专利名称：用于汽轮机上的自动启闭汽封装置的制作方法
技术领域：
本实用新型公开了一种用于汽轮机上的自动启闭汽封装置，属于汽轮机领域。
汽轮机内部静止部件和转动部件间有一定的径向间隙，为防止大量蒸汽从此间隙处漏出，减少泄漏损失，往往装有转轴汽封、隔板汽封或叶顶汽封等各类汽封装置。
传统的汽封装置大多采用迷宫式汽封结构，如
图1所示，迷宫式汽封由汽封套1、弧块2、板状弹簧19构成。弧块2安装在汽封套1内形成汽封环，弧块2上有汽封齿11，汽封齿11的齿尖与转轴20之间形成固定的密封间隙S1(设计要求为0.4～0.6mm，为防止齿尖与转轴20之间碰磨，实际工作中常将S1定为0.6～1毫米)。在弧块2顶部的外弧面上设有板状弹簧19，用以支托弧块2，在发生碰磨的情况时，板状弹簧19被压缩，使得弧块2有向大间隙方向退让的余地，退让间隙S2一般为2.5～3毫米。
较大的密封间隙S1可以防止碰磨，但泄漏损失大、运行经济性差，并且还会出现其它相关事故，较小的密封间隙S1，、泄漏损失小、运行经济性好，但在汽轮机启动和停机的过程中，容易发生碰磨，并可造成转轴弯曲的事故，缩短转轴的使用寿命，带来巨大的经济损失。
从七十年代末八十年代初，国内外开展了大量有关汽轮机自动启闭汽封装置的研究工作，以期达到有效控制汽轮机在启停过程中有较大的密封间隙、在一定负荷以上正常运行中有较小的密封间隙，确保汽轮机运行的安全性和经济性。
本专利申请人在96年6月18日，申请的申请号为96106529.X，名称为用于蒸汽轮机上的自动闭合汽封，就是其中的一种。
到目前为止，自动启闭汽封装置，均是由弧块、弹簧组成，弧块装入汽封套内形成汽封环，弹簧置于弧块的两侧端面间，都是利用蒸汽力与弹簧力相平衡的原理，自动调节汽封的开启闭合。但目前设计的自动启闭汽封装置，仍存在有下述问题已有自动启闭汽封装置延用了传统迷宫式汽封装置中汽封齿外弧面与汽封套内弧面直径相同的结构，在汽轮机启动弧块处于开启状态时，汽封齿外弧面与汽封套内弧面一旦接触，就会出现重合现象，此时，高压蒸汽无法作用在汽封齿外弧面上，影响汽封齿外弧侧受力，降低弧块动作的可靠性，影响汽封弧块的工作状态；已有用于汽轮机上的自动启闭汽封装置，汽封环下半部份的汽封弧块，由于受自身重量的影响，存在动作负荷点过高，弧块处于开启状态的时间长，密封间隙处于最大开度位置的时间长，影响机组运行经济性，有使机组差胀增加过快的问题；已有用于汽轮机上的多级串联自动启闭汽封装置，采用了对某级弧块减少流出侧汽封齿、而在其下一级弧块的流入侧增加相应汽封齿的结构，增加齿的这种方式给改造工作增加了相应的难度，增加了改造加工工作量及投资；已有用于汽轮机上的多级自动启闭汽封装置，每一级弧块的端面间都有轴向间隙，多级顺序串联后，级间弧块端面间的间隙即形成了轴向蒸汽直流通道，加大了蒸汽泄漏量，在汽轮机启停过程中，机组胀差增长过快，影响机组的启动速度。
本实用新型的目的是提供一种用于汽轮机上的自动启闭汽封装置，其是对已有自动闭合汽封装置的改进，以实现自动调节汽轮机静止部件与转动部件之间的密封间隙、提高汽轮机启停过程的安全性及正常运行的经济性为目的，具有改善汽轮机在启停过程中的泄漏量及机组差胀、保障弧块动作的可靠性、结构简单、施工方便、投资少、适于我国国情等特点。
本实用新型的目的是这样实现的一种用于汽轮机上的自动启闭汽封装置，它有汽封套、弧块、弹簧，弧块装入汽封套内形成汽封环，弹簧置于弧块的两侧端面间，汽封齿外弧面与汽封套内弧面直径不相同。
其中，弧块出汽侧的汽封齿减少；或是适当加大汽封弧块颈部与汽封套相应部位的进汽侧间隙S3。
在汽封环下半圈弧块外弧面与汽封套间安装有板状弹簧；汽封环由六块弧块和四只压缩弹簧构成，压缩弹簧在汽封环上、下两部分对称布置，分别置于与汽封环水平中分面为90度的弧块两侧端面上。
或是，汽封环由六块弧块和两只压缩弹簧构成，压缩弹簧分别置于与汽封环水平中分面两侧的弧块端面间。
