CN103244200A - 用于涡轮机冷却剂通道的密封组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及并公开一种用于具有转子和至少一个涡轮机叶片的涡轮机的密封组件。所述密封组件便于将线密封件用于密封板段。所述密封组件包括多个密封板段和设置在所述转子的转子法兰上的多个护圈。密封部件设置于所述护圈与所述密封板段之间。所述密封组件包括穿过所述转子法兰设置的至少一个附接部件，所述附接部件限制所述密封板段的径向位移。

Description

用于涡轮机冷却剂通道的密封组件

技术领域

本发明涉及燃气涡轮机转子，且更确切地说，涉及用于在设置于涡轮机转子盘外围的涡轮机转子叶片中将冷却剂通道密封的密封组件。

背景技术

典型的燃气涡轮机具有一个转子（叶轮），所述转子具有围绕转子圆周分布的多个叶片（桨叶）。所述叶片可使用传统的鸠尾型配置而紧固到转子上。所述叶片由来自燃烧室的热气驱动，并且使用流经叶片中通道的冷却剂对所述叶片进行冷却。重要的是要避免热气与转子接触。

已开发出多种密封配置来防止热气与转子接触。在一些情况下，可围绕转子的边缘来定位密封组件从而密封住热气。在一些应用中，通过在转子中的凹槽内设置线密封件可提供更为有效的密封。另一种方法是提供一种密封板，该密封板包括多个密封板段，其中每一个密封板段都具有密封翼从而将边缘腔室与热气路径隔离。可使用钩子和锁定销将密封板段连接到转子上，所述钩子和锁定销分别能够固定密封板并且在涡轮机并未旋转时防止密封板从带叶片的转子组件中滑落。可围绕密封板使用线密封件。这种分段式密封板通常依赖于紧密度容限来控制泄漏面积。

这些装置的弊端在于，在安装过程中，在将分段式密封板安装到转子上时，很难维持线密封件的正确位置。

发明内容

根据一项示例性且非限制性实施例，本发明涉及用于具有转子和至少一个涡轮机叶片的涡轮机的密封组件。所述密封组件包括：多个密封板段；设置在转子的转子法兰上以及/或者桨叶上的多个护圈；设置在所述护圈和所述多个密封板段之间的密封部件；以及穿过转子法兰设置的至少一个附接部件，该附接部件限制了密封板段的径向位移。

在另一项实施例中，提供了一种方法，该方法用于为具有转子和至少一个涡轮机叶片的涡轮机提供密封。该方法包括将内径子组件定位在由转子法兰和叶片法兰形成的一个室内。所述方法进一步包括在所述室内沿径向方向移置内径子组件，并在所述室内紧固所述内径子组件。

在另一项实施例中，提供了一种具有转子和多个涡轮机叶片的涡轮机，其中所述转子具有转子法兰且所述涡轮机叶片中的每个均具有叶片法兰。所述转子法兰和叶片法兰界定了一个室。所述涡轮机包括设置在所述室内的多个密封板段和设置在转子法兰上的多个护圈。提供了设置在第一组多个护圈与所述多个密封板段之间的一个密封部件。还提供了穿过转子法兰设置以限制密封板段的径向位移的至少一个附接部件。

通过以下对优选实施例的更详细的描述并且结合附图将清楚地了解本发明的其他特征和优点，其中附图以实例的方式说明了本发明的原理。

附图说明

图1是密封组件的实施例的截面图。

图2为外径护圈的一项替代性实施例。

图3为内径护圈的一项替代性实施例。

图4到图8为实施例密封组件的安装顺序的。

具体实施方式

图1描绘了可用于涡轮机系统的转子组件9。转子组件9围绕轴10旋转，并且可包括具有叶片法兰12的至少一个涡轮机叶片11。叶片法兰12从涡轮机叶片11处伸出，并且朝向转子组件9的旋转轴形成一定角度。涡轮机叶片11通过鸠尾型结构等传统的方法而紧固到转子13上。转子13可设有转子法兰14，转子法兰14从转子13中伸出并且远离转子组件9的旋转轴而形成一定角度。叶片法兰12和转子法兰14界定了开口15和室16。

