CN102536882A - 定子内环的耐磨密封 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及涡轮机械的定子的密封垫圈(7)，所述密封垫圈(7)包括相对着所述涡轮机械的转子部分的第一耐磨表面和与所述定子的内环(3)接触的第二表面，所述密封垫圈(7)包括多个构成单元(10)，每个构成单元(10)在其第一耐磨表面上包括一周向梯台(9)，所述周向梯台在所述内环(3)的周向方向上形成障碍。

Description

定子内环的耐磨密封
技术领域
本发明涉及用于陆地、海洋或航空涡轮机械的压缩机或涡轮的定子。本发明更特别地涉及定子的耐磨密封垫圈。
背景技术
涡轮机械的轴流式压缩机包括多级也称为转子叶片的转动叶片，多级转动叶片由整流器级分隔开，整流器级旨在将从前一级排出的流体送往下一级之前对该流体的速度向量重新调整，同时减缓流体流，这引起流体流的压力的增大。
整流器级或定子级基本由也称为定子叶片的固定叶片组成，固定叶片将外环与内环连接，外环和内环两个全都是同心的并且限定空气流区域或气动射流段(veine aérodynamique)。转子叶片级接合至转鼓，以及耐磨密封(abradable)存在于定子的内环上以保证位于定子和转鼓之间的空腔的密封性。耐磨密封被放置在内环下，对着存在于转鼓或转子上的密封元件(léchette)。图1示出涡轮机械的局部剖面图并允许观察到转子叶片1、定子叶片2、相应地定子的内环3和外环4、转鼓5、转子的密封元件6以及内环的耐磨密封7。
密封元件/耐磨密封系统形成曲径密封并且因此旨在提高压缩机的效率，曲径密封用于限制由各定子级的相应的上游部分和下游部分之间的压力差引起的定子下面的再循环流量。
当前，存在于定子基脚下的耐磨密封具有轴对称的、有时呈层级状的形状，如图2所示，并且耐磨密封允许通过使障碍(轴向梯台8)阻挡逃逸流的(沿涡轮机械的轴线的)轴向分量而得到压力损失。但是，由于转子叶片的转动，所述流还具有大的周向分量，目前的耐磨密封的形状没有对该周向分量提供障碍。
发明内容
本发明的目的
本发明的目的是提出新的一系列耐磨密封，其具有非轴对称的形状，使得可产生更大的压力损失并因此保证更好的密封性。
本发明的概述
本发明涉及涡轮机械的定子的密封垫圈，所述密封垫圈包括与所述涡轮机械的转子部分相对的第一耐磨表面和与所述定子的内环接触的第二表面，所述密封垫圈包括多个构成单元，每个构成单元在其第一耐磨表面上包括一周向梯台，所述周向梯台在所述内环的周向方向上形成障碍。
根据本发明的一些特殊实施方式，密封垫圈包括下述特征的至少一个或合适组合：
-每个构成单元另外在其第一耐磨表面上包括一轴向梯台，所述轴向梯台在所述涡轮机械的轴向方向上形成障碍；
-所述构成单元的周向梯台和轴向梯台确定型廓的廓线，所述型廓能具有多种不同的形状；
-所述构成单元具有沿所述内环的周向方向变化的型廓和/或尺寸；
-不同构成单元的型廓沿所述涡轮机械的轴向方向错开；
-所述构成单元具有沿所述内环的周界周期性重复的相同型廓，从而形成重复单元；
-每个重复单元在所述内环的周向方向上覆盖对应转子叶片的四至十个间距的一角扇形区，所述转子叶片由所述转子部分驱动；
-与所述第一耐磨表面相对的所述转子部分包括与转鼓相连在一起的密封元件；
-垫圈是由硅树脂或环氧树脂制成的。
本发明还涉及涡轮机械的定子，其包括至少一如上所述的密封垫圈。
附图说明
图1示出根据现有技术的涡轮机械的轴向局部剖面图。
图2示出根据现有技术的耐磨密封的一部分。
图3示出根据本发明的一耐磨密封的八个构成单元。
图4示出根据本发明的耐磨密封的道带(piste)的构成单元的型廓可具有的多种形状。
图例：
(1)转子叶片
(2)定子叶片
(3)内环
(4)外环
(5)转鼓
(6)密封元件
(7)耐磨密封或密封垫圈
(8)耐磨密封道带的轴向梯台
(9)耐磨密封道带的周向梯台
(10)耐磨密封的构成单元
具体实施方式
如已提及的，由密封元件/耐磨密封系统产生的曲径密封的有效性由穿过该密封元件/耐磨密封系统引起的压力损失决定。用来提高压力损失的机制之一是在耐磨密封中形成梯台，梯台迫使压力损失生成涡流的产生。本发明基于这样的事实：空腔中的流不是严格地呈轴向的，而是具有源自射流段中的主流的强回转分量。
因此，根据本发明，耐磨密封7、更精确地所述耐磨密封的道带，也就是面对密封元件的表面，还包括周向方向上(也就是沿内环的周向方向)的梯台，以进一步提高压力损失。图3示出根据本发明的耐磨密封7的一部分，该部分包括在耐磨密封道带上的八个轴向梯台8和八个周向梯台9。耐磨密封7整体上是由多个构成单元10构成的，每个构成单元包括一轴向梯台8和一周向梯台9。在图3的实例中，耐磨密封7的八个构成单元10被如此示出。
该构成单元10的周向梯台9和轴向梯台8确定一型廓(profil)的廓线，型廓可以具有多种形状。作为对本发明的非限制性的示意性表示，图4示出耐磨密封道带的构成单元的六个不同型廓。根据本发明，任何耐磨密封均包括周向梯台，周向梯台使得可产生合适的压力损失。
构成耐磨密封的单元可在它们的耐磨密封道带上具有相同型廓或不同型廓，正如同这些单元可在周向方向上有相同尺寸或者具有不同尺寸。在图3上，单元10的型廓是一样的或相似的并且沿周向方向对齐。根据本发明，所述型廓还可沿涡轮机械的轴向方向相对于彼此错开。优选地，鉴于环的循环特征，构成单元具有周期性重复性，因此称为重复单元。还是根据本发明优选地，重复单元覆盖对应活动叶片的四至十个间距的一角扇形区，活动叶片由转鼓驱动。
构成单元的型廓通常不能由车削实现，如当前就是这样的情况。相反，所述型廓可通过具有精密或准精密尺寸的模制(moulage àcote(s)finie(s)ou quasiment finie(s))容易得到，尤其是在环的扇形区上。
优选地，耐磨密封是由硅树脂或环氧树脂制成的。
本发明还可扩展到耐磨密封垫圈，耐磨密封垫圈的每个构成单元未带有一轴向梯台，因而仅包括一周向梯台。
本发明的优点
逃逸流的周向分量通常明显比轴向分量更大，由根据本发明的周向梯台形成的阻碍相对于传统形状允许更大的压力损失并因此允许增大的有效性。

