CN102985639A - 用于密封间隙的密封元件 - Google Patents

Abstract

本发明基本上涉及一种用于密封两个构件（2a，2b）之间的间隙（5）的密封元件、尤其是用于燃气涡轮机设备的密封装置（2c）的密封元件，其中密封元件沿着主线（21）延伸并且在开槽的中间区域（10）中具有被轮廓化的横截面。在该横截面中，密封元件（1）沿着主线（21）定向，并且在基本上正交于主线（21）的方向上是可变形的。为提供一种具有尤其有效的阻滞作用的耐磨的、耐用的密封元件（1）而提出，开槽部的密封齿（20）具有近似矩形的横截面轮廓并且其齿高（H）在能够平行于齿高（H）测定的密封元件厚度（D）的10%和40%之间。

Description

用于密封间隙的密封元件

技术领域

本发明涉及一种用于密封间隙的密封元件，所述间隙在由于热作用而能彼此相对运动的两个构件之间形成，所述构件具有相应的彼此对置的构件槽。此外，本发明涉及这种具有位于相互对置的构件槽中的密封元件的密封装置。

背景技术

例如，在燃气涡轮机中，涡轮导向叶片的平台也限定出在燃气涡轮机的燃烧室中产生的热气的环形的流动路径。相邻的涡轮叶片的平台在此设置成彼此形成间隙。为了阻止热气通过所述间隙而损耗、同时进而避免在背侧设置的支承构件的损坏，已知的是，借助于密封元件密封间隙，所述密封元件位于两个相互对置的构件槽中。这种密封装置从EP0852659B1中已知。由此已知的板状的密封板在一个侧上具有带齿的（开槽的）表面。

已经表明，如此构成的密封板例如在彼此相对强烈地热运动的构件中能够受到强烈的磨损。因此，能够损害必要的密封功能并且明显限制了系统的工作能力。此外，也能够在安装已知的密封板时出现问题，所述问题能够导致不期望的再加工。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种耐用的用于密封间隙的密封元件，所述密封元件即使在相对大的由热引起的构件运动时确保有效的密封。

根据本发明，所述目的通过一种用于密封在由于热作用而能彼此相对运动的两个构件之间的间隙的密封元件来实现，所述构件分别具有用于容纳密封元件的相互对置的构件槽，所述密封元件沿着主线定向并且在基本上垂直于主线的横截面中具有设置在第一端部和第二端部之间的中间区域，该中间区域具有带齿的第一表面，该目的实现的方式在于，优选全部的密封齿具有基本上矩形的横截面轮廓并且其齿高位于能够平行于齿高测定的密封元件厚度（即包括齿高）的10%和40%之间。

本发明基于下述认识，已知的密封板具有齿，所述齿的齿高与密封板的总厚度相比是非常大的。因此，密封板的设置有密封齿的齿部承载部段仅具有不足的材料厚度，使得磨损能够不允许地大大地削减密封板的迄今相对薄的齿部承载部段。就此而言，在机械应力由于相互对置的构件相对大的移动而增大时，在密封板的齿部承载部段中仅剩下相对少的磨损材料。由于相对薄的齿部承载部段，在构件相应地热运动时，所述齿部承载部段能够局部地提前磨损。这能够导致已知的密封板的部分失效。根据本发明，齿高现在相对于整个密封元件厚度是受限制的并且位于密封元件厚度的10%和40%之间。因此，根据本发明的密封元件的齿部承载部段构成为比迄今的密封板的情况明显更厚，这导致密封元件的提高的长期强度和寿命。

与从现有技术中已知的密封元件的在横截面中逐渐变尖的密封齿相反，根据本发明的密封齿从过渡区域朝齿部承载部段来看具有近似于矩形的横截面轮廓。因此，根据本发明的密封元件现在具有密封齿，所述密封齿的齿廓与最接近的现有技术的情况相比是更陡的。密封齿构成为比迄今的情况明显更细长。因为更陡的齿廓和更细长的构型，密封元件在开槽的区域中具有改进的可变形性（柔韧性），这可实现板状的密封元件在构件槽中的简单的安装。然而如果出现磨损，那么所述磨损首先在新型的齿中出现并且随后才在齿部承载部段中出现。这延缓了密封元件的部分失效。

