способ для точного размещения в радиальном направлении щеточного уплотнения турбины и устройство для его осуществления (варианты)

Формула изобретения

1. Устройство (10) для точного размещения щеточного уплотнения турбины (12) относительно ротора (R) турбины, содержащее сегмент (18) основного уплотнения, имеющий щель (30), открытую по направлению к ротору (R) турбины и образующую внутренний выступ (36), обращенный в сторону от ротора (R), сегмент (28) щеточного уплотнения, имеющий наружный буртик (38), обращенный по направлению к ротору (R), и часть (28А), которая меньше по размеру в поперечном сечении, чем указанная щель (30) сегмента (18) основного уплотнения для того, чтобы иметь возможность вставить сегмент (28) щеточного уплотнения в щель (30) так, что буртик (38) сегмента (28) щеточного уплотнения покрывает внутренний выступ (36) сегмента (18) основного уплотнения, и сегмент (28) щеточного уплотнения может перемещаться в радиальном направлении относительно сегмента (18) основного уплотнения и ротора (R), и буртик (38) сегмента (28) щеточного уплотнения выполнен с возможностью перемещения по направлению к внутреннему выступу (36) сегмента (18) основного уплотнения и от него, и средство (34) для того, чтобы вставить с усилием указанный сегмент щеточного уплотнения (28) по направлению к ротору (R) так, что расположенные с промежутками участки на буртике (38) сегмента (28) щеточного уплотнения входят в контакт с расположенными с промежутками участками на выступе (36) сегмента (18) основного уплотнения для того, чтобы разместить и удержать буртик (38) сегмента (28) щеточного уплотнения в прочном зацеплении с выступом (36) сегмента (18) основного уплотнения и таким образом предотвратить «смещение» в радиальном направлении сегмента (28) щеточного уплотнения относительно сегмента (18) основного уплотнения и ротора (R).

2. Устройство (10) по п.1, в котором сегмент (18) основного уплотнения является сегментом лабиринтного уплотнения (18).

3. Устройство (10) по п.1, в котором сегмент (18) основного уплотнения имеет форму арки для размещения сегмента (18) основного уплотнения вокруг ротора (R) и имеет наружную периферическую поверхность (40), обращенную в сторону от ротора (R), внутреннюю периферическую поверхность (42), расположенную с промежутками в радиальном направлении внутрь от наружной периферической поверхности (40) и обращенную по направлению к ротору (R), и щель (30), образованную в сегменте (18) основного уплотнения между его наружной и внутренней периферическими поверхностями (40, 42), причем щель (30) имеет радиальную часть (30А), открытую на внутренней периферической поверхности (42) и проходящую от ротора (R) по направлению к наружной периферической поверхности (40), и осевую часть (30В), расположенную с промежутками от наружной и внутренней периферических поверхностей (40, 42) и присоединяющуюся в поперечной связи от стороны радиальной части (30А) щели (30) вдоль ротора (R) для того, чтобы образовать внутренний выступ (36) в сегменте (18) основного уплотнения, обращенный в сторону от ротора (R).

4. Устройство (10) по п.3, в котором сегмент (28) щеточного уплотнения имеет форму арки для того, чтобы соответствовать сегменту (18) основного уплотнения в форме арки, и имеет радиальную секцию (28В) и осевую секцию (28С), соединенные и присоединяющиеся в поперечной связи от стороны радиальной секции (28В) для того, чтобы образовать наружный буртик (38) на сегменте (28) щеточного уплотнения, обращенный по направлению к ротору (R) так, что радиальная и осевая секции (28В, 28С) сегмента (28) щеточного уплотнения соответствуют по форме и размеру радиальной и осевой частям (30А, 30В) щели (30) сегмента (18) основного уплотнения для того, чтобы пригнать их на скользящей посадке так, что сегмент (28) щеточного уплотнения может перемещаться в радиальном направлении относительно сегмента (18) лабиринтного уплотнения и ротора (R), и буртик (38) сегмента (28) щеточного уплотнения покрывает внутренний выступ (36) сегмента (18) основного уплотнения и может перемещаться по направлению к нему и от него.

5. Устройство (10) по п.1, в котором указанное средство (34) для того, чтобы вставить с усилием сегмент (28) щеточного уплотнения по направлению к ротору (R) включает, по меньшей мере, два резьбовых отверстия (44), простирающиеся через сегмент (18) основного уплотнения к щели (30) на расположенных с промежутками участках на сегменте (18) основного уплотнения.

6. Устройство (10) по п.5, в котором средство (34) для того, чтобы вставить с усилием сегмент (28) щеточного уплотнения по направлению к ротору (R) дополнительно включает, по меньшей мере. два установочных винта (46), каждый из которых затягивается в одно из резьбовых отверстий (44) сегмента (18) основного уплотнения и входит в контакт с сегментом (28) щеточного уплотнения на расположенных с промежутками участках для того, чтобы разместить и удержать буртик (38) сегмента (28) щеточного уплотнения в прочном зацеплении с выступом (36) сегмента основного уплотнения(18).