Claims (10)

1.涡轮机械的定子的密封垫圈(7)，所述密封垫圈(7)包括与所述涡轮机械的转子部分相对的第一耐磨表面和与所述定子的内环(3)接触的第二表面，所述密封垫圈(7)包括多个构成单元(10)，每个构成单元(10)在其第一耐磨表面上包括一周向梯台(9)，所述周向梯台在所述内环(3)的周向方向上形成障碍。
2.根据权利要求1所述的密封垫圈(7)，其特征在于，每个构成单元(10)另外在其第一耐磨表面上包括一轴向梯台(8)，所述轴向梯台在所述涡轮机械的轴向方向上形成障碍。
3.根据权利要求2所述的密封垫圈(7)，其特征在于，所述构成单元(10)的周向梯台(9)和轴向梯台(8)确定型廓的廓线，所述型廓能具有多种不同的形状。
4.根据权利要求3所述的密封垫圈(7)，其特征在于，所述构成单元(10)具有沿所述内环(3)的周向方向变化的型廓和/或尺寸。
5.根据权利要求3所述的密封垫圈(7)，其特征在于，不同构成单元(10)的型廓沿所述涡轮机械的轴向方向错开。
6.根据权利要求3所述的密封垫圈(7)，其特征在于，所述构成单元(10)具有沿所述内环(3)的周界周期性重复的相同型廓，从而形成重复单元。
7.根据权利要求6所述的密封垫圈(7)，其特征在于，每个重复单元在所述内环(3)的周向方向上覆盖对应转子叶片(1)的四至十个间距的一角扇形区，所述转子叶片由所述转子部分驱动。
8.根据上述权利要求中任一项所述的密封垫圈(7)，其特征在于，与所述第一耐磨表面相对的所述转子部分包括与转鼓(5)相连在一起的密封元件(6)。
9.根据上述权利要求中任一项所述的密封垫圈(7)，其特征在于，所述密封垫圈(7)是由硅树脂或环氧树脂制成的。
10.涡轮机械的定子，其包括至少一根据上述权利要求中任一项所述的密封垫圈(7)。
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