CN104454033A - 封严圈及具有其的燃气轮机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种封严圈及具有其的燃气轮机。该封严圈包括多个弧段，多个弧段通过连接构件首尾相接形成环形的封严圈，其中，各弧段包括：密封部，密封部为弧形板段；第一勾挂部，第一勾挂部设置在密封部的第一端上；第二勾挂部，第二勾挂部设置在密封部的第二端上。应用本发明的技术方案，封严圈可以随转子振动时产生的径向位移而移动，从而很好地保护了叶片和封严圈的密封部不受损坏，继而增长了封严圈的使用寿命。

Description

封严圈及具有其的燃气轮机

技术领域

本发明涉及燃气轮机技术领域，具体而言，涉及一种封严圈及具有其的燃气轮机。

背景技术

燃气轮机的涡轮转子是高速旋转的部件，其中，转子叶片的叶尖与机匣的内壁之间需保持一定的旋转间隙，以防止叶片在旋转的时候转子叶片的叶尖与机匣的内壁相碰而使叶片受到损伤。但是，旋转间隙过大会引起燃气泄露，从而降低燃气轮机的工作性能。因此，旋转间隙的设置不能过大，而应尽量减少燃气的泄露。

为保证燃气轮机的工作性能，现有的燃气轮机均使用专门的密封装置来防止燃气从转子叶片的叶尖与机匣内壁之间泄漏。该密封装置的与转子叶片的叶尖之间的对磨面，需喷涂上一层耐高温、耐磨、且与基体粘接性较好的封严涂层，以避免转子叶片在旋转的过程中由于振动等原因对磨面被叶尖损伤，进而影响密封装置的密封效果。但是，在长时间使用密封装置的过程中，由于涂层为消耗性材料，涂层会越来越薄，因而涂层需反复喷涂以保证密封效果。涂层使该密封装置的制造过程、维护过程的工序增多，特别是反复喷涂涂层的工序间的转换工序(或转换工位)和运输是耗时耗力的，因而企业花费的成本较高。

发明内容

本发明旨在提供一种封严圈及具有其的燃气轮机，以解决现有技术中燃气轮机的密封装置需反复维护加工的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种封严圈，封严圈包括多个弧段，多个弧段通过连接构件首尾相接形成环形的封严圈，其中，各弧段包括：密封部，密封部为弧形板段；第一钩挂部，第一钩挂部设置在密封部的第一端上；第二钩挂部，第二钩挂部设置在密封部的第二端上。

进一步地，第一钩挂部与第二钩挂部之间形成允许密封部在径向方向上移动的运动空间。

进一步地，第一钩挂部和第二钩挂部均呈L形设置，第一钩挂部包括第一钩挂环板和第二钩挂环板，第一钩挂环板的第一端与第二钩挂环板的第一端连接，第一钩挂环板的第二端与密封部的第一端连接；第二钩挂部包括第三钩挂环板和第四钩挂环板，第三钩挂环板的第一端与第四钩挂环板的第一端连接，第三钩挂环板的第二端与密封部的第二端连接；第二钩挂环板的第二端与第四钩挂环板的第二端在封严圈的轴线方向上沿同一方向延伸。

进一步地，在径向方向上，第一钩挂环板的第一端与密封部的距离大于第三钩挂环板的第一端与密封部的距离。

进一步地，各弧段的两端端面上均开设有连接片安装槽，连接片安装槽开设在密封部与第一钩挂环板内，连接片安装槽为L型槽，连接构件包括连接片，每个连接片的两端安装在与该连接片所连接的弧段的连接片安装槽内，连接片的截面形状为与L型槽配合的L形。

进一步地，各弧段的外周侧上开设有至少一个周向凹口，周向凹口延伸入第一钩挂环板。

根据本发明的另一个方面，提供了一种燃气轮机，包括机匣、转子和封严圈，转子与封严圈同轴地安装在机匣内，封严圈包括前述的封严圈，密封部与转子上的叶片的叶尖之间具有间隙。

