CN101793169A - 用于提供柔性旋转密封的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于提供柔性旋转密封的系统和方法。具体而言，一种用于提供柔性旋转密封(100)的系统包括旋转部(102)和固定部(106)，该旋转部具有从其径向延伸的多个齿(104)，该固定部具有从其径向延伸的多个刚毛(108)。多个齿(104)旋转地接合多个刚毛(108)，在其间产生抵制气体或流体通过其而泄漏的曲折路径。

Description

用于提供柔性旋转密封的系统和方法
技术领域
本文公开的主题大体上涉及机械涡轮，更详细地说，涉及用于提供柔性(compliant)旋转密封的系统和方法。
背景技术
机械涡轮，例如燃气涡轮或蒸汽涡轮，包括许多表面，这些表面包括密封，例如以减少或防止燃烧的气体或蒸汽的不期望的逸出。这些密封的独特挑战形式是密封移动或旋转的表面(例如，相对于固定表面)。例如，涡轮包括诸如轴杆、转子等的旋转表面，该旋转表面包括在其和诸如定子、护罩(shroud)等的相邻的固定表面之间的密封。迷宫式密封是出于这个目的的旋转密封的通用形式，其包括紧密配合的部分(例如，在操作期间固定和/或移动的直螺纹延伸或“齿”)，该紧密配合的部分通过在旋转期间产生由离心力进一步增强的有效的障碍路径而机械地排斥气体或流体的流动。迷宫式密封的密封性能可以通过将其与蜂窝状材料接合而增强，这些蜂窝状材料例如附接到相邻的固定表面上，向移动的齿提供耐磨的配合表面。类似的应用还应用于所谓的刀口密封(knife edge seal)。
这种密封的径向和/或轴向的偏移通常使非恢复性槽出现在所接合的蜂窝材料中，该蜂窝材料在其不与槽完全接合时最终允许空气、气体等逸出密封。同样，随着这种轴向或径向的运动，这种“摩擦槽”可以以与密封在正常运行或“稳态”情形下定位的对齐不同的对齐而定位。密封间隙变化通常在径向或轴向的偏移期间也发生在这种密封中，这在各种运行情形期间引起不一致的漏泄流。
发明内容
根据本发明的一个方面，一种用于提供柔性旋转密封的系统包括旋转部和固定部，该旋转部具有从其径向延伸的一个或多个齿，该固定部具有从其径向延伸的多个刚毛。一个或多个齿旋转地接合多个刚毛，以在其间产生抵制气体或流体通过其而泄漏的曲折路径。
根据本发明的另一个方面，一种用于提供柔性旋转密封的方法包括提供旋转密封，该旋转密封包括旋转部和固定部，该旋转部具有从其径向延伸的一个或多个齿，该固定部具有从其径向延伸的的多个刚毛。一个或多个齿旋转地接合多个刚毛，以在其间产生抵制气体或流体通过其而泄漏的曲折路径。
通过结合附图的以下描述，可以更加清楚这些和其它的优点和特征。
附图说明
被认为是本发明的主题在所附的权利要求中被具体地指出和明确地主张。通过结合附图的以下详细描述，可以清楚本发明的上述和其它的特征以及优点，其中：
图1是显示了根据本发明的示范性实施例的柔性刚毛耐磨旋转密封的示范性的截面图的图示。
图2是显示了根据本发明的示范性实施例的柔性刚毛耐磨旋转密封的备选的示范性的截面图的图示。
详细的描述通过参考附图的示例而解释了本发明的实施例以及优点和特征。
部件列表
  100   密封
  102   旋转部
  104   齿
  106   固定部(或者密封区)
  108   刚毛
  206   端板
具体实施方式
在以下详细的描述中，阐述了许多具体的细节以提供各种实施例的彻底理解。然而，不需要这些具体的细节也可以实践这些实施例。在其它情况下，未详细地描述公知的方法、程序以及构件。
而且，将各种操作描述为以有助于理解本发明实施例的方式执行的多个不连续的步骤。然而，描述的顺序不应被解释为暗示这些操作需要以将其提出的顺序执行，或者其甚至依赖于顺序。而且，短语“在一个实施例中”的重复使用不一定是指相同的实施例，尽管其可能是相同的实施例。最后，用于本申请的术语“包含”、“包括”、“具有”等倾向于同义，除非另外指出。
本发明的示范性实施例提供了一种用于提供柔性旋转密封的系统和方法。根据这种示范性实施例，提供了更加柔性的旋转密封区(sealland)，其可更加坚定地响应旋转密封(例如迷宫式密封或刀口密封)的径向和轴向的偏移，因而减少整个密封泄漏。更加曲折的路径沿着密封而产生，因而更少的气体或流体的泄露通过该路径。由此引起的柔性刚毛耐磨，显著地减少密封间隙变化，因而漏泄流在运行条件(例如，密封偏移)的更大的范围上更加一致。
图1是显示了根据本发明的示范性实施例的柔性刚毛耐磨旋转密封100的示范性截面图的图示。密封100包括旋转部102，该旋转部具有从其径向延伸的一个或多个齿104(例如，单个齿或多个齿)。例如，旋转部102可包括具有单个齿或多个齿的迷宫式密封或刀口密封。密封100还包括固定部(或密封区)106，该固定部具有从其径向延伸的多个刚毛108。一个或多个齿104旋转地接合多个刚毛108，以在其间产生抵制气体或流体通过其而泄漏的曲折路径。旋转部102和固定部106可以一体地结合到燃气涡轮或蒸汽涡轮的构件上，这些构件例如为轴、转子、定子、护罩等。
