4.3 依据矛盾所对应的创新原理分析问题并寻求解决方案
首先，我们需要从两组矛盾各自所对应的创新原理当中，选择对解决本问题有启发性的创新原理。考虑到汽轮机不同运行阶段对汽封间隙存在不同需求，其中的时间分离原理对于问题的解决显然有启发性；考虑到实现不同时间段对汽封汽封间隙的不同需求，应使汽封具备弹性可退让机制。因此，在本问题技术矛盾所对应的创新原理当中，可考虑应用反馈原理和动态特性原理。
其次，回顾问题分解过程中，通过运用Pro/lnnovation5.O中基于TRIZ的软件分析工具和方法，针对间隙问题深入剖析了其中隐藏着的一系列内在原因和根本问题，在此基础上对问题求解的可用资源做进一步分析，从物质、能量、组件、流程等不同层面找到了一系列可用资源。结合上述创新原理，可以考虑运用蒸汽及其流向、气压变化及其压差、汽轮机运转的不同阶段、汽封本身结构及其材料特性、系统温度及其变化、间隙设定值及其变化等解题资源。
最后，根据创新原理所指明的思考方向并综合运用分析中所找到的资源，构思出用于汽封间隙问题创新求解的概念设计方案。如图2所示，该方案的核心是使密封齿浮动可调，以接通主通道与背压通道，引导蒸汽压力流与主通道泄露的蒸汽对冲，促进紊流的形成，并满足汽轮机不同运行阶段对汽封间隙的不同要求。
方案工作原理如下：汽轮机的启动阶段易发生振动，因此，考虑加大径向间隙，使其大于转子的可能振动间隙，避免径向碰摩的发生。而对于相对较小的轴向碰摩，则考虑将密封齿做成轴向浮动式的，以弹簧力保持启动阶段有较大的轴向间隙。在启动阶段以后，蒸汽压力逐渐增大，形成优势背压，使密封齿向转子的环形凸台轴向移动，从而减小密封间隙。当移动至间隙一定小，背压通道打开，与间隙通道的压力接通，防止碰摩凸台，并维持几乎为零的最小间隙，即，高压工作过程中，汽封套的环形凸台与浮动密封环之间将始终动态维持非接触性薄隙浮摩状态。
图2 初步方案
4.4 方案分析与完善
上述基于TRIZ理论所构思的气封系统创新方案，要求实现密封齿轴向浮动可调，而在压力达到由弹簧压力和滑动摩擦阻力所决定的可调设定值时，要求主通道与背压通道可以接通，引导蒸汽压力流与产生泄露的蒸汽对冲，形成紊乱汽流，消耗主通道的蒸汽泄露压力，减小蒸汽泄露量，利于密封。其中，弹簧可根据使用状况通过调压螺钉进行压力调整或更换，操作十分方便。在整个高压工作过程中，轴向密封部位将始终动态处于较为理想的非接触性薄隙浮摩状态，避免了滑动部位结垢。为了进一步提高密封效果，可以借鉴普通齿侧汽封的设计结构，增加容易形成涡流的凹凸结构。如图3所示，沿蒸汽主通道，在转子汽封套和密封齿上增加凹凸环槽这样的简单结构，可使汽流的流通路径曲折复杂化，产生更多更强的阻力气旋，强化密封效果。另外，从制造角度来看，方案的工艺性也较好。
图3 创新设计方案
5 结论
通过应用TRIZ理论和计算机辅助创新软件Pro/Innovator5.0，对汽轮机汽封系统目前存在的问题进行了因果分析和资源分析，提取了问题中存在物理矛盾和技术矛盾，找到了适用的创新原理，再结合对技术系统自身资源的挖掘利用，创新性地构思出利用蒸汽压力调整浮动密封齿的齿侧密封概念设计方案。该方案及其创新设计过程对汽轮机汽封乃至其它类似机械产品的创新设计具有一定的借鉴作用。
