CN105484808A - 密封件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于在第一构件(10)与第二构件(15)之间进行密封的密封系统，其中第一构件(10)或第二构件(15)中的至少一者或任一者为旋转构件(10)。第一构件(10)具有周向凹槽(40)，其中密封节段(20)具有邻近凹槽的第一端部分(21)和第五端部分(25)，以及形成反映周向凹槽(40)的形状且延伸到周向凹槽(40)中的U形的第二部分(22)、第三部分(23)和第四部分(24)。

Description

密封件
技术领域
本公开内容大体上涉及用于在活动构件与静止构件之间进行密封的密封系统，并且更具体地涉及可收回的密封系统。
背景技术
轴密封件是很久以来已知的，且用于蒸汽涡轮中以在旋转构件之间进行密封。一个常用的密封件为可收回的密封件，其包括弓形节段，以及密封节段的压力侧上的颈缩(necked-in)部分，弓形节段具有密封表面，迷宫密封元件位于密封表面上。颈缩部分构造成配合到构造在静止构件中的T形槽口中。节段排的节段沿周向方向连续设置在其T形槽口中，且布置成以便各个节段均大致独立于相邻节段而沿径向方向回弹性地屈服，以便在施加的径向推力的作用下接触时，其沿径向偏转，且在推力被释放时回到其开始的位置。该回弹性屈服借助于螺旋弹簧或弹簧片获得，螺旋弹簧或弹簧片容纳在节段的凹口中，且其在操作状态下的作用通过节段的后侧处的槽口增大，这允许较高压力的蒸汽至节段的后侧，以便这些是朝内部的附加径向推力。
颈缩部分还包括轴向面对表面。穿过压盖(gland)的轴向压降给予推力，且该力通过轴向面转移至静止构件。如果压盖需要沿径向移动，则由轴向推力引起的摩擦可能较高。该设计的主要利益在于减小轴向推力，从而减小轴向面上的摩擦。这确保了当压盖需要沿径向移动时，其将对作用于其上的径向力反应更大。不期望除去所有摩擦，因为这可导致压盖"颤振"，即，引起压盖的小移动的小的高频变化力。中等量的摩擦将缓冲这些小移动。因此，设计需要控制影响摩擦的变量。
发明内容
提供了一种密封节段，其减小密封节段上的轴向推力从而减小摩擦。
本公开内容试图借助于独立权利要求的主题来解决该问题。有利的实施例在从属权利要求中给出。
一个总体方面包括用于在第一构件与第二构件之间进行密封的密封系统，其中第一构件或第二构件中的至少一个为旋转构件。该密封系统包括第一构件、密封节段和第二构件，第一构件具有延伸到第一构件中的轴向凹槽。连续密封节段具有带第一端的第一部分，第一部分沿下游方向轴向地延伸至第一端。密封节段还具有密封面，其具有位于第一构件与第二构件之间的一系列密封元件。具有第二端的第二部分从第一端沿径向延伸至凹槽中直至第二端。第二部分具有密封面，在凹槽中从第二端沿轴向延伸至第三端的第三部分具有密封面，密封面具有位于第一构件与密封节段之间的一系列密封元件，从第三端沿径向延伸出凹槽至第四端的第四部分具有密封面，从第四端向下游方向轴向地延伸至第五端的第五部分具有密封面，密封面具有位于第一构件与密封节段之间的一系列密封元件，以及压力面，其中第二部分、第三部分和第四部分的延伸在压力面中形成反映凹槽的形状的U形区域。此外，面对压力面的第二构件至少部分地延伸到压力面的U形区域中，其中第二部分的密封面和第一构件在其之间形成第一区域，第二部分的压力面和第二构件在其之间形成第二区域，其沿轴向与第一区域相对，第四部分的密封面和第一构件在其之间形成第三间隙，且第四部分的压力面和第二构件在其之间形成第四区域，其沿轴向与第三区域相对。
其它方面可包括以下的一个或多个特征。第三部分还具有从压力面延伸的颈缩部分，同时第二构件包括定形为接纳颈缩部分的腔。第三部分的压力面还包括从压力面延伸的颈缩部分，而第二构件包括定形为将颈缩部分接纳在其中的腔，其中颈缩部分和腔的形状允许将密封节段可动地安装到第二构件上。在密封系统中，颈缩部分位于第二区域与第三区域之间的中间。
本发明的另一个目的在于克服或至少改善现有技术的缺点或不足，或提供有用的备选方案。
本公开内容的其它方面和优点将从连同附图的以下描述变得清楚，附图通过举例示出了本发明的示例性实施例。
附图说明
举例来说，下文参照附图更完整地描述了本公开内容的实施例，在附图中：