7. Устройство (10) для точного размещения щеточного уплотнения (12) турбины относительно ротора (R) турбины, содержащее сегмент (18) лабиринтного уплотнения в форме арки для размещения вокруг ротора (R) турбины и имеющий наружную периферическую поверхность (40), обращенную в сторону от ротора (R), внутреннюю периферическую поверхность (42), расположенную с промежутками в радиальном направлении внутрь от наружной периферической поверхности (40) и обращенную по направлению к ротору (Р), и щель (30), образованную в сегменте (18) лабиринтного уплотнения между его наружной и внутренней периферическими поверхностями (40, 42), и имеющую радиальную часть (30А), открытую на внутренней периферической поверхности (42) и простирающуюся от ротора (R) по направлению к наружной периферической поверхности (40), и осевую часть (30В), расположенную с промежутками от наружной и внутренней периферических поверхностей (40, 42) и присоединяющуюся в поперечной связи от стороны радиальной части (30А) щели (30) вдоль ротора (R) для того, чтобы образовать внутренний выступ (36) в форме арки в сегменте (18) лабиринтного уплотнения, обращенный в сторону от ротора (R), причем сегмент (18) лабиринтного уплотнения также имеет, по меньшей мере, два резьбовых отверстия (44), проходящие от наружной периферической поверхности (40) к осевой части (30А) щели (30) и расположенные с промежутками один от другого вдоль длины арки сегмента (18) лабиринтного уплотнения; сегмент (28) щеточного уплотнения в форме арки для того, чтобы соответствовать форме сегмента (18) лабиринтного уплотнения, причем указанный сегмент (28) щеточного уплотнения имеет радиальную секцию (28В) и осевую секцию (28С), соединенные и присоединяющиеся в поперечной связи от стороны радиальной секции (28В) для того, чтобы образовать наружный буртик (38) в форме арки на сегменте (28) щеточного уплотнения, обращенный по направлению к ротору (R), причем сегмент (28) щеточного уплотнения имеет часть (28А), которая меньше по размеру в поперечном сечении, чем щель (30) в сегменте (18) лабиринтного уплотнения так, что радиальная и осевая секции (28В, 28С) сегмента (28) щеточного уплотнения пригнаны на скользящей посадке внутрь радиальной и осевой частей (30А, 30В) щели (30) сегмента (18) лабиринтного уплотнения так, что сегмент (28) щеточного уплотнения может перемещаться в радиальном направлении относительно сегмента (18) лабиринтного уплотнения и ротора (R), и буртик (38) сегмента (28) щеточного уплотнения покрывает внутренний выступ (36) сегмента (18) лабиринтного уплотнения и может перемещаться по направлению к нему и от него, и, по меньшей мере, два винта (46), каждый из которых затянут в одно из резьбовых отверстий (44) сегмента (18) лабиринтного уплотнения для того, чтобы вставить с усилием сегмент (28) щеточного уплотнения по направлению к ротору (R) так, что винты (46) контактируют на расположенных с промежутками участках на сегменте (28) щеточного уплотнения для того, чтобы разместить и удержать буртик (38) сегмента (28) щеточного уплотнения в прочном зацеплении с выступом (36) сегмента (18) лабиринтного уплотнения и таким образом предотвратить «смещение» в радиальном направлении сегмента (28) щеточного уплотнения относительно сегмента (18) лабиринтного уплотнения и ротора (R).

8. Способ точного размещения щеточного уплотнения (12) турбины относительно ротора (R) турбины, содержащий следующие стадии: обеспечивают сегмент (18) основного уплотнения, имеющий щель (30), открытую по направлению к ротору (R) турбины и образующую внутренний выступ (36), обращенный в сторону от ротора (R), обеспечивают сегмент (28) щеточного уплотнения, имеющий наружный буртик (38), обращенный по направлению к ротору (R), и часть (28А), которая меньше по размеру в поперечном сечении, чем щель (30) сегмента (18) основного уплотнения так, чтобы сегмент (28) щеточного уплотнения мог быть пригнан на скользящей посадке в щель (30) сегмента (18) основного уплотнения, вставляют на скользящей посадке сегмент (28) щеточного уплотнения в щель (30) сегмента (18) основного уплотнения так, что сегмент (28) щеточного уплотнения может перемещаться в радиальном направлении относительно сегмента (18) основного уплотнения и ротора (R), и буртик (38) сегмента (28) щеточного уплотнения покрывает внутренний выступ (36) сегмента (18) основного уплотнения и может перемещаться по направлению к нему и от него, и вставляют с усилием сегмент (28) щеточного уплотнения по направлению к ротору (R) так, что расположенные с промежутками участки на буртике (38) сегмента (28) щеточного уплотнения входят в контакт с расположенными с промежутками участками на выступе (36) сегмента (28) основного уплотнения для того, чтобы разместить и удержать буртик (38) сегмента (28) щеточного уплотнения в прочном зацеплении с выступом (36) сегмента (18) основного уплотнения и таким образом предотвратить «смещение» в радиальном направлении сегмента (28) щеточного уплотнения относительно сегмента (18) основного уплотнения и ротора (R).

9. Способ по п.8, в котором сегмент (18) основного уплотнения является сегментом (18) лабиринтного уплотнения.

10. Способ по п.8, в котором предусматривают, что сегмент (18) основного уплотнения имеет форму арки для размещения сегмента (18) основного уплотнения вокруг ротора (R), наружную периферическую поверхность (40), обращенную в сторону от ротора (R), внутреннюю периферическую поверхность (42), расположенную с промежутками в радиальном направлении внутрь от наружной периферической поверхности (40) и обращенную по направлению к ротору (R), и щель (30), образованную в сегменте (18) основного уплотнения между его наружной и внутренней периферическими поверхностями (40, 42), причем щель (30) имеет радиальную часть (30А), открытую на внутренней периферической поверхности (42) и проходящую от ротора (R) по направлению к наружной периферической поверхности (40), и осевую часть (30В), расположенную с промежутками от наружной и внутренней периферических поверхностей (40, 42) и присоединяющуюся в поперечной связи от стороны радиальной части (30В) щели (30) вдоль ротора (R) для того, чтобы образовать внутренний выступ (36) в сегменте (18) основного уплотнения, обращенный в сторону от ротора (R).

