一种用于汽轮机的引流回旋式汽封

技术领域

本发明涉及汽轮机汽封技术领域，具体涉及一种用于汽轮机的引流回旋式汽封。

背景技术

随着研究的深入及加工工艺的提高，汽轮机的效率已经从1970年的87％提高到1990年的90％，各项损失已经有较大幅度的降低，叶顶汽封漏汽损失虽也有明显降低，但其在汽轮机整体损失中所占的比例为22％，依旧为汽轮机损失的最主要部分。实际上，降低漏汽量最直接有效的办法是降低汽封与转子的径向间隙，但是，汽轮机作为高速旋转机械，减少径向间隙往往会影响机组动静碰磨的安全性，而引起汽轮机动静部件之间直接摩擦碰撞，伤及汽轮机大轴，严重时造成大轴永久性弯曲的重大事故。

在申请公布号为CN112832872A、申请公布日为2021.05.25的中国发明专利申请中公开了一种用于汽轮机的引流回旋式汽封，沿汽封轴向的上下游方向上，所述汽封的内壁周期性的设置有多个汽封单元；所述汽封单元包括设置于所述汽封的内壁上的回旋腔体以及具有间距的第一凸齿、第二凸齿、第三凸齿；其中，在每个所述汽封单元中，所述第二凸齿与第三凸齿之间形成引流腔体，所述引流腔体与所述回旋腔体相连通，且沿汽封径向的朝外方向上，所述第二凸齿与第三凸齿之间的间距逐渐变小，以使所述引流腔体可将汽流抽吸至所述回旋腔体内；在相邻的所述汽封单元之间，前一汽封单元的第三凸齿与后一汽封单元的第一凸齿之间形成混合腔体，所述混合腔体与所述回旋腔体相连通。该引流回旋式汽封虽然能降低汽流泄漏量，提高机组效率，但是，该引流回旋式汽封通过汽流形成强烈的对冲混合产生耗散作用以达到泄漏量，冲混中的汽流会对汽轮机本体造成冲击，长时间的运行会对转动的转子造成损伤，且在汽轮机运行时，位于汽轮机中的转子会沿汽轮机的轴线发生一定位移量的滑动，当转子滑动时，气封会与转子发生相对滑动，气封与转子外周接触端在不断地晃动下出现疲劳，容易导致气封出现破损。

发明内容

本发明要解决的技术问题，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种用于汽轮机的引流回旋式汽封，当汽轮机启动后，汽轮机的转子发生轴向晃动时，密封件与转子在轴向上此时存在相对滑动，晃动的转子对工作壳造成挤压，第一环槽的侧壁和发生移动的工作壳对推动装置产生挤压，推动装置在第一滑槽内发生滑动，推动装置驱动顶出装置从第二滑槽内顶出，顶出装置带动顶出板向着卡接环靠近，薄膜在顶出板以及从第二滑槽内溢出的空气的共同作用下鼓起，设置在顶出板上的第一凸出齿便会与卡接环上的第二凸出齿卡接，提高了密封性，锁死的第一凸出齿和第二凸出齿使得工作壳与转子在轴向上不会发生相对滑动，继而使得密封件不会与转子发生相对滑动，减少了密封件产生耗散作用的结构，避免了冲混汽流对转子的损伤，提高了密封性的同时还避免了转子对密封装置的磨损。

为解决现有技术问题，一种用于汽轮机的引流回旋式汽封，包括呈环形结构的密封件和设置在密封件中部的密封装置；密封装置包括推动装置、工作壳、顶出装置、薄膜、顶出板、卡接环、第一环槽和工作槽；第一环槽围绕密封件的轴线开设在密封件的内壁上；工作壳呈环形结构，工作壳滑动设置在第一环槽内，工作壳远离密封件的一侧能与转子外周侧壁滑动配合，在工作槽的外侧横向结构内沿密封件的轴线贯穿开设有第一滑槽，在工作槽的内侧横向结构内沿密封件的轴线贯穿开设有第二滑槽，在工作槽内沿密封件的径向方向开设有第三滑槽，第三滑槽的两端分别与第一滑槽和第二滑槽相通，第一滑槽、第二滑槽和第三滑槽构成“工”字结构；推动装置设置有两个，推动装置滑动设置在第一滑槽的两端，推动装置远离工作壳的一侧与第一环槽的侧壁接触；顶出装置设置有两个，顶出装置滑动设置在第二滑槽的两端，推动装置带动顶出装置在第二滑槽内滑动；顶出板设置在顶出装置远离工作壳的一端上，顶出板远离顶出装置的一侧固定设置有第一凸出齿；在汽轮机转子的外周侧壁上固定设置有凸出件，卡接环沿密封件的轴线固定设置在凸出件的侧壁上，卡接环远离凸出件的一侧均匀开设有第二凸出齿，第一凸出齿和第二凸出齿能卡接配合；薄膜为环形结构，薄膜沿密封件的轴线设置在工作壳的两侧，顶出板贯穿薄膜。

