CN104791103B - 燃气轮机静-静腔室间的密封结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种燃气轮机静‑静腔室间的密封结构。该结构包括一整体呈环状、截面呈L形的密封环组件，在第一静子件和第二静子件上对应开设有环状的第一插槽和第二插槽；密封环组件的一侧边缘活动插设于第一插槽，另一侧边缘活动插设于第二插槽；另外，考虑密封环组件自身的受热膨胀，该密封环组件可由分体式的多段组成，每两个独立环之间设计有合理的周向间隙，同时每段环上都设计有周向限位装置。本发明能够很好地解决轴向、径向热变形量相差较大的两个静子件间的密封问题，既能达到密封的功能，还能保证密封结构不发生大的变形，不产生大的应力，不容易发生裂纹或断裂，提高密封结构的可靠性和寿命，同时该结构简单，易安装。
Description
技术领域
本发明涉及燃气轮机静-静腔室间的密封技术领域，特别提供一种燃气轮机静-静腔室间的密封结构。
背景技术
工业燃气轮机主要包括压气机、燃烧室及透平三大部件。空气进入压气机后被压缩成高温高压的空气，供给燃烧室燃料燃烧，产生的高温高压燃气在透平中膨胀做功。其中轮盘、动叶、轴以及附属的转动部件统称为转子，其他非转动部件统称为静子。
随着燃气轮机技术的发展，透平进口温度越来越高，燃机热效率越来越高。目前世界上主流“F”级燃机透平进口温度已达1400℃，而外侧汽缸区域一般在200-400℃。因此在燃气轮机中我们需要通过复杂的冷却设计、空气系统设计，将燃机分成很多温度不同的区域。这些温度不同的区域之间一般依靠密封结构来防止气流的相互影响。在设计密封时，需要根据两个部件间的相对热变形情况来选择密封的形式。燃气轮机中热变形一般分为轴向变形、径向变形和周向变形。轴向变形指沿着主气流方向(从前到后)的变形。径向变形量指沿着圆半径方向的变形。周向变形量指沿圆圆周方向的变形。
当今世界主流燃气轮机中经常遇到需要密封的两个相邻零部件温差较大，再加上材料等因素，两者的热变形量差别较大。这种设计的难点在于既要保证密封的性能，又要考虑密封结构的变形和应力水平。否则密封处很容易发生裂纹或断裂，影响密封的可靠性和燃机运行安全。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种能够很好地解决轴向、径向热形量相差较大的两个静子件间的密封问题，既能达到密封的功能，还能保证密封件不发生大的变形，不产生大的应力，不容易发生裂纹或断裂，提高密封件的可靠性和寿命的燃气轮机静-静腔室间的密封结构。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供了一种燃气轮机静-静腔室间的密封结构，用于在相互套接的第一静子件与第二静子件之间形成密封，所述第一静子件的待密封侧周向开设有环形的第一插槽，所述第二静子件的待密封侧设有环状阶梯，在所述环状阶梯的台面上周向开设有环状的第二插槽；
包括密封环组件，所述密封环组件整体呈环状，截面呈L形，一侧边缘活动插设于所述第一插槽，另一侧边缘活动插设于所述第二插槽。
优选的，所述密封环组件周向分为多段。
优选的，每段所述密封环组件与所述第二静子件之间均设有周向防转结构。
优选的，所述周向防转结构包括在所述密封环组件插设在所述第二插槽中的一侧边缘上沿所述第二静子件的轴向开设出的长孔、在所述第二静子件上与长孔的位置相对应的螺栓孔以及螺栓；所述螺栓与所述螺栓孔螺纹配合连接，并穿设于所述长孔。
优选的，所述周向防转结构包括在所述密封环组件插设在所述第二插槽中的一侧边缘上开设出的螺栓孔、在所述第二静子件上与所述长孔的位置相对应的沿所述第二静子件的轴向开设出的长孔以及螺栓；所述螺栓穿设于所述长孔，并与所述螺栓孔螺纹配合连接。
优选的，每段所述密封环组件与所述第一静子件之间均设有周向防转结构。
优选的，所述周向防转结构包括在所述密封环组件插设在所述第一插槽中的一侧边缘上沿所述第一静子件的径向开设出的长孔、在所述第一静子件上与长孔的位置相对应的螺栓孔以及螺栓；所述螺栓与所述螺栓孔螺纹配合连接，并穿设于所述长孔。
优选的，所述周向防转结构包括在所述密封环组件插设在所述第一插槽中的一侧边缘上开设出的螺栓孔、在所述第一静子件上与所述长孔的位置相对应的沿所述第一静子件的径向开设出的长孔以及螺栓；所述螺栓穿设于所述长孔，并与所述螺栓孔螺纹配合连接。