11. Способ по п.8, в котором предусматривают, что сегмент (28) щеточного уплотнения имеет форму арки для того, чтобы соответствовать форме арки сегмента (18) основного уплотнения, радиальную секцию (28В) и осевую секцию (28С), соединенные и присоединяющиеся в поперечной связи от стороны радиальной секции (28В) для того, чтобы образовать наружный буртик (38) на сегменте (28) щеточного уплотнения, обращенный по направлению к ротору (R) так, что радиальная и осевая секции (28В, 28С) сегмента (28) щеточного уплотнения соответствуют по форме и размеру радиальной и осевой частям (30A, 30В) щели (30) сегмента (18) основного уплотнения для того, чтобы пригнать их на скользящей посадке, и сегмент (28) щеточного уплотнения может перемещаться в радиальном направлении относительно сегмента (18) основного уплотнения и ротора (R), и буртик (38) сегмента (28) щеточного уплотнения покрывает внутренний выступ (36) сегмента (18) основного уплотнения и может перемещаться по направлению к нему и от него.

12. Способ по п.8, в котором сегмент (28) щеточного уплотнения вставляют с усилием по направлению к ротору (R), для чего обеспечивают, по меньшей мере, два резьбовых отверстия (44), проходящих через сегмент (18) основного уплотнения к щели (30) на расположенных с промежутками участках на сегменте (18) основного уплотнения и обеспечивают, по меньшей мере, два винта (46), каждый из которых затянут в одно из резьбовых отверстий (44) сегмента (18) основного уплотнения и входит в контакт с расположенными с промежутками участками на сегменте (28) щеточного уплотнения для того, чтобы разместить и удержать буртик (38) сегмента (28) щеточного уплотнения в прочном зацеплении с выступом (36) сегмента (18) основного уплотнения.

13. Способ точного размещения щеточного уплотнения (12) турбины относительно ротора (R) турбины, содержащей следующие стадии: обеспечивают сегмент (18) лабиринтного уплотнения, имеющий форму арки для размещения вокруг ротора (Д), наружную периферическую поверхность (40), обращенную в сторону от ротора (R), внутреннюю периферическую поверхность (42), расположенную с промежутками в радиальном направлении внутрь от наружной периферической поверхности (40) и обращенную по направлению к ротору (R), и щель (30), образованную в сегменте (18) лабиринтного уплотнения между его наружной и внутренней периферическими поверхностями (40, 42) и имеющую радиальную часть (30А), открытую на внутренней периферической поверхности (42), проходящую от ротора (R) по направлению к наружной периферической поверхности (40), и осевую часть (30В), расположенную с промежутками от наружной и внутренней периферических поверхностей (40, 42) и присоединяющуюся в поперечной связи от стороны радиальной части (30А) щели (30) вдоль ротора (R) для того, чтобы определить внутренний выступ (36) в форме кольца в сегменте (18) лабиринтного уплотнения, обращенный в сторону от ротора (R), обеспечивают сегмент (28) щеточного уплотнения, имеющий форму арки для того, чтобы соответствовать форме арки сегмента (18) лабиринтного уплотнения, радиальную секцию (28В) и осевую секцию (28С), соединенные и присоединяющиеся в поперечной связи от стороны радиальной секции (28В) для того, чтобы образовать наружный буртик (38) в форме арки на сегменте (28) щеточного уплотнения (28), обращенный по направлению к ротору (R), так что радиальная и осевая секции (28В, 28С) сегмента (28) щеточного уплотнения соответствуют по форме и размерам радиальной и осевой частям (30А, 30В) щели (30) сегмента (18) основного уплотнения для того, чтобы пригнать их на скользящей посадке, и сегмент (28) щеточного уплотнения может перемещаться в радиальном направлении относительно сегмента (18) основного уплотнения и ротора (R), и буртик (38) сегмента (28) щеточного уплотнения покрывает внутренний выступ (36) сегмента (18) основного уплотнения и может перемещаться по направлению к нему и от него, вставляют на скользящей посадке сегмент (28) щеточного уплотнения в щель (30) сегмента (18) лабиринтного уплотнения так, что радиальная секция (28В) сегмента щеточного уплотнения (28) пригоняется в радиальную часть (30А) щели (30) сегмента (18) лабиринтного уплотнения, и осевая секция (28С) сегмента (28) щеточного уплотнения пригоняется в осевую часть (30В) щели (30) сегмента (18) лабиринтного уплотнения, и обеспечивают, по меньшей мере, два резьбовых отверстия (44), проходящих через сегмент (18) лабиринтного уплотнения от наружной периферической поверхности (40) до осевой части (ЗОВ) щели (30) и расположенные с промежутками друг от друга вдоль длины арки сегмента (18) лабиринтного уплотнения, и вворачивают винт (46) в каждое из двух резьбовых отверстий (44) сегмента (18) лабиринтного уплотнения так, что он входит в контакт с расположенными с промежутками участками на сегменте (28) щеточного уплотнения для того, чтобы разместить и удержать буртик (38) сегмента (28) щеточного уплотнения в прочном зацеплении с выступом (36) сегмента (18) лабиринтного уплотнения для того, чтобы предотвратить «смещение» в радиальном направлении сегмента (28) щеточного уплотнения относительно сегмента (18) лабиринтного уплотнения и ротора (R).

