[發明專利]可翻新的級間成角密封件

有效

• 申請號: 201310024397.3
• 申請日: 2013-01-23
• 公開（公告）號: CN103216277A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: J.阿代卡拉薩米
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01D11/12
• 分類號: F01D11/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李強;嚴志軍

技術領域

本發明大體上涉及旋轉式機械，例如蒸汽渦輪機和燃氣渦輪機，并且更特別地，涉及用于控制旋轉轉子槳葉或“葉片”的柄部分和相鄰、固定定子部件的徑向內端部之間的間隙的旋轉式機械密封件。

背景技術

陸基蒸汽渦輪機和燃氣渦輪機例如用于為發電機提供動力。燃氣渦輪機也例如用于推進飛行器和船舶。蒸汽渦輪機具有典型地包括成串行流動關系的蒸汽入口、渦輪和蒸汽出口的蒸汽路徑。燃氣渦輪機具有典型地包括成串行流動關系的進氣口或入口、壓縮機、燃燒器、渦輪和氣體出口或排氣噴嘴的氣體路徑。在蒸汽渦輪機和燃氣渦輪機中，壓縮機和渦輪部段包括安裝在轉子輪或盤上的旋轉槳葉或葉片的至少一個圓周排。旋轉葉片的自由端或尖端由定子殼體圍繞。排內的各旋轉葉片的基部或柄部分典型地設置有所謂的“天使翼”密封件，所述密封件由固定定子部件（例如相應地布置在移動槳葉的上游和下游的噴嘴葉片或隔膜）側面包夾。

渦輪機的效率部分地取決于（一個或多個）轉子葉片天使翼密封件尖端和相鄰固定定子部件上的密封結構之間的徑向間隙或空隙。如果該間隙太大，則過量并且寶貴的冷卻空氣將通過該空隙泄漏，減小渦輪機的效率。如果該間隙太小，則（一個或多個）天使翼尖端將在某些渦輪機操作狀態期間撞擊相鄰定子部件的密封結構，導致（一個或多個）天使翼尖端和（一個或多個）固定定子部件兩者上的非期望磨損。

關于上述的徑向間隙，已知該間隙在加速或減速期間由于作用于葉片的離心力、渦輪機轉子振動以及旋轉轉子和固定定子部件之間的相對熱生長的變化而變化。在不同的離心力、轉子振動和熱生長期間，該間隙變化可以導致旋轉葉片天使翼密封件尖端對固定密封件結構的嚴重磨擦。增加尖端與密封件的間隙，這減小由于金屬間磨擦引起的損壞，但是間隙的增加導致效率損失。

仍然需要一種密封結構，其適應轉子/葉片組件和相鄰固定定子組件的不同軸向和徑向運動，但是不負面地影響渦輪機性能。

發明內容

根據示例性、但非限定性實施例，本發明提供一種旋轉式渦輪機械，所述旋轉式渦輪機械包括：轉子，所述轉子安裝具有外表面的至少一個盤和從所述外表面徑向延伸的至少一個葉片；鄰近所述盤的固定定子部件；從所述固定定子部件的一部分延伸的密封板，和從所述葉片延伸的天使翼密封件，并在所述密封板和所述天使翼密封件之間限定間隙，以及布置在所述密封板上的耐磨密封元件；其中所述耐磨密封元件和所述密封板相對于所述轉子的中心軸線成角地傾斜，在朝著所述天使翼密封件的方向上徑向向外延伸。

在另一個方面中，本發明提供一種燃氣渦輪機組件，所述燃氣渦輪機組件包括：轉子，所述轉子設置有布置在所述轉子的周邊上的多個葉片，每個葉片具有柄和翼型部，至少一個軸向突出天使翼密封件從所述柄延伸；鄰近所述轉子布置的固定定子部件，所述固定定子部件具有與所述天使翼密封件限定密封間隙的至少一個凸緣部分；以及布置在所述至少一個凸緣部分的表面上的耐磨密封件，所述至少一個凸緣部分和所述耐磨密封件相對于所述轉子的中心軸線成10至50度之間的角度定向。

在又一個方面中，本發明提供一種用于減小渦輪機的旋轉部件和固定部件之間的界面處的密封間隙的方法，所述方法包括：提供轉子，所述轉子支撐具有外表面的盤和遠離所述外表面徑向延伸的至少一個葉片，至少一個天使翼密封件從所述至少一個葉片大致軸向地延伸；提供固定定子部件，所述固定定子部件軸向地鄰近所述至少一個葉片并且具有阻礙密封件（discourager?seal），所述阻礙密封件與朝著所述天使翼密封件延伸的耐磨密封件配合，從而限定所述天使翼密封件和所述耐磨密封件之間的徑向間隙；以及通過相對于所述轉子的中心軸線成銳角布置所述耐磨密封件而減小在所述轉子的軸向生長期間所述間隙的徑向尺寸。

現在將結合下面的附圖詳細地描述本發明。

附圖說明

圖1是橫截面圖，其顯示了旋轉葉片和在葉片的任一側上的固定定子部件之間的密封組件；

圖2是根據本發明的第一示例性、但非限定性實施例的部分橫截面圖，其顯示了固定定子部件上的密封件和旋轉葉片的天使翼尖端之間的界面；

圖3是類似于圖2的視圖，其顯示了在冷狀態下的天使翼尖端和固定定子部件密封件之間的間隙；

圖4是類似于圖2的視圖，其顯示了在慢速和全速、全負荷狀態下的天使翼尖端和固定定子部件密封件之間的間隙；以及

圖5是類似于圖3和4的視圖，其顯示了停機狀態下的天使翼尖端和固定定子部件密封件之間的間隙。

具體實施方式