在室16中，设置了密封组件18，该密封组件可包括密封板段19。密封板段19可包括上密封臂21和板段法兰23。密封板段19也可设有斜面端25。密封组件18的径向尺寸大于开口15的径向尺寸且小于室16的径向尺寸。

密封组件18也可包括外径线密封件27和内径线密封件29。外径线密封件27和内径线密封件29可以是圆形、六边形、八边形等等的多种横截面中的任意一种。此外，外径线密封件27和内径线密封件29可以是单根细线或编成一条绳的多根细线。外径线密封件27和内径线密封件29可由必须能够经受此类操作环境的若干已知材料中的任意一种制成，例如，耐热钢、镍合金、陶瓷或此类材料中任何材料的组合。

密封组件18也可包括设置在密封板段19的端部的外径护圈31及内径护圈33。密封组件18可设置在室16内，且在所述室16内可设有销35等附接部件以限制所述密封组件18的径向位移。内径护圈33可具有Ｃ形横截面并且可包括适配于收纳密封板段19的一端的阀座部分37。一个或多个内径护圈33设有垫圈，该垫圈协助内径线密封件29与多个密封板段19一起使用。内径护圈33可以是环形的，它在某一位置上裂开从而允许其在转子法兰上发生扩张并且在所述转子法兰内部发生收缩。根据需要，内径护圈33可设有凹口39以容纳内径线密封件29。类似地，外径护圈31可包括适配于收纳密封板段19的一端的阀座部分41，并且该外径护圈可设有凹口43以容纳外径线密封件27。外径护圈31和内径护圈33可由适合在涡轮机环境下使用的材料制成。所述材料可包括多种钢的合金、镍合金和涂层以保护这些部件。

如图1所示，室16的径向尺寸大于密封组件18的径向尺寸。相对于插入销35之前的密封组件18在室16内的位置，这种增大的尺寸提供了一些间隙（宽松的配适）。在室16内能够移动密封组件18，这使得密封组件18的安装更加容易。在安装之后，密封组件18的径向移动则受到了销35的限制。此项实施例协助了将具有线密封件（例如，内径线密封件29）和密封板段（例如，密封板段19）的密封组件安装到涡轮机转子上。此外，此项实施例可用于将密封系统与叶片（桨叶）保持系统结合在一起。

图2所示为护圈45的一项替代性实施例。在此项实施例中，设有C形横截面的护圈45具有阀座部分47，该阀座部分适配于与密封板段19的一端的一部分相接合。线密封件49可设置于护圈45与密封板段19之间。密封板段19在端处可设有J形横截面（凹槽）以向线密封件49提供凹口51。

如同可从图3中所看到的，内径线密封件29相对于密封板段19和护圈33的位置是可以改变的。因此，内径护圈33、内径线密封件29、外径护圈31和外径线密封件27的形状和位置的各种实施例并不意图以任何方式进行限制。

图4到图8所示为安装密封组件18以向转子组件9提供密封的一种方法的一项示例性实施例。在图4中，内径线密封件29和内径护圈33如图所示设置在转子法兰14中。内径护圈33（内径开口环）的至少一项功能是在组装过程中正确地定位并且固持内径线密封件29。随后定位密封板段19，使其一端与内径护圈33接合。在图5中，包括内径护圈33、密封板段19和内径线密封件29的内径子组件53在图示中已就位，并且随后可插入外径线密封件27。最终，如图6所示将外径护圈31插入。外径护圈（组）31（外径开口环）也可提供轴向叶片（桨叶）保持。随着包括外径护圈31和外径线密封件27的外径子组件55的就位，向上移置整个密封组件18并且插入销35。随着销35的就位，可防止密封组件18被移置。