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение, в основном, относится к щеточным уплотнениям для роторных машин, таких как паровые и газовые турбины, и, более конкретно, касается устройства и способа для точного размещения в радиальном направлении щеточного уплотнения в желаемом положении относительно ротора машины.

Роторные машины, такие как паровые и газовые турбины, используемые для производства энергии и применения в качестве механических приводов, являются обычно большими машинами, имеющими множество ступеней турбины. В турбинах среда высокого давления, протекающая через ступени турбины, должна проходить через ряд неподвижных и вращающихся узлов, и уплотнения обычно используются между неподвижными и вращающимися узлами для того, чтобы свести к минимуму утечку среды. Эффективность турбины зависит от способности уплотнений предотвращать утечку среды.

Традиционно одним типом уплотнения, который используется для контроля утечки среды в турбинах, является лабиринтное уплотнение, которое имеет острые жесткие зубья. Несмотря на то, что лабиринтное уплотнение является вполне надежным, его характеристика ухудшается с течением времени. Это происходит в результате нестационарных явлений, при которых неподвижные и вращающиеся узлы перемещаются в радиальном направлении относительно друг друга и таким образом препятствуют друг другу, что является причиной трения на зубьях лабиринтного уплотнения, так что увеличивается зазор между неподвижными и вращающимися узлами, и создается возможность увеличения утечки.

Другим типом уплотнения, который используется в сочетании с лабиринтным уплотнением, чтобы улучшить контроль за утечкой, является щеточное уплотнение. Щеточное уплотнение обычно менее склонно к утечке, чем лабиринтное уплотнение, потому что щеточное уплотнение имеет уплотнительные щетинки, которые могут изгибаться и таким образом лучше приспосабливаться к относительному перемещению в радиальном направлении между неподвижными и вращающимися узлами. Щеточное уплотнение также обычно лучше приспосабливается к неровностям поверхности, чем лабиринтное уплотнение. Такое сочетание устройств щеточного и лабиринтного уплотнения описано, например, в патенте США №5749584.

Однако при сочетании устройств щеточного и лабиринтного уплотнения должна быть достигнута точная установка в определенное положение в радиальном направлении щеточного уплотнения относительно ротора с целью получения оптимальной характеристики, в то же время не оказывая вредных воздействий на динамику ротора.

В известном способе размещения уплотнения, описанном, например, в патенте США № 5630590, предусмотрена щель в лабиринтном уплотнении, куда заходит щеточное уплотнение. Размер щели в поперечном сечении больше, чем размер в поперечном сечении части щеточного уплотнения, которая заходит в щель, чтобы облегчить монтаж щеточного уплотнения к лабиринтному уплотнению. Больший размер щели в поперечном сечении приводит в результате к значительному радиальному зазору между щеточным уплотнением и лабиринтным уплотнением, что дает возможность щеточному уплотнению смещаться в радиальном направлении внутри щели, затрудняя точное выравнивание щеточного уплотнения относительно ротора. Современный способ может дать возможность изменять положение уплотнения в радиальном направлении на несколько тысяч дюймов по длине его дуги. Эти изменения могут ухудшить желаемую характеристику уплотнения.

Следовательно, существует необходимость в новом техническом решении, которое обеспечит эффективное решение вышеуказанной проблемы, не создавая никаких новых проблем взамен нее.

Настоящее изобретение предусматривает устройство и способ для точного размещения в радиальном направлении щеточного уплотнения турбины, которые спроектированы, чтобы удовлетворить вышеуказанным требованиям. Устройство и способ по настоящему изобретению обеспечивают желаемое положение щеточного уплотнения относительно ротора для того, чтобы повысить характеристику уплотнения. Современный способ монтажа щеточного уплотнения к лабиринтному уплотнению в основном сохраняется, но при этом исключается возможность смещения щеточного уплотнения в радиальном направлении внутри щели лабиринтного уплотнения. Вместо этого, когда щеточное уплотнение вставлено в щель лабиринтного уплотнения и установлено в определенное положение по периферии относительно него, тогда используются установочные винты для того, чтобы вставить с усилием щеточное уплотнение в желаемое положение в радиальном направлении относительно лабиринтного уплотнения. Этот кажущийся простым дополнительный элемент устройства и стадия способа дают возможность достижения полного контроля размещения щеточного уплотнения относительно лабиринтного уплотнения по периферии и в радиальном направлении.