在汽封套内，多级汽封环串联布置，不同弧度的弧块分别布置在单数级和双数级汽封环内的不同位置上，级间弧块端面间形成的轴向间隙S4相互错位。
本实用新型的优点是由于本实用新型所述装置汽封齿外弧面与汽封套内弧面采用不相同的直径结构，在汽轮机开启状态下，汽封齿外弧面与汽封套内弧面是线接触，两者不会完全重合，在任一工况下汽封齿外弧面与汽封套内弧面间都有一定的间隙，汽封齿外弧面始终有蒸汽作用，进而保障汽封齿外弧面上的正确受力，及弧块动作的可靠性；由于本实用新型所述装置不增加汽封齿数，在安装前不需对汽封弧块做结构上的加长加工，无额外投资；避免了已有技术由于改变汽封齿而带来的工作量及投资由于本实用新型所述装置根据不同机型的需要，也可对弧块出汽侧的汽封齿进行去减，以利于改善弧块下蒸汽作用力的分布，增加弧块上、下蒸汽压差；由于本实用新型所述装置汽封颈部与汽封套相应部位的间隙被加大，利于弧块可靠动作；由于本实用新型所述装置在汽封环下半部分的弧块顶部外弧面与汽封套间，设置了板状弹簧(或压缩弹簧)，帮助克服弧块自身重量，增加弧块向上的作用力，从而降低了弧块由大间隙向小间隙移动的负荷点；由于本实用新型所述装置，采用非等弧度弧块，在多级串联情况下，不同弧度的弧块分别布置在单数级和双数级汽封环内的不同位置上，弧块端面间形成的间隙相互错位，使得级间不能形成蒸汽直通流道。减少了已有自动启闭汽封装置在汽轮机启动过程中，蒸汽泄漏量过大的问题，避免了汽轮机出现正差胀增长较快、影响机组启动速度的问题。
图1是已有迷宫式汽封结构断面示意图2是本实用新型所述装置结构断面示意图；图3是本实用新型所述装置汽封环上半部分弧块受力示意图；图4是本实用新型所述装置汽封环下半部分弧块受力示意图；图5是本实用新型所述装置多级汽封环串联局部断面结构示意图；图6是本实用新型所述装置多级汽封环串联结构A-A断面图；图7是本实用新型所述装置多级汽封环串联结构B-B断面图；图8是本实用新型所述装置多级汽封环串联上半环仰视示意图；图9是本实用新型所述装置另一结构断面示意图；
图10是本实用新型所述装置再一结构断面示意图；
图11是本实用新型所述装置又一结构断面示意图；
图12是本实用新型所述装置汽封套与弧块结构断面示意图；
图13是本实用新型所述装置上的压缩弹簧安装断面示意图；
图14是本实用新型所述装置中的弧块立体示意图；
图15是本实用新型所述装置中的弹簧座立体示意图；下面通过实施例结合附图对本实用新型所述内容做进一步的详细说明实施例1如图2、12所示，一种用于汽轮机上的自动启闭汽封装置，它有汽封套1、六块弧块2、四只压缩弹簧3；弧块2分为顶部9、颈部10和汽封齿11三部分(参见
图14)。参见
图12，顶部9紧靠汽封套1的一面称为顶部外弧面13；在汽封进汽侧，颈部10与汽封套1之间的间隙是进汽侧间隙S3；在汽封出汽侧，颈部10与汽封套1之间是密封面17；汽封齿11靠近转轴20的一面称为汽封齿内弧面15；在汽封进汽侧，汽封齿11靠近汽封套1的一面称为汽封齿进汽侧外弧面14；在汽封出汽侧，汽封齿11靠近汽封套1的一面称为汽封齿出汽侧外弧面16；在汽封进汽侧，弧块2上开有进汽通道12；弧块2通过滑槽21安装在汽封套1内形成汽封环7，水平中分面上、下两侧弧块2的另一端面上开有弹簧孔5，或在与水平中分面为90度的弧块两端面上开有弹簧孔5，如
图15所示，弹簧座4可以是一个圆柱体结构，中部开有螺纹孔22，便于带螺扣的工具旋入后安装拆卸，圆柱体上部周边接有胀圈23，四只压缩弹簧3分别平置于弹簧座4的胀圈23内，置于弹簧孔5内固定，并能方便的装、取，如
图13所示。在弹簧座4上有明显的级号标记，使弹簧不易丢失，安装不易出错。压缩弹簧在高温下工作会有小量的松驰，为能长期使用，减少更换周期，可在弹簧座4下部设置弹簧调节装置6(如调节垫片)加以补偿。
上、下汽封环7通过限位板8限位，汽封齿外弧面14与汽封套内弧面直径不相同，在汽封开启状态下，接触面两侧有一定的的摇摆间隙，在汽封关闭状态下，汽封齿11与转轴20间的密封间隙S1达到机组制造厂设计值，汽封齿11与汽封套1之间的退让间隙S2约为2.5～3mm。
