CN115199344A - 叶片密封组件及燃气轮机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃气轮机领域，具体涉及一种叶片密封组件和一种燃气轮机，所述叶片密封组件包括弹性件、密封件、第一磁性件和第二磁性件，弹性件的一端适于与护环相连，密封件的一端与弹性件相连，密封件适于环绕在叶片外部，且密封件与叶片在护环的径向上具有密封间隙，第一磁性件安装在密封件上，第二磁性件安装在叶片的顶部，第二磁性件与第一磁性件磁极相同。本发明的叶片密封组件，可以保持叶顶的密封间隙，提高燃气轮机的安全性和工作效率。

Description

叶片密封组件及燃气轮机

技术领域

本发明涉及燃气轮机领域，具体涉及一种叶片密封组件和一种燃气轮机。

背景技术

燃气轮机的透平动叶顶部间隙会随着运行工况的不同而发生变化，通常来说，叶顶间隙值较小时，燃气轮机启动后，透平动叶片受热膨胀，进而透平动叶片和透平护环最容易发生碰磨，但透平效率高。叶顶间隙值较大。而燃气轮机满负荷运行时，透平的效率较低。因此，基于热启动或升负荷工况设置的叶顶间隙值较大导致满负荷运动时透平出力低且效率低，而若直接减小叶顶间隙值，燃气轮机在启动时叶片与护环易发生碰撞，影响燃气轮机的稳定性和安全性。相关技术提出一种燃气轮机带蓖齿封严的动叶护环结构，通过护环型面上设置的蓖齿结构，减少了主流燃气在动叶叶顶间隙的泄漏流量，但叶顶与护环之间的间隙固定，当叶片发生膨胀或收缩时，导致间隙过小或过大，影响透平效率。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种叶片密封组件，可以保持叶顶的密封间隙，提高燃气轮机的安全性和工作效率。

本发明实施例还提出一种燃气轮机。

本发明实施例的叶片密封组件，包括：弹性件，所述弹性件的一端适于与护环相连；密封件，所述密封件的一端与所述弹性件相连，所述密封件适于环绕在叶片外部，且所述密封件与所述叶片在所述护环的径向上具有密封间隙；第一磁性件，所述第一磁性件安装在所述密封件上；第二磁性件，所述第二磁性件安装在所述叶片的顶部，所述第二磁性件与所述第一磁性件磁极相同。

本发明实施例的叶片密封组件，可以保持叶顶的密封间隙，提高燃气轮机的安全性和工作效率。

在一些实施例中，所述第一磁性件与所述密封件可拆卸地相连或一体成型，和/或，所述第二磁性件与所述叶片可拆卸地相连或一体成型。

在一些实施例中，所述密封件与所述护环之间设有预设间隙A，且2mm≤A≤3mm。

在一些实施例中，所述弹性件的数量为多个，多个所述弹性件设在所述密封件与所述护环之间，且多个所述护环的轴向上间隔布置。

在一些实施例中，所述密封件与所述弹性件可拆卸地相连。

在一些实施例中，所述密封件在所述输出轴的径向上的厚度为B，且5mm≤B≤25mm。

在一些实施例中，所述密封件与所述燃气轮机叶片之间设有预设间隙C，且0mm＜C≤5mm。

本发明实施例的燃气轮机包括：叶片；叶片密封组件，所述叶片密封组件环绕在所述叶片外周，所述叶片密封组件为如上述任一项所述的叶片密封组件。

本发明实施例的燃气轮机，可以保持叶顶的密封间隙，提高燃气轮机的安全性和工作效率。

在一些实施例中，所述叶片密封组件的数量为多个，多个所述叶片密封组件沿所述叶片的周向间隔布置。

在一些实施例中，相邻之间两个所述密封件之间的间隔距离为D，且1mm≤D≤2mm。

附图说明

图1是本发明实施例的叶片密封组件的示意图。

图2是图1中密封件的示意图。

附图标记：

输出轴1，叶片2，护环3，弹性件4，密封件5，第一磁性件6，第二磁性件7。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1和图2所示，本发明实施例的叶片密封组件包括弹性件4、密封件5、第一磁性件6和第二磁性件7，弹性件4的一端适于与护环3相连，密封件5的一端与弹性件4相连，密封件5适于环绕在叶片2外部，且密封件5与叶片2在护环3的径向上具有密封间隙，第一磁性件6安装在密封件5上，第二磁性件7安装在叶片2的顶部，第二磁性件7的磁极与第一磁性件6的磁极相同。