В одном конструктивном исполнении настоящего изобретения предусмотрено устройство для точного размещения щеточного уплотнения турбины относительно ротора турбины, содержащее сегмент основного уплотнения, имеющий щель, открытую по направлению к ротору турбины и образующую внутренний выступ, обращенный в сторону от ротора, сегмент щеточного уплотнения, имеющий наружный буртик, обращенный по направлению к ротору, и часть, которая меньше по размеру в поперечном сечении, чем указанная щель сегмента основного уплотнения для того, чтобы иметь возможность вставить сегмент щеточного уплотнения в щель так, что буртик сегмента щеточного уплотнения покрывает внутренний выступ сегмента основного уплотнения, и сегмент щеточного уплотнения может перемещаться в радиальном направлении относительно сегмента основного уплотнения и ротора, и буртик сегмента щеточного уплотнения выполнен с возможностью перемещения по направлению к внутреннему выступу сегмента основного уплотнения и от него, и средство для того, чтобы вставить с усилием указанный сегмент щеточного уплотнения по направлению к ротору, так что расположенные с промежутками участки на буртике сегмента щеточного уплотнения входят в контакт с расположенными с промежутками участками на выступе сегмента основного уплотнения для того, чтобы разместить и удержать буртик сегмента щеточного уплотнения в прочном зацеплении с выступом сегмента основного уплотнения и таким образом предотвратить "смещение" в радиальном направлении сегмента щеточного уплотнения относительно сегмента основного уплотнения и ротора. Причем сегмент основного уплотнения может являться сегментом лабиринтного уплотнения.

Сегмент основного уплотнения имеет форму арки для размещения сегмента основного уплотнения вокруг ротора и имеет наружную периферическую поверхность, обращенную в сторону от ротора, внутреннюю периферическую поверхность, расположенную с промежутками в радиальном направлении внутрь от наружной периферической поверхности и обращенную по направлению к ротору, и щель, образованную в сегменте основного уплотнения между его наружной и внутренней периферическими поверхностями, причем щель имеет радиальную часть, открытую на внутренней периферической поверхности и проходящую от ротора по направлению к наружной периферической поверхности, и осевую часть, расположенную с промежутками от наружной и внутренней периферических поверхностей и присоединяющуюся в поперечной связи от стороны радиальной части щели вдоль ротора для того, чтобы образовать внутренний выступ в сегменте основного уплотнения, обращенный в сторону от ротора.

В варианте устройства согласно изобретению сегмент щеточного уплотнения имеет форму арки для того, чтобы соответствовать сегменту основного уплотнения в форме арки, и имеет радиальную секцию и осевую секцию, соединенные и присоединяющиеся в поперечной связи от стороны радиальной секции для того, чтобы образовать наружный буртик на сегменте щеточного уплотнения, обращенный по направлению к ротору, так что радиальная и осевая секции сегмента щеточного уплотнения соответствуют по форме и размеру радиальной и осевой частям сегмента основного уплотнения для того, чтобы пригнать их на скользящей посадке, так что сегмент щеточного уплотнения может перемещаться в радиальном направлении относительно сегмента лабиринтного уплотнения и ротора, и буртик сегмента щеточного уплотнения покрывает внутренний выступ сегмента основного уплотнения и может перемещаться по направлению к нему и от него.

Указанное средство для того, чтобы вставить с усилием сегмент щеточного уплотнения по направлению к ротору, включает по меньшей мере два резьбовых отверстия, простирающиеся через сегмент основного уплотнения к щели на расположенных с промежутками участках на сегменте основного уплотнения. Причем средство для того, чтобы вставить с усилием сегмент щеточного уплотнения по направлению к ротору, дополнительно включает по меньшей мере два установочных винта, каждый из которых затягивается в одно из резьбовых отверстий сегмента основного уплотнения и входит в контакт с сегментом щеточного уплотнения на расположенных с промежутками участках для того, чтобы разместить и удержать буртик сегмента щеточного уплотнения в прочном зацеплении с выступом сегмента основного уплотнения.

В другом варианте воплощения устройство для точного размещения щеточного уплотнения турбины относительно ротора турбины содержит сегмент лабиринтного уплотнения в форме арки для размещения вокруг ротора турбины и имеющий наружную периферическую поверхность, обращенную в сторону от ротора, внутреннюю периферическую поверхность, расположенную с промежутками в радиальном направлении внутрь от наружной периферической поверхности и обращенную по направлению к ротору, и щель, образованную в сегменте лабиринтного уплотнения между его наружной и внутренней периферическими поверхностями, и имеющую радиальную часть, открытую на внутренней периферической поверхности и простирающуюся от ротора по направлению к наружной периферической поверхности, и осевую часть, расположенную с промежутками от наружной и внутренней периферических поверхностей и присоединяющуюся в поперечной связи от стороны радиальной части щели вдоль ротора для того, чтобы образовать внутренний выступ в форме арки в сегменте лабиринтного уплотнения, обращенный в сторону от ротора, причем сегмент лабиринтного уплотнения также имеет по меньшей мере два резьбовых отверстия, проходящих от наружной периферической поверхности к осевой части щели и расположенные с промежутками один от другого вдоль длины арки сегмента лабиринтного уплотнения; сегмент щеточного уплотнения в форме арки для того, чтобы соответствовать форме сегмента лабиринтного уплотнения, причем указанный сегмент щеточного уплотнения имеет радиальную секцию и осевую секцию, соединенные и присоединяющиеся в поперечной связи от стороны радиальной секции для того, чтобы образовать наружный буртик в форме арки на сегменте щеточного уплотнения, обращенный по направлению к ротору, причем сегмент щеточного уплотнения имеет часть, которая меньше по размеру в поперечном сечении, чем щель в сегменте лабиринтного уплотнения, так что радиальная и осевая секции сегмента щеточного уплотнения пригнаны на скользящей посадке внутрь радиальной и осевой частей щели сегмента лабиринтного уплотнения, так что сегмент щеточного уплотнения может перемещаться в радиальном направлении относительно сегмента лабиринтного уплотнения и ротора, и буртик сегмента щеточного уплотнения покрывает внутренний выступ сегмента лабиринтного уплотнения и может перемещаться по направлению к нему и от него, и по меньшей мере два винта, каждый из которых затянут в одно из резьбовых отверстий сегмента лабиринтного уплотнения для того, чтобы вставить с усилием сегмент щеточного уплотнения по направлению к ротору, так что винты контактируют на расположенных с промежутками участках на сегменте щеточного уплотнения для того, чтобы разместить и удержать буртик сегмента щеточного уплотнения в прочном зацеплении с выступом сегмента лабиринтного уплотнения и таким образом предотвратить "смещение" в радиальном направлении сегмента щеточного уплотнения относительно сегмента лабиринтного уплотнения и ротора.

