一种单向流动的斜齿汽封结构的制作方法

1.本发明涉及一种船用汽轮机，尤其是一种船用汽轮机汽封结构。


背景技术：

2.船用汽轮机对于蒸汽密封的控制要求高于民用机组，因此船用汽轮机对于汽封结构相较民用机组也更为复杂，常用汽封结构部分如图1所示。
3.在正常运行的时候为防止汽轮机内部泄漏过大在汽轮机内部与抽汽腔室之间设置了中间压力的汽封平衡腔室，用于减小汽轮机内部的蒸汽泄漏量。各腔室压力分布如下：p1》p2》p3。汽封平衡腔室内部压力通过阀门进行控制。该阀门联通新蒸汽，工作工况较为恶劣，阀门卡涩的情况发生较多。
4.阀门卡涩后，汽封平衡腔室与新蒸汽管路相连，汽封结构内蒸汽流动方向如图2所示。
5.在故障工况下p2》p1》p3，此时从汽封平衡腔室流入抽汽腔室的蒸汽将被抽气器抽出，未进入汽轮机，使得汽轮机汽耗增加。进入p1的蒸汽能够继续进入汽轮机通流继续做功。但是由于p3《p1，因此实际进入汽轮机的蒸汽量较多，损失的工作蒸汽较多。若此时能够减小汽封平衡腔室流向汽轮机内部的流动阻力，使得该方向在故障情况下具有较大的蒸汽流量。同时在正常运行时汽轮机内部向汽封平衡腔室具有较大的流动阻力，使得该方向在正常运行时具有较小的泄露流量。则在故障工况与正常运行工况均能够具有较好的工作状态。
6.若汽封平衡腔室至抽汽腔室的蒸汽流量过大，则可能超过抽气器的最大抽吸量，导致蒸汽从抽汽腔室位置向外部泄漏，进而产生安全隐患。因此增大汽封平衡腔室到汽轮机内部的流量也能够提升汽轮机的安全性。
7.若图1中的汽封2采用该结构，则汽流从汽封左侧流向右侧与汽封从汽封右侧流向左侧的阻力一致。若汽封2设计流动阻力较大，则在正常运行时的能够确保较小的耗汽量，而在故障运行时的耗汽量过大。若汽封2设计流动阻力较小，则在故障运行时的耗气量较小，而正常运行时的耗汽量过大。此时采用采用高低齿密封的汽封结构设计难以两全。现有汽封结构多采用高低齿汽封结构，如图3所示。


技术实现要素：

8.本发明是要提出一种单向流动的斜齿汽封结构，能够使不同方向经过汽封结构的汽流具有不同的流动阻力。
9.为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种单向流动的斜齿汽封结构，由斜齿和半斜齿组成，所述斜齿安装于汽封体上，半斜齿设置在转子上，且斜齿和半斜齿交错排布，所述半斜齿底部开有通流孔。
10.进一步，所述斜齿与转子之间具有小间隙，所述半斜齿与汽封体之间具有大的通流通道。
11.进一步，当汽流从左侧流向右侧的时候，所述斜齿提供流动阻力。
12.进一步，当汽流从右向左流动的时候，所述斜齿与半斜齿都提供流动阻力。
13.本发明的有益效果是：
14.本发明提出的单向流动的斜齿汽封结构，结构简单，较易实现。该结构充分利用现有汽轮机采用的高低齿汽封的安装空间，使得汽轮机在正常运行工况的时候能够具有与高低齿汽封一样的汽封效果。而在汽封压力调整器卡涩时，减小汽轮机运行时候的蒸汽损耗量。大大提升汽轮机的经济型与安全性，该结构能够扩展引用到其他船用汽轮机中。
附图说明
15.图1是常用汽封结构原理图；
16.图2是阀门损坏后的汽封内蒸汽流动方向示意图；
17.图3是现有的高低齿汽封结构示意图；
18.图4是本发明的单向流动的斜齿汽封结构示意图；
19.图5是从左向右的低流阻流动示意图；
20.图6是从右向左的高流阻流动示意图。
具体实施方式
21.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
22.如图4所示，本发明的一种单向流动的斜齿汽封结构，采用斜齿1与半斜齿2交错排布结构。
23.从图4中能够观察到斜齿汽封由斜齿1和半斜齿2组成。斜齿1安装于汽封体上，半斜齿2加工于转子上。半斜齿底2部开有通流孔3，通流孔3能够使得汽流双向流动。斜齿1与转子之间的间隙较小，半斜齿2与汽封体之间由较大的通流通道。
24.图5展示了从左向右单向流动的流动情况。从图5中能够观察到，当流体从左侧流向右侧的时候，流体经过半斜齿底部的通流孔流过半斜齿，并经过斜齿与转子底部的间隙流过斜齿。半斜齿底部的通流孔通流面积较大，流阻较小，流体流过时不会产生流阻。斜齿与转子之间的间隙较小，蒸汽每流过一个斜齿，压力和焓值都会降低一点，在斜齿后侧的较大汽室中形成强烈的涡流而变为热量，压力逐渐降低。在从左向右流动的时候仅有斜齿能够提供流动阻力。
25.图6展示了从右向左单项流动的流动情况。从图6中能够观察到，汽流在经过斜齿后将分流为两股流体，其中一股流体穿过半斜齿上的通流孔，另一部分流体经过斜齿与半斜齿组成的u型通道。两股流体在半斜齿后相遇。此时，两股流体流向相反，流体相互冲击形成湍流，使得汽室内部涡流强度增加，蒸汽的压力能转变为热能，压力逐渐降低。从右向左流动的时候斜齿与半斜齿都能够提供流动阻力。


技术特征：
1.一种单向流动的斜齿汽封结构，其特征在于：由斜齿和半斜齿组成，所述斜齿安装于汽封体上，半斜齿设置在转子上，且斜齿和半斜齿交错排布，所述半斜齿底部开有通流孔。2.根据权利要求1所述的单向流动的斜齿汽封结构，其特征在于：所述斜齿与转子之间具有小间隙，所述半斜齿与汽封体之间具有大的通流通道。3.根据权利要求2所述的单向流动的斜齿汽封结构，其特征在于：当汽流从左侧流向右侧的时候，所述斜齿提供流动阻力。4.根据权利要求2所述的单向流动的斜齿汽封结构，其特征在于：当汽流从右向左流动的时候，所述斜齿与半斜齿都提供流动阻力。

技术总结
本发明涉及一种单向流动的斜齿汽封结构，由斜齿和半斜齿组成，所述斜齿安装于汽封体上，半斜齿设置在转子上，且斜齿和半斜齿交错排布，所述半斜齿底部开有通流孔。该结构充分利用现有汽轮机采用的高低齿汽封的安装空间，使得汽轮机在正常运行工况的时候能够具有与高低齿汽封一样的汽封效果，而在汽封压力调整器卡涩时，减小汽轮机运行时候的蒸汽损耗量，大大提升汽轮机的经济型与安全性，该结构能够扩展引用到其他船用汽轮机中。扩展引用到其他船用汽轮机中。扩展引用到其他船用汽轮机中。


技术研发人员：张旭阳 张承红 高怡秋
受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七〇四研究所
技术研发日：2023.03.06
技术公布日：2023/7/4