优选的，推动装置包括推动块、推动杆、限位座和第一限位件；推动块沿第一滑槽的长度滑动设置在第一滑槽内；推动杆沿第一滑槽的长度方向固定设置在推动块远离工作壳的一端上；限位座设置在推动杆远离推动块的一侧，限位座沿推动杆的长度方向开设有推动槽，推动杆与推动槽滑动配合；第一限位件固定设置在第一滑槽的端部开口处，第一限位件用于对推动块进行限位。

优选的，推动装置还包括第一弹簧和第二限位件；第二限位件设置在第一滑槽内靠近第三滑槽的位置，第二限位件和第一限位件之前存有第一间隙，第二限位件沿第一滑槽的长度方向贯穿开设有通孔；第一弹簧设置在第一间隙内。

优选的，顶出装置包括顶出组件、连杆、滑动组件和展开组件；顶出组件滑动设置在第二滑槽内；连杆的一端与顶出组件远离第三滑槽的一端铰接；滑动组件铰接在连杆远离顶出组件的一端上，滑动组件远离连杆的一端设置在顶出板上；展开组件的两端分别与连杆和顶出组件连接，展开组件用于带动连杆围绕连杆与顶出组件的铰接处转动。

优选的，顶出组件包括第一顶出块和顶出杆；第一顶出块沿第二滑槽的长度方向滑动设置在第二滑槽内；顶出杆沿第二滑槽的长度方向固定设置在第一顶出块的侧壁上，连杆的一端与顶出杆远离第一顶出块的一端铰接。

优选的，展开组件包括第二顶出块、延伸杆、第四滑槽和第三限位件；第二顶出块沿第二滑槽的长度方向滑动设置在第一顶出块的一侧，顶出杆贯穿于第二顶出块；延伸杆沿第二滑槽的长度方向固定设置在第二顶出块远离第一顶出块的一侧，延伸杆的侧壁固定设置有凸出柱；第四滑槽沿连杆的长度方向开设在连杆上，凸出柱与第四滑槽滑动配合；第三限位件固定设置在第二滑槽的端部开口处，第三限位件用于对第二顶出块进行限位。

优选的，展开组件还包括第二弹簧；第一顶出块和第二顶出块之间存有第二间隙，第二弹簧设置在第二间隙内。

优选的，第二顶出块上沿第二滑槽的长度方向贯穿开设有通气孔。

优选的，滑动组件包括滑动座和硅胶滚轮；滑动座铰接在连杆远离顶出组件的一端上；硅胶滚轮转动设置在滑动座靠近顶出板的一侧。

优选的，推动装置还包括滚轮；滚轮转动设置在限位座的下部，滚轮与第一环槽滚动配合。

本发明相比较于现有技术的有益效果是：

本发明通过设置推动装置、工作壳、顶出装置、薄膜、顶出板、卡接环、第一环槽，当汽轮机启动后，汽轮机的转子发生轴向晃动时，密封件与转子在轴向上此时存在相对滑动，晃动的转子对工作壳造成挤压，第一环槽的侧壁和发生移动的工作壳对推动装置产生挤压，推动装置在第一滑槽内发生滑动，推动装置驱动顶出装置从第二滑槽内顶出，顶出装置带动顶出板向着卡接环靠近，薄膜在顶出板以及从第二滑槽内溢出的空气的共同作用下鼓起，设置在顶出板上的第一凸出齿便会与卡接环上的第二凸出齿卡接，提高了密封性，锁死的第一凸出齿和第二凸出齿使得工作壳与转子在轴向上不会发生相对滑动，继而使得密封件不会与转子发生相对滑动，减少了密封件产生耗散作用的结构，避免了冲混汽流对转子的损伤，提高了密封性的同时还避免了转子对密封装置的磨损。

