CN109707468A - 一种应用于静止机匣间的高效封严结构 - Google Patents
一种应用于静止机匣间的高效封严结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109707468A CN109707468A CN201811653078.8A CN201811653078A CN109707468A CN 109707468 A CN109707468 A CN 109707468A CN 201811653078 A CN201811653078 A CN 201811653078A CN 109707468 A CN109707468 A CN 109707468A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- static
- casing
- obturages
- chamber
- material strips
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Gasket Seals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种应用于静止机匣间的高效封严结构，静止机匣包括相对设置且材料特性基本相同但处于不同温度环境的静止内机匣和静止外机匣，至少在静止内机匣和静止外机匣相对的两个壁面中的一个上设置一向外凸起的封严环槽，封严环槽中填充可吸收热变形的环形弹性封严材料带，且环形弹性封严材料带的外周壁面顶抵在相对的两个壁面中的另一个上，环形弹性封严材料带将静止内机匣和静止外机匣之间的空间分隔为互不流体连通的第一腔室和第二腔室。通过采用本发明的上述结构可改善工作于高温环境下相接触零件的接触间隙密封效果，尤其是连通主流通道的腔室内的冷却气流的封严效果，可实现零泄露，极大提高封严效果。
Description
技术领域
本发明属于地面燃气轮机，航空发动机等叶轮机械领域，具体地说，涉及一种应用于静止机匣间的高效封严结构，通过采用该新型封严结构可改善工作于高温环境下相接触零件的接触间隙密封效果，尤其是连通主流通道的腔室内的冷却气流的封严效果，可实现零泄露，极大提高封严效果。
背景技术
在地面燃气轮机以及航空发动机等具有高温部件的叶轮机械中，其高温端的零部件在叶轮机械运行工作过程中，处于高温环境下，局部温度甚至可达1300K以上，显而易见地，各零件在受热时会产生膨胀。由于各种零件的材料有可能不同，因此在相同的温度下其膨胀量也不相同，导致相邻的零件在发动机运行过程中不同状态下，会发生径向与轴向的相对错移，局部相对错移量甚至可达到5mm。
另一方面，为了实现旋转式叶轮机械的复杂功能，封严是一种非常重要的工程结构。封严的主要目的是控制或者隔绝两个相邻的空间(腔室)的连通，以实现局部功能，譬如提高局部压力，隔绝热空气的入侵等。本发明中所涉及的封严部位主要指工作在高温环境下静止零部件之间通道的封严，譬如机匣与机匣之间，为尽可能提高封严效果，通常在该部位采用接触式密封。
在传统的设计方案中，通常采取的措施是将两个零件采用焊接或者其他粘结剂将通道密封。但是正如前面所说，由于受热膨胀的影响，不同零件的膨胀量不同，在焊接或者联接部位将会产生巨大的热应力，对机械的运行造成非常大的安全隐患，长时间运行时，可能会导致焊点脱落，或者零件变形、破裂。为避免这种情况的发生，改进的做法是在设计时，通过零件选材，尽可能选择膨胀系数相同或者相近的零件，以避免过大的膨胀不协调，降低热应力。但是这种做法显而易见地存在缺陷，无法保证每次都有合适的材质供以选择。进一步的改进做法是，两个相邻的零件的材质选取不受限制，在两个相邻的零件通道内，再选择一种特性介于两者之间的材质并设计为封严环，并将封严环的一端焊接或者粘结在其中一个零件上，另一端通过精密配合与另外的一个零件搭接，允许零件接触部位的相互错位或者移动变形，如图1所示，工作于发动机体内的两个静止的机匣1、2，分别处于不同的温度环境中，并与其它部件构成腔室4与腔室5。为保证发动机的运行性能，要防止腔室4与腔室5之间联通，因此需要进行封严。考虑到机匣1与机匣2均起到较为重要的作用，其材质无法随意选取，因此选取材质性能介于两者之间的第三种材料以作为支撑封严环结构3。支撑封严环结构3在内环位置101通过焊接方式固定在机匣1上，如图中101焊接位置所示；部件结构3在外环位置201通过搭接方式与机匣结构2进行配合，允许两个零件在不同状态下进行错移。由于封严环3的材质特性与构成机匣的两种材料特性相近，因此在一定程度上解决了该问题。但是其缺点也是显而易见地，零件之间由于变形量不同，仍然会带来非常大的热应力导致零件寿命降低，或者产生较大的间隙无法满足封严要求，因此只是缓解了该问题，并没有从本质上解决封严的问题。
发明内容
为解决现有技术中所存在的以上问题及不足，本发明旨在提供一种应用于静止机匣间的高效封严结构，通过采用该新型封严结构可改善工作于高温环境下相接触零件的接触间隙密封效果，尤其是连通主流通道的腔室内的冷却气流的封严效果，可实现零泄露，极大提高封严效果。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：