进一步地，机匣上设置有第一环形槽和第二环形槽，第一钩挂部的第二钩挂环板安装在第一环形槽内，第二钩挂环板搭接在第一环形槽的靠近转子的槽壁上，第二钩挂环板与第一环形槽的远离转子的槽壁之间具有第一间隙；第二钩挂部的第四钩挂环板安装在第二环形槽内，第四钩挂环板搭接在第二环形槽的靠近转子的槽壁上，第二钩挂部与第二环形槽的远离转子的槽壁之间具有第二间隙；第一间隙大于第二间隙。

进一步地，第一环形槽的远离转子的槽壁上设置有多个凸起，多个凸起一一对应地安装在周向凹口内。

进一步地，燃气轮机还包括环形阻挡件，环形阻挡件固定安装在靠近第一钩挂部的机匣上，环形阻挡件与第一钩挂部的第一钩挂环板的远离第二钩挂部的侧面之间具有间隙。

应用本发明的技术方案，工作人员通过连接构件将分割成的多个弧段连接成环形封严圈，并且将该封严圈安装在机匣上，用来防止燃气从转子叶片的叶尖与机匣间的间隙泄露，在燃气轮机内的燃气不断被输送至转子空间并驱动转子旋转的过程中，封严圈通过密封部对燃气进行封严，从而减少从叶尖与地第二基侧板之间的间隙中泄露的燃气量。由于封严圈通过第一钩挂部和第二钩挂部安装在机匣内，而且通过多个连接构件将多个弧段连接成封严圈，因此封严圈自身具有弹性复位的功能，当燃气轮机的转子产生振动而发生径向位移的时候，封严圈能够以第二钩挂部为支撑随转子一起径向移动，从而保护叶片和封严圈不受损坏，在转子回复到轴线位置之后，封严圈在自身具有的弹性力的作用下回复封严圈的初始位置，从而继续对燃气进行封严。应用本发明的技术方案，封严圈可以随转子振动时产生的径向位移而移动，从而很好地保护了叶片和和封严圈的密封部不受损坏，继而增长了封严圈的使用寿命。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明的实施的封严圈的各弧段的结构示意图；

图2示出了图1的A处的放大视图；

图3示出了本发明的实施的封严圈的主视结构示意图；

图4示出了图3的B处的放大视图；

图5示出了本发明的实施的封严圈的左视结构示意图；

图6示出了图5的C处的放大视图；

图7示出了本发明的实施例的封严圈装配在燃气轮机内的装配结构示意图；

图8示出了本发明的实施例的连接片的主视结构示意图；以及

图9示出了本发明的实施例的连接片的左视结构示意图。

附图标记说明：

10、密封部；            11、第一钩挂环板；

40、第二钩挂环板；      21、第三钩挂环板；

22、第四钩挂环板；      61、连接片；

62、连接片安装槽；      70、周向凹口；

1、封严圈；             100、机匣；

200、转子；             101、第一环形凹槽；

102、第二环形凹槽；     300、环形阻挡件。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1和图3所示，根据本发明的实施例，本发明提供了一种封严圈，该封严圈包括多个弧段，优选地，封严圈由六个相同的弧段(即将一个完整的圆环等分成六等分)组合形成，六个弧段通过六个连接构件首尾相接形成环形的封严圈，其中，各弧段包括：密封部10、第一钩挂部和第二钩挂部。密封部10为弧形板段，第一钩挂部设置在密封部10的第一端上，第二钩挂部设置在密封部10的第二端上。

工作人员通过连接构件将分割成的多个弧段连接成环形封严圈，并且将该封严圈安装在机匣上，用来防止燃气从转子叶片的叶尖与机匣间的间隙泄露，在燃气轮机内的燃气不断被输送至转子空间并驱动转子旋转的过程中，封严圈通过密封部对燃气进行封严，从而减少从叶尖与地第二基侧板之间的间隙中泄露的燃气量。由于封严圈通过第一钩挂部和第二钩挂部安装在机匣内，而且通过连接构件将多个弧段连接成封严圈，因此封严圈自身具有弹性复位的功能，当燃气轮机的转子产生振动而发生径向位移的时候，封严圈能够以第二钩挂部为支撑随转子一起径向移动，从而保护叶片和封严圈不受损坏，在转子回复到轴线位置之后，封严圈在自身具有的弹性力的作用下回复封严圈的初始位置，从而继续对燃气进行封严。应用本发明的技术方案，封严圈可以随转子振动时产生的径向位移而移动，从而很好地保护了叶片和和封严圈的密封部不受损坏，继而增长了封严圈的使用寿命。