(三)有益效果
本发明提供了一种燃气轮机静-静腔室间的密封结构，用于在相互套接的第一静子件与第二静子件之间形成密封，第一静子件的待密封侧周向开设有环形的第一插槽，第二静子件的待密封侧设有环状阶梯，在环状阶梯的台面上周向开设有环状的第二插槽；包括密封环组件，密封环组件整体呈环状，截面呈L形，一侧边缘活动插设于第一插槽，另一侧边缘活动插设于第二插槽。本发明能够很好地解决轴向、径向热变形量相差较大的两个静子件间的密封问题，既能达到密封的功能，还能保证密封结构不发生大的变形，不产生大的应力，不容易发生裂纹或断裂，提高密封结构的可靠性和寿命，同时该结构简单，易安装。
附图说明
图1是本发明实施例一的一种燃气轮机静-静腔室间的密封结构纵向剖面图。
图2是图1中的A向视图。
图3是密封环组件的示意图。
图4是本发明实施例二的一种燃气轮机静-静腔室间的密封结构纵向剖面图。
附图标记：10、第一插槽；11、密封环组件；12、螺栓；13、第二插槽；14、第二静子件；15、第一静子件；16、长孔；L1、第一插槽冗余段；L2、第二插槽冗余段；X、轴向；Y、周向；W、风向。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，除非另有说明，术语“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“纵向”等指示的方位或状态关系为基于附图所示的方位或状态关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
本发明提供了一种燃气轮机静-静腔室间的密封结构，用于在相互套接的第一静子件15与第二静子件14之间形成密封，以下结构既可以适用于第一静子件15套设在第二静子件14外的情况，也可以适用于第二静子件14套设于第一静子件15外的情况，本密封结构对于上述两种情况在结构和效果上并无差异；本实施例以第二静子件14套设于第一静子件15为例：
如图1所示，第一静子件15的待密封侧周向开设有环形的第一插槽10，第二静子件14的待密封侧设有环状阶梯，在环状阶梯的台面上周向开设有环状的第二插槽13；本实施例密封结构包括一密封环组件11，密封环组件11整体呈环状，截面呈L形，一侧边缘活动插设于第一插槽10，另一侧边缘活动插设于第二插槽13。
本实施例通过密封件的两侧边缘分别在第一静子件15的第一插槽10以及在第二静子件14的第二插槽13中滑动，够很好地解决轴向、径向热变形量相差较大的两个静子件间的密封问题，既能达到密封的功能，还能保证密封结构不发生大的变形，不产生大的应力，不容易发生裂纹或断裂，提高密封结构的可靠性和寿命。
根据燃气轮机静子件间的常规变化量，第一插槽10和第二插槽13均设有一定的余量，即在一般的温差范围内，第一静子件15和第二静子件14间轴向和径向的相对变化在极值时，在密封环组件11两侧边缘插设在第一插槽10和第二插槽13中的深度的基础上，第一插槽10还留有一段第一插槽冗余段L1，第二插槽13留有一段第二插槽冗余段L2，由此确保在发生特殊情况时，密封环组件11仍可以正常工作。
如图3所示，密封环组件11周向分为多段，即密封环组件11在为分体式结构，以此在第一静子件15和/或第二静子件14发生热变形时，分体式的密封环组件11可以适应第一静子件15和第二静子件14轴向的错动或直径的变化，由此使密封件不产生过大的应力而损坏；同时，考虑到密封环组件11自身也会发生膨胀，各段密封环组件11之间设计合理的间隙，也能进一步避免密封环自身之间发生挤压。燃气轮机的静子件间的密封并不需要做到绝对的密封，只要将通风量控制在一定强度以下即可，因此，虽然分体式的密封环组件11在扩径时各段之间的间隙会扩大，但这一间隙的变化相对而言会很小，是符合技术要求的。
结合图2和图3所示，每段密封环组件11与第二静子件14之间均设有周向防转结构，可使每段密封环组件11在周向上的相对位置都保持固定，因此不会出现多段密封环组件11拼成一段弧形而在弧形的两端之间产生一个过大的间隙的情况。
具体的，轴向防转结构可以是包括在密封环组件11插设在第二插槽13中的一侧边缘上沿第二静子件14的轴向开设出的长孔16、在第二静子件14上与长孔16的位置相对应的螺栓孔以及螺栓12；螺栓12与螺栓孔螺纹配合连接，并穿设于长孔16。通过螺栓12与长孔16的配合，可限制各段密封环组件11相对于第二静子间的周向运动，但却不影响各段密封环组件11相对于第二静子件14的轴向错动，从而使各段密封环组件11实现周向上的相对固定。