本装置的工作原理与工作过程如下本实用新型所述装置是利用蒸汽力、摩擦力及重力等合力与弹簧力相平衡的原理来工作的。
如图3、4所示，作用在压缩弹簧3上的力F是由下述五方面的力(F1、F2、 F3、F4、W)合成的，蒸汽径向作用在弧块2上的力称为弧块上部作用力F1；高压蒸汽(压力为P1)经过汽封齿流出形成低压侧(压力为P2)，按等流量压力分布作用在汽封齿的内弧面15上，其力称弧块下蒸汽作用力F2；在蒸汽压力P1、P2的压差作用下，在弧块颈部10与汽封套密封面17之间形成摩擦力F3；作用在弧块两侧端面18上的蒸汽作用力F4；弧块自身重力W。
汽轮机处于静止状态、启动升速过程中及低负荷状态下，压缩弹簧的预压缩力KS仍大于作用在弹簧上的合力，此时，弧块2处于开启位置，汽封齿与转轴之间的间隙为最大，为密封间隙S1与退让间隙S2之和；随着蒸汽流量的增加，在一定负荷下，当作用在弹簧上的合力大于压缩弹簧的预压缩力KS时，弧块开始动作，并逐渐向小间隙方向移动，密封间隙变小，直至达到关闭状态。蒸汽流量降低，其过程相反，从而实现了汽封的自动关闭与开启；满足了汽轮机在启停过程中有较大的密封间隙、到达一定荷正常运行中有较小的密封间隙的要求，保障了机组的安全、经济运行。
实施例2一种用于汽轮机上的自动启闭汽封装置，结构与实施例1相同，仅是弧块2出汽侧的汽封齿11减少了齿数.装置的工作原理与工作过程与实施例1也相同，减少汽封齿11仅是减小了弧块下蒸汽作用力F2，增大了弧块上下蒸汽压力差，使弧块2更可靠地动作。
实施例3一种用于汽轮机上的自动启闭汽封装置，结构与实施例1相同，仅是加大汽封弧块颈部10与汽封套1相应部位的进汽侧间隙S3，装置的工作原理与工作过程及效果与实施例2相同。
实施例4如图9所示，一种用于汽轮机上的自动启闭汽封装置，结构与实施例1相同，仅是在汽封环下半部分的三块弧块(或仅是在底部弧块)顶部外弧面与汽封套间安装有板状弹簧(或压缩弹簧)，装置的工作原理与工作过程与实施例1相同，仅是利用了板状弹簧来平衡弧块自身重量，在相同负荷条件下，增加了作用在弹簧上的合力，可以降低弧决动作的负荷点，提高了弧块动作的可靠性和机组运行的经济性。
实施例5如
图10所示，一种用于汽轮机上的自动启闭汽封装置，它有汽封套1、六块弧块2、两只压缩弹簧3；在水平中分面下半部的弧块端面上开有弹簧孔5，两只压缩弹簧3分别置于弹簧孔5内，作用于汽封环7上下弧块端面间；本装置上半部分汽封环7对压缩弹簧3作用的合力与实施例1相同，下半部分汽封环7动作时弧块对压缩弹簧作用的合力除实施例1中所述的力以外，还有上半部分汽封环动作后对弹簧的作用力(大小等于弹簧预压缩力KS)，即下半部分汽封环7动作时弧块对压缩弹簧作用的合力为两倍的KS；
除此之外，本装置的其它结构、工作原理、工作过程与实施例1相同实施例6一种用于汽轮机上的自动启闭汽封装置，结构与实施例5相同，仅是弧块2出汽侧的汽封齿11减少了齿数，装置的工作原理与工作过程与实施例5相同，仅是减小了弧块下蒸汽作用力F2，增大了弧块上下蒸汽压力差，使弧块2更可靠地动作。
实施例7一种用于汽轮机上的自动启闭汽封装置，结构与实施例5相同，仅是汽封弧块颈部10与汽封套1相应部位的进汽侧间隙S3被加大，装置的工作原理与工作过程及效果与实施例6相同。
实施例8如
图11所示，一种用于汽轮机上的自动启闭汽封装置，结构与实施例5相同，仅是在汽封环下半部分的三块弧块(或仅是在底部弧块)顶部外弧面与汽封套间安装有板状弹簧(或压缩弹簧)，装置的工作原理、工作过程与实施例5相同，仅是利用了板状弹簧来平衡弧块自身重量，在相同负荷条件下，增加了作用在弹簧上的合力，可以降低弧块动作的负荷点。
