устройство герметизации соединения частей газовоздушного тракта газотурбинной установки

Формула изобретения

Устройство герметизации соединения частей газовоздушного тракта газотурбинной установки, у которой одна часть по потоку охватывается другой с зазором, содержащее перекрывающие зазор герметизирующие элементы, отличающееся тем, что герметизирующие элементы выполнены в виде сегментов, подвижно соединенных с помощью выполненных на их торцах пазов и выступов, пазы выполнены Г-образного профиля и вместе с выступами расположены на стороне, прилегающей к торцу охватывающей части газовоздушного тракта, при этом высота выступов превышает более чем в 2 раза величину зазора между охватываемой и охватывающей частями, суммарный зазор между торцами сегментов превышает величину разности периметров охватываемой части при минимальной и максимальной температуре в процессе эксплуатации, а сегменты подпружинены к герметизируемым поверхностям и в Г-образном пазе, например, пружинами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для герметизации газовоздушных трактов газотурбинной установки в составе газоперекачивающих агрегатов (ГПА), газотурбинных электростанций (ГТЭС). Из-за сложной конфигурации и, зачастую, больших габаритов газовоздушный тракт выполняется из отдельных частей различной формы (окружность, прямоугольник), при этом при сборке этих частей узлы соединения должны обеспечивать как герметизацию соединения, так и температурные перемещения (осевые и радиальные) соединяемых торцов.

Известен узел соединения (уравнительная муфта), позволяющий компенсировать температурные, другие перемещения и погрешности изготовляемых торцов выхлопных систем (воздуховодов) (см. проспект австрийской фирмы “КЕ BURG MANN”, выдержки из него прилагаются - 3 листа). Узел содержит два разнесенных силовых кольца, на которых закреплено эластичное полотно, способное в процессе компенсации перемещений принимать форму гофра. Узел прост в изготовлении, легко монтируется. Однако в условиях работы газоперекачивающих агрегатов, где в выхлопных трактах температура газа может достигать 500°С и более, практически непригоден, так как эластичное полотно, выполняемое преимущественно с применением резины, выдерживает температуру до 300°С. Из книги А.И.Апанасенко и др. “Монтаж, испытания и эксплуатация газоперекачивающих агрегатов в блочно-контейнерном исполнении”, Ленинград, “Недра”, 1991 г., стр.115, известно, что зазор по периметру частей газовоздушного тракта заполняют изоляционными матами (методом набивки) и закрывают защитными козырьками.

Недостатками этого технического решения являются:

- низкая степень герметизации соединения;

- не контролируется качество заполнения зазоров, что снижает надежность и долговечность работы герметизирующих элементов;

- изменение зазоров между соединяемыми частями в процессе эксплуатации агрегатов вызывает появление нерегламентируемых усилий на изоляционные маты, что также приводит к их преждевременному износу и снижает долговечность их работы;

- разрушение матов, в состав которых входит стеклоткань и минвата, снижает безопасность эксплуатации агрегатов.

Технической задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков.

Технический результат достигается тем, что в устройстве герметизации соединения частей газовоздушного тракта газотурбинной установки ГПА, ГТЭС, у которого одна часть по потоку охватывается другой частью с зазором, содержащем перекрывающие зазор герметизирующие элементы, герметизирующие элементы выполнены в виде сегментов, подвижно соединенных с помощью выполненных на их торцах пазов и выступов, пазы выполнены Г-образного профиля и вместе с выступами расположены на стороне, прилегающей к торцу охватывающей части газовоздушного тракта, при этом высота выступа сегмента более чем в 2 раза превышает величину зазора между охватываемой и охватывающей частями, суммарный зазор между торцами сегментов превышает величину разности периметров охватываемой части при минимальной и максимальной температурах эксплуатации, при этом сегменты подпружинены, например, пружинами к поверхностям герметизируемых частей и друг к другу в Г-образном пазе.

Устройство герметизации поясняется чертежами на фиг.1, 2, 3.

На фиг.1, 2, 3 показано устройство для герметизации соединения частей газовоздушного тракта газотурбинной установки, включающее:

- охватываемую часть 1 с поверхностью 2, подлежащей герметизации;

- охватывающую часть 3 с торцом 4 и герметизируемой поверхностью 5. К торцу 4 крепится корпус 6;

- сегменты 7, на торцах каждого из которых выполнен паз 8 с поверхностями 9, 10, 11 и выступ 12 с поверхностями 13, 14, 15. Сегменты 7 со стороны паза 8 и выступа 12 контактируют с поверхностью 5 торца 4 охватывающей части 3;

- пружины 16 и 17. Пружины 16 поджимают сегменты 7 к поверхности 2 охватываемой части 1 с обеспечением контакта между поверхностями 11, 15. Пружины 17 поджимают сегменты 7 к поверхности 5 торца 4 охватывающей части 3, поверхность 9 паза 8 к поверхности 13 выступа 12.

Сегменты 7, пружины 16, 17 располагаются внутри корпуса 6. Охватываемая часть 1 и охватывающая часть 3 устанавливаются с зазором К_ном..

При работе агрегата происходит нагрев частей 1, 3, сегментов 7 от газового потока газотурбинной установки с температурой ~500°С и более и, как следствие, их температурное расширение в осевом и радиальном направлениях. Расширение охватываемой части 1 приводит к увеличению ее периметра, в результате чего сегменты 7 раздвигаются по поверхностям 9-13, 11-15, при этом увеличивается зазор между торцами 10-14, 18-19. Вибрация устройства, возникающая вследствие колебательного характера истечения газового потока из двигателя газотурбинной установки, способствует образованию подвижности сегментов 7 с увеличением зазора между поверхностями 10-14, 18-19 в одном месте и уменьшению в другом. Охлаждение же устройства приводит к уменьшению зазоров.

Исходя из вышеизложенного, в целях обеспечения герметичности устройства во всем температурном диапазоне эксплуатации газотурбинной установки, суммарный зазор между торцами 10-14, 18-19 (отдельно для каждого) должен превышать величину разности периметра охватываемой части 1 при минимальной и максимальной температурах эксплуатации.

Вследствие возможной несоосности между охватываемой частью 1 и охватывающей частью 3 зазор К_ном. может находиться в пределах 0÷2 К_ном., высота паза 8 и выступа 12 при этом должны превышать зазор К_ном. более чем в 2 раза с учетом температурных расширений.

Использование устройства позволит:

- повысить надежность герметизации соединяемых частей газовоздушного тракта;

- увеличить срок эксплуатации устройства герметизации;

- сократить габариты и металлоемкость конструкции устройства;

- исключить применение пылящих стеклоасбестовых материалов;

- исключить нерегламентируемые усилия в узлах соединения герметизируемых частей;

- упростить монтаж устройства, так как он производится после установки частей газовоздушного тракта.