一种用于汽轮机的弓形密封环和弹簧系统以减少旋转的和固定的部件之间的泄漏，并防止该处的损坏和磨损，包括一个弓形密封环，当在低速和低负荷时，以第一弹簧偏压抵住其上促使其径向向外到大间隙位置，反之，当在高流量和高压时，工作流体将克服弹力并促使密封弓形件进入小间隙位置。重力弹簧配置在下部密封弓形件和涡轮机壳体之间以产生向上的力抵消弓形件向下的力，并与弓形件的重量相等，以避免弓形件作径向向内移动时的摩擦和干扰。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及应用于弹性流体轴流式涡轮机的密封件，更具体地说，涉及到弓形密封环的密封件，这些密封件被安排在旋转轴穿越固定壳体的地方，再者，被安排在涡轮机的各级各段之间的壳体内。通常，这种已知的密封防止和减少了流体的泄漏，这是由于在旋转和固定的零件之间形成的带有低的流动系数的小间隙区域所造成的。这种密封的目的是提高效率，减少流体的损失和防止由于流体的泄漏而引起的不合乎需要的边界效应。然而，这些弓形的，迷宫式密封对于由涡轮机的安装误差，振动和热变形所引起的摩擦损害是变得易损坏的。绝大多数这种造成摩擦损害的因素发生在起动阶段，和在轻负荷或突然失去负荷以后的阶段中。其结果，在这些条件下，将指望创造出相对来说大一些的间隙以减少对密封可能造成的损害，而在高负荷的条件下却仍然要成为一个小间隙。在该高负荷的状态下，其时效率是最高的，而相对于能对密封造成损害的绝大多数因素来说，其时涡轮机的运转是稳定的。应当指出，涡轮机的设计者已经采取重大的步骤来减少流体的泄漏。那些密封已由特殊选择的材料所制成以减少由于摩擦造成的损害。该密封的几何形状被设计成薄齿形以在摩擦状况下产生最少的热和力。在起动条件下，能缩进的密封环具有大的径向间隙，但当一个预定的流动状态已经达到时，该间隙就会自动地减小为一个小间隙状态，这种能缩进的密封环已经成功地应用于一些涡轮机中，在这些涡轮机中，流体压力显著大于弓形密封件的重力。然而，在涡轮机的低压级中，弓形密封件的重力往往太大而不能成功地被现有的流体压力所克服。其结果是，在低压级中，配置能缩进的密封环是不现实的。这就使得用一种能回弹的密封环以迫使弓形密封件在所有时间内处于紧密间隙的位置上成为必要的了。一种这样的能回弹的密封环装置示于1977年4月12日颁布给G.勒吉(G.Lergen)的美国专利号4，017，088中，其中配置了弹簧以推动那些密封环在所有时间内向内导向转子。这些能回弹的密封环使得弹簧力得以移动这些环以减少摩擦力以及损害。那些弹簧被安排得用来把密封环推向主轴，但却又不会超出一个有限制的位置，这是被位于固定零件设置的肩部来达到的。尽管勒吉的专利提供了弹力以促使密封环保持在向内的，紧靠着转子的位置以保证它们的密封功能，但这个专利没有提供联系到起动阶段的摩擦，摩损和振动问题的解决办法。相反地，颁发给L.沃思(L.Warth)的美国专利号，3，594，010中公开了一种不对称的设计，其中，作为传统的T形密封环弧段以及相应的壳体的替代，沃思采用了一种不对称的密封环，其中该密封环“T”形的右边被切割成很短而涡轮机的壳体也做成类似形状。为了在上游侧的一侧肩部以及下游侧的密封环的切割掉的伸出部分上采用径向作用的弹簧，沃思假定了可以忽略不计的侧面摩擦力。该很不对称的弓形形状，具有一个径向弹簧介于弓形件的一侧的边缘和壳体之间，当它们被弹簧和涡轮机的操作而向内或向外移动时没有提供什么措施来保持那些弓形密封件的周向位置。再者，在这种沃思的设计中，位于涡轮机一侧的弓形件可能在闭合位置时由于重力而下沉，从而可能与底部弓形件在其停机的过程中相干扰，并在该底部弓形件上施加了一个额外的力，当该底部弓形件移向它的闭合状态时因为它必须克服它本身的重量和摩擦力外加要将侧面弓形件推动向上，这就可能显著地增加摩擦力并使底部弓形密封件的闭合即使不是不可能，也是很困难的。这样沃思的系统是不能提供用于保持弓形密封环的周向位置的措施的，当这些弓形密封环被弹簧和涡轮机的操作而径向向内和向外的话。在1984年3月13日颁发给本专利技术的申请人罗纳德·E.布兰登(Ronald E.Brandon)的美国专利号4，436，311公开了一种弓形的迷宫形主轴密封系统用于流体涡轮机，其中径向定位的弹簧被设计来将弓形密封件向外偏压到一个大的间隙位置，以使弓形密封环的密封在起动或低负荷情况下处于低转速和小负荷时得以定位于大间隙位置，而在中等至高负荷情况下处于高转速和高的工作流体压力时得以定位在小间隙位置。当要设计作用在该弓形密封环上的单个弹簧时，其中一些应予考虑的因素如流体压力，弓形密封环的重量和摩擦力以使在相应的低负荷和高负荷情况下，该弓形件处于大的和小的间隙位置。然而，在采用了可缩进的密封环时，那些处于涡轮机周向底部和下侧的弓形密封环由于主要是从上面的弓形环作用在其上的重力而变得滞着是可能的，因此，这些弓形密封环可能不会闭合到如所要求的状态的小间隙位置。这就可能由于增加了流体泄漏而降低了涡轮机的效率，并使得密封受到损害和较大的摩损，从而增加了维修费用。于是，本专利技术的目的是提供一种密封环装置，该装置克服了在涡轮机起动期间，停机期间以及低负荷情况下发生的密封套和密封顶尖之间的摩擦问题。本专利技术的另一个目的是提供一种密封环装置，在涡轮机起动期间，停机期间以及低负载情况下，其中弓形密封环的间隙是大的，而在涡轮机处于中等至高负荷情况下运转期间，这个间隙变小了。本专利技术的另一个目的是提供一种密封装置，其中那些弓形密封环在大间隙位置和小间隙位置之间在一个均匀状态下来动作而不致于在弓形件之间发生干扰。本专利技术的又一个目的是提供一种密封环装置，该装置具有弹簧装置，其动作是根据单独的弓形密封环在涡轮机中的周向位置上的流体压力，重量和摩擦力来设计的。本专利技术的还有一个目的是减少由于密封损坏的汽轮机维修费用，同时由于得以利用较小的运转间隙并以较低的流体泄漏系数而使运转效率较之现在已知的提高了。为了实现本专利技术的这些目的，提供了一种用于涡轮机的弓形密封环和弹簧系统以减少在旋转的和固定的部件之间的泄漏，包括一个弓形密封环被支承在和至少部分地包容在该汽轮机壳体中形成的一个环状T形槽内并围绕着该汽轮机轴的周向延伸着。该弹簧系统包括一些弹簧定位于将密封环的弓形件进行偏压以促使那些弓形件径向向外到相对于该汽轮机轴来说的该密封环的大间隙的位置。每个弹簧的强度是按照弓形密封件的周向位置，流体压力以及密封件的重量和摩擦力来选择的，从而可保证那些弓形密封环在低的轴速和小的负荷时处于大间隙位置而在中等至高流量和高的工作压力时，自由进入壳体和弓形密封环之间的环形空间的工作流体将克服所述弹簧力并促使那些弓形密封件进入小间隙位置。特殊的重力弹簧被配置在下半部弓形密封环内，该弹簧的底端被固定在汽轮机壳体内而其顶端则对弓形密封件进行偏压以产生一个在弓形件的向上力量来抵销该弓形件的重量所引起的向下力量。该重力弹簧在垂直方向的弹力可与它支持的弓形件的重量相等以使用来闭合弓形密封件所需的流体压力可以与径向向外偏压的弹力和摩擦力大致相等。附图简要说明附图说明图1是一种多级轴流式涡轮机的一级的一部分的纵向剖视图;断面穿过一个弓形密封环中的一个弓形件。图2是按照本专利技术的一个实施例沿图1的2-2线的横向断面视图，示出了一种四个弓形密封环的型式，并带有用来对弓形件施加偏压以使径向向外的弹簧，以及重力弹簧两者;图3是与图1类似的剖视图，但与图1和2中所示的具有小间隙位置相反，其不同处是该四个弓形密封件是处于大间隙位置;图4是按照本专利技术的另一实施例的类似于沿图1的2-2线的横向断面视图，示出了另一个弓形密封环与弹簧的结合，包括六个弓形密封环和配置在弓形件相邻端之间的八个弹簧用来将弓形件施加偏压使之径向向外到大间隙位置，还包本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种采用弓形密封环的弹性流体涡轮机以减少在旋转的和固定的部件之间的弹性流体的泄漏，同时还提供了在所说的部件之间处于起动和轻负荷期间的一个大间隙以防止所说的密封环的损坏，其特征在于，包括： 一个围绕着旋转轴的固定的涡轮机壳体具有一个形成于其中的环形的Ｔ字状槽并围绕着所说的轴的外周延伸，所说的环形槽部分地由一对在所说的壳体上的对面的、间隔开的环形肩部所界定，并形成了一个所说的环形槽的环形开口，该环形开口径向进入在所说的壳体和所说的轴之间的间隙区域； 一个弓形密封环由所说的槽支承并至少部分地包容在其内，所说的密封环包括位于围绕所说的轴的上半部的密封弓形件以及位于围绕所说的轴的下半部的密封弓形件，每个密封弓形件具有密封齿； 位于抵靠在所说的密封弓形件上的径向弹簧促使所说的密封弓形件径向向外以形成一个较大直径的环，从而对所说的密封环与所说的轴之间提供了一个大间隙位置，由此当在低转速和小的涡轮机负荷时，该径向弹簧提供的力量将起主要作用，而所说的密封弓形件将被迫进入所说的大间隙位置，反之，当在高流量和高的工件压力时，工作流体将克服该径向弹簧力并促使所说的密封环弓形件进入一个小间隙位置； 重力弹簧装置包括至少一个重力弹簧位于所说的涡轮机壳体的下半部分和至少一个下部密封弓形件之间，所说的重力弹簧产生一个向上的垂直力针对所说的下部密封弓形件以抵消其向下的重力； 借助于所说的重力弹簧，由于中和了所说的下部密封弓形件的重力，从而防止了密封弓形件径向向内移动到所说的小间隙位置时在那些下部密封弓形件之间的摩擦和干扰。...
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗纳德E布兰登，
申请(专利权)人：IMO工业公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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