RU2499143C2

RU2499143C2 - Run-in shroud seal for steam turbine

Info

Publication number: RU2499143C2
Application number: RU2012107767/06A
Authority: RU
Inventors: Александр Степанович Лисянский; Анатолий Михайлович Смыслов; Алексей Анатольевич Смыслов; Аскар Джамилевич Мингажев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Вакууммаш"
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2012-02-29
Publication date: 2013-11-20
Also published as: RU2012107767A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: run-in shroud seal for a steam turbine comprises sealing circular combs of a turbine rotor, sealing segments and circular slots of a turbine stator. Sealing segments include sealing units, attached to bodies of sealing units, being V-shaped in the cross section. Sealing units have dimensions that make it possible to insert bodies of sealing units into the V-shaped slot of the turbine stator with a minimum gap and are arranged between sealing stator combs, made as integral with bodies of sealing units. Circular slots of the turbine stator are V-shaped in the longitudinal section of the turbine and have a horizontal longitudinal slot. Sealing units are made of adhesively connected particles of run-in powder material. as a solid material. In the cross section they have trapezoid shape. Inner surfaces of the bodies of sealing units have in the cross section the trapezoidal shape corresponding to sealing units, with dimensions making it possible to insert and fix sealing units into bodies of sealing units with a minimum gap. Bodies of sealing units are made of adhesively connected particles of run-in powder material as a solid material, besides, the adhesion strength of connection of powder alloy particles makes from 40 to 80% of particle material strength, and adhesion strength of sealing unit material particles makes from 5 to 20% of particle material strength.

EFFECT: sealing units and bodies of sealing units are made by pressing with further sintering in vacuum or protective atmosphere.

25 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к уплотнениям паровых турбин, ограничивающим перетекание пара через зазоры между бандажом рабочих лопаток и статором турбины, а именно, к лабиринтным надбандажным уплотнениям паровых турбин.The invention relates to seals of steam turbines, limiting the flow of steam through the gaps between the bandage of the rotor blades and the turbine stator, namely, to labyrinth over-band seals of steam turbines.

Эффективность работы паровых турбин зависит герметичности уплотнения между вращающимися лопатками и внутренней поверхностью корпуса в турбине. Одним из основных видов подобных уплотнений являются истираемые уплотнения, герметичность которых обеспечивается за счет прорезания выступами на торцах лопаток канавок в истираемом уплотнительном материале. Уплотнения турбин выполняют например, используя плетеные металлические волокна, соты [патент США N 5080934, МПК. F01D 11/08, 427/271, 1991] или спеченные металлические частицы. Приработка этих уплотнений происходит за счет его высокой пористости и его низкой прочности. Последнее обуславливает невысокую эрозионную стойкость уплотнительных материалов, что приводит к быстрому износу уплотнения. В качестве прирабатываемых уплотнений в современных двигателях и установках используют также газотермические покрытия, имеющих, по сравнению с вышеописанными материалами, меньшую трудоемкость изготовления.The performance of steam turbines depends on the tightness of the seal between the rotating blades and the inner surface of the casing in the turbine. One of the main types of such seals are abrasive seals, the tightness of which is ensured by cutting protrusions at the ends of the blades of the grooves in the abradable sealing material. Turbine seals are performed, for example, using braided metal fibers, honeycombs [US Pat. No. 5,080,934, IPC. F01D 11/08, 427/271, 1991] or sintered metal particles. The running-in of these seals is due to its high porosity and its low strength. The latter causes a low erosion resistance of the sealing materials, which leads to rapid wear of the seal. As run-in seals in modern engines and plants, gas-thermal coatings are also used, which, in comparison with the materials described above, have a lower manufacturing complexity.

Известно прирабатываемое уплотнение турбомашины [патент США №4291089], получаемое методом газотермического напыления порошкового материала. При этом уплотнение формируется в виде покрытия, которое наносится непосредственно на кольцевой элемент корпуса турбомашины в зону уплотнения между корпусом и лопаткой.Known run-in seal turbomachine [US patent No. 4291089], obtained by the method of thermal spraying of powder material. When this seal is formed in the form of a coating that is applied directly to the annular element of the casing of the turbomachine in the sealing zone between the casing and the blade.

Недостатком известного уплотнения является невозможность одновременного обеспечения высокой прирабатываемости и износостойкости покрытия.A disadvantage of the known seal is the inability to simultaneously ensure high break-in and wear resistance of the coating.

Известно также прирабатываемое уплотнение турбомашины [патент США №4936745], выполненное в виде высокопористого керамического слоя с пористостью от 20 до 35 объемных %.It is also known run-in seal turbomachine [US patent No. 4936745], made in the form of a highly porous ceramic layer with a porosity of from 20 to 35 volume%.

Недостатком известного уплотнения является низкая эрозионная стойкость и прочность.A disadvantage of the known seal is low erosion resistance and strength.

Для уплотнения зазоров между бандажом рабочих лопаток и статорными деталями корпуса турбины применяются различные типы надбандажных уплотнений (Тепловые и атомные электрические станции, Справочник под общей редакцией В.А. Григорьева и В.М. Зорина, 2-е издание, книга 3, М.: Энергоатомиздат, с.206…208). Для таких уплотнений радиальные зазоры назначаются таким образом, чтобы исключить касание уплотнительных гребешков с острыми кромками об ответную твердую уплотняющую поверхность. Опыт эксплуатации показывает, что избежать касаний при всех эксплуатационных и аварийных режимах за межремонтный период, как правило, не удается. Острые кромки гребешков притупляются и эффективность уплотнения падает.To seal the gaps between the bandage of the rotor blades and the stator parts of the turbine housing, various types of over-band seals are used (Thermal and nuclear power plants, Handbook edited by V.A. Grigoriev and V.M. Zorin, 2nd edition, book 3, M. : Energoatomizdat, p.206 ... 208). For such seals, radial clearances are assigned in such a way as to prevent contact of the sealing combs with sharp edges against the mating solid sealing surface. Operating experience shows that, as a rule, it is not possible to avoid touching during all operating and emergency conditions during the overhaul period. The sharp edges of the combs become dull and the compaction efficiency decreases.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является уплотнение для паровой турбины (патент РФ №2287063, МКИ F16D 11/08), содержащее уплотнительный кольцевой гребешок, выполненный или установленный на бандаже лопаток ступени ротора турбины, уплотнительные блоки, установленные с уплотняющим радиальным зазором относительно кольцевого гребешка бандажа лопаток ступени ротора, держатели уплотнительных блоков в обойме статора турбины, каждый из которых выполнен с кольцевым сектором T-образного в продольном сечении турбины хвостовика, установленным в кольцевом пазу обоймы статора турбины, имеющем T-образную в продольном сечении турбины форму. Уплотнение выполнено в виде соединенного со статором слоя сотовой структуры.The closest in technical essence and the achieved result to the claimed one is a seal for a steam turbine (RF patent No. 2287063, MKI F16D 11/08), containing a sealing ring comb made or mounted on a bandage of the blades of the stage of the turbine rotor, sealing blocks installed with a radial sealing the gap relative to the annular scallop bandage of the blades of the rotor stage, the holders of the sealing blocks in the holder of the turbine stator, each of which is made with an annular sector of a T-shaped in longitudinal se enii turbine liner mounted in the annular groove of the turbine stator yoke having a T-shaped longitudinal sectional shape of the turbine. The seal is made in the form of a honeycomb layer connected to the stator.

Однако гребешки на роторе при взаимодействии с сотовой структурой притупляются, что снижает герметичность уплотнения. Ячейки сотовой структуры могут иметь различные форму и размер площади поперечного сечения, глубину и толщину стенок. Сотовая структура, может быть выполнена из стальной жаростойкой фольги или сверлением, прожигом, травлением, или литьем. При значительной толщине стенок ячеек сот условия работы гребешков ужесточаются. Сильный износ гребешков так или иначе связан с необоснованно высокой прочностью материалов, используемых для производства сот, а также методов их изготовления вызывающих утолщение толщины стенок ячеек.However, the combs on the rotor become blunt when interacting with the honeycomb structure, which reduces the tightness of the seal. Cells of the honeycomb structure may have various shapes and sizes of cross-sectional areas, depth and wall thickness. The honeycomb structure may be made of heat-resistant steel foil or by drilling, burning, etching, or casting. With a significant wall thickness of the cells of the cells, the working conditions of the combs are tightened. Strong scallop wear in one way or another is associated with the unreasonably high strength of the materials used for the production of honeycombs, as well as methods for their manufacture causing thickening of the cell wall thickness.

Кроме того, процесс изготовления и прикрепления сотовой структуры достаточно сложен, трудоемок, а также связан с большими временными затратами. При этом сотовая структура может быть соединена как с кольцевым элементом турбомашины, так и с отдельными, образующими кольцо вставками [например, патент РФ 2287063, МПК F01D 11/08, 2006 г.].In addition, the manufacturing process and the attachment of the honeycomb structure is quite complicated, time-consuming, and also associated with large time costs. In this case, the honeycomb structure can be connected both with the annular element of the turbomachine and with individual inserts forming a ring [for example, RF patent 2287063, IPC F01D 11/08, 2006].

Недостатками прототипа являются невозможность одновременного обеспечения высокой прирабатываемости, механической прочности и износостойкости материала уплотнения, а также необходимости использования сотовых ячеек.The disadvantages of the prototype are the impossibility of simultaneously ensuring high break-in, mechanical strength and wear resistance of the seal material, as well as the need to use cells.