附图说明

图1是一种用于汽轮机的引流回旋式汽封的设置在转子上时的立体示意图。

图2是一种用于汽轮机的引流回旋式汽封的设置在转子上时的侧视图。

图3是一种用于汽轮机的引流回旋式汽封的图2中A-A处的剖视示意图。

图4是一种用于汽轮机的引流回旋式汽封的设置有凸出件和卡接环的转子立体示意图。

图5是一种用于汽轮机的引流回旋式汽封的设置有密封装置的密封件立体示意图。

图6是一种用于汽轮机的引流回旋式汽封的设置有密封装置的密封件侧视图。

图7是一种用于汽轮机的引流回旋式汽封的图6中B-B处的剖视示意图。

图8是一种用于汽轮机的引流回旋式汽封的图7中C处的局部放大示意图。

图9是一种用于汽轮机的引流回旋式汽封的图8中D处的局部放大示意图。

图10是一种用于汽轮机的引流回旋式汽封的密封装置立体示意图。

图11是一种用于汽轮机的引流回旋式汽封的图10中E处的局部放大示意图。

图12是一种用于汽轮机的引流回旋式汽封的去除了推动装置和工作壳后密封装置立体示意图。

图13是一种用于汽轮机的引流回旋式汽封的顶出装置立体示意图。

图14是一种用于汽轮机的引流回旋式汽封的图13中F处的局部放大示意图。

图中标号为：

1-密封件；2-密封装置；21-推动装置；211-推动块；2111-推动杆；212-限位座；2121-滚轮；213-第一限位件；214-第一弹簧；215-第二限位件；22-工作壳；221-第一滑槽；222-第二滑槽；223-第三滑槽；23-顶出装置；231-顶出组件；2311-第一顶出块；2312-顶出杆；232-连杆；233-滑动组件；2331-滑动座；2332-硅胶滚轮；234-展开组件；2341-第二顶出块；2342-延伸杆；2343-第四滑槽；2344-第三限位件；2345-第二弹簧；24-薄膜；25-顶出板；251-第一凸出齿；26-卡接环；27-第一环槽；3-凸出件；4-转子。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

参照图1-图5、图7和图9-图12：一种用于汽轮机的引流回旋式汽封，包括呈环形结构的密封件1和设置在密封件1中部的密封装置2。密封装置2包括推动装置21、工作壳22、顶出装置23、薄膜24、顶出板25、卡接环26、第一环槽27和工作槽；第一环槽27围绕密封件1的轴线开设在密封件1的内壁上；工作壳22呈环形结构，工作壳22滑动设置在第一环槽27内，工作壳22远离密封件1的一侧能与转子4外周侧壁滑动配合，在工作槽的外侧横向结构内沿密封件1的轴线贯穿开设有第一滑槽221，在工作槽的内侧横向结构内沿密封件1的轴线贯穿开设有第二滑槽222，在工作槽内沿密封件1的径向方向开设有第三滑槽223，第三滑槽223的两端分别与第一滑槽221和第二滑槽222相通，第一滑槽221、第二滑槽222和第三滑槽223构成“工”字结构。推动装置21设置有两个，推动装置21滑动设置在第一滑槽221的两端，推动装置21远离工作壳22的一侧与第一环槽27的侧壁接触；顶出装置23设置有两个，顶出装置23滑动设置在第二滑槽222的两端，推动装置21带动顶出装置23在第二滑槽222内滑动；顶出板25设置在顶出装置23远离工作壳22的一端上，顶出板25远离顶出装置23的一侧固定设置有第一凸出齿251；在汽轮机转子4的外周侧壁上固定设置有凸出件3，卡接环26沿密封件1的轴线固定设置在凸出件3的侧壁上，卡接环26远离凸出件3的一侧均匀开设有第二凸出齿，第一凸出齿251和第二凸出齿能卡接配合；薄膜24为环形结构，薄膜24沿密封件1的轴线设置在工作壳22的两侧，顶出板25贯穿薄膜24。