具体地，如图1和图2所示，弹性件4的一端与护环3相连，弹性件4的另一端与密封件5的一端相连，密封件5适于环绕在叶片2的外部，密封件5与叶片2在护环3的径向上具有密封间隙，即密封件5对叶片2采用间隙密封的形式密封。第一磁性件6安装在密封件5上，第二磁性件7安装在叶片2顶部，且第二磁性件7的磁极与第一磁性件6的磁极相同，例如，第二磁性件7临近第一磁性件6的一端为N极，第一磁性件6临近第二磁性件7的一端为N极，或者，第二磁性件7临近第一磁性件6的一端为S极，第一磁性件6临近第二磁性件7的一端为S极，通过第二磁性件7与第一磁性件6磁极相同，即利用磁铁同性相斥的原理将密封件5与叶片2之间的间隙保持一定范围。

本发明的实施例的叶片密封组件，通过设置第一磁性件6安装在密封件5上，第二磁性件7安装在叶片2的顶部，第二磁性件7的磁极与第一磁性件6的磁极相同，可以保持叶顶的密封间隙，在确保燃气轮机叶片2与密封件5间隙的同时，提高机组的效率，相比于相关技术中的护环3与叶片2之间的间隙无法调整而导致燃气轮机工作效率低，本发明的叶片密封组件可以提高燃气轮机的安全性和工作效率。

在一些实施例中，第一磁性件6与密封件5可拆卸地相连或一体成型，和/或，第二磁性件7与叶片2可拆卸地相连或一体成型。

具体地，如图1和图2所示，第一磁性件6与密封件5一体成型，或者，密封件5与第一磁性件6拆卸，将密封件5磁化，和/或，第二磁性件7与叶片2一体成型，或者，叶片2与第二磁性件7拆卸，将叶片2磁化，且保证磁化后的密封件5与叶片2磁极相同，即密封件5临近叶片2的一端与叶片2临近密封件5的一端磁极相同。

本发明的实施例的叶片密封组件，通过第一磁性件6与密封件5可拆卸地相连或一体成型，和/或，第二磁性件7与叶片2可拆卸地相连或一体成型，提高了叶片密封组件的结构强度，提高了燃气轮机的运行稳定性。

在一些实施例中，密封件5与护环3之间设有预设间隙A，且2mm≤A≤3mm。

具体地，如图1和图2所示，密封件5与护环3之间的预设间隙A，例如A可以为2mm、2.5mm、3mm。当密封件5与护环3之间间隙过小，会造成弹性件4的调整范围过小，例如，叶片2膨胀时，叶片2与密封件5之间的调整范围过小造成叶片2膨胀时超出弹性件4的调整范围，即弹性件4被压缩到长度最短时，叶片2继续膨胀，此时弹性件4已经无法压缩，叶片2膨胀造成叶片2与密封件5摩擦，造成密封件5与叶片2磨损。

当密封件5与护环3之间间隙过大时，会造成密封件5与叶片2之间的距离过小，从而造成密封件5与叶片2在燃气轮机启动时容易发生碰撞，造成密封件5与叶片2磨损。

可选地，弹性件4的数量为多个，多个弹性件4设在密封件5与护环3之间，且多个弹性件4沿护环3的轴向上间隔布置，即弹性件4在左右方向上间隔布置，多个弹性件4的一端与密封件5相连，多个弹性件4的另一端与护环3相连，通过设置多个弹性件4可以确保叶片2受热膨胀时，密封件5与护环3之间的间隙保持在安全范围，避免单个弹性件4出现异常造成叶片密封组件失效，提高叶片密封组件的稳定性和安全性。

本发明的实施例的叶片密封组件，通过设置预设间隙A，避免密封件5与护环3距离过小，造成叶片2膨胀时，叶片2弹性件4的调整范围过小导致叶片2与密封件5之间磨损，提高了燃气轮机的工作效率。

在一些实施例中，密封件5与弹性件4可拆卸地相连。

具体地，如图1和图2所示，密封件5与弹性件4可拆卸地连接，当密封件5受到损伤无法使用时，将密封件5拆卸，便于进行更换新的密封件5，降低叶片密封组件的维修成本。或者，便于更换不同类型的密封件5，以适用不同的使用环境，例如，燃气轮机检修时可以发现密封件5损坏时可以直接将密封件5拆装更换，提高了燃气轮机检修时的工作效率。

在一些实施例中，密封件5在输出轴1的径向上的厚度为B，且5mm≤B≤25mm。

具体地，如图1和图2所示，密封件5在输出轴1的径向上的厚度为B，且5mm≤B≤25mm，例如，B可以为5mm、5.1mm、5.5mm、6mm、7mm、10mm、15mm、20mm、22mm、24mm、25mm。避免密封件5的厚度过小影响燃气轮机的工作效率，且避免了密封件5厚度过高造成叶片2与密封件5之间的间隙过小，或者，避免密封件5厚度过大造成叶片密封组件的成本过高。

本发明实施例的叶片密封组件，通过设置密封件5的厚度，避免了密封件5厚度过小，造成密封件5与护环3之间冷气与密封件5与叶片2之间的热气之间的热交换，提高燃气轮机的工作效率，且避免了密封件5厚度过小也会导致密封件5结构强度降低，从而导致安全事故。