结合参见如图2所示，第一钩挂部与第二钩挂部之间形成允许密封部10在径向方向上移动的运动空间。这样，当封严圈安装在机匣100上之后，由于第一钩挂部和第二钩挂部安装在机匣100上，在转子200发生偏离轴线的振动时，叶片的叶尖会挤压密封部10使之沿径向移动，第一钩挂部与第二钩挂部之间所形成的运动空间，可以容纳机匣100上与密封部10相对应处的凸块，使密封部10在沿径向发生位移的时候不会与机匣100发生干涉现象，从而保证了密封部10可以灵活地随转子200的径向振动而在方向上移动，继而避免封严圈1与转子200上叶片因干涉而相互损坏的情况发生。

再次结合参见图1和2所示，第一钩挂部和第二钩挂部均呈L形设置，第一钩挂部包括第一钩挂环板11和第二钩挂环板40，第一钩挂环板11的第一端与第二钩挂环板40的第一端连接，第一钩挂环板11的第二端与密封部10的第一端连接；第二钩挂部包括第三钩挂环板21和第四钩挂环板22，第三钩挂环板21的第一端与第四钩挂环板22的第一端连接，第三钩挂环板21的第二端与密封部10的第二端连接；第二钩挂环板40的第二端与第四钩挂环板22的第二端在封严圈的轴线方向上沿同一方向延伸。工作人员在往机匣100内安装封严圈的时候，是从机匣100一端的开口往机匣100内安装的。因此，优选地，封严圈的第四钩挂环板22的第二端朝向远离第一钩挂环板11的方向延伸，这样可以方便工作人员将封严圈安装进机匣100内。

优选地，结合参见如图1、图2和图5所示，在径向方向上，第一钩挂环板11的第一端与密封部10的距离大于第三钩挂环板21的第一端与密封部10的距离。这样，第一钩挂部和第二钩挂部之间形成的运动空间就由于第一钩挂环板11与第三钩挂环板21的长短差距而能够更加充分地避免密封部10在径向方向上的移动时与机匣100可能发生的干涉情况，从而有效地保护了封严圈和叶片。

结合参见如图2、图6、图8和图9所示，连接构件包括连接片61，各弧段的两端端面上均开设有连接片安装槽62，每个连接片61的两端安装在与该连接片61所连接的弧段的连接片安装槽62内；连接片安装槽62开设在密封部10与第一钩挂环板11内，连接片安装槽62为L型槽，连接片61的截面形状为与L型槽配合的L形。当各弧段通过连接片61首尾连接在一起而形成环形封严圈，连接片61在连接片安装槽62内会产生与环形封严圈相适配的弧形形变，从而在各弧段的连接之间产生一定程度的连接力，使各弧段在首尾连接成环形封严圈之后不会随意地散开。各弧段在连接片61的连接力的作用下，也就具有了在沿径向发生扩大位移的时候能够回复初始位置的弹性力。

结合参见如图3和图4所示，各弧段的外周侧上开设有至少一个周向凹口70，周向凹口70延伸入第一钩挂环板11。为了防止封严圈被安装在机匣100上后发生周向的转动，因而工作人员在封严圈的各弧段的周侧上设置了周向凹口70。

根据本发明的另一个方面，本发明还提供了一种燃气轮机，该燃气轮机包括机匣100、转子200和封严圈1，转子200与封严圈1同轴地安装在机匣100内，封严圈1包括前述的封严圈，密封部10与转子200上的叶片的叶尖之间具有间隙。叶片在工作的时候是高速旋转的，因此必须在叶片的叶尖与密封部10之间留有允许叶片转动旋转间隙，以避免叶尖与密封部10处于常接触的状态而在叶片高速转动时产生摩擦而损坏叶片或密封部10。

