CN112610336B - 一种级间封严环密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工业技术领域，尤其是涉及一种级间封严环密封结构，包括涡轮静叶，静叶内围带的密封伸出段，级间封严环，T型密封环本体，弹簧，垫片，T型密封环导向孔；T型密封环本体包括第一T型密封环和第二T型密封环；第一T型密封环端面设置有T型密封环搭接密封第二伸出段和T型密封环嵌入密封第二伸出段，第二T型密封环端面设置有T型密封环搭接密封第一伸出段和T型密封环嵌入密封第一伸出段；T型密封环本体上还设置有嵌入槽，弹簧安装孔，T型密封环导向孔以及螺纹孔；弹簧安装在弹簧安装孔中，且在弹簧端部装入垫片。本发明的级间封严环密封结构简单易实现，且拆装方便，提高了机组的可维护性，节约成本，密封性好。

Description

一种级间封严环密封结构

技术领域

本发明涉及工业技术领域，尤其是涉及一种级间封严环密封结构。

背景技术

在工业燃气轮机中，转子轮盘工作温度较高，如果不对其温度加以控制，其过高的温度会导致强度的下降，进而影响机组的安全运行。通常的做法是引入冷却空气对轮盘进行冷却，冷却空气一般会从静叶外围带处的供气腔供气，气体流过静叶内部通道后，进入静叶内围带与级间封严环组成的供气腔室，最后通过上、下游密封齿后分别对上、下游轮盘进行冷却，并对动静间隙起到封严作用，防止高温燃气侵入盘腔，对轮盘造成烧蚀。级间封严环安装在静叶下端与涡轮静叶内围带组成供气腔室，并设计有封严结构，封严结构与静叶内围带密封伸出段在轴向上的贴紧能有效保证密封效果。

现有技术中级间封严环与静叶内围带间的封严结构采用挡板加弹簧的结构，用轴向销钉将挡板、弹簧和垫片连接在一起，销钉与级间封严环之间通过螺纹连接，挡板在弹簧作用下分别与涡轮静叶内围带的密封伸出段及级间封严环贴紧，以此实现封严。沿圆周方向，挡板分为很多扇段，每一段由一个或两个销钉加弹簧来实现轴向定位，挡板与挡板间通过搭接密封伸出段连接，安装完成后，弹簧始终处于压缩的工作状态，从而保证挡板与静叶内围带密封伸出段在轴向上的贴紧，保证密封的有效性。现有技术方案存在的问题是：为了保证密封的有效性，在安装时需要将弹簧压缩后装进，由于压缩弹簧所需的力很大，并且只能通过人工来安装，因此安装、拆卸非常不便，并且拆装时，静叶密封环水平中分面处销钉的存在会导致中分面弹簧压紧螺栓拆装困难。机组运行中，挡板在周向上的间隙始终存在，因此在挡板与静叶内围带密封伸出段之间会形成泄漏通道，另外，由于静叶与级间封严环及密封结构的材料差异，受热以后，膨胀量不同，彼此会产生相对位移，静叶下端与密封结构存在径向的相对运动，这会带来挡板的磨损，存在密封性能变差的风险。

中国专利CN111810248A公开了一种燃气轮机静叶及其冷却结构，所述冷却结构包括第一叶片隔板，与第一叶片隔板间隔设置的第二叶片隔板，第一叶片隔板和第二叶片隔板分割成的第一冷却通道、第二冷却通道和第三冷却通道，与第三冷却通道连通的气膜孔，第一叶片隔板的厚度δ1与T50％的比值0.146-0.178，拔模角度θ1为-10°-10°，第二叶片隔板的厚度δ2与T50％的比值0.146-0.178，拔模角度θ2为-10°-10°，所述静叶包括上缘板、叶身和下缘板组成，所述的叶身包括叶片吸力面、叶片压力面，叶片前缘、叶片尾缘和上述叶片冷却结构。本发明冷却效果好，气动效率高，可在较少的冷气量下，同时满足叶片冷却和级封的需求。

中国专利CN204113464U公开了一种具有密封结构的燃气轮机，其中，在相邻轮盘的相邻表面上具有环形的伸出部，在两伸出部的相对面上设有沿周向的沟槽部，在沟槽部所组成的空间中设置密封结构，所述密封结构包括：伸出部、沟槽部和密封板组件，沟槽部具有多个槽段，相邻槽段的形状或宽度不相同；密封板组件卡嵌在沟槽部内，且密封板组件具有多个与槽段相对应的卡位段，卡位段的形状和宽度与所在槽段的形状和宽度相匹配。该实用新型的密封板组件与轮盘的沟槽部直接扣合，因此无需使用防转动部件，结构较为简单，方便安装；没有贯通性缝隙，密封性更好。

以上已经公开的中国专利均涉及工业技术领域，其中专利CN111810248A解决的是冷却效果和气动效率的问题；专利CN204113464U是在相邻轮盘的相邻表面上设有环形的伸出部，在两伸出部的相对面上设有沿周向的沟槽部，在沟槽部所组成的空间中设置密封结构，且解决的是周向的密封性；以上所述的专利均没有解决轴向和径向上的密封性，且结构较为复杂，封严效果不佳。基于以上问题，本发明提供了一种级间封严环密封结构，本发明的级间封严环密封结构简单易实现，且拆装方便，提高了机组的可维护性，节约成本；而且在不改变级间封严环基本结构的前提下，通过在级间封严环本体上安装T型密封环来实现供气腔室的密封，有效减少了泄漏，减弱了由于磨损可能造成的密封失效的风险，提高了机组的性能，有效改善了轴向和径向上的密封性。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提出了一种级间封严环密封结构。

为了实现本发明的目的，本发明采用的技术方案如下：

一种级间封严环密封结构，包括涡轮静叶，静叶内围带的密封伸出段，级间封严环，T型密封环本体，弹簧，T型密封环搭接密封第一伸出段，T型密封环搭接密封第二伸出段，T型密封环嵌入密封第一伸出段，T型密封环嵌入密封第二伸出段，垫片，T型密封环导向孔；所述T型密封环本体包括第一T型密封环和第二T型密封环；所述T型密封环本体两端面上设置有两端伸出段，其中，第一T型密封环端面设置有T型密封环搭接密封第二伸出段和T型密封环嵌入密封第二伸出段，第二T型密封环端面设置有T型密封环搭接密封第一伸出段和T 型密封环嵌入密封第一伸出段；所述T型密封环本体上还设置有嵌入槽，T型密封环弹簧安装孔，T型密封环导向孔以及T型密封环螺纹孔；所述弹簧安装在所述T型密封环弹簧安装孔中，且在所述弹簧端部装入所述垫片。

进一步地，所述T型密封环本体沿周向滑入级间封严环上的T型密封环安装槽中。

进一步地，所述垫片上的螺孔与从T型密封环本体上的T型密封环导向孔中穿出的弹簧压紧螺栓相啮合。

进一步地，所述弹簧压紧螺栓连同弹簧以及垫片能够滑入级间封严环上的T 型密封环安装槽中。

进一步地，所述T型密封环本体上的T型密封环螺纹孔中固定安装有螺塞，且螺塞外端面与T型密封环本体的外端面平齐。

进一步地，相邻T型密封环本体，在周向上，第一T型密封环与第二T型密封环的搭接密封伸出段搭接在一起实现径向密封，嵌入密封伸出段与对应端面的嵌入槽相连接，实现轴向密封。

进一步地，所述相邻T型密封环本体，在轴向上，静叶内围带的密封伸出段的轴向高度要大于T型密封环本体上的T型密封环嵌入密封第一伸出段的轴向高度。

进一步地，所述相邻T型密封环本体，在径向上，所述弹簧处于压缩状态，能够保证T型密封环本体与静叶静叶内围带的密封伸出段始终处于贴紧状态。

进一步地，所述T型密封环弹簧安装孔设置在T型密封环的径向位置上。

与现有技术相比，本发明的有益效果具体在于：

(1)本发明的级间封严环密封结构简单易实现，且拆装方便，提高了机组的可维护性，节约成本；

(2)本发明的级间封严环密封结构在不改变级间封严环基本结构的前提下，通过在级间封严环本体上安装T型密封环来实现供气腔室的密封，有效减少了泄漏，减弱了由于磨损可能造成的密封失效的风险，提高了机组的性能，有效改善了轴向和径向上的密封性。

