CN101684735A - 燃气涡轮机密封件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及燃气涡轮机密封件，更具体地，本发明涉及一种具有尺寸横向截面的环形密封件(20)，其具有第一端(28)和第二端(30)。第二端(30)包括以重叠接合方式容纳在第一端(28)中的颈状收缩部分(32)。

Description

燃气涡轮机密封件
技术领域
[0001]本文中公开的主题内容涉及设置在一些表面之间的密封件，这些表面可相对于彼此以相对运动接合。
背景技术
[0002]燃气涡轮发动机包括多个部件，多个部件需要各种密封件以防止热排气或者压缩空气的不期望的泄漏。轴向相邻的部件典型地采用压缩在相邻部件之间的环状或环形的密封件。环形密封件可以是完整的360的构件，或者其可以是在一个或者多个位置处周向地裂开的，以允许密封件由于在燃气涡轮发动机的运行期间经受的热梯度而导致的周向膨胀。环形密封件是径向弹性的，使得其可以与相邻部件一起无抑制地自由膨胀。但是，各周向的裂缝中断了密封件，从而形成了会导致泄漏点的间隙。环形密封件还可以是在轴向弹性的，使得它们可以在相邻部件之间被轴向地压缩，以在相邻部件之间建立有效的密封。
[0003]为了减少通过环形密封件中的周向裂缝的泄漏，可采用盖板，该盖板在间隙的一侧上机械地固定到密封构件上，并且在间隙的另一侧上与密封构件成滑动接触。备选地，已知双层密封件构造，其中内部密封构件以滑动关系设置在外部密封构件中，以便跨越间隙并减少泄漏。两种构造均需要多个部件以及在多个部件之间的一些类型的机械连接。一种通常使用的用于连接这些部件的方法可包括焊接，这进一步增加了密封件的复杂性和成本。另外，焊接或者其他机械连接的引入可引入相应的热影响区。焊缝必然是升热器件(heatriser)，其必须被容纳，以便防止可影响密封耐久性的多余材料应力。
[0004]因此，期望通过消除多个密封部件以及焊接或者其他机械压力提升器件(riser)来改善这些密封件，并且另外简化这些密封件的设计和制造。
发明内容
[0005]一种具有尺寸横截面的环形密封件具有第一端和第二端。第二端包括以重叠接合方式容纳在第一端内的颈状收缩部分。
附图说明
[0006]在下面的具体实施方式中将结合附图更加具体地描述根据优选的示例性的实施例的本发明和本发明的另外目的及益处，其中：
[0007]图1是通过燃气涡轮机的一部分的放大轴向截面视图，该燃气涡轮机包括根据本发明的一个示例性实施例的嵌套密封件；
[0008]图2是单独示出的图1中的密封件的主端视图；
[0009]图3是图2中位于标记为图3的短划线圈中的密封件的嵌套的第一端和第二端的放大的、部分截面视图；
[0010]图4是图3中所示出的密封件的第一端和第二端的放大的、部分截面视图，且端部没有嵌套以便示出附加细节；
[0011]图5是根据本发明的一个实施例的嵌套密封件的横截面；以及
[0012]图6是根据本发明的一个备选实施例的嵌套密封件的横截面。
部件列表
10  高压涡轮机喷嘴
12  喷嘴叶片
14  排气
16  径向内部带
18  环形支撑凸缘
20  环形密封圈
22  密封表面
24  密封表面
26  单个轴向延伸元件
28  第一端
30  第二端
32  颈状收缩部分
34  肩部
120 环形密封件
具体实施方式
[0013]图1所示的是燃气涡轮发动机的示例性高压涡轮机喷嘴10的一部分，其可根据本发明的一个示例性实施例进行密封。高压涡轮机喷嘴10包括周向地间隔开的多个喷嘴叶片12；仅示出了每个叶片的径向内部部分。操作喷嘴叶片12以便并对从上游燃烧器(未示出)接受的热废气14进行引导和加速。叶片12整体地附接于径向内部带(inner band)16，径向内部带16又安装到环形支撑凸缘18上。
[0014]为了密封地将径向内部带16接合到环形支撑凸缘18上，根据本发明的一个示例性实施例，将环形密封件20设置于两者之间，从而减少或者防止通过该接合处的泄漏。环形密封件20优选地由薄规格的金属片或者具有适当强度、柔性和可成形性的其他合适的材料形成。该环形密封件20沿径向方向跨越在环形支撑凸缘18和径向内部带16之间。该密封件可具有诸如E形密封件、W形密封件、V形密封件或者任何其他合适截面的各种尺寸的横向截面结构。