Поставленная выше задача решается также и тем, что создан способ точного размещения щеточного уплотнения турбины относительно ротора турбины, содержащий следующие стадии: обеспечивают сегмент основного уплотнения, имеющий щель, открытую по направлению к ротору турбины и образующую внутренний выступ, обращенный в сторону от ротора, обеспечивают сегмент щеточного уплотнения, имеющий наружный буртик, обращенный по направлению к ротору, и часть, которая меньше по размеру в поперечном сечении, чем щель сегмента основного уплотнения так, чтобы сегмент щеточного уплотнения мог быть пригнан на скользящей посадке в щель сегмента основного уплотнения, вставляют на скользящей посадке сегмент щеточного уплотнения в щель сегмента основного уплотнения так, что сегмент щеточного уплотнения может перемещаться в радиальном направлении относительно сегмента основного уплотнения и ротора, и буртик сегмента щеточного уплотнения покрывает внутренний выступ сегмента основного уплотнения и может перемещаться по направлению к нему и от него, и вставляют с усилием сегмент щеточного уплотнения по направлению к ротору, так что расположенные с промежутками участки на буртике сегмента щеточного уплотнения входят в контакт с расположенными с промежутками участками на выступе сегмента основного уплотнения для того, чтобы разместить и удержать буртик сегмента щеточного уплотнения в прочном зацеплении с выступом сегмента основного уплотнения и таким образом предотвратить "смещение" в радиальном направлении сегмента щеточного уплотнения относительно сегмента основного уплотнения и ротора. Причем сегмент основного уплотнения является сегментом лабиринтного уплотнения.

Сегмент основного уплотнения согласно изобретению имеет форму арки для размещения сегмента основного уплотнения вокруг ротора, наружную периферическую поверхность, обращенную в сторону от ротора, внутреннюю периферическую поверхность, расположенную с промежутками в радиальном направлении внутрь от наружной периферической поверхности и обращенную по направлению к ротору, и щель, образованную в сегменте основного уплотнения между его наружной и внутренней периферическими поверхностями, причем щель имеет радиальную часть, открытую на внутренней периферической поверхности и проходящую от ротора по направлению к наружной периферической поверхности, и осевую часть, расположенную с промежутками от наружной и внутренней периферических поверхностей и присоединяющуюся в поперечной связи от стороны радиальной части щели вдоль ротора для того, чтобы образовать внутренний выступ в сегменте основного уплотнения, обращенный в сторону от ротора.

В способе согласно изобретению сегмент щеточного уплотнения имеет форму арки для того, чтобы соответствовать форме арки сегмента основного уплотнения, радиальную секцию и осевую секцию, соединенные и присоединяющиеся в поперечной связи от стороны радиальной секции для того, чтобы образовать наружный буртик на сегменте щеточного уплотнения, обращенный по направлению к ротору, так что радиальная и осевая секции сегмента щеточного уплотнения соответствуют по форме и размеру радиальной и осевой частям щели сегмента основного уплотнения для того, чтобы пригнать их на скользящей посадке, и сегмент щеточного уплотнения может перемещаться в радиальном направлении относительно сегмента основного уплотнения и ротора, и буртик сегмента щеточного уплотнения покрывает внутренний выступ сегмента основного уплотнения и может перемещаться по направлению к нему и от него.

Сегмент щеточного уплотнения вставляют с усилием по направлению к ротору, для чего обеспечивают по меньшей мере два резьбовых отверстия, проходящих через сегмент основного уплотнения к щели на расположенных с промежутками участках на сегменте основного уплотнения и обеспечивают по меньшей мере два винта, каждый из которых затянут в одно из резьбовых отверстий сегмента основного уплотнения и входит в контакт с расположенными с промежутками участками на сегменте щеточного уплотнения для того, чтобы разместить и удержать буртик сегмента щеточного уплотнения в прочном зацеплении с выступом сегмента основного уплотнения.

