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CN1076991A - 蒸汽轮机间隙密封的热位移结构 - Google Patents

蒸汽轮机间隙密封的热位移结构 Download PDF

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Abstract

用于在外壳体(1)和内部结构，特别是蒸汽轮机 内壳体之间的间隙(4)密封的结构，具有一个作为密 封元件的中间环(3)，其第一端(31)以高度可移，第二 端以侧向可移的方式夹持，其形状和位置可使内部压 力(P1)和间隙(4)内的压力(P2)之间的压力差(P1— P2)始终维持正值，并且产生始终将中间环(3)压向 支撑面(37)的力，该结构可避免使用内部构件并且防 止在中间环(3)内产生紊流，从而通过确定的、作用在 密封支撑面(37)上的力防止中间环(3)产生振动。

Description

本发明涉及一种在外壳体和内壳体之间的间隙密封的热位移结构，特别是用于蒸汽轮机。蒸汽轮机设有内壳体或其他内部结构及因各种机械的和热力学的缘故所设置的外壳体。外壳体和内壳体的不同的热膨胀会在运行中产生相对位置和间隙变化。由于蒸汽的进气道和排气道必须穿过外壳体和内壳体之间的间隙，所以为了避免蒸汽泄入间隙要采用一种密封结构作用为蒸汽道的组成部分，该结构要在任何运行状态下发生的相对位移和间隙变化中保证密封，并且在所有情况下只充许少量蒸汽进入间隙中。
对该问题已有各种不同的公知解决方案，特别是采用活塞环、活节套筒或中间环。本发明的目的在于对公知的中间环结构的改进。这种具有中间环的结构例如可以参见德国专利说明书DE4006327C2，德国公开专利说明书DE-OS1576986和德国专利说明书DE-PS974992。
管状中间环的典型结构是，其上端的外壳体内在密封条件下可沿高度方向移动，其下端被夹持在内壳体或其它内部结构上并且可做侧向位移。上端高度可移的夹持是以一个插入外壳体环形槽中配合簧上环缘的形式实现的，而在内壳体上侧向可移的夹持则是通过一个借助螺级环固定在中间环内的内凸缘实现的。为了保证能够做侧向位移，螺纹环不能以较大的力将中间环的凸缘压在内部结构上。否则在中间环内部设置的零件会造成不利的压力损失并且还会产生紊流，从而导致中间环在不利的条件下发生振动。
本发明的任务是，制造一种用于蒸汽通道或类似物相对于一个间隙密封的，具有中间环的结构，它可以平衡相对位移和间隙大小的变化，并且避免在中间环内采用内部构件。此处还应在所有的运行状态下排除中间环振动的可能。
本发明的解决方案是采用了一种密封外壳体和内部结构，特别是和内壳体之间的间隙的结构，它具有管状的中间环作为密封元件，中间环的第一端的高度方向可移的方式、第二端的侧向可移的方式被夹持，中间环的形状和位置可使其内部压力和间隙中的压力之间的压力差始终维持正值并且产生将中间环压向支撑面的力。本发明是以下列认识为依据作出的，即可以用中间环内本身的压力防止它产生振动，从而使密封结构不受侧向位移夹持的影响，仅通过中间环内和间隙之间的压力差即可保持稳定。通过这种方式可以避免使用螺纹环固定中间环
一种合适的实施例是，中间环的载面大致呈L形的管段，它具有：a）位于第一端的呈配合簧形插在外壳体环形槽中的环形边;b）位于第二端的具有至少一个密封支撑面的、向外伸出的环座，它压在内壳体的盆形开口上并可做侧向位移;c）一个呈一定角度自第一端向第二端锥形收敛的内部环形侧壁。
中间环内作用在环形侧壁上的压力将密封支撑面压紧在内壳体的盆形开口的底面上，所以在中间环上部的小的紊流力不再会导致振动产生。
为了保证在环座下面可能聚积的蒸汽或其他液体不致产生反压，以致于抵消上述效果，应采用一种有利的结构，即在环座支撑面的外侧制出底部间隙，该间隙至少一个卸载孔与前述间隙相通。这样在环座下部的支撑面旁始终作用着小于中间环内压的压力，从而，由于中间环内腔和间隙之间的压力差而产生了一个施加在支撑面上的精确限定的力。在密封支撑面下部可能逸出的蒸汽或其它液体自间隙内可排走，从而不致产生反压。
一般而言较为有利的是，在环座上开出一个或者若干个卸孔或槽。但卸载孔原则上也可以以内壳体中或压板上的通道形式载出现。
为了整个结构的安装和固定，最好用一个压板从外部将环座压在内壳体上，并且压板最好以固定的预紧力将环座夹持在内壳体上。这样就可在相对较小的压力差下保证可靠的密封。和设置在中间环内部的螺纹环不同，压板是一个简单的零件，它例如可以用螺栓固定在内壳体上，从上面将环座压紧。也可以用一块压板同时夹持若干个中间环，这样可在安装中进一步表现其优越之处。
根据中间环的大小可以在环座的下部外侧开出辅助支撑面，这样可避免在中间环的固定过程中产生过大的弯曲力。
最好使中间环构成穿过间隙进入内壳体的蒸汽通道的一部分，特别是对输送高压蒸汽给内壳体中的蒸汽机的蒸汽通道更应如此。
本发明的实例见附图所示。其中图1表于本发明所述结构的纵向剖视图，其图2表示图1中的结构的一个局部视图，其中的环座上增加了辅助支撑面。
在图1表示出汽轮机外壳体1和内壳体2之间的蒸汽通路的通道结构。蒸汽D的流动方向如箭头所示。外壳体在通道区内有一个蒸汽通道同心布置的环形槽11，在该槽内插有中间环3的第一端31，环形槽和第一端之间可以槽和弹簧的方式在高度方向上相对移动并且密封。环形槽11的深度要足以平衡两个壳体之间的间隙4宽度的任何变化。中间环3具有大致呈L形的横载面，但向下做少许收敛，从而形成锥形侧壁32，它与蒸汽流向之间构成一个锐角，该锐角例如为10到30度。在第二端33处的一个向外伸出的凸缘形环座的支撑面37靠在内壳体2内的盆形开口6的底面上。盆形开口6的宽度要足以容许中间环3为平衡外壳体1与内壳体2之间的相对位移而产生的侧向移动。在环座33的下部除了有支撑面37外还有底部间隙5，它通过至少一个卸载孔34与间隙4相通。这样在底部间隙5内的压力P2便与间隙4内的相等。在蒸汽管道和中间环3内部的压力P1因锥形环状侧壁32的缘故始终可以一个确定的力经中间环3的支撑面37作用在内壳体2上，当然此时要求压力P1需大于间隙4内的压力P2，而实际上在所有的运行状态下均是如此。由于这一确定的力的存在以及中间环3的顺畅的不易产生紊流的内部结构，从而可以避免造成中间环3因紊流而易产生振动。用于夹持中间环3的压板9由拧在螺纹8内的螺栓7固定。压板9以一预紧力压在环座上缘36上，从而即便在较低的蒸汽压力P1下也能保证一个最低压力。为了避免在中间环3上出现弯曲力矩，可在环座33上设置一个辅助支撑面35，如图2所示。利用压板9可以在必要时将若干个中间环3并列固定。本发明借助于中间环可以实现牢固的、可平衡相对运动的密封，由于避免了在中间环内设置内部构件，从而减少了压力损失，并且简化了装置。