结合参见如图7所示，机匣100上设置有第一环形凹槽101和第二环形凹槽102，第一钩挂部的第二钩挂环板40安装在第一环形凹槽101内，第二钩挂环板40搭接在第一环形凹槽101的靠近转子200的槽壁上，第二钩挂环板40与第一环形凹槽101的远离转子200的槽壁之间具有第一间隙；第二钩挂部的第四钩挂环板22安装在第二环形凹槽102内，第四钩挂环板22搭接在第二环形凹槽102的靠近转子200的槽壁上，第四钩挂环板22与第二环形凹槽102的远离转子200的槽壁之间具有第二间隙；第一间隙大于第二间隙。在封严圈1被完成安装在机匣100内之后，转子200上的叶片靠近密封部10的第一端安装，因而当转子200在工作时发生径向振动的情况，封严圈1的密封部10的第一受到叶尖的挤压，封严圈1以第四钩挂环板22在第二环形凹槽102的槽壁上的接触处为支撑(在封严圈未被等分成六等分之前，封严圈被安装在机匣100上的时候，第二钩挂环板40与第一环形凹槽101的远离转子200的槽壁之间为过渡配合，其中，过渡配合的配合范围为：过盈量0.096mm至间隙量0.15mm；第四钩挂环板22与第二环形凹槽102的远离转子200的槽壁之间为过盈配合，其中，过盈配合量为0.123mm至0.07mm)，封严圈1的第一端随叶尖的挤压而产生径向位移。因为第二钩挂环板40与第一环形凹槽101、第四钩挂环板22与第二环形凹槽102之间均具有间隙，而第一间隙比第二间隙大，第一间隙的大小为0.2mm至0.246mm，第二间隙的大小为0.072mm至0.121mm，所以当第二钩挂环板40的第一端在第一间隙内沿径向方向移动的时候(第二钩挂环板40的最大径向位移为0.246mm)，第四钩挂环板22的第一端也会在第二间隙内沿径向方向移动，而第二钩挂环板40在第一间隙内的径向移动位移大于第四钩挂环板22在第二间隙内的径向位移。在转子200回复到轴线位置之后，由于封严圈1的各弧段之间存在连接片61，因而各弧段具有一定的弹性弯曲能力和弯曲强度，在该弹性弯曲能力的范围内，各弧段也会随着转子200一同回复到以转子轴线为基准的初始位置。因而，封严圈可以始终对经过叶片的燃气进行封严而减少燃气的泄露，保证燃气轮机有效地工作。

优选地，第一环形凹槽101的远离转子200的槽壁上设置有多个凸起，多个凸起一一对应地安装在周向凹口70内。由于密封部10的第一端在转子200发生径向振动时产生径向位移，为了防止第一环形凹槽101上的凸起对封严圈1的径向移动造成干涉，因此凸起安装在周向凹口70内必须保证周向凹口70的深度大于凸起的高度，这样凸起就能在封严圈1发生周向转动的情况时对封严圈1形成周向限制，从而固定了封严圈1在机匣100内的周向位置，同时也不会对封严圈1的径向移动造成干涉。

进一步地，再次结合参见如图7所示，燃气轮机还包括环形阻挡件300，环形阻挡件300固定安装在靠近第一钩挂部的机匣100上，环形阻挡件300与第一钩挂部的第一钩挂环板11的远离第二钩挂部的侧面之间具有间隙。由于燃气轮机在工作时会产生剧烈的振动，因而封严圈1在燃气轮机振动的影响下有可能沿转子轴线的方向从机匣100的安装口端脱离掉，因而在机匣100的靠近第一钩挂部处设置了环形阻挡件300，优选地，可以直接利用燃气轮机内的其他构件作为阻挡封严圈轴向窜动的环形阻挡件300，并且为了不对封严圈1在进行径向位移时造成运动干涉，因此，环形阻挡件300与第一钩挂部的第一钩挂环板11的远离第二钩挂部的侧面之间具有间隙。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

应用本发明的技术方案，封严圈可以随转子振动时产生的径向位移而移动，从而很好地保护了叶片和和封严圈的密封部不受损坏，继而增长了封严圈的使用寿命。

本发明的封严圈相对于现有技术中的密封装置而言，该封严圈比用喷涂封严涂层就能实现密封效果。同时，该封严圈是直接机加工而成，精度上无需经过特别加工处理而提高精度，且无需喷涂等其他工序，极大地缩减了制造过程中的工序数量，也减少了工序间的转工次数和运输工件所需的人力、物力、财力，从而降低了加工成本。工作人员根据流体密封的原理可以知道本发明的密封效果相对于现有技术的密封装置的封严效果更好，且寿命更长。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种封严圈，其特征在于，所述封严圈包括多个弧段，所述多个弧段通过连接构件首尾相接形成环形的所述封严圈，其中，各所述弧段包括：