В другом варианте способ точного размещения щеточного уплотнения турбины относительно ротора турбины содержит следующие стадии: обеспечивают сегмент лабиринтного уплотнения, имеющий форму арки для размещения вокруг ротора, наружную периферическую поверхность, обращенную в сторону от ротора, внутреннюю периферическую поверхность, расположенную с промежутками в радиальном направлении внутрь от наружной периферической поверхности и обращенную по направлению к ротору, и щель, образованную в сегменте лабиринтного уплотнения между его наружной и внутренней периферическими поверхностями, и имеющую радиальную часть, открытую на внутренней периферической поверхности, проходящую от ротора по направлению к наружной периферической поверхности, и осевую часть, расположенную с промежутками от наружной и внутренней периферических поверхностей и присоединяющуюся в поперечной связи от стороны радиальной части щели вдоль ротора для того, чтобы определить внутренний выступ в форме кольца в сегменте лабиринтного уплотнения, обращенный в сторону от ротора, обеспечивают сегмент щеточного уплотнения, имеющий форму арки для того, чтобы соответствовать форме арки сегмента лабиринтного уплотнения, радиальную секцию и осевую секцию, соединенные и присоединяющиеся в поперечной связи от стороны радиальной секции для того, чтобы образовать наружный буртик в форме арки на сегменте щеточного уплотнения, обращенный по направлению к ротору, так что радиальная и осевая секции сегмента щеточного уплотнения соответствуют по форме и размерам радиальной и осевой частям щели сегмента основного уплотнения для того, чтобы пригнать их на скользящей посадке, и сегмент щеточного уплотнения может перемещаться в радиальном направлении относительно сегмента основного уплотнения и ротора, и буртик сегмента щеточного уплотнения покрывает внутренний выступ сегмента основного уплотнения и может перемещаться по направлению к нему и от него, вставляют на скользящей посадке сегмент щеточного уплотнения в щель сегмента лабиринтного уплотнения, так что радиальная секция сегмента щеточного уплотнения пригоняется в радиальную часть щели сегмента лабиринтного уплотнения, и осевая секция сегмента щеточного уплотнения пригоняется в осевую часть щели сегмента лабиринтного уплотнения, и обеспечивают по меньшей мере два резьбовых отверстия, проходящих через сегмент лабиринтного уплотнения от наружной периферической поверхности до осевой части щели и расположенные с промежутками друг от друга вдоль длины арки сегмента лабиринтного уплотнения, и вворачивают винт в каждый из двух резьбовых отверстий сегмента лабиринтного уплотнения, так что он входит в контакт с расположенными с промежутками участками на сегменте щеточного уплотнения для того, чтобы разместить и удержать буртик сегмента щеточного уплотнения в прочном зацеплении с выступом сегмента лабиринтного уплотнения для того, чтобы предотвратить «смещение» в радиальном направлении сегмента щеточного уплотнения относительно сегмента лабиринтного уплотнения и ротора.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 изображает вид сверху уплотнительного устройства по настоящему изобретению;

фиг.2 - вид сбоку в вертикальном разрезе уплотнительного устройства по фиг.1;

фиг.3 - вид уплотнительного устройства в увеличенном масштабе в поперечном разрезе по линии 3-3 на фиг.2.

Обратимся теперь к чертежам на фиг. от 1 до 3, на которых показано уплотнительное устройство по настоящему изобретению, обозначенное в целом как 10, для точного размещения кольцевого щеточного уплотнения 12 относительно кольцевого основного уплотнения 14, такого как лабиринтное уплотнение, и вала турбины или ротора R. Кольцевое лабиринтное уплотнение 14 смонтировано в корпусе турбины Н и проходит вокруг ротора R, который крепится традиционными средствами (не показанными) внутри корпуса турбины Н. Лабиринтное уплотнение 14 расположено между вращающимся ротором R и неподвижным корпусом Н и включает уплотнительное кольцо 16, расположенное вокруг ротора R, разделяющее участки высокого и низкого давления на противоположных в осевом направлении сторонах кольца 16. Необходимо отметить, что хотя описано только одно уплотнительное кольцо 16, обычно вокруг ротора R предусмотрены многоступенчатые лабиринтные уплотнения.

Каждое уплотнительное кольцо 16 образовано рядом в виде кольца из множества сегментов 18 основного уплотнения в форме арки, имеющих уплотнительные поверхности 20 и множества выступающих в радиальном направлении, расположенных с промежутками в осевом направлении зубьев 22. В одном примере зубья 22 имеют конструкцию "вверх-вниз" для достижения плотных зазоров с радиальными выступами или ребрами 24 и канавками 26 на роторе R. Лабиринтное уплотнение 14 функционирует путем размещения относительно большого количества барьеров, т.е. зубьев 22, в потоке среды от участка высокого давления до участка низкого давления на противоположных сторонах уплотнения 16, причем каждый барьер вынуждает среду следовать по извилистому пути.

Кольцевое щеточное уплотнение 12 образовано рядом в виде кольца из множества сегментов 28 щеточного уплотнения в форме арки, вставленных как модификация или как новое оборудование в лабиринтное уплотнение 14. Один или более зубьев 22 лабиринтного уплотнения 14 удалены и заменены на щеточное уплотнение 12. Как показано на фиг.3, размещенный по центру лабиринтного уплотнения зуб 22 удален и на его месте образована щель 30 в уплотнительном кольце 16 для того, чтобы вставить в нее сегмент щеточного уплотнения 28. Каждый из сегментов щеточного уплотнения 28, образующих щеточное уплотнение 12, имеет множество щетинок 32, которые входят в зацепление с ротором R вокруг его периферии.