В этой связи, использование уплотнения, не содержащего слоя сотовой структуры, а выполненного из монолитного материала допускающими врезание в него выступов лопатки и снижающими их износ в процессе эксплуатации, привело бы к дальнейшему повышению эффективности работы турбомашин.In this regard, the use of a seal that does not contain a layer of honeycomb structure, but is made of a monolithic material that allows the protrusions of the blades to be cut into it and reduces their wear during operation, would further increase the efficiency of the turbomachines.

Техническим результатом заявляемого изобретения является одновременное обеспечение высокой прирабатываемости, механической прочности и износостойкости уплотнения, а также снижения трудоемкости его изготовления по сравнению с существующими сотовыми уплотнениями.The technical result of the claimed invention is the simultaneous provision of high workability, mechanical strength and wear resistance of the seal, as well as reducing the complexity of its manufacture in comparison with existing cellular seals.

Технический результат достигается тем, что надбандажное прирабатываемое уплотнение для паровой турбины, содержащее уплотнительные кольцевые гребешки ротора турбины, сегменты уплотнения, включающие в себя уплотняющие блоки, прикрепленные к корпусам уплотняющих блоков, имеющим в поперечном сечении V-образную форму, с размерами, позволяющими вставлять корпусы уплотняющих блоков в V-образный паз статора турбины с минимальным зазором и расположенных между уплотняющих статорных гребней, выполненных заодно с корпусами уплотняющих блоков, кольцевые пазы статора турбины, имеющие V-образную в продольном сечении турбины форму и горизонтальный продольный разъем, в отличие от прототипа, уплотняющие блоки выполнены из адгезионно соединенных между собой в монолитный материал частиц прирабатываемого порошкового материала, имеют в поперечном сечении трапецеидальную форму, а внутренние поверхности корпусов уплотняющих блоков имеют в поперечном сечении соответствующую уплотняющим блокам трапецеидальную форму, с размерами, позволяющими вставлять и закреплять с минимальным зазором уплотняющие блоки в корпуса уплотняющих блоков, а корпуса уплотняющих блоков выполнены из адгезионно соединенных между собой в монолитный материал частиц прирабатываемого порошкового материала, причем адгезионная прочность соединения частиц порошкового сплава составляет величину от 40 до 80% прочности материала частиц, а адгезионная прочность частиц материала уплотняющих блоков составляет от 5 до 20% от прочности материала частиц, причем уплотняющие блоки и корпуса уплотняющих блоков выполнены прессованием с последующим спеканием в вакууме или защитной атмосфере.The technical result is achieved by the fact that a running-in sealing seal for a steam turbine, comprising sealing ring combs of the turbine rotor, sealing segments including sealing blocks attached to the sealing block bodies having a V-shape in cross section, with dimensions allowing the bodies to be inserted sealing blocks into the V-groove of the turbine stator with a minimum clearance and located between the sealing stator ridges, made integral with the cases of the sealing blocks, to The annular grooves of the turbine stator, having a V-shape in the longitudinal section of the turbine and a horizontal longitudinal connector, unlike the prototype, the sealing blocks are made of particles of the powder material adhering to one another in a monolithic material, have a trapezoidal shape in cross section, and internal surfaces the housings of the sealing blocks have a trapezoidal cross-section corresponding to the sealing blocks, with dimensions allowing insertion and fixing with a minimum clearance Ohm sealing blocks in the housing of the sealing blocks, and the housing of the sealing blocks are made of adhesively interconnected particles of the powder material being adhered to each other in a monolithic material, the adhesive strength of the connection of the particles of the powder alloy is from 40 to 80% of the strength of the particle material, and the adhesive strength of the particles of the material of the sealing blocks is from 5 to 20% of the strength of the particle material, and the sealing blocks and the housing of the sealing blocks are made by pressing, followed by sintering in vacuum or protective atmosphere.

Технический результат достигается также тем, что в надбандажном прирабатываемом уплотнении для паровой турбины, в качестве прирабатываемого порошкового материала используют материал состава, в вес.%: Cr - от 10,0 до 18,0%, Mo - от 0,8 до 3,7%, Fe или Ti или Cu или их комбинации - остальное или материал состава, в вес.%: Cr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0,2% до 0,7%; Ni - остальное или материал состава, в вес.%: Cr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0,2% до 0,7%; Co - от 16% до 30%; Ni - остальное, с размерами частиц порошка от 15 мкм до 180 мкм в механической смеси с порошковым, с размерами частиц порошка менее 1 мкм, гексагональным нитридом бора - BN в количестве от 1,0% до 1,5% от общего объема смеси и фторидом кальция - CaF₂, с размерами частиц порошка от 1 мкм до 25 мкм, в количестве от 6,0% до 8,0% от общего объема материала уплотнения и, как вариант, прирабатываемый порошковый материал дополнительно в качестве добавки содержит от 0,4% до 3% BaSO₄ в виде порошка, размерами частиц от 1 мкм до 25 мкм.The technical result is also achieved by the fact that in the overbinding run-in seal for a steam turbine, the material of the composition is used as a run-in powder material, in wt.%: Cr - from 10.0 to 18.0%, Mo - from 0.8 to 3, 7%, Fe or Ti or Cu or a combination thereof — the rest or material of the composition, in wt.%: Cr — from 18% to 34%; Al - from 3% to 16%; Y - from 0.2% to 0.7%; Ni - the rest or material composition, in wt.%: Cr - from 18% to 34%; Al - from 3% to 16%; Y - from 0.2% to 0.7%; Co - from 16% to 30%; Ni - the rest, with powder particle sizes from 15 μm to 180 μm in a mechanical mixture with powder, with powder particle sizes less than 1 μm, hexagonal boron nitride - BN in an amount of 1.0% to 1.5% of the total volume of the mixture and calcium fluoride - CaF ₂ , with particle sizes of powder from 1 μm to 25 μm, in an amount of from 6.0% to 8.0% of the total volume of the seal material and, as an option, the powder material in addition additionally contains from 0, 4% to 3% BaSO ₄ in powder form, particle sizes from 1 μm to 25 μm.

Технический результат достигается также тем, что в надбандажном прирабатываемом уплотнении для паровой турбины, уплотняющие блоки и корпуса уплотняющих блоков выполнены спеканием при температуре от 950°C до 1250°C, причем в качестве защитной среды использована газовая смесь, состава, в об.%: аргон от 6% до 50%, аммиак - остальное.The technical result is also achieved by the fact that in the overbinding run-in seal for a steam turbine, the sealing blocks and the housing of the sealing blocks are made by sintering at a temperature of from 950 ° C to 1250 ° C, and the gas mixture of the composition in vol.% Is used as a protective medium: argon from 6% to 50%, ammonia - the rest.

Технический результат достигается также тем, что в надбандажном прирабатываемом уплотнении для паровой турбины, уплотняющие блоки закреплены в корпусах уплотняющих блоков пайкой, причем как вариант технического решения, уплотняющие блоки снабжены опорными выступами, контактирующими с основанием корпусов уплотняющих блоков и обеспечивающими равномерное распределение припоя по соединяемым поверхностям уплотняющего блока и корпуса уплотняющего блока, а опорные выступы выполнены монолитно с уплотняющими блоками в виде равномерно расположенных в поперечном направлении призматических полос имеющих в поперечном сечении форму трапеции.The technical result is also achieved by the fact that in the overbinding run-in seal for the steam turbine, the sealing blocks are fixed in the housings of the sealing blocks by soldering, and, as a variant of the technical solution, the sealing blocks are equipped with support protrusions in contact with the base of the bodies of the sealing blocks and ensuring uniform distribution of solder over the connected surfaces the sealing block and the housing of the sealing block, and the supporting protrusions are made integral with the sealing blocks in the form of uniformly distributed laid in the transverse direction of the prismatic strips having in the cross section a trapezoid shape.

Технический результат достигается также тем, что в надбандажном прирабатываемом уплотнении для паровой турбины рабочая поверхность уплотняющего блока выполнена с регулярным микрорельефом, рисунок и размеры которого обеспечивают повышенную прирабатываемость уплотнения, причем регулярный микрорельеф выполнен либо в виде расположенных вдоль продольной оси сегмента параллельных или синусоидальных борозд глубиной от 0,5 мм до 6 мм, шагом расположения от 0,3 мм до 3 мм, либо в виде равномерно расположенных по поверхности в шахматном или коридорном порядке островков и/или углублений круглой формы диаметром d от 0,5 мм до 4 мм, межцентровым расстоянием a=(2,2…3,2)d и глубиной борозд между островками или глубиной углублений от 0,5 мм до 6 мм, либо в виде равномерно расположенных по поверхности в шахматном или коридорном порядке островков и/или углублений овальной формы размерами большего диаметра овала D от 0,5 мм до 4 мм и меньшего диаметра овала d_O=(0,2…0,9)D, шириной борозд между островками или шириной стенок между углублениями b=(0,1…0,3)d_O и глубиной борозд или глубиной углублений от 0,5 мм до 6 мм, либо в виде равномерно расположенных по поверхности островков и/или углублений прямоугольной формы размерами сторон P от 0,5 мм до 4 мм, шириной борозд между островками или шириной стенок между углублениями b₁=(0,1…0,3)P и глубиной борозд или глубиной углублений от 0,5 мм до 6 мм.The technical result is also achieved by the fact that in the overbinding run-in seal for a steam turbine, the working surface of the sealing block is made with a regular microrelief, the figure and dimensions of which provide increased run-in of the seal, and the regular microrelief is made either in the form of parallel or sinusoidal grooves located along the longitudinal axis of the segment with a depth of 0.5 mm to 6 mm, spacing from 0.3 mm to 3 mm, or in the form of evenly spaced checkerboard or measles Orn order islets and / or depressions circular shape with a diameter d of from 0.5 mm to 4 mm, the center distance a = (2,2 ... 3,2) d and the depth of the furrows between the islands or depth of indentations of from 0.5 mm to 6 mm or in the form of oval-shaped islands and / or depressions uniformly spaced along the surface in a staggered or corridor pattern with dimensions of a larger oval diameter D from 0.5 mm to 4 mm and a smaller oval diameter d _O = (0.2 ... 0.9) D , the width of the furrows between the islands or the width of the walls between the recesses b = (0.1 ... 0.3) d _O and the depth of the furrows or the depth of the recesses from 0.5 mm to 6 m m, or in the form of islands and / or depressions evenly spaced along the surface of a rectangular shape with side sizes P from 0.5 mm to 4 mm, grooves between the islets or the width of the walls between the depressions b ₁ = (0.1 ... 0.3) P and the depth of the furrows or the depth of the recesses from 0.5 mm to 6 mm.