一种应用于静止机匣间的高效封严结构，所述静止机匣包括相对设置且材料特性基本相同的一静止内机匣和一静止外机匣，所述静止内机匣所处的温度环境的温度高于所述静止外机匣所处的温度环境，其特征在于，
至少在所述静止内机匣和静止外机匣相对的两个壁面中的一个上设置一向外凸起的封严环槽，所述封严环槽中填充可吸收热变形的环形弹性封严材料带，且所述环形弹性封严材料带的外周壁面顶抵在所述相对的两个壁面中的另一个上，所述环形弹性封严材料带将所述静止内机匣和静止外机匣之间的空间分隔为互不流体连通的第一腔室和第二腔室。
优选地，所述静止内机匣的外周壁面上设置至少一向外凸起的封严环槽，各所述封严环槽中填充可吸收热变形的环形弹性封严材料带，各所述环形弹性封严材料带的外周壁面顶抵在所述静止外机匣的内周壁面上，且所述环形弹性封严材料带将所述静止内机匣和静止外机匣之间的空间分隔为互不联通的第一腔室和第二腔室，所述第一腔室和第二腔室具有不同的热温度环境。
优选地，所述静止外机匣的内周壁面上设置至少一向外凸起的封严环槽，各所述封严环槽中填充可吸收热变形的环形弹性封严材料带，各所述环形弹性封严材料带的外周壁面顶抵在所述静止内机匣的内周壁面上，且所述环形弹性封严材料带将所述静止内机匣和静止外机匣之间的空间分隔为互不联通的第一腔室和第二腔室。
优选地，所述封严槽可以整体设计在机匣零件上，通过增加机匣零件局部厚度或者设计凸台结构，并在该位置加工形成封严槽结构。
优选地，所述封严槽由形成在机匣零件表面上的两瓣封严环组合而成。
进一步地，所述封严槽的宽度与深度根据所述环形弹性封严材料带的直径与弹性变形量进行设计。
优选地，所述环形弹性封严材料带为可吸收热变形的石棉绳制成的环形带。
进一步地，根据所述封严槽的圆周长度截取所述石棉绳的长度，并采用金属箍带或者其他方式将所述石棉绳的两端联接，以确保在热膨胀时所述环形石棉绳不会断开。
相比于传统的封严结构形式，本发明的应用于静止机匣间的高效封严结构，具有以下优点：改善工作于不同温度环境及工作条件下相接触零件的接触间隙密封效果，尤其是连通主流通道的腔室内的冷却气流的封严效果，避免了由于不同温度环境及工作条件下热膨胀引起的轴向和/或径向变形所导致的封严失效问题；避免了传统零件中的热应力，提高了运行安全性；结构简单，具有非常大的工程应用价值与潜力。
附图说明
图1为现有应用于静止机匣间的弹性封严结构示意图；
图2为本发明的应用于静止机匣间的高效封严结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。
如图2所示，本发明的应用于静止机匣间的高效封严结构，其中的静止机匣包括相对设置且材料特性基本相同的静止内机匣1和静止外机匣2，静止内机匣1所处的温度环境的温度高于静止外机匣2所处的温度环境，静止内机匣1的外周壁面上设置至少一向外凸起的封严环槽101，可替换地，封严环槽也可以设置在静止外机匣2的内周壁面上。各封严环槽101中填充可吸收热变形的环形弹性封严材料带3，各环形弹性封严材料带3的外周壁面顶抵在静止外机匣2的内周壁面201上，且环形弹性封严材料带3将静止内机匣1和静止外机匣2之间的空间分隔为互不联通的第一腔室4和第二腔室5，第一腔室4和第二腔室5具有不同的温度环境。封严槽101的设置方式有多种，可以整体设计在机匣零件上，通过增加机匣零件局部厚度或者设计凸台结构，并在该位置加工形成封严槽结构。也可以由形成在机匣零件表面上的两瓣封严环6组合而成。封严槽101的宽度与深度根据环形弹性封严材料带的直径与弹性变形量进行设计。
环形弹性封严材料带3为可吸收热变形的石棉绳制成的环形带。石棉绳的长度根据封严槽的圆周长度截取，并采用金属箍带或者其他方式将石棉绳的两端联接，以确保在热膨胀时环形石棉绳不会断开。静止内机匣1和静止外机匣2在不同温度环境及工作条件下由于热膨胀不同而引起轴向和/或径向变形时，环形弹性封严材料带3可自动适应该热变形，始终保持第一腔室4和第二腔室5处于互不流体连通的状态。
相比于传统的封严结构形式，本发明的应用于静止机匣间的高效封严结构，改善工作于不同温度环境及工作条件下相接触零件的接触间隙密封效果，尤其是连通主流通道的腔室内的冷却气流的封严效果，避免了由于不同温度环境及工作条件下热膨胀引起的轴向和/或径向变形所导致的封严失效问题；避免了传统零件中的热应力，提高了运行安全性；结构简单，具有非常大的工程应用价值与潜力。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的范围之内。
Claims (8)
1.一种应用于静止机匣间的高效封严结构，所述静止机匣包括相对设置且材料特性基本相同的一静止内机匣和一静止外机匣，所述静止内机匣所处的温度环境的温度高于所述静止外机匣所处的温度环境，其特征在于，
至少在所述静止内机匣和静止外机匣相对的两个壁面中的一个上设置一向外凸起的封严环槽，所述封严环槽中填充可吸收热变形的环形弹性封严材料带，且所述环形弹性封严材料带的外周壁面顶抵在所述相对的两个壁面中的另一个上，所述环形弹性封严材料带将所述静止内机匣和静止外机匣之间的空间分隔为互不流体连通的第一腔室和第二腔室。