因此，根据本发明的密封元件与已知的密封板的不同之处在于，根据本发明的密封元件的承载部段现在与已知的密封板的情况相比是更陡的并且根据本发明的密封元件的开槽区域与已知的密封元件的情况相比是更软的。就此而言，因此能够更换成更陡峭的和更软的区域。

本发明的有利的实施方式在从属权利要求中说明。

此外，当密封齿具有矩形的横截面轮廓并且其彼此的间隔大约减小到密封齿的齿高的1.6倍时，密封元件与其相对齿高无关地表现出改进的密封作用。因此，设定相邻的齿之间的最优的距离并且实现最优的间隙节流，使得与已知的实施方案相比保证了改进的密封作用。

适当地，密封元件厚度在1.0mm和4.0mm之间并且其齿高（H）在0.1mm和1.6mm之间，尤其在0.3mm和0.7mm之间。

密封元件的密封齿优选具有呈改进的可变形性的形式的特别的适配能力，使得此外甚至在尺寸过大时能够确保密封元件的简单的安装。与现有技术的密封元件相比，所述适配能力基于更陡的齿廓和更窄的密封齿。

此外，密封元件在相邻的构件的错位和变形增大时具有特别的柔韧性，使得密封元件也尤其适合于用于密封在工作期间具有显著的错位和变形的构件。

附图说明

根据以下的附图说明详细阐明上述发明。附图示出：

图1示出贯穿燃气涡轮机设备的纵截面部分图，并且

图2示出贯穿燃气涡轮机设备的具有密封元件的密封装置的横截面图。

具体实施方式

图1示出沿着主轴线14定向的燃气涡轮机设备22。所述燃气涡轮机设备在壳体17中以在轴向方向上交替的方式具有导向叶片12和转子叶片15。导向叶片12沿着垂直于主轴线14的轴线18定向并且沿着燃气涡轮机设备22的外周以形成圆的方式设置。导向叶片12经由相应的导向叶片板16与燃气涡轮机设备22的壳体17连接。沿着外周，相邻的导向叶片12通过相应的间隙5彼此间隔（见图2），由此所述导向叶片能够很大程度自由地热伸展。导向叶片板16将围绕燃气涡轮机设备22的主轴线14形成的热气区域11与在导向叶片板16和涡轮机壳体17之间形成的冷气区域8分隔开。转子叶片15沿着相应的主轴线19延伸，所述主轴线19同样也基本上正交于燃气涡轮机设备的主轴线14。转子叶片15完全地位于热气区域11中。所述热气区域11通过沿着燃气涡轮机设备22的外周的多个壁构件13与冷气区域8分隔开。壁构件13在此能够分别邻近转子叶片15。壁构件13与涡轮机壳体17连接。由于可视性，分别仅示出一个导向叶片12、一个转子叶片15和一个壁构件13。在轴向方向上，相应的壁构件13与相应的导向叶片12、尤其是与导向叶片板16通过间隙5间隔开。所述间隙5被密封元件1密封，由此很大程度地阻止冷气从冷气区域8流到热气区域11中。导向叶片12在此是第一构件2a并且壁部13是第二构件2b。因此，在轴向方向上通过导向叶片板16和壁构件13实现从热气区域11将冷气区域8密封并且在周向上分别在相邻的导向叶片12之间和在相应地相邻的壁构件13之间实现密封。

图2示出沿着燃气涡轮机设备22的外周贯穿两个相邻的构件2a、2b的剖面图。两个构件2a、2b是密封装置2c的一部分并且通过间隙5彼此间隔。构件2a、2b能够分别是两个相邻的导向叶片12，尤其是导向叶片板16以及两个彼此相邻的壁构件13。在构件2a、2b中分别在周向上设有构件槽3a或3b。密封元件1接合到构件槽3a、3b中用于密封间隙5。密封元件1沿着主线21定向并且在示出的垂直于主线21的横截面中具有第一端部6a、第二端部6b和位于所述第一端部和第二端部之间的中间区域10。中间区域10朝向冷气区域8具有多个肋状槽7，其中在相邻的肋状槽7之间分别形成密封齿20，由此中间区域10是单侧开槽的。密封齿20设置在密封元件1的齿部承载部段18上。每个肋状槽7和每个密封齿20平行于主线21并且垂直于必要时可能的泄流延伸。