Технический результат достигается также тем, что в надбандажном прирабатываемом уплотнении для паровой турбины, сегменты уплотнений выполнены раздельно для каждого ряда гребешков ротора турбины.The technical result is also achieved by the fact that in the overbinding run-in seal for a steam turbine, the seal segments are made separately for each row of turbine rotor combs.

Надбандажное прирабатываемое уплотнение для паровой турбины содержит уплотнительные кольцевые гребешки, установленные на роторе турбины. Сегменты уплотнения включают в себя уплотняющие блоки, выполненные из адгезионно соединенных между собой частиц порошкового материала (полученные, например, методом спекания порошкового материала после предварительного прессования и получения заданной формы) закрепляются внутри корпусов уплотняющих блоков между уплотняющих гребней. Гребни выполняются за одно с корпусами уплотняющих блоков из порошкового материала одним из методов порошковой металлургии. В статоре турбины с горизонтальным продольным разъемом выполнены кольцевые пазы, имеющие V-образную в продольном сечении турбины форму.The over-run-in run-in seal for a steam turbine contains o-ring scallops mounted on the turbine rotor. Sealing segments include sealing blocks made of adhesively interconnected particles of powder material (obtained, for example, by sintering powder material after preliminary pressing and obtaining a given shape) are fixed inside the bodies of the sealing blocks between the sealing ridges. The ridges are made in one piece with the housings of the sealing blocks of powder material using one of the methods of powder metallurgy. In the turbine stator with a horizontal longitudinal connector, annular grooves are made having a V-shape in the longitudinal section of the turbine.

Согласно изобретению сегменты уплотнений выполнены раздельно для каждого ряда гребешков ротора турбины. Корпусы уплотняющих блоков в поперечном сечении имеют V-образную форму с размерами, позволяющими вставлять корпуса уплотняющих блоков в паз статора турбины с минимальным зазором. В то же время, уплотняющие блоки также имеют в поперечном сечении трапецеидальную форму, а внутренние поверхности корпусов уплотняющих блоков имеют в поперечном сечении соответствующую уплотняющим блокам трапецеидальную форму, с размерами, позволяющими вставлять и закреплять с минимальным зазором уплотняющие блоки в корпуса уплотняющих блоков.According to the invention, the seal segments are made separately for each row of turbine rotor combs. The housing of the sealing blocks in cross section are V-shaped with dimensions that allow the housing of the sealing blocks to be inserted into the groove of the stator of the turbine with a minimum clearance. At the same time, the sealing blocks also have a trapezoidal shape in cross section, and the inner surfaces of the sealing block bodies have a trapezoidal shape in cross section corresponding to the sealing blocks, with dimensions that allow the sealing blocks to be inserted and fixed with a minimum clearance into the housing of the sealing blocks.

Вследствие указанных отличий, сегменты уплотнения с уплотняющими блоками, выполненными из адгезионно соединенных между собой в монолитный материал частиц прирабатываемого порошкового материала по сравнению с сотовыми блоками изготавливаются и монтируются на турбине с гораздо меньшими (2-5 раз) трудозатратами. Обеспечение функциональных свойств уплотнения за счет адгезионного соединенного порошкового материала в монолитный блок позволяет избежать вышеуказанных недостатков, присущих сотовым типам уплотнений. Кроме того, функциональное разделение сегмента на уплотняющий блок (прирабатываемую часть) и корпус (несущую часть) существенно увеличивают его прочностные характеристики. Кроме того, использование порошкового материала для получения уплотняющего блока позволяет, например, в отличие от сотовых уплотнений значительно снизить трудоемкость изготовления уплотнений. Наличие регулярного микрорельефа на рабочей поверхности уплотняющего блока облегчает процесс приработки уплотнения за счет более равномерного взаимодействия с выступами на торце лопатки и уноса части оторванных от уплотнения частиц в углубления микрорельефа.Due to these differences, sealing segments with sealing blocks made of particles of powder material adhering to each other in a monolithic material as compared to honeycomb blocks are manufactured and mounted on a turbine with much less (2-5 times) labor costs. Ensuring the functional properties of the seal due to the adhesive bonded powder material in a monolithic block avoids the above disadvantages inherent in cellular types of seals. In addition, the functional division of the segment into the sealing block (run-in part) and the housing (bearing part) significantly increase its strength characteristics. In addition, the use of powder material to obtain a sealing block allows, for example, in contrast to honeycomb seals to significantly reduce the complexity of manufacturing seals. The presence of a regular microrelief on the working surface of the sealing block facilitates the running-in of the seal due to a more uniform interaction with the protrusions at the end of the blade and the removal of part of particles torn from the seal into the recesses of the microrelief.

Изобретение поясняется чертежами. На фигуре 1 представлено поперечное сечение лабиринтного надбандажного уплотнения, а на фигурах 2, 3 - сегмент уплотнения.The invention is illustrated by drawings. The figure 1 shows the cross section of the labyrinth over-seal, and in figures 2, 3 is a segment of the seal.

Фигуры 1, 2 и 3 содержат: 1 - ротор турбины; 2 - лопатка; 3 - кольцевые гребешки на бандаже лопаток; 4 - уплотняющий блок, 5 - сегменты уплотнения; 6 - уплотняющие гребни; 7 - корпус уплотняющего блока; 8 - кольцевой паз; 9 - статор турбины, 10 - опорные выступы, 11 - рабочая поверхность уплотняющего блока, 12 - выступы регулярного рельефа на рабочей поверхности уплотняющего блока, 13 - впадины регулярного рельефа на рабочей поверхности уплотняющего блока.Figures 1, 2 and 3 contain: 1 - turbine rotor; 2 - scapula; 3 - ring scallops on the bandage of the blades; 4 - sealing block; 5 - sealing segments; 6 - sealing ridges; 7 - the housing of the sealing block; 8 - an annular groove; 9 - turbine stator, 10 - bearing protrusions, 11 - working surface of the sealing block, 12 - protrusions of regular relief on the working surface of the sealing block, 13 - hollows of regular relief on the working surface of the sealing block.

Надбандажное уплотнение для паровой турбины (фиг.1) содержит статор турбины 9 с кольцевым пазами 8, имеющими V-образную в продольном сечении турбины форму. В V-образный кольцевой паз 8 статора турбины вставлены сегменты уплотнения 5, каждый из которых включает в себя корпус уплотняющих блоков 4, выполненный из порошкового спеченного материала, имеющего большую по сравнению с материалом уплотняющих блоков прочность. Уплотняющие блоки 4, присоединяются к корпусам 7 либо механически, либо путем пайки. Для повышения равномерности пайки уплотняющие блоки имеют равномерно расположенные выступы 10. Корпус уплотняющих блоков 7 имеет V-образную в поперечном сечении внешнюю и внутреннюю формы и небольшую площадь поперечного сечения. Совокупность малой площади поперечного сечения и изготовления из пластичной стали позволяет деформировать сегменты 5 в холодном состоянии. Корпус 7 имеет уплотняющие гребни 6, выполненные заодно с корпусом 7. Уплотнительные кольцевые гребешки 3 ротора турбины 1 выполнены заодно с бандажом рабочих лопаток 2. Напротив каждого гребешка 3 расположен соответствующий кольцевой паз (фиг.1). Для осуществления монтажа сегмент уплотнения 5 вставляется в кольцевой паз со стороны продольного горизонтального разъема статора турбины 9. Между корпусом уплотняющего блока 7 и кольцевым пазом имеется минимальный зазор, позволяющий при механическом воздействии на корпус уплотняющего блока 7 перемещать его вдоль паза.The over-seal for a steam turbine (FIG. 1) comprises a turbine stator 9 with annular grooves 8 having a V-shape in longitudinal section of the turbine. In the V-shaped annular groove 8 of the turbine stator, sealing segments 5 are inserted, each of which includes a housing of sealing blocks 4 made of sintered powder material having a higher strength compared to the material of the sealing blocks. The sealing blocks 4 are attached to the housings 7 either mechanically or by soldering. To increase the uniformity of soldering, the sealing blocks have evenly spaced protrusions 10. The housing of the sealing blocks 7 has a V-shaped in cross section external and internal shapes and a small cross-sectional area. The combination of a small cross-sectional area and manufacturing of ductile steel allows you to deform segments 5 in the cold state. The housing 7 has sealing ridges 6 made integral with the housing 7. The sealing ring combs 3 of the turbine rotor 1 are integral with the bandage of the working blades 2. A corresponding annular groove is located opposite each comb 3 (Fig. 1). For mounting, the sealing segment 5 is inserted into the annular groove from the side of the longitudinal horizontal connector of the turbine stator 9. Between the housing of the sealing block 7 and the annular groove there is a minimum clearance allowing it to be moved along the groove during mechanical action on the housing of the sealing block 7.