2.根据上述权利要求所述的应用于静止机匣间的高效封严结构，其特征在于，所述静止内机匣的外周壁面上设置至少一向外凸起的封严环槽，各所述封严环槽中填充可吸收热变形的环形弹性封严材料带，各所述环形弹性封严材料带的外周壁面顶抵在所述静止外机匣的内周壁面上，且所述环形弹性封严材料带将所述静止内机匣和静止外机匣之间的空间分隔为互不联通的第一腔室和第二腔室，所述第一腔室和第二腔室具有不同的热温度环境。
3.根据上述权利要求所述的应用于静止机匣间的高效封严结构，其特征在于，所述静止外机匣的内周壁面上设置至少一向外凸起的封严环槽，各所述封严环槽中填充可吸收热变形的环形弹性封严材料带，各所述环形弹性封严材料带的外周壁面顶抵在所述静止内机匣的内周壁面上，且所述环形弹性封严材料带将所述静止内机匣和静止外机匣之间的空间分隔为互不联通的第一腔室和第二腔室。
4.根据上述权利要求所述的应用于静止机匣间的高效封严结构，其特征在于，所述封严槽可以整体设计在机匣零件上，通过增加机匣零件局部厚度或者设计凸台结构，并在该位置加工形成封严槽结构。
5.根据上述权利要求所述的应用于静止机匣间的高效封严结构，其特征在于，所述封严槽由形成在机匣零件表面上的两瓣封严环组合而成。
6.根据上述权利要求所述的应用于静止机匣间的高效封严结构，其特征在于，所述封严槽的宽度与深度根据所述环形弹性封严材料带的直径与弹性变形量进行设计。
7.根据上述权利要求所述的应用于静止机匣间的高效封严结构，其特征在于，所述环形弹性封严材料带为可吸收热变形的石棉绳制成的环形带。
8.根据上述权利要求所述的应用于静止机匣间的高效封严结构，其特征在于，根据所述封严槽的圆周长度截取所述石棉绳的长度，并采用金属箍带或者其他方式将所述石棉绳的两端联接，以确保在热膨胀时所述环形石棉绳不会断开。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811653078.8A CN109707468B (zh) | 2018-12-29 | 2018-12-29 | 一种应用于静止机匣间的高效封严结构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811653078.8A CN109707468B (zh) | 2018-12-29 | 2018-12-29 | 一种应用于静止机匣间的高效封严结构 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109707468A true CN109707468A (zh) | 2019-05-03 |
| CN109707468B CN109707468B (zh) | 2022-03-15 |
Family
ID=66260565
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811653078.8A Active CN109707468B (zh) | 2018-12-29 | 2018-12-29 | 一种应用于静止机匣间的高效封严结构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109707468B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110318829A (zh) * | 2019-07-19 | 2019-10-11 | 中国航发沈阳发动机研究所 | 一种弹性片封严结构 |
| CN114151203A (zh) * | 2021-10-20 | 2022-03-08 | 中国航发四川燃气涡轮研究院 | 封严环连接结构 |
| CN114165300A (zh) * | 2021-10-20 | 2022-03-11 | 中国航发四川燃气涡轮研究院 | 一种可降低热应力的涡轮后承力浮动结构 |
Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1565018A (en) * | 1977-04-20 | 1980-04-16 | Rolls Royce | Gas turbine seals |
| CN2116813U (zh) * | 1992-03-02 | 1992-09-23 | 杨志民 | 膨胀式柔性密封装置 |
| JPH10246337A (ja) * | 1997-03-06 | 1998-09-14 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 回転体シール構造 |
| EP0974736A1 (de) * | 1998-07-22 | 2000-01-26 | Asea Brown Boveri AG | Kolbenringdichtung an Dampfturbine |
| CN1676976A (zh) * | 2004-03-31 | 2005-10-05 | 通用电气公司 | 混合密封组件及与其结合的系统和方法 |
