[發(fā)明專(zhuān)利]用于渦輪機(jī)的空氣動(dòng)力密封組件

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210012888.1
• 申請(qǐng)日: 2012-01-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102654063A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-09-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: R·A·比卡;C·沃爾夫;方飆
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類(lèi)號(hào): F01D11/08
• 分類(lèi)號(hào): F01D11/08;F01D11/10
• 代理公司: 中國(guó)專(zhuān)利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李強(qiáng);譚祐祥

關(guān)于聯(lián)邦贊助的研究和開(kāi)發(fā)的聲明

本發(fā)明是根據(jù)美國(guó)能源部授予的合同號(hào)為DE-FC26-05NT42643的合同而在政府的支持下完成的。政府對(duì)本發(fā)明享有某些權(quán)利。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)大體涉及用于渦輪機(jī)的密封組件，并且更具體而言，涉及用于密封轉(zhuǎn)子/定子空隙等的高級(jí)空氣動(dòng)力密封組件和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

諸如燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的各種類(lèi)型的渦輪機(jī)是已知，并且廣泛用于功率發(fā)生、推進(jìn)等等。渦輪機(jī)的效率部分地取決于內(nèi)部構(gòu)件之間的間隙和通過(guò)這些間隙的一次流體和二次流體的泄漏。例如，可在某些轉(zhuǎn)子-定子交接部處故意地允許有較大的間隙，以適應(yīng)較大的由熱引起的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。流體通過(guò)這些空隙從高壓的區(qū)域泄漏到低壓的區(qū)域可導(dǎo)致渦輪機(jī)有不良的效率。這種泄漏可影響效率，因?yàn)樾孤┑牧黧w無(wú)法做有用功。

因而使用不同類(lèi)型的密封系統(tǒng)來(lái)最大程度地減小流過(guò)渦輪機(jī)的流體的泄漏。但是，在不同的運(yùn)行階段期間，密封系統(tǒng)常常會(huì)經(jīng)受較高的溫度、熱梯度和熱膨脹和收縮，這可增加或減小通過(guò)其中的間隙。例如，燃?xì)廨啓C(jī)等上的級(jí)間密封件可在它們的性能上受到限制，因?yàn)閺膯?dòng)到穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀況間隙變化時(shí)。應(yīng)用于這樣的位置的典型的密封系統(tǒng)包括迷宮密封件和刷密封件。在迷宮密封件的情況下，可對(duì)間隙設(shè)定預(yù)定的增大的邊界，以便避免與其的接觸。在啟動(dòng)運(yùn)行階段期間有用的這個(gè)額外的間隙可降低渦輪機(jī)的效率和性能，因?yàn)樵诜€(wěn)態(tài)運(yùn)行階段期間，跨過(guò)密封件的泄漏會(huì)增加。此外，這樣的迷宮密封件典型地?zé)o法容忍旋轉(zhuǎn)軸的徑向間隙的變化。

因而期望有一種用于渦輪機(jī)的改進(jìn)的密封組件和系統(tǒng)。優(yōu)選地，這樣的密封組件和系統(tǒng)可在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行期間提供較緊密的密封，同時(shí)在過(guò)渡運(yùn)行期間避免摩擦、接觸引起的磨損以及損害。這樣的密封組件和系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)改進(jìn)總的系統(tǒng)效率，同時(shí)制造起來(lái)成本低且提供長(zhǎng)的壽命。

發(fā)明內(nèi)容

因而本申請(qǐng)和得到的專(zhuān)利提供了一種用于渦輪機(jī)的空氣動(dòng)力密封組件。該空氣動(dòng)力密封組件可包括多個(gè)彈簧、連接到彈簧上的瓦，以及定位在彈簧和瓦的周?chē)亩蚊芊饧?/p>

本申請(qǐng)和得到的專(zhuān)利進(jìn)一步提供了一種在固定構(gòu)件和旋轉(zhuǎn)構(gòu)件之間進(jìn)行密封的方法。該方法可包括以下步驟：沿第一方向旋轉(zhuǎn)瓦；沿第二方向旋轉(zhuǎn)二次密封件，以便接觸瓦；在空氣靜力運(yùn)行期間，將瓦保持在平衡位置上；以及在空氣動(dòng)力運(yùn)行期間，使瓦運(yùn)動(dòng)遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。

本申請(qǐng)和得到的專(zhuān)利進(jìn)一步提供了一種用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的密封系統(tǒng)。該密封系統(tǒng)可包括固定構(gòu)件、旋轉(zhuǎn)構(gòu)件以及定位在固定構(gòu)件的周?chē)颐嫦蛐D(zhuǎn)構(gòu)件的多個(gè)密封組件。密封組件各自可包括具有漸縮形狀的瓦。

在審閱結(jié)合附圖和所附權(quán)利要求所得到的以下詳細(xì)描述之后，本申請(qǐng)和得到的專(zhuān)利的這些和其它特征與改進(jìn)對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得顯而易見(jiàn)。

附圖說(shuō)明

圖1是燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖。

圖2是本文可描述的空氣動(dòng)力密封組件的側(cè)視平面圖。

圖3是圖2的空氣動(dòng)力密封組件的正視平面圖。

圖4是本文可描述的空氣動(dòng)力密封系統(tǒng)的一部分的正視平面圖。

部件列表：

10渦輪機(jī)

15壓縮機(jī)

20空氣流

25燃燒器

30流燃料

35燃燒氣體流

40渦輪

45軸

50負(fù)載

100空氣動(dòng)力密封組件

110固定構(gòu)件

115高壓側(cè)

120定子

125低壓側(cè)

130旋轉(zhuǎn)構(gòu)件

135流體流

140轉(zhuǎn)子

150彈簧

160波紋件

170折轉(zhuǎn)部

180頂部件

190二次密封件

195類(lèi)似板的形狀

200瓦

202較厚的中部

204較薄的端部

210類(lèi)似漸縮楔的形狀

220密封系統(tǒng)

230節(jié)段間空隙

具體實(shí)施方式