Сегмент прирабатываемого уплотнения турбины (фиг.2 и 3) содержит уплотняющий блок 4, выполненный в виде призмы с трапецеидальным поперечным сечением из адгезионно соединенных между собой частиц прирабатываемого порошкового материала и закрепленный внутри металлического коробчатого корпуса 7, открытого с рабочей стороны уплотняющего блока 4 и имеющего соответствующие размерам и форме уплотняющего блока 4 трапецеидальное поперечное сечение, обеспечивающее закрепление уплотняющего блока 4 внутри корпуса 7. Рабочая поверхность 11 уплотняющего блока 4 выполнена с регулярным микрорельефом, рисунок и размеры которого обеспечивают повышенную прирабатываемость уплотнения. Регулярный микрорельеф рабочей поверхности 11 уплотняющего блока 4 может быть выполнен по различным вариантам, например, в виде расположенных вдоль продольной оси сегмента параллельных борозд (фиг.3) глубиной от 0,5 мм до 6 мм, шагом расположения от 0,3 мм до 3 мм или в виде равномерно расположенных по поверхности в шахматном или коридорном порядке островков круглой формы диаметром d от 0,5 мм до 4 мм, межцентровым расстоянием a=(2,2…3,2)d и глубиной борозд между островками от 0,5 мм до 6 мм.The segment of the running-in turbine seal (FIGS. 2 and 3) contains a sealing block 4 made in the form of a prism with a trapezoidal cross-section of adhesively interconnected particles of the powdered material and fixed inside a metal box-shaped housing 7 open from the working side of the sealing block 4 and having a trapezoidal cross-section corresponding to the size and shape of the sealing block 4, which secures the sealing block 4 inside the housing 7. The sealing surface 11 its block 4 is made with a regular microrelief, the pattern and dimensions of which provide increased seal running-in. The regular microrelief of the working surface 11 of the sealing block 4 can be made in various ways, for example, in the form of parallel grooves located along the longitudinal axis of the segment (Fig. 3) with a depth of 0.5 mm to 6 mm and a pitch of 0.3 mm to 3 mm or in the form of round-shaped islands uniformly spaced along the surface in a checkerboard or corridor pattern with a diameter of d from 0.5 mm to 4 mm, the center-to-center distance a = (2.2 ... 3.2) d and the furrow depth between the islands from 0.5 mm to 6 mm.

Уплотняющие блоки 4, присоединяются к корпусам 7 путем заклинивания в трапецеидальной полости корпуса 7. Корпус 2 имеет трапецеидальную в поперечном сечении внешнюю и внутреннюю формы и небольшую площадь поперечного сечения. Совокупность малой площади поперечного сечения и изготовления из пластичной стали позволяет деформировать сегменты 5 в холодном состоянии. Корпус 7 имеет уплотняющие гребни 6, выполненные за одно с корпусом 7. Для осуществления монтажа сегмент уплотнения 5 вставляется в кольцевой паз со стороны продольного горизонтального разъема статора турбины. Между корпусом уплотняющего блока 4 и кольцевым пазом имеется минимальный зазор, позволяющий при механическом воздействии на корпус уплотняющего блока 4 перемещать его вдоль паза.The sealing blocks 4 are attached to the housings 7 by jamming in the trapezoidal cavity of the housing 7. The housing 2 has a trapezoidal external and internal cross-sectional shape and a small cross-sectional area. The combination of a small cross-sectional area and manufacturing of ductile steel allows you to deform segments 5 in the cold state. The housing 7 has sealing ridges 6, made in one with the housing 7. For installation, the sealing segment 5 is inserted into the annular groove from the side of the longitudinal horizontal connector of the turbine stator. Between the housing of the sealing block 4 and the annular groove there is a minimum clearance, which allows mechanical movement of the housing of the sealing block 4 to move it along the groove.

Работа надбандажного уплотнения заключается в том, что при вращении ротора турбины 1 гребешки 3, уплотняющие зазор, по которому происходят утечки пара, могут касаться уплотняющих блоков 4 без аварийных последствий и уменьшения эффективности уплотнения. Это происходит из-за того, что гребешок 3 прорезает канавку в уплотняющем блоке 4 без притупления своей острой кромки, поскольку уплотняющий блок 4 выполнен из из адгезионно соединенных между собой в монолитный материал частиц прирабатываемого порошкового материала, обладающего высокой прирабатываемостью. Таким образом, уплотняющие блоки, выполненные из порошкового материала, позволяют автоматически установить минимально возможные радиальные зазоры лабиринтного надбандажного уплотнения.The operation of the over-seal is that when the rotor of the turbine 1 rotates, the scallops 3, which seal the gap through which steam leaks, can touch the sealing blocks 4 without emergency consequences and reduce the effectiveness of the seal. This is due to the fact that the scallop 3 cuts a groove in the sealing block 4 without dulling its sharp edges, since the sealing block 4 is made of particles of a powder material having high running-in adhesively interconnected into a monolithic material. Thus, the sealing blocks made of powder material allow you to automatically set the minimum possible radial clearances of the labyrinth over-seal.

Преимуществом предлагаемой конструкции надбандажного уплотнения является то, что масса заготовки корпуса уплотняющих блоков с V-образной формой поперечного сечения имеет небольшую площадь поперечного сечения из-за отсутствия необходимости выполнять на корпусе T-образный или Г-образный замок. Это приводит к снижению массы заготовки для корпуса уплотняющих блоков и, следовательно, к снижению цены изготовления лабиринтного надбандажного уплотнения. При повреждении одной дорожки уплотняющих блоков замене подлежит только один ряд сегментов уплотнения. Это снижает стоимость ремонта по сравнению с ремонтом сегментов, на которых выполнено два ряда уплотняющих блоков.The advantage of the proposed design of the over-seal is that the mass of the workpiece of the housing of the sealing blocks with a V-shaped cross-section has a small cross-sectional area due to the absence of the need to make a T-shaped or L-shaped lock on the housing. This leads to a reduction in the mass of the workpiece for the housing of the sealing blocks and, consequently, to a decrease in the manufacturing price of the labyrinth over-seal. If one track of the sealing blocks is damaged, only one row of sealing segments must be replaced. This reduces the cost of repairs compared with the repair of segments on which two rows of sealing blocks are made.

Пример. В качестве материалов для получения уплотняющего блока и корпуса уплотняющего блока использовался металлический порошок следующих составов: 1) [Cr - 9,0%, Mo - 0,6%, Fe - остальное] - неудовлетворительный результат (Н.Р.); 2) [Cr - 10,0%, Mo - от 0,8%, Fe - остальное] - удовлетворительный результат (У.Р.); 3) [Cr - 14,3%, Mo - 2,6%, Fe - остальное] - (У.Р.); 4) [Cr - 18,0%, Mo - 3,7%, Fe - остальное] - (У.Р.); 5) [Cr - 8,0%, Mo - 0,7%, Ti - остальное] - (Н.Р.); 6) [Cr - 10,0%, Mo - от 0,8%, Ti - остальное] - (У.Р.); 7) [Cr - 14,3%, Mo - 2,6%, Ti - остальное] - (У.Р.); 8) [Cr - 18,0%, Mo - 3,7%, Ti - остальное] - (У.Р.); 9) [Cr - 9,0%, Mo - 0,7%, Cu - остальное] - (Н.Р.); 10) [Cr - 10,0%, Mo - от 0,8%, Cu - остальное] - (У.Р.); 11) [Cr - 15,2%, Mo - 2,4%, Cu - остальное] - (У.Р.); 12) [Cr - 18,0%, Mo - 3,7%, Cu - остальное] - (У.Р.); 13) [Cr - от 16%; Al - 2,5%; Y - от 0,1%; Ni - остальное] - (Н.Р.); 14) [Cr - от 18%; Al - 3%; Y - 0,2%; Ni - остальное] - (У.Р.); 15) [Cr - 34%; Al - 16%; Y - 0,7%; Ni - остальное] - (У.Р.); 16) [Cr - 16%; Al - от 2%; Y - 0,1%; Co - 14%; Ni - остальное] - (Н.Р.); 17) Cr - 18%; Al - 3%; Y - 0,2%; Co - 16%; Ni - остальное] - (У.Р.); 18) Cr - 34%; Al - 16%; Y - 0,7%; Co 30%; Ni - остальное] - (У.Р.).Example. As materials for obtaining the sealing block and the sealing block body, metal powder of the following compositions was used: 1) [Cr - 9.0%, Mo - 0.6%, Fe - the rest] - unsatisfactory result (N.R.); 2) [Cr - 10.0%, Mo - from 0.8%, Fe - the rest] - satisfactory result (U.R.); 3) [Cr - 14.3%, Mo - 2.6%, Fe - the rest] - (U.R.); 4) [Cr - 18.0%, Mo - 3.7%, Fe - the rest] - (U.R.); 5) [Cr - 8.0%, Mo - 0.7%, Ti - the rest] - (N.R.); 6) [Cr - 10.0%, Mo - from 0.8%, Ti - the rest] - (U.R.); 7) [Cr - 14.3%, Mo - 2.6%, Ti - the rest] - (U.R.); 8) [Cr - 18.0%, Mo - 3.7%, Ti - the rest] - (U.R.); 9) [Cr - 9.0%, Mo - 0.7%, Cu - the rest] - (N.R.); 10) [Cr - 10.0%, Mo - from 0.8%, Cu - the rest] - (U.R.); 11) [Cr - 15.2%, Mo - 2.4%, Cu - the rest] - (U.R.); 12) [Cr - 18.0%, Mo - 3.7%, Cu - the rest] - (U.R.); 13) [Cr - from 16%; Al - 2.5%; Y - from 0.1%; Ni - the rest] - (N.R.); 14) [Cr - from 18%; Al - 3%; Y - 0.2%; Ni - the rest] - (UR); 15) [Cr - 34%; Al - 16%; Y - 0.7%; Ni - the rest] - (UR); 16) [Cr - 16%; Al - from 2%; Y - 0.1%; Co - 14%; Ni - the rest] - (N.R.); 17) Cr - 18%; Al - 3%; Y - 0.2%; Co - 16%; Ni - the rest] - (UR); 18) Cr - 34%; Al - 16%; Y - 0.7%; Co 30%; Ni - rest] - (UR).