在一些实施例中，密封件5与燃气轮机叶片2之间设有预设间隙C，且0mm＜C≤5mm。

具体地，如图1和图2所示，密封件5与燃气轮机叶片2之间设有预设间隙C，且0mm＜C≤5mm，例如，C的大小可以为，0.5mm、1mm、2mm、3mm、4mm、5mm，避免密封件5与燃气轮机叶片2之间的间隙过大导致燃气轮机的工作效率降低，且避免封件与燃气轮机叶片2之间的间隙过小导致叶片2与密封件5之间的磨损。

可选地，密封件5在输出轴1径向上的横截面的外轮廓可以为矩形，或者，密封件5的在输出轴1径向上的横截面的外轮廓为现有的其它形状，例如，梯形。密封件5的输出轴1径向上的横截面的外轮廓可以依据叶片2的形状来采用相应的形状，提高叶片密封组件的密封效果，减少气体泄露，进而提高燃气轮机的工作效率。

本发明实施例的叶片密封组件，通过设置密封件5与燃气轮机叶片2之间燃气的预设间隙，避免密封件5与燃气轮机叶片2之间间隙过大造成燃气轮机的工作效率降低，且避免封件与燃气轮机叶片2之间的间隙过小导致叶片2与密封件5之间的磨损，提高燃气轮机工作的稳定性和安全性。

本发明实施例的燃气轮机包括叶片2和叶片密封组件，叶片密封组件环绕在叶片2外周，叶片密封组件为如上述任一项的叶片密封组件。

具体地，如图1和图2所示，叶片密封组件环绕在叶片2外周，通过设置上述的叶片密封组件，可以减少气体泄露，提高燃气轮机的运行效率，提高燃气轮机运行的稳定性和安全性。

在一些实施例中，叶片密封组件的数量为多个，多个叶片密封组件沿叶片2的周向间隔布置。

具体地，如图1和图2所示，叶片密封组件的数量为多个，叶片2的周向上环绕布置着多个叶片密封组件，即多个叶片密封组件间隙密封的方式将叶片2与护环3之间密封，提高燃气轮机的工作效率，减少气体泄露，提高燃气轮机的密封稳定性和安全性。

可选地，相邻之间两个密封件5之间的间隔距离为D，且1mm≤D≤2mm，例如D可以为1mm、1.5mm、2mm。避免密封件5受热膨胀，多个密封件5之间因受热膨胀而导致密封件5之间发生磨损和碰撞，且避免了密封件5之间的间隙过大造成气体泄露导致燃气轮机的运行效率降低，提高了叶片密封组件的密封效果，进而提高燃气轮机的密封性和工作效率。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种叶片密封组件，其特征在于，包括：

弹性件，所述弹性件的一端适于与护环相连；

密封件，所述密封件的一端与所述弹性件相连，所述密封件适于环绕在叶片外部，且所述密封件与所述叶片在所述护环的径向上具有密封间隙；

第一磁性件，所述第一磁性件安装在所述密封件上；

第二磁性件，所述第二磁性件安装在所述叶片的顶部，所述第二磁性件与所述第一磁性件磁极相同。

2.根据权利要求1所述的叶片密封组件，其特征在于，所述第一磁性件与所述密封件可拆卸地相连或一体成型，和/或，所述第二磁性件与所述叶片可拆卸地相连或一体成型。

3.根据权利要求1所述的叶片密封组件，其特征在于，所述密封件与所述护环之间设有预设间隙A，且2mm≤A≤3mm。

4.根据权利要求1所述的叶片密封组件，其特征在于，所述弹性件的数量为多个，多个所述弹性件设在所述密封件与所述护环之间，且多个所述护环的轴向上间隔布置。

5.根据权利要求1所述的叶片密封组件，其特征在于，所述密封件与所述弹性件可拆卸地相连。

6.根据权利要求1所述的叶片密封组件，其特征在于，所述密封件在所述输出轴的径向上的厚度为B，且5mm≤B≤25mm。

7.根据权利要求1所述的叶片密封组件，其特征在于，所述密封件与所述燃气轮机叶片之间设有预设间隙C，且0mm＜C≤5mm。

8.一种燃气轮机，其特征在于，包括：

叶片；

叶片密封组件，所述叶片密封组件环绕在所述叶片外周，所述叶片密封组件为如权利要求1-7中任一项所述的叶片密封组件。

9.根据权利要求8所述的燃气轮机，其特征在于，所述叶片密封组件的数量为多个，多个所述叶片密封组件沿所述叶片的周向间隔布置。

10.根据权利要求9所述的密封组件，其特征在于，相邻之间两个所述密封件之间的间隔距离为D，且1mm≤D≤2mm。

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