多个刚毛108可具有变化的特性，例如根据以下的示范性实施例。多个刚毛108可被捆扎在一起，以形成多个刚毛束。多个刚毛108可层状布置，相对于一个或多个齿104而形成多个密封平面。多个刚毛108可包括不同长度的刚毛(例如，如图1中所描绘的)。多个刚毛108可包括刷子密封的布置。
多个刚毛108可构成为，当不被一个或多个齿104接合时，大致返回初始位置。即，一个或多个齿104可在旋转通过刚毛的期间使刚毛108展开、弯曲等，但刚毛104在不被一个或多个齿104接合时，将返回不展开、不弯曲的位置等，从而提供更加柔性的密封区。一个或多个齿104和多个刚毛108分别可由金属材料或非金属材料(或其复合物)构成。
在一些实施例中，固定部106还包括邻接于多个刚毛108而从固定部106径向延伸的一个或多个(例如，一对)端板206。在这方面，图2是显示了根据本发明的示范性实施例的柔性刚毛耐磨旋转密封200的备选的示范性的截面图的图示。除了图1的相同标号的要素的以上描述之外，多个刚毛108在密封200中的一对板206之间延伸。板206，例如在被一个或多个齿104接合时，抵制多个刚毛108的轴向运动。
本发明的示范性实施例还包括用于提供柔性旋转密封(未描绘)的方法或工艺，其包括提供如以上对于图1和2描述(包括示范性的变型)的柔性刚毛耐磨旋转密封100、200。这种示范性的方法或工艺在一些实施例中可包括计算机程序产品的执行。
因此，本发明的示范性实施例的技术效果是用于提供柔性旋转密封的系统和方法。根据示范性实施例，旋转密封包括旋转部，该旋转部具有从其径向延伸的一个或多个齿。旋转密封还包括固定部，该固定部具有从其径向延伸的多个刚毛。一个或多个齿旋转地接合多个刚毛，以在其间产生抵制气体或流体通过其而泄漏的曲折路径。
虽然仅结合有限的实施例而详细地描述了本发明，但应当容易理解本发明不限于这些公开的实施例。倒不如说，可修改本发明，以结合迄今为止未描述但与本发明的要旨和范围相称的任意数量的变型、变更、置换或等同布置。另外，虽然已经描述了本发明的各种实施例，但应当理解本发明的许多方面可以仅包括一些描述的实施例。因此，本发明不应被看作由上述描述限制，而仅由所附的权利要求的范围限制。

Claims (10)

1.一种用于提供柔性旋转密封(100)的系统，包括：
旋转部(102)，具有从其径向延伸的多个齿(104)；以及
固定部(106)，具有从其径向延伸的多个刚毛(108)，所述多个齿(104)旋转地接合所述多个刚毛(108)，在其间产生抵制气体或流体通过其而泄漏的曲折路径。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个刚毛(108)被捆扎在一起，形成多个刚毛束。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个刚毛(108)层状布置，相对于所述多个齿(104)而形成多个密封平面。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个刚毛(108)包括具有不同长度的刚毛(108)。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个刚毛(108)包括刷子密封的布置。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述旋转部(102)包括迷宫式密封或刀口密封。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个刚毛(108)构成为，当不被所述多个齿(104)接合时，大致返回初始位置。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个齿(104)和所述多个刚毛(108)分别由金属材料或非金属材料构成。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括邻接于所述多个刚毛(108)而从所述固定部(106)径向延伸的一对端板(206)，其中，所述多个刚毛(108)在所述一对板之间延伸，所述板在被所述多个齿(104)接合时，抵制所述多个刚毛(108)的轴向运动。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述旋转部(102)和所述固定部(106)一体地结合到燃气涡轮或蒸汽涡轮的构件上。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20100804