Размеры частиц составляли величины: 10 мкм; 30 мкм; 63 мкм; 100 мкм; 160 мкм; 180 мкм. Наилучшие результаты при содержании фракций порошка размерами: менее 40 мкм - от 30% до 40%, от 40 мкм до 70 мкм - 40% до 50%, от 70 мкм до 140 мкм - 10% до 20%, более 140 мкм - остальное. Механическая смесь из металлического порошка состава, в вес.%: Cr - от 10,0 до 18,0%, Mo - от 0,8 до 3,7%, Fe или Ti или Cu или их комбинации - остальное или из сплава состава, в вес.%: Cr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0, 2% до 0,7%; Ni - остальное или из сплава состава, в вес.%: Cr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0, 2% до 0,7%; Co - от 16% до 30%; Ni - остальное, содержала гексагональный нитрид бора (BN) размерами частиц порошка менее 1 мкм в количестве: 0,5% - (Н.Р.);; 1,0% - (У.Р.); 1,5% - (У.Р.) - (Н.Р.) и фторид кальция - CaF₂, с размерами частиц порошка от 1 мкм до 25 мкм, в количестве от общего объема смеси: 5% - (Н.Р.); 6,0% - (У.Р.); 8,0% - (У.Р.); 9% - (Н.Р.);, Кроме того, были использованы порошковые материалы вышеуказанных составов с дополнительными добавками следующих компонентов: 1) BaSO₄: 0,4%; 1,2%; 3%. 2) углерод: 0,4%; 0,8%; 2,1%; 3%.3) Ca: 0,01%; 0,2%. Для пайки использовался припой ВПр36.The particle sizes were: 10 microns; 30 microns; 63 microns; 100 microns; 160 microns; 180 microns. The best results when containing fractions of powder fractions with sizes: less than 40 microns - from 30% to 40%, from 40 microns to 70 microns - 40% to 50%, from 70 microns to 140 microns - 10% to 20%, more than 140 microns - the rest . A mechanical mixture of a metal powder of the composition, in wt.%: Cr - from 10.0 to 18.0%, Mo - from 0.8 to 3.7%, Fe or Ti or Cu, or a combination thereof - the rest or from an alloy of the composition , in wt.%: Cr - from 18% to 34%; Al - from 3% to 16%; Y - from 0.2% to 0.7%; Ni - the rest or from the alloy composition, in wt.%: Cr - from 18% to 34%; Al - from 3% to 16%; Y - from 0.2% to 0.7%; Co - from 16% to 30%; Ni - the rest, contained hexagonal boron nitride (BN) with a particle size of powder less than 1 μm in an amount of: 0.5% - (N.R.) ;; 1.0% - (U.R.); 1.5% - (U.R.) - (N.R.) and calcium fluoride - CaF ₂ , with powder particle sizes from 1 μm to 25 μm, in an amount of the total mixture volume: 5% - (N.R. .); 6.0% - (U.R.); 8.0% - (U.R.); 9% - (NR) ;, In addition, powder materials of the above compositions with additional additives of the following components were used: 1) BaSO ₄ : 0.4%; 1.2%; 3% 2) carbon: 0.4%; 0.8%; 2.1%; 3% .3) Ca: 0.01%; 0.2%. For soldering, VPr36 solder was used.

Регулярный микрорельеф был выполнен по следующим вариантам:The regular microrelief was made according to the following options:

- в виде расположенных вдоль продольной оси сегмента параллельных борозд глубиной от 0,5 мм до 6 мм (0,3 мм - (Н.Р.); 0,5 мм - (У.Р.); 2,5 мм - (У.Р.); 6,0 мм - (У.Р.); 6,5 мм - (Н.Р.), шагом расположения от 0,3 мм до 3 мм (0,1 мм - (Н.Р.); 0,3 мм - (У.Р.); 2,0 мм - (У.Р.); 3,0 мм - (У.Р.); 4,0 мм - (Н.Р.).- in the form of parallel grooves located along the longitudinal axis of the segment of the depth from 0.5 mm to 6 mm (0.3 mm - (N.R.); 0.5 mm - (U.R.); 2.5 mm - ( U.R.); 6.0 mm - (U.R.); 6.5 mm - (N.R.), positioning pitch from 0.3 mm to 3 mm (0.1 mm - (N.R. .); 0.3 mm - (U.R.); 2.0 mm - (U.R.); 3.0 mm - (U.R.); 4.0 mm - (N.R.) .

- в виде расположенных вдоль продольной оси сегмента синусоидальных борозд глубиной от 0,5 мм до 6 мм (0,3 мм - (Н.Р.); 0,5 мм - (У.Р.); 2,5 мм - (У.Р.); 6,0 мм - (У.Р.); 6,5 мм - (Н.Р.),, шагом расположения от 0,3 мм до 3 мм (0,1 мм - (Н.Р.); 0,3 мм - (У.Р.); 2,0 мм - (У.Р.); 3,0 мм - (У.Р.); 4,0 мм - (Н.Р.).- in the form of sinusoidal grooves located along the longitudinal axis of the segment with a depth of 0.5 mm to 6 mm (0.3 mm - (N.R.); 0.5 mm - (U.R.); 2.5 mm - ( U.R.); 6.0 mm - (U.R.); 6.5 mm - (N.R.) ,,, spacing from 0.3 mm to 3 mm (0.1 mm - (N. R.); 0.3 mm - (U.R.); 2.0 mm - (U.R.); 3.0 mm - (U.R.); 4.0 mm - (N.R. )

- в виде равномерно расположенных по поверхности в шахматном или коридорном порядке островков и/или углублений круглой формы диаметром d от 0,5 мм до 4 мм (0,3 мм - (Н.Р.); 0,5 мм - (У.Р.); 2,0 мм - (У.Р.); 4,0 мм - (У.Р.); 4,5 мм - (Н.Р.), межцентровым расстоянием a=(2,2…3,2)d, (2,0 d - (Н.Р.); 2,2 d - (Y.P.); 3,2 d - (У.Р.); 3,5 d - (H.P.), и глубиной борозд между островками или глубиной углублений от 0,5 мм до 6 мм - (0,3 мм - (Н.Р.); 0,5 мм - (У.Р.); 2,5 мм - (У.Р.); 6,0 мм - (У.Р.); 6,5 мм - (Н.Р.).- in the form of islands and / or recesses of a round shape with a diameter of d from 0.5 mm to 4 mm (0.3 mm - (N.R.); 0.5 mm - (U.) uniformly located on the surface in a staggered or corridor order; R.); 2.0 mm - (U.R.); 4.0 mm - (U.R.); 4.5 mm - (N.R.), center distance a = (2.2 ... 3 , 2) d, (2,0 d - (NR); 2,2 d - (YP); 3,2 d - (U.R.); 3,5 d - (HP), and depth furrows between islands or depths of recesses from 0.5 mm to 6 mm - (0.3 mm - (N.R.); 0.5 mm - (U.R.); 2.5 mm - (U.R. ); 6.0 mm - (U.R.); 6.5 mm - (N.R.).