Claims (9)

1、用于在外壳体(1)和内部构造，特别是蒸汽轮机内壳体(2)之间的间隙(4)密封的结构，具有作为密封元件的管状中间环(3)，中间环的第一端(31)以高度可移的方式、第二端(33)以侧向可移的方式被夹持，中间环的形状和位置可使其内部压力(P1)和间隙中的压力(P2)之间的压力差(P1-P2)始终维持正值，并且产生始终将中间环(3)压向支撑面(37)的力。
2、如权利要求1所述的结构，其特征是中间环（3）的横断面呈大致为L形的管段，它具有
a）位于第一端（31）处的呈配合簧形插在外壳体（1）的环形槽（11）内的环形边，
b）位于第二端处的具有至少一个密封支撑面（37）的、向外伸出的环座，该环座压在内壳体的盆形开口（6）上并可以做侧向位移，
c）一个以一定角度（α）向下呈锥形延伸的内部环形侧壁（32）。
3、如权利要求2所述的结构，其特征是，在环座（33）的下部外侧支撑面（37）旁有一个底部间隙（5），它经至少一个卸载孔（34）与间隙（4）相通。
4、如权利要求3所述的结构，其特征是，卸载孔（34）是位于环座（33）上的孔或槽。
5、如权利要求1至4之中任何一项所述的结构，其特征是，环座（33）外部由压板（9）压在内部体上。
6、如权利要求5所述的结构，其特征是，压板（9）以预紧力将环座（33）压在内壳体上。
7、如权利要求5或6所述的结构，其特征是，环座（33）在其外侧具有辅助支撑面（35）。
8、如权利要求5、6或7所述的结构，其特征是，压板（9）由螺栓（7）固定在内壳体上。
9、如上述权利要求之中任何一项所述的结构，其特征是，中间环（3）是穿过间隙（4）进入内壳体的蒸汽通道的一部分。
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