| US20050220610A1 (en) * | 2004-03-30 | 2005-10-06 | Farshad Ghasripoor | Sealing device and method for turbomachinery |
| US20120294706A1 (en) * | 2010-01-12 | 2012-11-22 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Sealing arrangement and gas turbine engine with the sealing arrangement |
| EP2813670A2 (en) * | 2013-05-27 | 2014-12-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Stationary part sealing structure |
| CN205000996U (zh) * | 2015-09-24 | 2016-01-27 | 中航商用航空发动机有限责任公司 | 封严环、涡轮级间机匣前端封严装置及航空发动机 |
| CN205000997U (zh) * | 2015-09-29 | 2016-01-27 | 中航商用航空发动机有限责任公司 | 涡轮导叶与外环支撑之间的封严装置、涡轮及航空发动机 |
| JP2016156421A (ja) * | 2015-02-24 | 2016-09-01 | 株式会社東芝 | ラビリンスシール装置、ターボ機械 |
| CN106640739A (zh) * | 2016-12-24 | 2017-05-10 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种可调节的离心压气机环缝引气结构 |
| CN206468449U (zh) * | 2016-12-21 | 2017-09-05 | 中国南方航空工业(集团)有限公司 | 燃气轮机转子密封用石墨封严装置及燃气轮机 |
| CN107605604A (zh) * | 2017-09-15 | 2018-01-19 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种可适应内外环机匣非协调热变形的封严及辅助定位结构 |
-
2018
- 2018-12-29 CN CN201811653078.8A patent/CN109707468B/zh active Active
Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1565018A (en) * | 1977-04-20 | 1980-04-16 | Rolls Royce | Gas turbine seals |
| CN2116813U (zh) * | 1992-03-02 | 1992-09-23 | 杨志民 | 膨胀式柔性密封装置 |
| JPH10246337A (ja) * | 1997-03-06 | 1998-09-14 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 回転体シール構造 |
| EP0974736A1 (de) * | 1998-07-22 | 2000-01-26 | Asea Brown Boveri AG | Kolbenringdichtung an Dampfturbine |
| US20050220610A1 (en) * | 2004-03-30 | 2005-10-06 | Farshad Ghasripoor | Sealing device and method for turbomachinery |
| CN1676976A (zh) * | 2004-03-31 | 2005-10-05 | 通用电气公司 | 混合密封组件及与其结合的系统和方法 |
| US20120294706A1 (en) * | 2010-01-12 | 2012-11-22 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Sealing arrangement and gas turbine engine with the sealing arrangement |
| EP2813670A2 (en) * | 2013-05-27 | 2014-12-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Stationary part sealing structure |
| JP2016156421A (ja) * | 2015-02-24 | 2016-09-01 | 株式会社東芝 | ラビリンスシール装置、ターボ機械 |
| CN205000996U (zh) * | 2015-09-24 | 2016-01-27 | 中航商用航空发动机有限责任公司 | 封严环、涡轮级间机匣前端封严装置及航空发动机 |
| CN205000997U (zh) * | 2015-09-29 | 2016-01-27 | 中航商用航空发动机有限责任公司 | 涡轮导叶与外环支撑之间的封严装置、涡轮及航空发动机 |