- в виде равномерно расположенных по поверхности в шахматном или коридорном порядке островков и/или углублений овальной формы размерами большего диаметра овала D от 0,5 мм до 4 мм - (0,3 мм - (Н.Р.); 0,5 мм - (У.Р.); 2,0 мм - (У.Р.); 4,0 мм - (У.Р.); 4,5 мм - (Н.Р.) и меньшего диаметра овала d_O=(0,2…0,9)D - (0,1 D - (Н.Р.); 0,2 D - (У.Р.); 0,5 D - (У.Р.); 0,9 D - (У.Р.); 1,0 мм - (Н.Р.), шириной борозд между островками или шириной стенок между углублениями b=(0,1…0,3)d_O - (0,05 d_O - (Н.Р.); 0,1 d_O - (У.Р.); 0,3 d_O - (У.Р.); 0,5 d_O - (Н.Р.), и глубиной борозд или глубиной углублений от 0,5 мм до 6 мм - (0,3 мм - (Н.Р.); 0,5 мм - (У.Р.); 2,5 мм - (У.Р.); 6,0 мм - (У.Р.); 6,5 мм - (Н.Р.).- in the form of oval-shaped islands and / or depressions uniformly spaced along the surface in a staggered or corridor pattern with dimensions of a larger oval diameter D from 0.5 mm to 4 mm - (0.3 mm - (N.R.); 0.5 mm - (U.R.); 2.0 mm - (U.R.); 4.0 mm - (U.R.); 4.5 mm - (N.R.) and a smaller oval diameter d _O = (0.2 ... 0.9) D - (0.1 D - (N.R.); 0.2 D - (U.R.); 0.5 D - (U.R.); 0, 9 D - (U.R.); 1.0 mm - (N.R.), the width of the furrows between the islands or the width of the walls between the recesses b = (0.1 ... 0.3) d _O - (0.05 d _O - (N.R.); 0.1 d _O - (U.R.); 0.3 d _O - (U.R.); 0.5 d _O - (N.R.), and depth furrows or depths of recesses from 0.5 mm to 6 mm - (0.3 mm - (N.R.); 0.5 mm - (U.R.); 2.5 mm - (U.R.); 6.0 mm - (U.R.); 6.5 mm - (N.R.).

- в виде равномерно расположенных по поверхности островков и/или углублений прямоугольной или шестигранной формы размерами сторон P от 0,5 мм до 4 мм - (0,3 мм - (Н.Р.); 0,5 мм - (У.Р.); 2,0 мм - (У.Р.); 4,0 мм - (У.Р.); 4,5 мм - (Н.Р.), шириной борозд между островками или шириной стенок между углублениями b₁=(0,1…0,3)P (0,05 P - (Н.Р.); 0,1 P - (У.Р.); 0,3 P - (У.Р.); 0,5 P - (Н.Р.), и глубиной борозд или глубиной углублений от 0,5 мм до 6 мм - (0,3 мм - (Н.Р.); 0,5 мм - (У.Р.); 2,5 мм - (У.Р.); 6,0 мм - (У.Р.); 6,5 мм - (Н.Р.).- in the form of islands and / or recesses of rectangular or hexagonal shape uniformly located on the surface with side dimensions P from 0.5 mm to 4 mm - (0.3 mm - (N.R.); 0.5 mm - (U.R .); 2.0 mm - (U.R.); 4.0 mm - (U.R.); 4.5 mm - (N.R.), the width of the furrows between the islands or the width of the walls between the recesses b ₁ = (0.1 ... 0.3) P (0.05 P - (N.R.); 0.1 P - (U.R.); 0.3 P - (U.R.); 0, 5 P - (N.R.), and the depth of the furrows or the depth of the recesses from 0.5 mm to 6 mm - (0.3 mm - (N.R.); 0.5 mm - (U.R.); 2.5 mm - (U.R.); 6.0 mm - (U.R.); 6.5 mm - (N.R.).

Размеры уплотнительного блока составляли: длина: 20 мм; 50 мм; 100 мм; 200 мм; 500 мм; 700 мм; ширина: 10 мм; 20 мм; 40 мм; 70 мм; высота: 5 мм; 10 мм; 30 мм; 50 мм; радиус кривизны по длине элемента, по его притираемой поверхности: 200 мм; 400 мм; 1200 мм; 2300 мм; 2500 мм.The dimensions of the sealing block were: length: 20 mm; 50 mm; 100 mm; 200 mm; 500 mm; 700 mm; width: 10 mm; 20 mm; 40 mm; 70 mm; height: 5 mm; 10 mm; 30 mm; 50 mm; radius of curvature along the length of the element, along its grinding surface: 200 mm; 400 mm; 1200 mm; 2300 mm; 2500 mm.

Уплотнительные блоки был изготовлен спеканием в среде смеси аргона и аммиака при температуре от 1100 до 1200°C, [(от 1100°C до 1200°C±100°C]. Спекание заготовок проводили при температуре 1200±100°C в электропечи ОКБ 8086 в среде смеси газов аргона и аммиака, при содержании аргона в смеси в объемных процентах от общей смеси аргона с аммиаком: 5% - (Н.Р.); 6% - (У.Р.); 12% - (У.Р.); 25% - (У.Р.); 50% - (У.Р.); 55% - (Н.Р.). Давление прессования при изготовлении заготовок уплотнительного блока было равным: 40 кгс/мм²; 50 кгс/мм²; 60 кгс/мм²; 70 кгс/мм². Механические свойства полученного материала составили: твердость НВ от 139 до 147; σ_в=29,1…37,2 кгс/мм²; σ_т,=17,1…25,8 кгс/мм²; ударная вязкость 1,16…1,57 кгм/см². Результаты испытаний образцов уплотнительного блока из разработанного материала в условиях эксплуатации показали сочетание высоких прочностных характеристик уплотнений, с хорошей прирабатываемостью и минимальным износом кольцевых гребешков на бандаже лопаток.The sealing blocks were made by sintering in a medium of a mixture of argon and ammonia at a temperature of 1100 to 1200 ° C, [(from 1100 ° C to 1200 ° C ± 100 ° C]. Sintering of the blanks was carried out at a temperature of 1200 ± 100 ° C in an OKB 8086 electric furnace in a medium of a mixture of argon and ammonia gases, with the argon content in the mixture in volume percentages of the total mixture of argon with ammonia: 5% - (NR); 6% - (U.R.); 12% - (U.R .); 25% - (U.R.); 50% - (U.R.); 55% - (N.R.). The pressing pressure in the manufacture of blanks of the sealing block was equal to: 40 kgf / mm ² ; 50 kgf / mm ² and 60 kgf / ^mm2, 70 kgf / mm ² The mechanical properties of the mother. as follows: HB hardness of from 139 to 147; σ _in = 29,1 ... 37,2 kgf / mm ^2; σ _r = 17.1 ... 25.8 kgf / mm ^2; impact strength of 1.16 ... 1.57 kgm / cm ^2. The test results of samples of the sealing block from the developed material under operating conditions showed a combination of high strength characteristics of the seals, with good break-in and minimal wear of the annular scallops on the bandage of the blades.