图1为根据本公开内容的示例性实施例的密封系统的截面视图。
零件清单
2轴向方向
4径向方向
6上游
8下游
10旋转构件
15静止构件
20密封节段
21第一部分
22第二部分
23第三部分
24第四部分
25第五部分
26密封元件
31第一端
32第二端
33第三端
34第四端
35第五端
40凹槽
42密封面
44压力面
48颈缩部分
50腔
51第一区域
52第二区域
53第三区域
54第四区域。
具体实施方式
现在将参照附图来描述本公开内容的示例性实施例，其中相似的参考标号用于表示各处相似的元件。在以下描述中，为了阐释的目的，阐明了许多具体细节以提供本公开内容的彻底理解。然而，本公开内容可在没有这些具体细节的情况下实施，且不限于本文公开的示例性实施例。
图1中所示的密封系统的示例性实施例包括旋转构件10、静止构件15和位于旋转构件10与静止构件15之间的连续密封节段20，以便提供旋转构件10与静止构件15之间的密封间隙。在此上下文中，连续密封节段形成为单个零件或连结成使得其具有单个零件的性质，其中并未物理紧固或固定在一起以固定地抵抗相对移动的两个相邻构件并不组合地认作是连续的节段。
旋转构件10包括周向凹槽40，其延伸到旋转构件10中，具有离旋转构件10的表面的深度，以及在基本上径向方向4上延伸的轴向端处的侧部。凹槽40因此并非仅由密封元件16或位于旋转构件10的标称表面上的主要目的在于加强或允许旋转构件10与静止构件10之间的密封的特征形成，而是旋转构件10自身的特征。例如，凹槽40形成在凹槽40的表面中。
静止构件15部分地延伸到凹槽40中作为用于平衡作用于密封件上的轴向推力的启动物。
密封节段20定形为配合到静止构件与旋转构件之间的凹槽40中，且在凹槽40的两个轴向端处与旋转构件10重叠。如图1中所示，这通过密封节段20实现，密封节段20具有在密封节段20的上游端6处的第一部分21，其沿下游方向8轴向地延伸至第一端31，第二部分22从第一端31沿径向延伸到凹槽40中直至第二端32，然后第三部分23在凹槽40中从第二部分22沿轴向延伸至第三端33，第四部分24还从第三端33沿径向延伸出凹槽40直至第四端34，且最后第五部分25从第四端34沿轴向延伸至第五端35。
密封节段20还具有密封面42，其面对旋转构件10，其中密封节段20的各个轴向延伸部分(即，第一部分21、第二部分23和第五部分25)包括从密封面42延伸至旋转构件10的密封元件26。
密封节段20还包括在密封节段20的与密封面42相对的侧上的压力面44。由于密封节段20的部分延伸到凹槽40和从凹槽40延伸的方向，故如图1中可见，压力面44形成U形区域，其反映了凹槽40的形状。
在图1中所示的示例性实施例，颈缩部分48从压力面44延伸到静止构件15的腔50中。颈缩部分48的目的在于提供密封节段20的可动安装，其允许密封节段20从旋转构件10收回或拉至旋转构件10，以便打开或闭合旋转构件10与密封节段20的密封面42之间的密封间隙。如本领域已知那样，颈缩部分48可配备有弹簧或其它偏压器件，以相对于静止构件15偏压密封节段20的位置。
在示例性实施例中，颈缩部分48位于第二端32与第四端34之间的中间。
密封元件26的位置和密封节段20的部分相对于旋转构件10和静止构件15的延伸方向使得第一区域51在旋转构件10与第二部分22的密封面42之间产生，第二区域52在静止构件15与第二部分22的压力面44之间产生，第二区域52沿轴向偏离第一区域51，使得第一区域51和第二区域52在密封节段20的轴向相对侧上。第三区域53在静止构件15与第四部分24的压力面44之间产生，而第四区域54在旋转构件10与密封面42之间产生，第四区域54沿轴向偏离第一区域51，使得第三区域53和第四区域54在密封节段20的轴向相对侧上。在该布置中，在操作中，由于位于第一部分21与旋转构件10之间的密封元件26引起的压力损失，故压力在第二区域52中大于第一区域51中。类似地，由于位于第五部分25与旋转构件10之间的密封元件26引起的背压，故第四区域54中的压力大于第三区域54中的压力。