构件槽3a、3b分别具有彼此平行对置的槽侧壁9a、9b。因为通常冷气的压强高于热气引导区域11中热气的压强，所以密封元件1以其平坦的表面安置在构件槽3a、3b的侧壁9a上，使得更减轻密封齿20的机械负荷。

在此，构件槽3a、3b的两个槽侧壁9a、9b以也被称作槽宽度B的间距相对置。槽宽度B最大大于密封元件1的总厚度D的1.1倍。根据第一实施方式，槽宽度为2.5mm并且密封元件厚度为2.4mm。

密封齿20具有高度H，所述高度位于密封元件厚度的10%和40%之间，例如为0.5mm。这相应于上述密封元件厚度的大约20.8%。同时，密封齿20由于其近似矩形的横截面轮廓具有沿着其高度几乎不变的齿宽Z。所述齿宽处于大约0.1mm至0.2mm的数量级。密封元件1的总厚度D和槽宽度B互相配合，使得在密封元件1的平坦的侧部平地贴靠在槽侧壁9a上时，在密封齿尖部和构件槽3a、3b的另一个侧壁9b之间构成间隙S，在两个直接相邻的密封齿20之间的平均间距T至少为间隙S的五倍。可能地，平均间距T也能够基本上是齿高H的1.6倍。根据密封装置2c的第一实施方式，间隙S具有为0.1mm的大小并且间距T具有为0.8mm的大小。

显然地，密封齿20不必垂直地从齿部承载部段18中伸出。所述密封齿也能够相对于齿部承载部段18的垂线23轻微地倾斜，所述密封齿如在图2中右侧所示并且标有附图标记22。

总体上，本发明涉及一种用于密封在两个构件2a、2b之间的间隙5的密封元件1、尤其是用于燃气涡轮机设备的密封装置2c的密封元件1，所述密封元件沿着主线21延伸并且在开槽的中间区域10中具有被轮廓化的横截面。在该横截面中，密封元件1沿着主线21定向并且在基本上正交于主线21的方向上是可变形的。为提供一种具有尤其有效的阻滞作用的耐磨的、耐用的密封元件1而提出，开槽部的密封齿20具有矩形的横截面轮廓并且其齿高H位于能够平行于齿高H测定的密封元件厚度D的10%和40%之间。如果替选于此，密封齿20在矩形的横截面轮廓旁边彼此间具有大约为涉及的密封齿20的平均齿高H的1.6倍的间距T，那么也能够实现有效的密封。平均的齿高H相应于所讨论的齿高的算术平均值。

Claims (3)

1.板状的密封元件（1），所述密封元件用于密封在由于机械作用或者热作用而能彼此相对运动的两个构件（2a、2b）之间的间隙（5），所述构件分别具有相互对置的用于容纳所述密封元件（1）的构件槽（3a、3b），所述密封元件沿着主线（21）定向并且在基本上垂直于所述主线（21）的横截面中具有设置在第一端部（6a）和第二端部（6b）之间的中间区域（10），所述中间区域具有带齿的第一表面，

其特征在于，

优选全部的密封齿（20）具有近似矩形的横截面轮廓并且所述密封齿的齿高（H）位于所述密封元件（1）的厚度（D）的10%和40%之间。

2.根据权利要求1所述的密封元件（1），

其中两个彼此直接相邻的密封齿（20）之间的间距（T）是这两个密封齿（20）的平均齿高（H）的1.6倍。

3.根据权利要求1或2所述的密封元件（1），

所述密封元件的密封元件厚度位于1.0mm和4.0mm之间并且

所述密封元件的齿高（H）位于0.1mm和1.6mm之间、尤其是位于0.3mm和0.7mm之间。

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