Таким образом, надбандажное прирабатываемое уплотнение для паровой турбины, рбины, включающее следующие признаки: содержащее уплотнительные кольцевые гребешки ротора турбины, сегменты уплотнения, включающие в себя уплотняющие блоки, прикрепленные к корпусам уплотняющих блоков, имеющим в поперечном сечении V-образную форму, с размерами, позволяющими вставлять корпусы уплотняющих блоков в V-образный паз статора турбины с минимальным зазором и расположенных между уплотняющих статорных гребней, выполненных заодно с корпусами уплотняющих блоков; кольцевые пазы статора турбины, имеющие V-образную в продольном сечении турбины форму и горизонтальный продольный разъем; уплотняющие блоки выполнены из адгезионно соединенных между собой в монолитный материал частиц прирабатываемого порошкового материала, имеют в поперечном сечении трапецеидальную форму; внутренние поверхности корпусов уплотняющих блоков имеют в поперечном сечении соответствующую уплотняющим блокам трапецеидальную форму, с размерами, позволяющими вставлять и закреплять с минимальным зазором уплотняющие блоки в корпуса уплотняющих блоков; корпуса уплотняющих блоков выполнены из адгезионно соединенных между собой в монолитный материал частиц прирабатываемого порошкового материала; адгезионная прочность соединения частиц порошкового сплава составляет величину от 40 до 80% прочности материала частиц; адгезионная прочность частиц материала уплотняющих блоков составляет от 5 до 20% от прочности материала частиц; уплотняющие блоки и корпуса уплотняющих блоков выполнены прессованием с последующим спеканием в вакууме или защитной атмосфере; в качестве прирабатываемого порошкового материала используют материал состава, в вес.%: Cr - от 10,0 до 18,0%, Mo - от 0,8 до 3,7%, Fe или Ti или Cu или их комбинации - остальное или материал состава, в вес.%: Cr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0, 2% до 0,7%; Ni - остальное или материал состава, в вес.%: Cr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0, 2% до 0,7%; Co - от 16% до 30%; Ni - остальное, с размерами частиц порошка от 15 мкм до 180 мкм в механической смеси с порошковым, с размерами частиц порошка менее 1 мкм, гексагональным нитридом бора - BN в количестве от 1,0% до 1,5% от общего объема смеси и фторидом кальция - CaF₂, с размерами частиц порошка от 1 мкм до 25 мкм, в количестве от 6,0% до 8,0% от общего объема материала уплотнения; прирабатываемый порошковый материал дополнительно в качестве добавки содержит от 0,4% до 3% BaSO₄ в виде порошка, размерами частиц от 1 мкм до 25 мкм; уплотняющие блоки и корпуса уплотняющих блоков выполнены спеканием при температуре от 950°C до 1250°C; в качестве защитной среды использована газовая смесь, состава, в объем. %: аргон от 6% до 50%, аммиак - остальное; уплотняющие блоки закреплены в корпусах уплотняющих блоков пайкой; уплотняющие блоки снабжены опорными выступами, контактирующими с основанием корпусов уплотняющих блоков и обеспечивающими равномерное распределение припоя по соединяемым поверхностям уплотняющего блока и корпуса уплотняющего блока; опорные выступы выполнены монолитно с уплотняющими блоками в виде равномерно расположенных в поперечном направлении призматических полос имеющих в поперечном сечении форму трапеции; рабочая поверхность уплотняющего блока выполнена с регулярным микрорельефом, рисунок и размеры которого обеспечивают повышенную прирабатываемость уплотнения, причем регулярный микрорельеф выполнен либо в виде расположенных вдоль продольной оси сегмента параллельных или синусоидальных борозд глубиной от 0,5 мм до 6 мм, шагом расположения от 0,3 мм до 3 мм, либо в виде равномерно расположенных по поверхности в шахматном или коридорном порядке островков и/или углублений круглой формы диаметром d от 0,5 мм до 4 мм, межцентровым расстоянием a=(2,2…3,2)d и глубиной борозд между островками или глубиной углублений от 0,5 мм до 6 мм, либо в виде равномерно расположенных по поверхности в шахматном или коридорном порядке островков и/или углублений овальной формы размерами большего диаметра овала D от 0,5 мм до 4 мм и меньшего диаметра овала d_O=(0,2…0,9)D, шириной борозд между островками или шириной стенок между углублениями b=(0,1…0,3)d_O и глубиной борозд или глубиной углублений от 0,5 мм до 6 мм, либо в виде равномерно расположенных по поверхности островков и/или углублений прямоугольной формы размерами сторон P от 0,5 мм до 4 мм, шириной борозд между островками или шириной стенок между углублениями b₁=(0,1…0,3)P и глубиной борозд или глубиной углублений от 0,5 мм до 6 мм; сегменты уплотнений выполнены раздельно для каждого ряда гребешков ротора турбины, позволяет достичь поставленного в изобретении технического результата - одновременного обеспечения высокой прирабатываемости, механической прочности и износостойкости уплотнения, а также снижения трудоемкости его изготовления.Thus, an over-run-in running seal for a steam turbine, a turbine, including the following features: containing sealing ring combs of the turbine rotor, sealing segments including sealing blocks attached to the sealing block bodies having a V-shape in cross section, with dimensions allowing the housings of the sealing blocks to be inserted into the V-groove of the turbine stator with a minimum clearance and located between the sealing stator ridges, which are integral with the sealing bodies blocks; annular grooves of the turbine stator having a V-shape in the longitudinal section of the turbine and a horizontal longitudinal connector; the sealing blocks are made of adhesively interconnected particles of the powder material being adhered to each other in a monolithic material, have a trapezoidal shape in cross section; the inner surfaces of the housings of the sealing blocks are in cross section corresponding to the sealing blocks of a trapezoidal shape, with dimensions that allow you to insert and fasten the sealing blocks in the housing of the sealing blocks with a minimum clearance; the housing of the sealing blocks is made of adhesively interconnected particles of the powder material being adhered to each other in a monolithic material; the adhesive strength of the connection of the particles of the powder alloy is from 40 to 80% of the strength of the material of the particles; the adhesive strength of the particles of the material of the sealing blocks is from 5 to 20% of the strength of the material of the particles; the sealing blocks and the housing of the sealing blocks are made by pressing followed by sintering in a vacuum or protective atmosphere; the material of the composition used is used as an in-powder material, in wt.%: Cr - from 10.0 to 18.0%, Mo - from 0.8 to 3.7%, Fe or Ti or Cu, or a combination thereof - the rest or material composition, in wt.%: Cr - from 18% to 34%; Al - from 3% to 16%; Y - from 0.2% to 0.7%; Ni - the rest or material composition, in wt.%: Cr - from 18% to 34%; Al - from 3% to 16%; Y - from 0.2% to 0.7%; Co - from 16% to 30%; Ni - the rest, with powder particle sizes from 15 μm to 180 μm in a mechanical mixture with powder, with powder particle sizes less than 1 μm, hexagonal boron nitride - BN in an amount of 1.0% to 1.5% of the total volume of the mixture and calcium fluoride - CaF ₂ , with particle sizes of powder from 1 μm to 25 μm, in an amount of from 6.0% to 8.0% of the total volume of the seal material; the powder material being burned in additionally contains as an additive from 0.4% to 3% BaSO ₄ in the form of a powder, particle sizes from 1 μm to 25 μm; sealing blocks and cases of sealing blocks are made by sintering at a temperature of from 950 ° C to 1250 ° C; as a protective medium used a gas mixture, composition, in volume. %: argon from 6% to 50%, ammonia - the rest; sealing blocks are fixed in the bodies of the sealing blocks by soldering; the sealing blocks are equipped with support protrusions in contact with the base of the housing of the sealing blocks and providing uniform distribution of solder on the connected surfaces of the sealing block and the housing of the sealing block; the supporting protrusions are made integral with the sealing blocks in the form of prismatic strips evenly spaced in the transverse direction having a trapezoidal shape in the transverse section; the working surface of the sealing block is made with a regular microrelief, the pattern and dimensions of which increase the working life of the seal, and the regular microrelief is made either in the form of parallel or sinusoidal grooves located along the longitudinal axis of the segment from 0.5 mm to 6 mm in depth, with a pitch of 0.3 mm to 3 mm, or in the form of evenly spaced across the surface in a staggered manner or inline islets and / or depressions circular shape with a diameter d of from 0.5 mm to 4 mm, the center distance a = (2,2 3.2) d and the depth of the grooves between the islands or the depth of the recesses from 0.5 mm to 6 mm, or in the form of islands and / or oval recesses uniformly spaced along the surface in a staggered or corridor pattern with dimensions of a larger oval diameter D from 0.5 mm to 4 mm and a smaller oval diameter d _O = (0.2 ... 0.9) D, the width of the furrows between the islands or the width of the walls between the recesses b = (0.1 ... 0.3) d _O and the depth of the furrows or the depth of the recesses from 0.5 mm to 6 mm, or in the form of islands and / or recesses of rectangular shape evenly spaced on the surface sides P from 0.5 mm to 4 mm, the width of the furrows between the islands or the width of the walls between the recesses b ₁ = (0.1 ... 0.3) P and the depth of the furrows or the depth of the recesses from 0.5 mm to 6 mm; seal segments are made separately for each row of turbine rotor combs, which allows achieving the technical result set in the invention - at the same time ensuring high workability, mechanical strength and wear resistance of the seal, as well as reducing the complexity of its manufacture.

Claims

1. An over-run-in run-in seal for a steam turbine, comprising sealing ring combs of the turbine rotor, seal segments including sealing blocks attached to the sealing block bodies having a V-shape in cross section, with dimensions allowing insertion of the sealing block bodies into V -shaped groove of the turbine stator with a minimum clearance and located between the sealing stator ridges, made integral with the housings of the sealing blocks, annular grooves of the turbine stator having V a different shape in the longitudinal section of the turbine and a horizontal longitudinal connector, characterized in that the sealing blocks are made of particles of the powder material adhering to one another in a monolithic material, have a trapezoidal shape in cross section, and the inner surfaces of the housing of the sealing blocks have a corresponding sealing blocks with a trapezoidal shape with dimensions that allow the sealing blocks to be inserted and fixed with a minimum clearance into the sealing bodies locks, and the bodies of the sealing blocks are made of particles of the powder material adhering to each other in a monolithic material, the adhesive strength of the connection of the particles of the powder alloy is from 40 to 80% of the strength of the particle material, and the adhesive strength of the particles of the material of the sealing blocks is from 5 to 20 % of the strength of the material of the particles, and the sealing blocks and the housing of the sealing blocks are made by pressing, followed by sintering in a vacuum or protective atmosphere.

2. The over-run-in run-in seal according to claim 1, characterized in that the material of the composition is used as a run-in powder material, in wt.%: Cr - from 10.0 to 18.0%, Mo - from 0.8 to 3.7 %, Fe or Ti or Cu or combinations thereof - the rest or material of the composition, in wt.%: Cr - from 18% to 34%; Al - from 3% to 16%; Y - from 0.2% to 0.7%; Ni - the rest or material composition, in wt.%: Cr - from 18% to 34%; Al - from 3% to 16%; Y - from 0.2% to 0.7%; Co - from 16% to 30%; Ni - the rest, with powder particle sizes from 15 μm to 180 μm in a mechanical mixture with powder, with powder particle sizes less than 1 μm, hexagonal boron nitride - BN in an amount of 1.0% to 1.5% of the total volume of the mixture and calcium fluoride - CaF ₂ , with particle sizes of powder from 1 μm to 25 μm, in an amount of from 6.0% to 8.0% of the total volume of the seal material.

3. The over-run-in run-in seal according to claim 2, characterized in that the run-in powder material additionally contains from 0.4% to 3% BaSO ₄ in the form of a powder, particle sizes from 1 μm to 25 μm.

4. The over-running run-in seal according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the sealing blocks and the housing of the sealing blocks are sintered at a temperature of from 950 ° C to 1250 ° C.

5. The over-run-in break-in seal according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the gas mixture of the composition is used as a protective medium, in vol.%: Argon from 6% to 50%, ammonia - the rest.

6. The over-run-in run-in seal according to claim 4, characterized in that the gas mixture, composition, in volume is used as a protective medium. %: argon from 6% to 50%, ammonia - the rest.