Обратимся к фиг.3, где устройство 10 по настоящему изобретению в основном включает сегмент 28 щеточного уплотнения, сегмент 18 основного уплотнения 18 и средство 34 для того, чтобы вставить с усилием сегмент 28 щеточного уплотнения по направлению к ротору R. Сегмент 18 основного уплотнения имеет щель 30, которая открыта по направлению к ротору R и образует внутренний выступ 36, обращенный в сторону от ротора R. Сегмент 28 щеточного уплотнения образует наружный буртик 38, обращенный по направлению к ротору R, и имеет часть 28А, которая меньше по размеру в поперечном сечении, чем щель 30 для того, чтобы иметь возможность вставить часть 28А сегмента 28 щеточного уплотнения в щель 30 так, что наружный буртик 38 сегмента 28 щеточного уплотнения покрывает внутренний выступ 36 сегмента 18 основного уплотнения, сегмент 28 щеточного уплотнения может перемещаться в радиальном направлении относительно сегмента 18 основного уплотнения и ротора R, и наружный буртик 38 сегмента 28 щеточного уплотнения может перемещаться по направлению к внутреннему выступу 36 сегмента 18 основного уплотнения и от него. Средство 34 для того, чтобы вставить с усилием сегмент 28 щеточного уплотнения по направлению к ротору R вводит в контакт буртик 38 сегмента 28 щеточного уплотнения по меньшей мере на двух расположенных с промежутками участках 38А, 38В по меньшей мере с двумя расположенными с промежутками участками 36А, 36В на выступе 36 сегмента 18 основного уплотнения для того, чтобы разместить и удержать буртик 38 сегмента 28 щеточного уплотнения в прочном зацеплении с выступом 36 сегмента 18 основного уплотнения и таким образом предотвратить смещение в радиальном направлении сегмента 28 щеточного уплотнения относительно сегмента 18 основного уплотнения и ротора R.

Более конкретно, сегмент 18 основного уплотнения имеет форму арки для того, чтобы разместить сегмент 18 основного уплотнения вокруг кривизны ротора R и имеет наружную периферическую поверхность 40, обращенную в сторону от ротора R, внутреннюю периферическую поверхность 42, расположенную с промежутками в радиальном направлении внутрь от наружной периферической поверхности 40 и обращенную по направлению к ротору R, и щель 30, образованную в сегменте 18 основного уплотнения между его наружной и внутренней периферическими поверхностями 40, 42. Щель 30 имеет радиальную часть 30А и осевую часть 30В. Радиальная часть З0А открыта на внутренней периферической поверхности 42 сегмента 18 основного уплотнения и простирается от ротора R по направлению к наружной периферической поверхности 40. Осевая часть 30В расположена с промежутками от наружной и внутренней периферических поверхностей 40, 42 и присоединяется в поперечной связи от стороны радиальной части 30А вдоль ротора R для того, чтобы образовать внутренний выступ 36 в сегменте 18 основного уплотнения, обращенный в сторону от ротора R. Сегмент 28 щеточного уплотнения имеет форму арки для того, чтобы он соответствовал сегменту 18 основного уплотнения в форме арки, и имеет радиальную секцию 28В и осевую секцию 28С. Осевая секция 28С соединяется и присоединяется в поперечной связи от стороны радиальной секции 28В для того, чтобы образовать наружный буртик 38 сегмента 28 щеточного уплотнения, обращенный по направлению к ротору R, так что радиальная и осевая секции 28В, 28С сегмента 28 щеточного уплотнения соответствуют по форме радиальной и осевой частям 30А, 30В щели 30 сегмента 18 основного уплотнения, как пригнанные на скользящей посадке, и сегмент 28 щеточного уплотнения может перемещаться в радиальном направлении относительно сегмента 18 основного уплотнения и ротора R, и буртик 38 сегмента 28 щеточного уплотнения покрывает внутренний выступ 36 сегмента 18 основного уплотнения и может перемещаться по направлению к нему и от него.

Средство 34 для того, чтобы вставить с усилием сегмент 28 щеточного уплотнения по направлению к ротору R, включает по меньшей мере два резьбовых отверстия 44 и по меньшей мере два установочных винта 46. Два резьбовых отверстия 44 проходят через сегмент 18 основного уплотнения к щели 30 на расположенных с промежутками участках на сегменте 18 основного уплотнения, примыкающих к его противоположным концам 18А. Каждый из двух установочных винтов 46 затягивается в одно из резьбовых отверстий 44 сегмента 18 основного уплотнения и входит в контакт с расположенными с промежутками участками на осевой секции 28С сегмента 28 щеточного уплотнения для того, чтобы разместить и удержать буртик 38 сегмента 28 щеточного уплотнения в прочном зацеплении с выступом 36 сегмента 18 основного уплотнения. Предусматривая установочный винт 46 на каждом конце 18А сегмента 18 основного уплотнения, гарантируют, что сегмент 28 щеточного уплотнения не контактирует с внутренним выступом 36 на одном из противоположных концов 28А и верхней внутренней поверхностью 30С щели 30, противоположной выступу 36 на других противоположных концах 28А. Если желательно, может быть применен третий установочный винт (не показан) в центре сегмента, чтобы дополнительно обеспечить контакт с внутренним выступом 36 сегментов щеточного уплотнения, кривизна которых может быть плохо подогнана к кривизне лабиринтного уплотнения.

Отмечают, что при необходимости прокладка (не показана) может быть расположена в радиальном направлении между выступом 36 (как, например, у 36а и у 36b) сегмента 18 основного уплотнения и буртиком 38 (как, например, у 38а и 38b) сегмента 28 щеточного уплотнения, чтобы поднять кончики (т.е. свободные кончики) щетинок 32 от ротора R для точной установки в определенное положение щетинок 32.

Предполагают, что настоящее изобретение и его преимущества будут понятны из предшествующего описания, и очевидно, что могут быть выполнены различные изменения, не отступая от идеи и объема изобретения или не жертвуя всеми его материальными преимуществами, причем форма, описанная выше, является только предпочтительным или типичным примером его конструктивного исполнения.