[發明專利]徑流式燃氣輪機級間密封結構及其仿真設計方法

有效

• 申請號: 202010945255.0
• 申請日: 2020-09-10
• 公開（公告）號: CN112012833B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 吳福仙;文陽陽;鄭冬亮;伍強;羅增浤;潘紅明
• 申請（專利權）人: 上海和蘭透平動力技術有限公司
• 主分類號: F02C7/28
• 分類號: F02C7/28;F02C3/08;F02C3/14;F02C7/24;F01D9/04;F01D9/02;F01D25/28;F04D29/44;F04D29/62;G06F30/17;G06F30/20
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 王江富

本發明公開了一種徑流式燃氣輪機級間密封結構，壓氣機密封盤遠軸心部固定到壓氣擴壓器前端盤近軸心部后側面；多個噴嘴環葉片沿周向均勻布置；對應各噴嘴環葉片分別形成有貫通噴嘴環前盤、噴嘴環葉片及噴嘴環后盤的冷氣通孔；噴嘴環后盤后側對應冷氣通孔處同軸并且有軸向間隔固定有冷卻環；噴嘴環前盤近軸心端前側形成有一圓環形密封推環；壓氣機密封盤前端壁后側面對應密封推環設置有徑向密封環；密封推環壓合到徑向密封環。本發明還公開了該徑流式燃氣輪機級間密封結構的仿真設計方法。本發明，使燃氣輪機級間密封性能預測簡單，制造工藝要求低，并提高了徑流式燃氣輪機級間密封的可靠性及經濟性。

技術領域

本發明涉及燃氣輪機，特別涉及一種徑流式燃氣輪機級間密封結構及其仿真設計方法。

背景技術

隨著現代燃氣輪機性能要求的不斷提高，密封是燃氣輪機的一個重要研究方向，優秀的密封結構對于改善燃氣輪機的效率及保證其正常工作起到重要的作用。密封結構作為燃氣輪機的一個重要組成部分，其密封性能對燃氣輪機性能的發揮起到關鍵的作用，尤其是氣路密封，將直接影響到燃氣輪機增壓比及渦輪效率的提高。

徑流式燃氣輪機的級間密封裝置，目前常見結構形式有活塞環密封及彈性環密封，由于采用不同的密封原理使它們具有不同的優點及缺點。

熱態下，活塞環密封結構利用活塞環受熱膨脹使其緊貼到其它零件表面從而實現較高壓差的級間密封，但有兩個難點：一是如何保證在熱態下，膨脹后的活塞環能緊貼在零件表面而不會出現較大間隙；要滿足這個條件需要進行復雜而精確的計算，如果邊界條件存在誤差則實際結構有可能會出現間隙；二是活塞環工作時會有氣體泄漏，特別是當兩側壓差較大時，泄漏量會加大從而對燃氣輪機的效率會有較大的影響，如何準確控制氣體的泄漏量是保證其正常工作的難點。

彈性環密封是目前徑流式燃氣輪機級間密封另一種常用的結構形式，應用時將其安裝在壓氣機密封盤與噴嘴環之間，熱態下利用熱膨脹使彈性環結構兩端緊壓在壓氣機密封盤側及噴嘴環側，但其有兩個缺點：一是在熱態下彈性環的應力較大，材料一般會進入屈服，由于工作溫度較高，其疲勞壽命及蠕變壽命較短；二是彈性環是依靠側平面與其他零件平面之間的接觸來實現氣路密封，由于接觸面較大，這對制造工藝精度提出了較高的要求，較差的表面粗糙度及制造公差會嚴重影響到密封性能。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，使燃氣輪機級間密封性能預測簡單，制造工藝要求低，并提高了徑流式燃氣輪機級間密封的可靠性及經濟性。

為解決上述技術問題，本發明提供的徑流式燃氣輪機級間密封結構，其噴嘴環1、壓氣機密封盤2、壓氣擴壓器7、冷卻環15均為環型結構件；

噴嘴環1、壓氣機密封盤2、壓氣擴壓器7、冷卻環15與環形燃燒室4同軸裝配在一起；

壓氣機密封盤2遠軸心部固定到壓氣擴壓器7的前端盤70近軸心部后側面；

所述噴嘴環1包括噴嘴環前盤11、噴嘴環葉片12、噴嘴環后盤13；

多個噴嘴環葉片12沿周向均勻布置；

各噴嘴環葉片12前端貼合固定到噴嘴環前盤11，后端貼合固定到噴嘴環后盤13；

對應各噴嘴環葉片12分別形成有貫通噴嘴環前盤11、噴嘴環葉片12及噴嘴環后盤13的冷氣通孔14；

噴嘴環后盤13后側對應冷氣通孔14處同軸并且有軸向間隔固定有冷卻環15；

所述噴嘴環前盤11遠軸心端固定到壓氣擴壓器7的前端盤70遠軸心端后側面；

所述噴嘴環前盤11近軸心端前側形成有一圓環形密封推環112；

壓氣機密封盤2前端壁21后側面對應所述密封推環112形成有一圓環形方槽；

徑向密封環3前端固定嵌入到所述圓環形凹槽中；