7. The over-run-in run-in seal according to claim 5, characterized in that the gas mixture used is the protective medium, composition, in vol.%: Argon from 6% to 50%, ammonia - the rest.

8. The over-running run-in seal according to any one of claims 1 to 3, 6, 7, characterized in that the sealing blocks are fixed in the bodies of the sealing blocks by soldering.

9. The over-running run-in seal according to claim 4, characterized in that the sealing blocks are fixed in the bodies of the sealing blocks by soldering.

10. The under-running run-in seal according to claim 5, characterized in that the sealing blocks are fixed in the bodies of the sealing blocks by soldering.

11. The over-run-in run-in seal according to claim 8, characterized in that the sealing blocks are provided with support protrusions in contact with the base of the housing of the sealing blocks and ensuring uniform distribution of solder on the connected surfaces of the sealing block and the housing of the sealing block.

12. The over-run-in run-in seal according to any one of claims 9 and 10, characterized in that the sealing blocks are provided with support protrusions in contact with the base of the housing of the sealing blocks and providing uniform distribution of solder on the connected surfaces of the sealing block and the housing of the sealing block.

13. The over-run-in run-in seal according to claim 11, characterized in that the support protrusions are made in one piece with the sealing blocks in the form of prismatic strips evenly arranged in the transverse direction, having a trapezoid shape in the cross section.

14. The over-run-in run-in seal according to claim 12, characterized in that the support protrusions are made integrally with the sealing blocks in the form of prismatic strips evenly spaced in the transverse direction, having a trapezoid shape in the cross section.

15. The over-running run-in seal according to any one of claims 1 to 3, 6, 7, 9-11, 13, 14, characterized in that the working surface of the sealing block is made with regular micro-relief, the pattern and dimensions of which provide increased run-in of the seal, and regular the microrelief is made either in the form of parallel or sinusoidal grooves located along the longitudinal axis of the segment with a depth of 0.5 mm to 6 mm, an arrangement step of 0.3 mm to 3 mm, or in the form of sharp edges evenly spaced along the surface in a checkerboard or corridor pattern of forgings and / or recesses of a round shape with a diameter d from 0.5 mm to 4 mm, the center-to-center distance a = (2.2 ... 3.2) d and the depth of the furrows between the islands or the depth of the recesses from 0.5 mm to 6 mm, or in the form of oval-shaped islands and / or depressions uniformly spaced along the surface in a staggered or corridor pattern with dimensions of a larger oval diameter D from 0.5 mm to 4 mm and a smaller oval diameter d _O = (0.2 ... 0.9) D, width grooves between islands or the width of the walls between the recesses b = (0.1 ... 0.3) d _O and the depth of the grooves or the depth of the recesses from 0.5 mm to 6 mm, or in the form of Roughly located on the surface of islands and / or indentations of a rectangular shape with dimensions of the sides P from 0.5 mm to 4 mm, the width of the grooves between the islands or the width of the walls between the indentations b ₁ = (0.1 ... 0.3) P and the depth of the furrows or depth recesses from 0.5 mm to 6 mm.

16. The over-run-in running-in seal according to claim 4, characterized in that the working surface of the sealing block is made with a regular microrelief, the pattern and dimensions of which provide increased running-in of the seal, and the regular microrelief is made either in the form of parallel or sinusoidal grooves located along the longitudinal axis of the segment from 0.5 mm to 6 mm, in increments of 0.3 mm to 3 mm, or in the form of islands and / or recesses evenly spaced along the surface in a checkerboard or corridor pattern round shape with a diameter d from 0.5 mm to 4 mm, the center-to-center distance a = (2.2 ... 3.2) d and the depth of the furrows between the islands or the depth of the recesses from 0.5 mm to 6 mm, or in the form of uniformly spaced surfaces in a checkerboard or corridor order of oval islands and / or depressions with dimensions of a larger oval diameter D from 0.5 mm to 4 mm and a smaller oval diameter d _O = (0.2 ... 0.9) D, the width of the furrows between the islands or the width walls between the recesses b = (0,1 ... 0,3) d _O and the depth of the grooves or the depth of the recesses from 0.5 mm to 6 mm, or in the form of uniformly spaced the surface in the islands and / or indentations of a rectangular shape with side sizes P from 0.5 mm to 4 mm, the width of the grooves between the islands or the width of the walls between the indentations b ₁ = (0.1 ... 0.3) P and the depth of the grooves or the depth of the indentations from 0.5 mm to 6 mm.

17. The over-run-in run-in seal according to claim 5, characterized in that the working surface of the sealing block is made with a regular microrelief, the pattern and dimensions of which provide increased run-in of the seal, and the regular microrelief is made either in the form of parallel or sinusoidal grooves located along the longitudinal axis of the segment from 0.5 mm to 6 mm, in increments of 0.3 mm to 3 mm, or in the form of islands and / or recesses evenly spaced along the surface in a checkerboard or corridor pattern round shape with a diameter d from 0.5 mm to 4 mm, the center-to-center distance a = (2.2 ... 3.2) d and the depth of the furrows between the islands or the depth of the recesses from 0.5 mm to 6 mm, or in the form of uniformly spaced surfaces in a checkerboard or corridor order of oval islands and / or depressions with dimensions of a larger oval diameter D from 0.5 mm to 4 mm and a smaller oval diameter d _O = (0.2 ... 0.9) D, the width of the furrows between the islands or the width walls between the recesses b = (0,1 ... 0,3) d _O and the depth of the grooves or the depth of the recesses from 0.5 mm to 6 mm, or in the form of uniformly spaced the surface of the islets and / or indentations of a rectangular shape with side sizes P from 0.5 mm to 4 mm, the width of the grooves between the islands or the width of the walls between the indentations b ₁ = (0.1 ... 0.3) P and the depth of the furrows or the depth of the indentations from 0 5 mm to 6 mm.

18. The over-run-in running-in seal according to claim 8, characterized in that the working surface of the sealing block is made with a regular microrelief, the pattern and dimensions of which provide increased run-in of the seal, and the regular microrelief is made either in the form of parallel or sinusoidal grooves located along the longitudinal axis of the segment from 0.5 mm to 6 mm, in increments of 0.3 mm to 3 mm, or in the form of islands and / or recesses evenly spaced along the surface in a checkerboard or corridor pattern round shape with a diameter d from 0.5 mm to 4 mm, the center-to-center distance a = (2.2 ... 3.2) d and the depth of the furrows between the islands or the depth of the recesses from 0.5 mm to 6 mm, or in the form of uniformly spaced surfaces in a checkerboard or corridor order of oval islands and / or depressions with dimensions of a larger oval diameter D from 0.5 mm to 4 mm and a smaller oval diameter d _O = (0.2 ... 0.9) D, the width of the furrows between the islands or the width walls between the recesses b = (0,1 ... 0,3) d _O and the depth of the grooves or the depth of the recesses from 0.5 mm to 6 mm, or in the form of uniformly spaced the surface of the islets and / or indentations of a rectangular shape with side sizes P from 0.5 mm to 4 mm, the width of the grooves between the islands or the width of the walls between the indentations b ₁ = (0.1 ... 0.3) P and the depth of the furrows or the depth of the indentations from 0 5 mm to 6 mm.

19. The over-run-in run-in seal according to claim 12, characterized in that the working surface of the sealing block is made with a regular microrelief, the pattern and dimensions of which provide increased run-in of the seal, and the regular microrelief is made either in the form of parallel or sinusoidal grooves located along the longitudinal axis of the segment from 0.5 mm to 6 mm, spacing from 0.3 mm to 3 mm, or in the form of islands and / or recesses evenly spaced along the surface in a checkerboard or corridor pattern round shape with a diameter d from 0.5 mm to 4 mm, the center-to-center distance a = (2.2 ... 3.2) d and the depth of the furrows between the islands or the depth of the recesses from 0.5 mm to 6 mm, or in the form of uniformly spaced surfaces in a checkerboard or corridor order of oval islands and / or depressions with dimensions of a larger oval diameter D from 0.5 mm to 4 mm and a smaller oval diameter d _O = (0.2 ... 0.9) D, the width of the furrows between the islands or the width walls between the grooves b = (0,1 ... 0,3) d O and depth of grooves or depressions of depth 0.5 mm to 6 mm, or in the form of evenly spaced n islet surface and / or depressions sizes rectangular sides P of from 0.5 mm to 4 mm, a width of the furrows between the islands or the width of the walls between the recesses ₁ b = (0,1 ... 0,3) P and a depth of grooves or depressions of depth 0 5 mm to 6 mm.

20. The over-running run-in seal according to any one of claims 1 to 3, 6, 7, 9-11, 13, 14, 16-19, characterized in that the seal segments are made separately for each row of turbine rotor combs.

21. The over-running run-in seal according to claim 4, characterized in that the seal segments are made separately for each row of turbine rotor combs.

22. The over-running run-in seal according to claim 5, characterized in that the seal segments are made separately for each row of turbine rotor combs.

23. The over-running run-in seal according to claim 8, characterized in that the seal segments are made separately for each row of turbine rotor combs.

24. The over-run-in run-in seal according to claim 12, characterized in that the seal segments are made separately for each row of turbine rotor combs.

25. The over-run-in run-in seal according to Claim 15, characterized in that the seal segments are made separately for each row of turbine rotor combs.