由于第一区域51相对于第二区域52和第四区域53相对于第四区域54的轴向位移，故第一区域51中的压力引起的轴向推力由第二区域52中的压力沿轴向抵抗，从而产生了扭转力矩，而同时第三区域53中的压力由第二区域54中的压力沿轴向反抗，从而也产生了扭转力矩，如果第一区域51和第二区域52或第三区域53和第四区域54具有其位移的径向分量则该扭转力矩不可实现。然而，通过调整第二部分22和第四部分24的相对延伸长度，且对应地调整静止构件15相对于颈缩部分48而进入凹槽中的径向延伸，有可能调整密封节段20上的推力。通过进一步将密封元件26定位在第三部分23与旋转构件10之间，可进一步调整第一区域51中相对于第二区域52的相对压力、以及第三区域53中相对于第四区域54的相对压力，从而进一步影响该布置的推力消除能力。
尽管本公开内容这里已经示出和描述了构想为最实际的示例性实施例的内容，但本公开内容可体现为其它特定形式。例如，凹槽40可形成在静止构件15中来替代示例性实施例中提供的旋转构件10。因此，当前公开的实施例在所有方面认作是示范性而非限制性的。本公开内容的范围由所附权利要求而非前述描述指出，且归入意义和范围和等同物内的所有变化都旨在包含在其中。

Claims (3)

1.一种用于在第一构件(10)与第二构件(15)之间进行密封的密封系统，其中所述第一构件(10)或所述第二构件(15)中的至少一者或任一者为旋转构件(10)，所述密封系统包括：
所述第一构件(10)，其具有延伸到所述第一构件(10)中的周向凹槽(40)，其中所述第二构件(15)部分地沿径向延伸到所述凹槽(40)中；
在所述第一构件(10)与所述第二构件(15)之间的部分地延伸到所述凹槽(40)中的连续密封节段(20)，其包括：
　　具有第一端(31)的第一部分(21)，所述第一部分(21)沿下游方向(8)轴向地延伸至所述第一端(31)，且还具有密封面(42)，所述密封面(42)具有位于所述第一构件(10)与所述密封节段(20)之间的一系列密封元件(26)；
　　具有第二端(32)的第二部分(22)，所述第二部分(22)从所述第一端(31)径向地延伸到所述凹槽(40)中直至第二端(32)，具有密封面(42)；
　　具有第三端(33)的第三部分(23)，所述第三部分(23)在所述凹槽(40)中从所述第二端(32)沿轴向延伸至第三端(33)，具有密封面(32)，所述密封面(32)具有位于所述第一构件(10)与所述密封节段(20)之间的一系列密封元件(26)；
　　从所述第三端(33)沿径向延伸出所述凹槽(40)直至第四端(34)的第四部分(24)，其具有密封面(42)；
　　沿下游方向(8)从所述第四端(34)轴向地延伸至第五端(35)的第五部分(25)，其具有密封面(42)，所述密封面(42)具有位于所述第一构件(10)与所述密封节段(20)之间的一系列密封元件(26)；以及
　　压力面(44)，其中所述第二部分(22)、第三部分(23)和第四部分(24)的延伸在所述压力面(44)中形成反映所述凹槽(40)的形状的U形区域；
面对所述压力面(44)且至少部分地延伸到所述压力面(44)的U形区域中的所述第二构件(15)，其中：
所述第二部分(22)的密封面(42)和所述第一构件(10)在其之间形成第一区域(51)；以及
所述第二部分(22)的压力面(44)和所述第二构件(10)在其之间形成沿轴向与所述第一区域(51)相对的第二区域(52)；
所述第四部分(24)的密封面(42)和所述第一构件(10)在其之间形成第三区域(53)；以及
所述第四部分(24)的压力面(44)和所述第二构件(10)在其之间形成沿轴向与所述第三区域(53)相对的第四区域(54)。
2.根据权利要求1所述的密封系统，其特征在于，所述第三部分(23)的压力面(44)还包括从所述压力面(44)延伸的颈缩部分(48)，且所述第二构件(10)包括定形为接纳所述颈缩部分(48)的腔(50)，其中所述颈缩部分(48)和所述腔(50)的形状允许所述密封节段(20)可动地安装到所述第二构件(10)上。
3.根据权利要求2所述的密封系统，其特征在于，所述颈缩部分(48)位于所述第二区域(52)与所述第三区域(53)之间的中间。
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