附图说明

图1为本发明的级间封严环密封结构示意图；

图2为图1的局部放大图；

图3为本发明的T型密封环结构示意图

图4为图3的主视图；

图5为图3的局部放大图；

图6为本发明的级间封严环密封装配示意图；

图7为本发明的级间封严环密封装配完成后示意图；

图8为本发明的垫片的主视图；

图9为本发明的垫片的俯视图；

图10为现有技术级间封严环密封结构示意图；

图11为现有技术级间封严环挡板装配方案；

附图标记如下：1.涡轮静叶；2.静叶内围带的密封伸出段；3.级间封严环；4.T型密封环本体；41.第一T型密封环；42.第二T型密封环；5.T型密封环安装槽；6.弹簧；7.T型密封环搭接密封第一伸出段；8.T型密封环搭接密封第二伸出段；9.T型密封环嵌入密封第一伸出段；10.T型密封环嵌入密封第二伸出段；11. 垫片；12.T型密封环螺纹孔；13.T型密封环导向孔；14.T型密封环弹簧安装孔； 15.弹簧压紧螺栓；16.嵌入槽；17.螺塞；18.级间封严环挡板；181.级间封严环第一挡板；182.级间封严环第二挡板；19.销钉；20.挡板搭接密封第一伸出段；21. 挡板搭接密封第二伸出段。

具体实施方式

为使本发明的目的和技术方案更加清楚，下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例

根据图1-图9所示的一种级间封严环密封结构，包括涡轮静叶1，静叶内围带的密封伸出段2，级间封严环3，T型密封环本体4，弹簧6，T型密封环搭接密封第一伸出段7，T型密封环搭接密封第二伸出段8，T型密封环嵌入密封第一伸出段9，T型密封环嵌入密封第二伸出段10，垫片11，T型密封环导向孔13；所述T型密封环本体4包括第一T型密封环41和第二T型密封环42；所述T型密封环本体4两端面上设置有两端伸出段，其中，第一T型密封环41端面设置有T型密封环搭接密封第二伸出段8和T型密封环嵌入密封第二伸出段10，第二T型密封环42端面设置有T型密封环搭接密封第一伸出段7和T型密封环嵌入密封第一伸出段9；所述T型密封环本体4上还设置有嵌入槽16，T型密封环弹簧安装孔14，T型密封环导向孔13以及T型密封环螺纹孔12；所述弹簧6安装在所述T型密封环弹簧安装孔14中，且在所述弹簧7端部装入所述垫片11。

所述T型密封环本体4沿周向滑入级间封严环上的T型密封环安装槽5中。所述垫片11上的螺孔与从T型密封环本体上的T型密封环导向孔13中穿出的弹簧压紧螺栓15相啮合。所述弹簧压紧螺栓15连同弹簧6以及垫片11能够滑入级间封严环上的T型密封环安装槽5中。所述T型密封环本体上的T型密封环螺纹孔12中固定安装有螺塞17，且螺塞17外端面与T型密封环本体4的外端面平齐。相邻T型密封环本体4，在周向上，第一T型密封环41与第二T型密封环42的搭接密封伸出段搭接在一起实现径向密封，嵌入密封伸出段与对应端面的嵌入槽16相连接，实现轴向密封。所述相邻T型密封环本体4，在轴向上，静叶内围带的密封伸出段2的轴向高度要大于T型密封环本体4上的T型密封环嵌入密封第一伸出段9的轴向高度，目的是：当静叶内围带的密封伸出段2与T 型密封环本体4上的T型密封环嵌入密封第一伸出段9由于胀差及振动等原因出现轴向相对位移时，可以保证轴向密封性。所述相邻T型密封环本体4，在径向上，所述T型密封环弹簧安装孔14设置在T型密封环4的径向位置上。由于弹簧6处于压缩状态，能够保证T型密封环本体4与静叶内围带的密封伸出段2 始终处于贴紧状态，当由于热胀、振动等原因使得T型密封环本体4与静叶内围带的密封伸出段2出现径向相对位移时，由于弹簧6长度的可变性，都能保证两者始终处在接触状态，因此可以保证径向上的良好密封。

安装时，先将T型密封环本体4沿周向滑入级间封严环上T型密封环安装槽 5中，并在T型密封环弹簧安装孔14中放入弹簧6，再在弹簧6端部装入垫片 11，然后将弹簧压紧螺栓15从T型密封环本体4上的T型密封环导向孔13中穿出，与垫片11上的螺孔相连，转动弹簧压紧螺栓15直到T型密封环本体4，连同弹簧6、垫片11能够轻松滑入级间封严环上的T型密封环安装槽5，当T型密封环4上的所有弹簧6安装完毕后，拆下弹簧压紧螺栓15，将螺塞17装入T型密封环本体上的T型密封环螺纹孔12，并通过冲铆或点焊的方式固定螺塞17，固定完成后，打磨螺塞17端面，使得螺塞17外端面与T型密封环本体4的外端面平齐。拆卸时，过程相反，先将螺塞17拆除，再将弹簧压紧螺栓15装入，转动弹簧压紧螺栓15直到T型密封环本体4，连同弹簧6、垫片11能够轻松滑出级间封严环上的T型密封环安装槽5，滑出后拆除弹簧压紧螺栓15，接着就可以轻松的拆下垫片11及弹簧6。

最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (5)

1.一种级间封严环密封结构，其特征在于，包括涡轮静叶，静叶内围带的密封伸出段，级间封严环，T型密封环本体，弹簧，T型密封环搭接密封第一伸出段，T型密封环搭接密封第二伸出段，T型密封环嵌入密封第一伸出段，T型密封环嵌入密封第二伸出段，垫片，T型密封环导向孔；

T型密封环本体沿周向滑入级间封严环上的T型密封环安装槽中；

所述T型密封环本体包括第一T型密封环和第二T型密封环；

所述T型密封环本体两端面上设置有两端伸出段，其中，第一T型密封环端面设置有T型密封环搭接密封第二伸出段和T型密封环嵌入密封第二伸出段，第二T型密封环端面设置有T型密封环搭接密封第一伸出段和T型密封环嵌入密封第一伸出段；

所述T型密封环本体上还设置有嵌入槽，T型密封环弹簧安装孔，T型密封环导向孔以及T型密封环螺纹孔；第一T型密封环的T型密封环嵌入密封第二伸出段与第二T型密封环的T型密封环嵌入密封第一伸出段分别与对应端面的嵌入槽相连接；

所述弹簧安装在所述T型密封环弹簧安装孔中，且在弹簧端部装入所述垫片；所述垫片上的螺孔与从T型密封环本体上的T型密封环导向孔中穿出的弹簧压紧螺栓相啮合；所述T型密封环本体上的T型密封环螺纹孔中固定安装有螺塞，且螺塞外端面与T型密封环本体的外端面平齐;

在径向上，所述弹簧处于压缩状态，能够保证T型密封环本体与静叶内围带的密封伸出段始终处于贴紧状态。

2.根据权利要求1所述的一种级间封严环密封结构，其特征在于，所述弹簧压紧螺栓连同弹簧以及垫片能够滑入级间封严环上的T型密封环安装槽中。

3.根据权利要求1所述的一种级间封严环密封结构，其特征在于，相邻T型密封环本体，在周向上，第一T型密封环的T型密封环搭接密封第二伸出段与第二T型密封环的T型密封环搭接密封第一伸出段搭接在一起实现径向密封，第一T型密封环的T型密封环嵌入密封第二伸出段与第二T型密封环的T型密封环嵌入密封第一伸出段分别与对应端面的嵌入槽相连接，实现轴向密封。

4.根据权利要求3所述的一种级间封严环密封结构，其特征在于，所述相邻T型密封环本体，在轴向上，静叶内围带的密封伸出段的轴向高度要大于T型密封环本体上的T型密封环嵌入密封第一伸出段的轴向高度。

5.根据权利要求1所述的一种级间封严环密封结构，其特征在于，所述T型密封环弹簧安装孔设置在沿T型密封环本体的径向方向延伸的位置上。

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