汽轮机包括转子4，密封件1为环形结构，密封件1沿转子4的轴线套设在转子4的外侧，密封件1和转子4之间存有空隙，转子4外周固定设置有多个环状的凸出件3，多个凸出件3沿转子4的轴线均匀排列，密封装置2设置在两个相邻凸出件3之间且密封装置2位于密封件1的中间位置，在工作槽的外侧横向结构内沿密封件1的轴线贯穿开设有第一滑槽221，在工作槽的内侧横向结构内沿密封件1的轴线贯穿开设有第二滑槽222，在工作槽内沿密封件1的径向方向开设有第三滑槽223，第三滑槽223的两端分别与第一滑槽221和第二滑槽222相通，第一滑槽221、第二滑槽222和第三滑槽223构成“工”字结构，所述第一滑槽221、第二滑槽222和第三滑槽223分别设置有多组，每组都包括一个第一滑槽221、一个第二滑槽222和一个第三滑槽223，当汽轮机启动后，汽轮机的转子4发生轴向晃动时，密封件1与转子4在轴向上此时存在相对滑动，晃动的转子4对工作壳22造成挤压，第一环槽27的侧壁和发生移动的工作壳22对推动装置21产生挤压，推动装置21在第一滑槽221内发生滑动，推动装置21驱动顶出装置23从第二滑槽222内顶出，顶出装置23带动顶出板25向着卡接环26靠近，薄膜24在顶出板25以及从第二滑槽222内溢出的空气的共同作用下鼓起，设置在顶出板25上的第一凸出齿251便会与卡接环26上的第二凸出齿卡接，鼓起的薄膜24提高了密封性，减少了密封件1产生耗散作用的结构，避免了冲混汽流对转子4的损伤，锁死的第一凸出齿251和第二凸出齿使得工作壳22与转子4在轴向上不会发生相对滑动，提高了密封性的同时还避免了转子4对密封装置2的磨损。

参照图7和图8：推动装置21包括推动块211、推动杆2111、限位座212和第一限位件213；推动块211沿第一滑槽221的长度滑动设置在第一滑槽221内；推动杆2111沿第一滑槽221的长度方向固定设置在推动块211远离工作壳22的一端上；限位座212设置在推动杆2111远离推动块211的一侧，限位座212沿推动杆2111的长度方向开设有推动槽，推动杆2111与推动槽滑动配合；第一限位件213固定设置在第一滑槽221的端部开口处，第一限位件213用于对推动块211进行限位。

在工作壳22沿密封件1的轴线方向不发生滑动时，推动块211的一侧与第一限位件213接触，第一滑槽221内共设置有两个推动块211，当转子4沿自身轴线发生晃动时，工作壳22会被挤压沿密封件1的轴线在第一环槽27内发生滑动，此时位于工作壳22一侧的推动杆2111便会受到挤压，在推动杆2111的作用下，被挤压一侧的推动块211便会脱离第一限位件213并在第一滑槽221内滑动，而第一滑槽221内另一个第一限位件213仍然与第一限位件213接触，所述推动块211上的推动杆2111与限位座212上的推动槽发生相对滑动，如此便弥补了工作壳22移动时的位移量，同时由于两个推动块211一个沿着第一滑槽221向内推动，一个不发生变化，如此第一滑槽221内的空气便会通过第三滑槽223进入到第二滑槽222内，如此便能使得顶出装置23在第二滑槽222内滑动。

参照图7和图8：推动装置21还包括第一弹簧214和第二限位件215；第二限位件215设置在第一滑槽221内靠近第三滑槽223的位置，第二限位件215和第一限位件213之前存有第一间隙，第二限位件215沿第一滑槽221的长度方向贯穿开设有通孔；第一弹簧214设置在第一间隙内。

当汽轮机停止运行后，原先向着第一滑槽221内部滑动的推动块211对第一弹簧214具有挤压作用，即推动块211会与第二限位件215共同作用对第一弹簧214产生挤压，当转子4停止转动后，顶出板25上的第一凸出齿251与卡接环26的第二凸出齿便会脱离配合，这是由于在转子4转动时，第一凸出齿251和第二凸出齿是通过转子4的转动力实现卡接，所以在转子4停止转动后，在第一弹簧214的反作用力下，第一凸出齿251便会与第二凸出齿发生相对滑动并脱离，进而使得工作壳22复位。

参照图3和图12：顶出装置23包括顶出组件231、连杆232、滑动组件233和展开组件234；顶出组件231滑动设置在第二滑槽222内；连杆232的一端与顶出组件231远离第三滑槽223的一端铰接；滑动组件233铰接在连杆232远离顶出组件231的一端上，滑动组件233远离连杆232的一端设置在顶出板25上；展开组件234的两端分别与连杆232和顶出组件231连接，展开组件234用于带动连杆232围绕连杆232与顶出组件231的铰接处转动。

在第一滑槽221内的气体通过第三滑槽223进入到第二滑槽222内时，顶出组件231被进入的气体顶动，顶出组件231在第二滑槽222内滑动，顶出组件231在滑动的过程中能通过展开组件234带动连杆232转动展开，而在连杆232和顶出板25之间设置有滑动组件233，如此连杆232便能更好的对顶出板25提供支撑。

