[發明專利]用于可變間隙密封的方法和裝置

無效

• 申請號: 200710104565.4
• 申請日: 2007-05-25
• 公開（公告）號: CN101078440A
• 公開（公告）日: 2007-11-28
• 發明（設計）人: R·謝弗雷特;F·G·拜利
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F16J15/447
• 分類號: F16J15/447;F01D11/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 范曉斌;楊松齡

技術領域

本發明總體上涉及用于旋轉機械的可變間隙密封，更具體地說， 涉及一種在諸如蒸汽和燃氣渦輪機的旋轉機械中使用可回縮密封部 件來提供可變間隙密封的方法和裝置。

背景技術

用于發電和機械驅動應用的旋轉機械(諸如蒸汽和燃氣渦輪機) 通常為由多個渦輪級構成的大型機械。在這些機械中，流過各渦輪級 的高壓流體經過一連串的靜止和轉動部件。安裝在靜止部件上的環形 分段密封件用來控制流體沿靜止部件與轉動部件之間的路徑上的泄 漏。渦輪機的效率直接依賴于分段密封件或者說密封部段防止泄漏的 能力，例如防止轉子與定子之間的泄漏的能力。在某些設計中，外部 彈簧將這些密封部段沿徑向保持在轉子外部，例如在啟動和停機期 間。在轉子已經加速之后，在密封部段與這些部段后面的轉子外殼中 的空腔之間施加有流體壓力，以將這些部段沿徑向向內偏移，從而獲 得與轉子之間的更小間隙。然而，較小型工業用渦輪機的尺寸要安裝 改進型的密封件需要很高的費用并且需要進行停機加工。

發明內容

在一個實施例中，一種密封環部段組件用于密封渦輪機氣體路 徑，該組件包括：密封部，該密封部包括沿徑向向內指向的齒；和鳩 尾形安裝部，該鳩尾形安裝部包括挖空部，該挖空部包括位于所述密 封環部段內部的偏壓件。該偏壓件聯接至該密封環部段并且構造成與 該渦輪機內的鳩尾槽的一對環形肩部相嚙合，使得該密封環部段在相 對低的渦輪機負載和相對低的工作壓力的情況下沿徑向向外偏置，并 且在相對高的渦輪機負載和相對高的工作壓力的情況下，工作流體克 服該徑向偏壓件的力并且沿徑向向內推動該密封環部段。

在另一個實施例中，一種用于調節轉子的渦輪機隔板包括：隔板 本體，該隔板本體具有徑向內側孔和向內凹入的鳩尾槽；多個密封環 部段，該多個密封環部段形成了位于第一壓力區域和第二壓力區域之 間的一密封環，其中，該第一壓力大于該第二壓力。該鳩尾槽包括包 括肩部，該肩部限定了通向該鳩尾槽的徑向開口，并且該肩部包括環 形表面。各密封環部段包括鳩尾形安裝部，該鳩尾形安裝部至少部分 地被包圍在所述鳩尾槽內并且至少部分地由所述環形表面支撐。該密 封環部段包括挖空部，該挖空部包括位于該密封環部段內部的偏壓 件。該偏壓件定位在該密封環部段與該環形表面之間，使得該密封環 部段在相對低的渦輪機負載和相對低的工作壓力的情況下沿徑向向 外偏置，并且在相對高的渦輪機負載和相對高的工作壓力的情況下， 工作流體將克服該徑向偏壓件的力并且沿徑向向內推動所述密封環 部段。

在又一實施例中，一種渦輪機包括：包圍轉動軸的靜止渦輪機殼， 該機殼包括環狀T形槽，該環狀T形槽形成于機殼內并且圍繞該軸沿周 向延伸，該環狀槽部分地是由機殼上一對相面對且間隔開的肩部來限 定的，該對肩部形成了該槽的環形開口，該開口沿徑向通向該機殼與 該軸之間的間隙區域；和分段密封環，該分段密封環包括多個密封環 部段，該多個密封環部段由該槽支撐并且至少部分地被包圍在該槽 內，該密封環部段包括挖空部，該挖空部包括位于該密封環部段內部 的偏壓件，該偏壓件定位在該密封環部段與該環形肩部之間，使得該 密封環部段在相對低的渦輪機負載和相對低的工作壓力的情況下沿 徑向向外偏置，并且在相對高的渦輪機負載和相對高的工作壓力的情 況下，工作流體將克服該徑向偏壓件的力并且沿徑向向內推動所述密 封環部段。

附圖說明

圖1是按照本發明示例性實施例的一部分蒸汽渦輪機；

圖2A和2B示出了圖1所示的密封環部段沿周向看上去的放大示意 圖；

圖3是圖1所示的密封環部段沿軸向看上去的放大示意圖；

圖4是圖1所示的密封環部段沿徑向看上去的放大示意圖。

圖面說明：

蒸汽渦輪機10????渦輪機軸12????渦輪機殼14????密封環部段15

迷宮式密封件16????鳩尾形安裝部20????密封部22???????鳩尾槽23

密封面24??????????齒26??????????????環形脊28???????環形槽30

隔板32????????????高壓區域34????????低壓區域36?????頸縮部202

上游鉤狀凸緣204???下游鉤狀凸緣206???徑向外側安裝部210