应当说明的是，长孔16与螺栓孔的设置位置可以互换，可以达到同样的效果，即周向防转结构包括在密封环组件11插设在第二插槽13中的一侧边缘上开设出的螺栓孔、在第二静子件14上与长孔16的位置相对应的沿第二静子件14的轴向开设出的长孔16以及螺栓12；螺栓12穿设于长孔16，并与螺栓孔螺纹配合连接。
实施例二
本实施例二提供的一种燃气轮机静-静腔室间的密封结构，与实施例一的结构基本相同，相同之处不再赘述，不同之处在于：
如图4所示，每段密封环组件11与第一静子件15之间均设有周向防转结构。
该周向防转结构与实施例一的结构和原理基本相同，只不过是设置在密封环组件11与第一静子件15之间，该结构亦是通过长孔16与螺栓12的配合，最终实现各段密封环组件11之间的相对固定，具体为：
周向防转结构包括在密封环组件11插设在第一插槽10中的一侧边缘上沿第一静子件15的径向开设出的长孔16、在第一静子件15上与长孔16的位置相对应的螺栓孔以及螺栓12；螺栓12与螺栓孔螺纹配合连接，并穿设于长孔16。
同理，还可以是，周向防转结构包括在密封环组件11插设在第一插槽10中的一侧边缘上开设出的螺栓孔、在第一静子件15上与长孔16的位置相对应的沿第一静子件15的径向开设出的长孔16以及螺栓12；螺栓12穿设于长孔16，并与螺栓孔螺纹配合连接。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种燃气轮机静-静腔室间的密封结构，用于在相互套接的第一静子件(15)与第二静子件(14)之间形成密封，其特征在于，所述第一静子件(15)的待密封侧周向开设有环形的第一插槽(10)，所述第二静子件(14)的待密封侧设有环状阶梯，在所述环状阶梯的台面上周向开设有环状的第二插槽(13)；
包括密封环组件(11)，所述密封环组件(11)整体呈环状，截面呈L形，一侧边缘活动插设于所述第一插槽(10)，另一侧边缘活动插设于所述第二插槽(13)。
2.根据权利要求1所述的燃气轮机静-静腔室间的密封结构，其特征在于，所述密封环组件(11)周向分为多段。
3.根据权利要求2所述的燃气轮机静-静腔室间的密封结构，其特征在于，每段所述密封环组件(11)与所述第二静子件(14)之间均设有周向防转结构。
4.根据权利要求3所述的燃气轮机静-静腔室间的密封结构，其特征在于，所述周向防转结构包括在所述密封环组件(11)插设在所述第二插槽(13)中的一侧边缘上沿所述第二静子件(14)的轴向开设出的长孔(16)、在所述第二静子件(14)上与长孔(16)的位置相对应的螺栓孔以及螺栓(12)；所述螺栓(12)与所述螺栓孔螺纹配合连接，并穿设于所述长孔(16)。
5.根据权利要求3所述的燃气轮机静-静腔室间的密封结构，其特征在于，所述周向防转结构包括在所述密封环组件(11)插设在所述第二插槽(13)中的一侧边缘上开设出的螺栓孔、在所述第二静子件(14)上与所述螺栓孔的位置相对应的沿所述第二静子件(14)的轴向开设出的长孔(16)以及螺栓(12)；所述螺栓(12)穿设于所述长孔(16)，并与所述螺栓孔螺纹配合连接。
6.根据权利要求2所述的燃气轮机静-静腔室间的密封结构，其特征在于，每段所述密封环组件(11)与所述第一静子件(15)之间均设有周向防转结构。
7.根据权利要求6所述的燃气轮机静-静腔室间的密封结构，其特征在于，所述周向防转结构包括在所述密封环组件(11)插设在所述第一插槽(10)中的一侧边缘上沿所述第一静子件(15)的径向开设出的长孔(16)、在所述第一静子件(15)上与长孔(16)的位置相对应的螺栓孔以及螺栓(12)；所述螺栓(12)与所述螺栓孔螺纹配合连接，并穿设于所述长孔(16)。
8.根据权利要求6所述的燃气轮机静-静腔室间的密封结构，其特征在于，所述周向防转结构包括在所述密封环组件(11)插设在所述第一插槽(10)中的一侧边缘上开设出的螺栓孔、在所述第一静子件(15)上与所述螺栓孔的位置相对应的沿所述第一静子件(15)的径向开设出的长孔(16)以及螺栓(12)；所述螺栓(12)穿设于所述长孔(16)，并与所述螺栓孔螺纹配合连接。
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