| CN206468449U (zh) * | 2016-12-21 | 2017-09-05 | 中国南方航空工业(集团)有限公司 | 燃气轮机转子密封用石墨封严装置及燃气轮机 |
| CN106640739A (zh) * | 2016-12-24 | 2017-05-10 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种可调节的离心压气机环缝引气结构 |
| CN107605604A (zh) * | 2017-09-15 | 2018-01-19 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种可适应内外环机匣非协调热变形的封严及辅助定位结构 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 王旭等: "氦气透平压气机组合弹性环密封试验研究", 《热能动力工程》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110318829A (zh) * | 2019-07-19 | 2019-10-11 | 中国航发沈阳发动机研究所 | 一种弹性片封严结构 |
| CN114151203A (zh) * | 2021-10-20 | 2022-03-08 | 中国航发四川燃气涡轮研究院 | 封严环连接结构 |
| CN114165300A (zh) * | 2021-10-20 | 2022-03-11 | 中国航发四川燃气涡轮研究院 | 一种可降低热应力的涡轮后承力浮动结构 |
| CN114151203B (zh) * | 2021-10-20 | 2023-08-18 | 中国航发四川燃气涡轮研究院 | 封严环连接结构 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109707468B (zh) | 2022-03-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109707468A (zh) | 一种应用于静止机匣间的高效封严结构 | |
| RU2224155C2 (ru) | Вложенное уплотнение моста | |
| US9605550B2 (en) | Bi-metal strip-seal | |
| US3938906A (en) | Slidable stator seal | |
| US8052380B2 (en) | Thermally-activated clearance reduction for a steam turbine | |
| US4311432A (en) | Radial seal | |
| GB2417528A (en) | A rope seal for gas turbine engines | |
| CN104727862B (zh) | 用于燃气涡轮的密封系统 | |
| JPH11511535A (ja) | 間隙を密封するためのシール要素並びにガスタービン設備 | |
| JPH0475434B2 (zh) | ||
| JP6746322B2 (ja) | テーパ付きガスタービンセグメントシール | |
| EP2642082B1 (en) | Thermal isolation apparatus | |
| US6984106B2 (en) | Resilent seal on leading edge of turbine inner shroud | |
| JP2019052641A (ja) | ターボチャージャ | |
| JPH05113136A (ja) | セラミツクガスタービン | |
| JP2002267022A (ja) | クロスリングシール組立体および装置 | |
| JP6403883B2 (ja) | タービンブレードチップクリアランス調整システムを備えたガスタービンエンジン | |
| CN106089446A (zh) | 呼啦圈式密封件 | |
| JPS5912102A (ja) | ラビリンスパツキン | |
| JP2013221498A (ja) | ガスタービンシュラウド保持クリップ用の雲母ベースのシール | |
| JPH1181911A (ja) | 軸流式タービンの静翼におけるシール装置 | |
| KR101584156B1 (ko) | 가스 터빈용 씨일 및 이를 구비하는 씨일 조립체 | |
| JP6957272B2 (ja) | ポンプ用シール装置及び一次冷却材ポンプ | |
| CN104454039A (zh) | 用于旋转机器的间隙控制系统以及控制间隙的方法 | |
| EP3032147B1 (en) | Splined dog-bone seal |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |