi)有一個蒸汽通道同心布置的環(huán)形槽11，在該槽內(nèi)插有中間環(huán)3的第一端31，環(huán)形槽和第一端之間可以槽和彈簧的方式在高度方向上相對移動并且密封。環(huán)形槽11的深度要足以平衡兩個殼體之間的間隙4寬度的任何變化。中間環(huán)3具有大致呈L形的橫載面，但向下做少許收斂，從而形成錐形側(cè)壁32，它與蒸汽流向之間構(gòu)成一個銳角，該銳角例如為10到30度。在第二端33處的一個向外伸出的凸緣形環(huán)座的支撐面37靠在內(nèi)殼體2內(nèi)的盆形開口6的底面上。盆形開口6的寬度要足以容許中間環(huán)3為平衡外殼體1與內(nèi)殼體2之間的相對位移而產(chǎn)生的側(cè)向移動。在環(huán)座33的下部除了有支撐面37外還有底部間隙5，它通過至少一個卸載孔34與間隙4相通。這樣在底部間隙5內(nèi)的壓力P2便與間隙4內(nèi)的相等。在蒸汽管道和中間環(huán)3內(nèi)部的壓力P1因錐形環(huán)狀側(cè)壁32的緣故始終可以一個確定的力經(jīng)中間環(huán)3的支撐面37作用在內(nèi)殼體2上，當(dāng)然此時要求壓力P1需大于間隙4內(nèi)的壓力P2，而實際上在所有的運行狀態(tài)下均是如此。由于這一確定的力的存在以及中間環(huán)3的順暢的不易產(chǎn)生紊流的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而可以避免造成中間環(huán)3因紊流而易產(chǎn)生振動。用于夾持中間環(huán)3的壓板9由擰在螺紋8內(nèi)的螺栓7固定。壓板9以一預(yù)緊力壓在環(huán)座上緣36上，從而即便在較低的蒸汽壓力P1下也能保證一個最低壓力。為了避免在中間環(huán)3上出現(xiàn)彎曲力矩，可在環(huán)座33上設(shè)置一個輔助支撐面35，如圖2所示。利用壓板9可以在必要時將若干個中間環(huán)3并列固定。本發(fā)明借助于中間環(huán)可以實現(xiàn)牢固的、可平衡相對運動的密封，由于避免了在中間環(huán)內(nèi)設(shè)置內(nèi)部構(gòu)件，從而減少了壓力損失，并且簡化了裝置。
權(quán)利要求
1.用于在外殼體(1)和內(nèi)部構(gòu)造，特別是蒸汽輪機內(nèi)殼體(2)之間的間隙(4)密封的結(jié)構(gòu)，具有作為密封元件的管狀中間環(huán)(3)，中間環(huán)的第一端(31)以高度可移的方式、第二端(33)以側(cè)向可移的方式被夾持，中間環(huán)的形狀和位置可使其內(nèi)部壓力(P1)和間隙中的壓力(P2)之間的壓力差(P1-P2)始終維持正值，并且產(chǎn)生始終將中間環(huán)(3)壓向支撐面(37)的力。
2.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征是中間環(huán)(3)的橫斷面呈大致為L形的管段，它具有a)位于第一端(31)處的呈配合簧形插在外殼體(1)的環(huán)形槽(11)內(nèi)的環(huán)形邊，b)位于第二端處的具有至少一個密封支撐面(37)的、向外伸出的環(huán)座，該環(huán)座壓在內(nèi)殼體的盆形開口(6)上并可以做側(cè)向位移，c)一個以一定角度(α)向下呈錐形延伸的內(nèi)部環(huán)形側(cè)壁(32)。
3.如權(quán)利要求2所述的結(jié)構(gòu)，其特征是，在環(huán)座(33)的下部外側(cè)支撐面(37)旁有一個底部間隙(5)，它經(jīng)至少一個卸載孔(34)與間隙(4)相通。
4.如權(quán)利要求3所述的結(jié)構(gòu)，其特征是，卸載孔(34)是位于環(huán)座(33)上的孔或槽。
5.如權(quán)利要求1至4之中任何一項所述的結(jié)構(gòu)，其特征是，環(huán)座(33)外部由壓板(9)壓在內(nèi)部體上。
6.如權(quán)利要求5所述的結(jié)構(gòu)，其特征是，壓板(9)以預(yù)緊力將環(huán)座(33)壓在內(nèi)殼體上。
7.如權(quán)利要求5或6所述的結(jié)構(gòu)，其特征是，環(huán)座(33)在其外側(cè)具有輔助支撐面(35)。
8.如權(quán)利要求5、6或7所述的結(jié)構(gòu)，其特征是，壓板(9)由螺栓(7)固定在內(nèi)殼體上。
9.如上述權(quán)利要求之中任何一項所述的結(jié)構(gòu)，其特征是，中間環(huán)(3)是穿過間隙(4)進(jìn)入內(nèi)殼體的蒸汽通道的一部分。
全文摘要
用于在外殼體(1)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，特別是蒸汽輪機內(nèi)殼體之間的間隙(4)密封的結(jié)構(gòu)，具有一個作為密封元件的中間環(huán)(3)，其第一端(31)以高度可移，第二端以側(cè)向可移的方式夾持，其形狀和位置可使內(nèi)部壓力(P1)和間隙(4)內(nèi)的壓力(P2)之間的壓力差(P1—P2)始終維持正值，并且產(chǎn)生始終將中間環(huán)(3)壓向支撐面(37)的力，該結(jié)構(gòu)可避免使用內(nèi)部構(gòu)件并且防止在中間環(huán)(3)內(nèi)產(chǎn)生紊流，從而通過確定的、作用在密封支撐面(37)上的力防止中間環(huán)(3)產(chǎn)生振動。
文檔編號F01D11/00GK1076991SQ9211228
公開日1993年10月6日 申請日期1992年9月30日 優(yōu)先權(quán)日1991年11月5日
發(fā)明者D·蘇斯 申請人:西門子公司