[發明專利]用于阻塞穿過泄漏間隙的泄漏流的流體密封布置及方法

有效

• 申請號: 201410357894.X
• 申請日: 2014-07-25
• 公開（公告）號: CN104373157A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發明（設計）人: C.西蒙－德爾加多;V.斯蒂芬尼斯;S.什楚金;J.克呂克爾斯
• 申請（專利權）人: 阿爾斯通技術有限公司
• 主分類號: F01D11/04
• 分類號: F01D11/04;F01D11/10
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;嚴志軍

技術領域

本發明涉及一種流體密封布置，其用于阻塞被引導穿過由旋轉構件和固定構件界定的泄漏間隙的泄漏流，包括旋轉構件和/或固定構件中的至少一個噴嘴開口，其分別面朝泄漏間隙的相對側的旋轉構件或固定構件，以便經過噴嘴開口將液體或氣態流體流注入泄漏間隙中。此類泄漏流通常出現在旋轉流機械中，如在燃氣渦輪布置中，尤其是在壓縮機及其渦輪單元中，其中旋轉部分與單元的固定構件包圍間隙，單元的壓縮空氣或熱氣體的軸流的小部分可穿過該間隙而沒有任何預防。此外，公開了一種用于通過以與泄漏流的流動方向橫向的流動方向將液體或氣態流體流注入泄漏間隙中來阻塞穿過由旋轉構件和固定構件界定的泄漏間隙的泄漏流的方法。

背景技術

文獻US?7,238,001?B2公開了一種在旋轉流機器中(優選在燃氣渦輪發動機中)使用的密封布置，其中熱氣流沿軸向經過渦輪級，以執行膨脹工作來促進轉子的旋轉動量。為了避免穿過在渦輪級的旋轉構件與固定構件之間沿徑向界定的間隙的泄漏流，尤其是所述泄漏流不會貢獻能量產生，公知的技術用于減小間隙的空隙，例如，通過在旋轉構件與固定構件之間施加迷宮式密封結構。迷宮式密封提供了沿徑向交錯的結構，其通過在間隙之間施加具有徑向延伸的機械流動阻擋件來防止穿過間隙的軸向自由流動通路。

作為備選或與之前提到的迷宮式密封組合，US?7,238,001?B2提出了以定向成與泄漏流的方向橫向的流動方向將流體流注入泄漏間隙中，以便泄漏流將僅由注入的流體流來流體動力地阻塞。這里，槽口設在均界定泄漏間隙的旋轉構件或固定構件中，流體流穿過泄漏間隙注入，且引導穿過泄漏間隙，以便提供流體流來進一步阻塞可用的泄漏間隙，以作為穿過該處的有效的抵抗流體片層。

發明內容

本發明的一個目的在于提供一種加強的流體密封布置，其用于基于之前公開的原理來阻塞被引導穿過由旋轉構件和固定構件界定的泄漏間隙的泄漏流，即，在泄漏間隙內使用流體動力地生成的流動阻擋件，使得旋轉機器的效率將顯著地提高。

該目的通過權利要求1或權利要求2中的一些總體特征來實現。權利要求9和權利要求10中的各個的主題是用于阻塞穿過由旋轉構件和固定構件界定的泄漏間隙的泄漏流的方法。本發明可有利地通過也在尤其關于優選實施例的以下描述中的子權利要求中公開的特征改變。

為了實現旋轉流機器的加強的操作，重要的是消除穿過旋轉流機器的流動通路中涉及的任何損耗機構，尤其是還避免界定泄漏間隙的旋轉構件與固定構件之間的任何泄漏流。為了實現泄漏流抑制，期望提出利用協同作用，其有助于減少能量消耗，以建立流體流來用于阻塞可用的泄漏間隙而作為穿過泄漏間隙的有效的抵擋流體片層。

根據本發明，一種流體密封布置，其用于阻塞被引導穿過由旋轉構件和固定構件界定的泄漏間隙的泄漏流，包括旋轉構件和/或固定構件中的至少一個噴嘴開口，其分別面朝泄漏間隙的相對側的旋轉構件或固定構件，以便經過噴嘴開口將液體或氣態流體流注入泄漏間隙中，該流體密封布置通過將至少一個噴嘴開口流體地連接到旋轉構件和/或固定構件內的冷卻通道來創造性地改善，以便噴嘴開口處發出的流體流排他性地包括旋轉構件和/或固定構件的冷卻流體。

本發明的流體密封布置使用已經存在的冷卻介質，該冷卻系統整體結合在旋轉流機器的旋轉構件和/或固定構件中，例如，在燃氣渦輪布置的壓縮機或渦輪單元中。為了避免渦輪級單元的熱氣流通路中的導葉和葉片過熱，冷卻通道的復雜系統整體結合在各個導葉和葉片內，冷卻介質經過冷卻通道，優選為從壓縮機單元的區段獲得的壓縮空氣的形式。所述冷卻空氣可取決于冷卻通道的結構設計來以對流冷卻和/或沖擊冷卻的方式冷卻構件。

在執行冷卻任務之后，冷卻介質經過冷卻通道的出口開口流入旋轉流機器的主通道中。創造性地提出了通過使在上游接近冷卻通道的出口開口的一定量的冷卻介質旁通到在用于注入泄漏間隙中的噴嘴開口處合并的所謂的供給通道來使用至少一部分冷卻介質。本發明的技術優點在于，用于密封目的的所需的密封流體流已經從之前的應用即從旋轉構件和/或固定構件內的冷卻系統可用，且因此不需要提供注入到泄漏間隙中的流體流的任何額外供應。例如，來自用于將流體流供給至至少一個噴嘴開口的壓縮機單元的區段的任何直接供應管線都不再需要，相反，冷卻介質在旋轉流機器內的所有暴露于熱的構件中可用，以便可容易分接接近出口開口的旋轉構件或固定構件的冷卻通道，經過該冷卻通道，冷卻介質離開而進入旋轉流機器的主通道中。