实施例9如图5、8所示，一种用于汽轮机上的自动启闭汽封装置，在汽封套1内，多级汽封环7串联布置，单一汽封环7的结构与实施例1或2或3或4或5或6或7或8所述结构相同，仅是汽封套1相应加大；汽封环7由两块65度和四块57.5度的非等弧度弧块2组成，对称布置在汽封环上、下两部分内，57.5度的弧块2置于各级汽封环水平中分面90度的位置上，在该弧块2的两侧，汽封环上半部分，单数级左侧为65度弧块，右侧为57.5度弧块，如图6所示；双数级左侧为57.5度弧块，右侧为65度弧块，如图7所示；汽封环下半部分，单数级左侧为57.5度弧块，右侧为65度弧块，如图6所示；双数级左侧为65度弧块，右侧为57.5度弧块，如图7所示；使得级间弧块2端面间形成的轴向间隙S4相互错位。
本装置的工作原理与工作过程如下本装置中单一弧块的受力与上述相应结构的实施例相同，但弧块上所受的蒸汽作用力是按等流量变工况下的压力分部规律计算的，根据弧块的受力状态设计弹簧及各级汽封环的动作顺序。
本装置在工作过程中，由于级间弧块2端面间形成的轴向间隙S4相互错位，减少了蒸汽泄漏量，可使转子加热速度减缓，改变了机组差胀的增长速度。
权利要求1.一种用于汽轮机上的自动启闭汽封装置，它有汽封套(1)、弧块(2)、弹簧(3)，弧块(2)装入汽封套(1)内形成汽封环(7)，弹簧(3)置于弧块(2)的两侧端面间，其特征在于汽封齿(11)与汽封套(1)之间的退让间隙为2.5-3mm。
2.如权利要求1所述的一种用于汽轮机上的自动启闭汽封装置，其特征在于汽封环(7)由六块弧块(2)和四只压缩弹簧(3)构成，压缩弹簧(3)在汽封环(7)上、下两部分对称布置，分别置于与汽封环(7)水平中分面为90度的弧块(2)两侧端面上。
3.如权利要求1所述的一种用于汽轮机上的自动启闭汽封装置，其特征在于汽封环(7)由六块弧块(2)和两只压缩弹簧(3)构成，压缩弹簧(3)分别置于与汽封环(7)水平中分面两侧的弧块(2)的端面间。
4.如权利要求1所述的一种用于汽轮机上的自动启闭汽封装置，其特征在于在汽封环(7)下半圈弧块(2)外弧面与汽封套(1)间安装有板状弹簧(19)。
5.如权利要求4所述的一种用于汽轮机上的自动启闭汽封装置，其特征在于汽封环(7)由六块弧块(2)和四只压缩弹簧(3)构成，压缩弹簧(3)在汽封环(7)上、下两部分对称布置，分别置于与汽封环(7)水平中分面为90度的弧块(2)两侧面上。
6.如权利要求4所述的一种用于汽轮机上的自动启闭汽封装置，其特征在于汽封环(7)由六块弧块(2)和两只压缩弹簧(3)构成，压缩弹簧(3)分别置于与汽封环(7)水平中分面两侧的弧块(2)的端面间。
7.如权利要求1或2或3或4或5或6所述的一种用于汽轮机上的自动启闭汽封装置，其特征在于弧块(2)在装入汽封套(1)内，形成多级汽封环(7)串联布置时，弧块(2)采用非等弧度弧块，两块65度和四块57.5度的非等弧度弧块(2)对称布置在汽封环上、下两部分内，57.5度的弧块(2)置于各级汽封环水平中分面90度的位置上，在该弧块(2)的两侧，汽封环上半部分，单数级左侧为65度弧块(2)，右侧为57.5度弧块(2)，双数级左侧为57.5度弧块(2)，右侧为65度弧块(2)，汽封环下半部分，单数级左侧为57.5度弧块(2)，右侧为65度弧块(2)，双数级左侧为65度弧块(2)，右侧为57.5度弧块(2)，级间弧块(2)端面间形成的轴向间隙S4互错位。
专利摘要本实用新型公开了一种用于汽轮机上的自动启闭汽封装置，其是对已有自动闭合汽封装置的改进，由弧块、弹簧组成，它的汽封齿外弧面与汽封套内弧面直径不相同，弧块出汽侧汽封齿减少，汽封环下半圈可安装板状弹簧，在多级汽封环串联时，不同弧度的弧块分别布置在单数级和双数级汽封环内的不同位置上，级间弧块端面间形成的轴向间隙S4相互错位。具有改善汽轮机在启停过程中的泄漏量、改变机组差胀速度、投资少、适于我国国情等优点。
文档编号F01D11/00GK2337320SQ9820818
公开日1999年9月8日 申请日期1998年9月21日 优先权日1998年9月21日
发明者朱永芃, 房德明, 郭清 申请人:龙源电力集团公司