参照图9和图12：顶出组件231包括第一顶出块2311和顶出杆2312；第一顶出块2311沿第二滑槽222的长度方向滑动设置在第二滑槽222内；顶出杆2312沿第二滑槽222的长度方向固定设置在第一顶出块2311的侧壁上，连杆232的一端与顶出杆2312远离第一顶出块2311的一端铰接。

当空气进入到第二滑槽222内，涌入的空气推动第一顶出块2311滑动，第一顶出块2311带动顶出杆2312在第二滑槽222内滑动，顶出杆2312带动连杆232伸出，连杆232在伸出的过程中被展开组件234带动转动，如此连杆232便能更好的对顶出板25进行支撑。

参照图9和图12-图14：展开组件234包括第二顶出块2341、延伸杆2342、第四滑槽2343和第三限位件2344；第二顶出块2341沿第二滑槽222的长度方向滑动设置在第一顶出块2311的一侧，顶出杆2312贯穿于第二顶出块2341；延伸杆2342沿第二滑槽222的长度方向固定设置在第二顶出块2341远离第一顶出块2311的一侧，延伸杆2342的侧壁固定设置有凸出柱；第四滑槽2343沿连杆232的长度方向开设在连杆232上，凸出柱与第四滑槽2343滑动配合；第三限位件2344固定设置在第二滑槽222的端部开口处，第三限位件2344用于对第二顶出块2341进行限位。

在第一顶出杆2312被气流顶动滑动时，第二顶出块2341也会向着第三限位件2344移动，第三限位件2344对第二顶出块2341有阻挡作用，在第三限位件2344与第二顶出块2341接触后，第一顶出块2311会继续移动，第一顶出块2311便会带动顶出杆2312和第二顶出块2341发生相对滑动，而延伸杆2342的长度固定不变，如此连杆232便会在顶出杆2312的推动下发生转动，此时设置在延伸杆2342上的凸出柱会与第四滑槽2343发生相对滑动，如此便使得连杆232实现展开。

参照图9：展开组件234还包括第二弹簧2345；第一顶出块2311和第二顶出块2341之间存有第二间隙，第二弹簧2345设置在第二间隙内。

在第一顶出块2311在第三滑槽223内的气流推动下发生滑动时，第一顶出块2311会通过第二弹簧2345将第二顶出块2341顶动，并在第二顶出块2341与第三限位块接触后，第一顶出块2311能继续在第二滑槽222内滑动，此时第一顶出块2311和第二顶出块2341之间的第二间隙逐渐变小，第二弹簧2345发生压缩，第一顶出块2311带动顶出杆2312与第二顶出块2341相对滑动，由于延伸杆2342的长度固定，且设置在延伸杆2342上的凸出柱与位于连杆232上的第四滑槽2343滑动配合，如此当顶出杆2312逐渐伸出后，顶出杆2312带动连杆232转动，使得连杆232能更稳定地对顶出板25进行支撑。

参照图12：第二顶出块2341上沿第二滑槽222的长度方向贯穿开设有通气孔。

通过在第二顶出块2341上开设通气孔，使得位于第一顶出块2311和第二顶出块2341之间的空气能及时排出到薄膜24内，进而使得薄膜24鼓起。

参照图13和图14：滑动组件233包括滑动座2331和硅胶滚轮2332；滑动座2331铰接在连杆232远离顶出组件231的一端上；硅胶滚轮2332转动设置在滑动座2331靠近顶出板25的一侧。

当连杆232将滑动座2331推动后，两个滑动座2331在顶出板25的一侧逐渐分开，设置在滑动座2331上的硅胶滚轮2332在顶出板25上发生滚动，由于顶出板25远离滑动座2331的一侧会受力，如此顶出板25对硅胶滚轮2332便会具有挤压作用，硅胶滚轮2332受挤压后发生形变，即硅胶滚轮2332与顶出板25的接触面积变大，在接触面积和压力增大的双重作用下，硅胶滚轮2332在滚动时便会具有足够的摩擦力，保证了硅胶滚轮2332不会发生打滑现象，同时通过设置硅胶滚轮2332防止了滑动座2331与顶出板25的直接接触，降低了滑动座2331和顶出板25之间的磨损。

参照图8：推动装置21还包括滚轮2121；滚轮2121转动设置在限位座212的下部，滚轮2121与第一环槽27滚动配合。

由于在顶出板25上的第一凸出齿251与卡接环26上的第二凸出齿卡接锁死后，工作壳22同步发生转动，在限位座212的下部设置滚轮2121后，降低了限位座212与第一环槽27的摩擦力，降低了转子4的负载。

以上实施例仅表达了本发明的一种或几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。