密封部(10)，所述密封部(10)为弧形板段；

第一勾挂部，所述第一勾挂部设置在所述密封部(10)的第一端上；

第二勾挂部，所述第二勾挂部设置在所述密封部(10)的第二端上。

2.根据权利要求1所述的封严圈，其特征在于，所述第一勾挂部与所述第二勾挂部之间形成允许所述密封部(10)在径向方向上移动的运动空间。

3.根据权利要求2所述的封严圈，其特征在于，所述第一勾挂部和所述第二勾挂部均呈L形设置，所述第一勾挂部包括第一勾挂环板(11)和第二勾挂环板(40)，所述第一勾挂环板(11)的第一端与所述第二勾挂环板(40)的第一端连接，所述第一勾挂环板(11)的第二端与所述密封部(10)的第一端连接；所述第二勾挂部包括第三勾挂环板(21)和第四勾挂环板(22)，所述第三勾挂环板(21)的第一端与所述第四勾挂环板(22)的第一端连接，所述第三勾挂环板(21)的第二端与所述密封部(10)的第二端连接；所述第二勾挂环板(40)的第二端与所述第四勾挂环板(22)的第二端在所述封严圈的轴线方向上沿同一方向延伸。

4.根据权利要求3所述的封严圈，其特征在于，在径向方向上，所述第一勾挂环板(11)的第一端与所述密封部(10)的距离大于所述第三勾挂环板(21)的第一端与所述密封部(10)的距离。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的封严圈，其特征在于，

各所述弧段的两端端面上均开设有连接片安装槽(62)，所述连接片安装槽(62)开设在所述密封部(10)与所述第一勾挂环板(11)内，所述连接片安装槽(62)为L型槽；

所述连接构件包括连接片(61)，每个所述连接片(61)的两端安装在与该连接片(61)所连接的所述弧段的连接片安装槽(62)内，所述连接片(61)的截面形状为与所述L型槽配合的L形。

6.根据权利要求5所述的封严圈，其特征在于，各所述弧段的外周侧上开设有至少一个周向凹口(70)，所述周向凹口(70)延伸入所述第一勾挂环板(11)。

7.一种燃气轮机，包括机匣(100)、转子(200)和封严圈(1)，所述转子(200)与所述封严圈(1)同轴地安装在所述机匣(100)内，其特征在于，所述封严圈(1)包括权利要求1至6中任一项所述的封严圈，所述密封部(10)与所述转子(200)上的叶片的叶尖之间具有间隙。

8.根据权利要求7所述的燃气轮机，其特征在于，所述机匣(100)上设置有第一环形槽(101)和第二环形槽(102)，所述第一勾挂部的第二勾挂环板(40)安装在所述第一环形槽(101)内，第二勾挂环板(40)搭接在所述第一环形槽(101)的靠近所述转子(200)的槽壁上，所述第二勾挂环板(40)与所述第一环形槽(101)的远离所述转子(200)的槽壁之间具有第一间隙；所述第二勾挂部的第四勾挂环板(22)安装在所述第二环形槽(102)内，所述第四勾挂环板(22)搭接在所述第二环形槽(102)的靠近所述转子(200)的槽壁上，所述第二勾挂部与所述第二环形槽(102)的远离所述转子(200)的槽壁之间具有第二间隙；所述第一间隙大于所述第二间隙。

9.根据权利要求8所述的燃气轮机，其特征在于，所述封严圈是权利要求6所述的封严圈，第一环形槽(101)的远离所述转子(200)的槽壁上设置有多个凸起，所述多个凸起一一对应地安装在所述周向凹口(70)内。

10.根据权利要求7所述的燃气轮机，其特征在于，所述燃气轮机还包括环形阻挡件(300)，所述环形阻挡件(300)固定安装在靠近所述第一勾挂部的所述机匣(100)上，所述环形阻挡件(300)与所述第一勾挂部的第一勾挂环板(11)的远离所述第二勾挂部的侧面之间具有间隙。