本说明书使用各个实例来揭示本发明，包括最佳模式，同时也让所属领域的任何技术人员能够实践本发明，包括制造并使用任何装置或系统，以及实施所涵盖的任何方法。本发明的保护范围由权利要求书界定，并且可包括所属领域的技术人员想出的其他实例。如果其他此类实例的结构要素与权利要求书的字面意义相同，或者如果此类实例包括的等效结构要素与权利要求书的字面意义无实质差别，则此类实例也属于权利要求书的范围。

Claims (20)

1.一种用于具有转子和至少一个涡轮机叶片的涡轮机的密封组件，其包括：

至少一个密封板段；

设置在所述转子的转子法兰上的至少一个内径护圈；

设置在所述内径护圈与所述密封板段之间的第一密封部件；以及

穿过所述转子法兰设置的至少一个附接部件，所述附接部件限制所述密封板段的径向位移。

2.根据权利要求1所述的密封组件，其进一步包括至少一个外径护圈，所述外径护圈设置在涡轮机叶片上的叶片法兰附近。

3.根据权利要求1所述的密封组件，其中所述密封板段包括密封臂和斜面端部分。

4.根据权利要求1所述的密封组件，其中所述密封板段包括用于支撑所述第一密封部件的凹陷部分。

5.根据权利要求2所述的密封组件，其中所述转子法兰和所述叶片法兰界定一个开口，所述开口的尺寸能够允许插入所述密封板段。

6.根据权利要求2所述的密封组件，其中所述转子法兰和叶片法兰界定固定室，所述固定室的尺寸提供足够的间隙以允许插入所述外径护圈。

7.根据权利要求1所述的密封组件，其中所述密封部件是线密封部件。

8.根据权利要求7所述的密封组件，其中所述内径护圈包括用于容纳所述线密封部件的凹陷部分。

9.根据权利要求8所述的密封组件，其中所述线密封部件包括线密封绳。

10.一种为具有转子和至少一个涡轮机叶片的涡轮机提供密封的方法，所述转子具有至少一个转子法兰且所述涡轮机叶片具有叶片法兰，所述方法包括：

将内径子组件定位在由所述转子法兰和所述叶片法兰所形成的室内；

使所述内径子组件在所述室内径向位移；以及将所述内径子组件紧固在所述室内。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述内径子组件包括：

内径护圈；

第一密封部件；以及

密封板段。

12.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括将外径子组件定位在所述密封板段上。

13.根据权利要求12所述的方法，其中定位所述内径子组件和外径子组件的所述方法包括，将所述内径子组件和所述外径子组件插入并穿过由所述转子法兰和所述叶片法兰界定的开口。

14.根据权利要求10所述的方法，其中将所述内径子组件紧固到所述转子上的所述方法包括将销插入穿过所述转子法兰，并且在所述密封组件的附近。

15.一种涡轮机，其包括：

具有至少一个转子法兰的转子；

具有叶片法兰的至少一个涡轮机叶片；

由所述叶片法兰和所述转子法兰所界定的室；

设置在所述室内的至少一个密封板段；

设置在所述室内并且靠近所述转子法兰的至少一个内径护圈；

设置在所述内径护圈与所述密封板段之间的第一密封部件；以及

穿过所述转子法兰的至少一个附接部件，所述附接部件限制所述密封板段的径向位移。

16.根据权利要求15所述的涡轮机，其进一步包括设置在所述密封板段上的至少一个外径护圈。

17.根据权利要求15所述的涡轮机，其中所述转子法兰和所述叶片法兰界定一个开口，所述开口的尺寸能够允许插入所述密封板段。

18.根据权利要求15所述的涡轮机，其中所述第一密封部件是线绳密封件。

19.根据权利要求15所述的涡轮机，其中所述附接部件是销。

20.根据权利要求15所述的涡轮机，其进一步包括设置在所述外径护圈与所述密封板段之间的第二密封部件。

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