[0015]依据环形密封件20的应用，其可以由单件材料构造或者其可以包括多个环形段。环形密封件20包括密封表面22，24，密封表面22，24接触径向内部带16和支撑凸缘18从而在二者之间产生有效密封。在一个示例性实施例中，环形密封件20包括限定第一端28和第二端30的单个周向延伸元件26，如在图3和图4中详细地示出的。颈状收缩部分32形成于第二端30中并被构造为以可滑动重叠方式整体地接合第一端28。具体地参考图4和图5，颈状收缩部分可通过任何合适的机械成形加工形成，其会具有较小的但是与第一端28类似的轴向截面，允许第二端在组装在涡轮发动机10时嵌套在第一端28中。第二端30可以是倾斜的或者锥形的以便帮助其在组装期间插入到第一端28中。
[0016]在图3和图4中所示的本发明的一个示例性实施例中，颈状收缩部分32结束于肩部34处并具有长度“L”，在整个发动机温度曲线中，这允许嵌套端28和30的重叠接合和相对运动。所描述的环形密封件构造依据端28和30之间对间隙的需求进行分配，以便解决喷嘴内部带16和支撑凸缘18之间不同的热膨胀并解决二者之间引起的相对运动。由于第二端30收缩成颈状，允许第一端28和第二端30以重叠关系彼此嵌套，因而无需焊接、铜焊或者其他机械不连续性。结果是强健而简单的密封件20，该密封件20依据最终可影响其性能的增加的机械应力提升器件的需要而进行设置。
[0017]如上面所示的，环形密封件20可具有多种尺寸横截面中的任意一种横截面，并且仍然采用可滑动嵌套的相对端的益处，这些相对端可通过使得第二端30收缩成颈状从而嵌套在第一端28中而形成。例如，图6示出了指示为120的环形密封件的一个备选实施例，该环形密封件具有呈E形或者W形结构的横向截面。尽管图6中所示的环形密封件120的横向结构不同于图1-4中所示出的环形密封件20的横向结构，但是使用对应于同样特征的同样标号。
[0018]本书面描述使用示例揭示了本发明，包括最佳模式，并且也使得本领域的技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何装置或者系统以及执行任何结合在本文中的方法。本发明的专利范围由权利要求进行限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他的示例具有与权利要求的字面语言没有差别的结构元件或者如果这些其他示例包括与权利要求的字面语言基本无差别的等同结构元件，那么这些示例将属于权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种具有尺寸横截面的环形密封件(20)，包括：
第一端(28)；
第二端(30)；以及
颈状收缩部分(32)，其形成在所述第二端(30)上并且被构造为以重叠接合方式内部地接合所述第一端(28)。
2.根据权利要求1所述的环形密封件(20)，其特征在于，所述颈状收缩部分(32)具有允许所述第一端(28)和所述第二端(30)的相对运动的长度。
3.根据权利要求1所述的环形密封件(20)，其特征在于，所述尺寸截面限定V形。
4.根据权利要求1所述的环形密封件(20)，其特征在于，所述尺寸截面限定W形。
5.根据权利要求1所述的环形密封件(20)，其特征在于，所述尺寸截面限定E形。
6.一种用于密封燃气涡轮发动机的两个相邻部件(16，18)的密封件，包括：
环形密封件(20)，其具有尺寸横截面；
第一密封表面(22)和第二密封表面(24)，这些密封表面可操作以密封地接合所述相邻部件(16，18)，从而在所述相邻部件(16，18)之间建立密封；
第一端(28)和第二端(30)，所述第二端具有颈状收缩部分(32)，该颈状收缩部分(32)形成在所述第二端上，并被构造为以重叠接合的方式内部地接合所述第一端。
7.根据权利要求6所述的用于密封燃气涡轮发动机的两个相邻部件(16，18)的环形密封件(20)，其特征在于，所述颈状收缩部分(32)具有允许所述相邻部件以及所述第一端(28)和所述第二端(30)的相对运动的长度。
8.根据权利要求6所述的用于密封燃气涡轮发动机的两个相邻部件(16，18)的环形密封件(20)，其特征在于，所述尺寸截面限定V形。
9.根据权利要求6所述的用于密封燃气涡轮发动机的两个相邻部件(16，18)的环形密封件(20)，其特征在于，所述尺寸截面限定W形。
10.根据权利要求6所述的用于密封燃气涡轮发动机的两个相邻部件(16，18)的环形密封件(20)，其特征在于，所述尺寸截面限定E形。
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