CN115573779A - 燃气轮机供气密封组件及燃气轮机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃气轮机技术领域，具体涉及一种燃气轮机供气密封组件及燃气轮机，所述燃气轮机供气密封组件包括涡轮盘、封严环和密封组件，涡轮盘内具有动叶供气通道，封严环与涡轮盘在涡轮盘的径向上间隔布置，密封组件设在涡轮盘和封严环之间，密封组件、涡轮盘和封严环围成供气腔，动叶供气通道与供气腔连通。本发明的燃气轮机供气密封组件，可以提高动叶冷气通道的冷气流量，提高燃气轮机的启动效率。

Description

燃气轮机供气密封组件及燃气轮机

技术领域

本发明涉及燃气轮机技术领域，具体涉及一种燃气轮机供气密封组件及燃气轮机。

背景技术

燃气涡轮发动机的工作原理是利用压气机的压缩空气和燃料混合燃烧后产生的高温高压燃气驱动涡轮高速旋转，而涡轮又通过涡轮轴带动压气机，从而形成持续运转。涡轮由静止的导叶(组成静子部件)和转动的动叶(组成转子部件)组成。为保障涡轮转子的可靠运转，避免转静子间的碰磨，在转静子涡轮盘之间都存在一定的间隙。导叶和动叶根部之间轴向和径向间隙的存在，可能导致燃气轮机高温燃气通过该间隙入侵涡轮盘腔，从而造成涡轮盘温度过高而影响涡轮盘的工作安全和使用寿命。因此通常在涡轮盘腔中引入高压压气机出口的冷气作为封严气体，对涡轮盘进行冷却的同时阻止燃气入侵涡轮盘腔，同时还对动叶提供冷却气体。

相关技术提出一种带旁路引气的涡轮盘腔封严结构，采用迷你盘密封，需要在迷你盘上打斜孔来将冷气引入动叶冷气通道的，造成流入动叶冷气通道的冷气流量过小而影响动叶冷却，且存在迷你盘的随转子转动提高了燃气轮机的转动惯量，进而降低了燃气轮机启动效率。

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燃气轮机供气密封组件，可以提高动叶冷气通道的冷气流量，提高燃气轮机的启动效率。

本发明实施例的燃气轮机供气密封组件，包括：涡轮盘，所述涡轮盘内具有动叶供气通道；封严环，所述封严环与所述涡轮盘在所述涡轮盘的径向上间隔布置；密封组件，所述密封组件设在所述涡轮盘和所述封严环之间，所述密封组件、涡轮盘和所述封严环围成供气腔，所述动叶供气通道与所述供气腔连通。

本发明的的燃气轮机供气密封组件，可以提高动叶冷气通道的冷气流量，提高燃气轮机的启动效率。

在一些实施例中，所述涡轮盘上具有第一凸起和第二凸起，所述第一凸起和所述第二凸起均沿所述涡轮盘的轴向延伸，所述第一凸起和所述第二凸起在所述涡轮盘的径向上间隔布置，

所述密封组价包括第一密封部件和第二密封部件，所述第一密封部件位于所述第一凸起与所述封严环之间，所述第二密封部件位于所述第二凸起与所述封严环之间。

在一些实施例中，所述第一凸起在所述涡轮盘轴向上的尺寸小于所述第二凸起在所述涡轮盘轴向上的尺寸。

在一些实施例中，所述第一密封部件和所述第二密封部件均包括刷式密封件和蓖齿密封件，所述刷式密封件和蓖齿密封件在所述涡轮盘的轴向上间隔布置。

在一些实施例中，所述封严环内部具有密封腔，所述密封腔的一端与外部气源连通，所述密封腔的另一端与所述供气腔连通。

在一些实施例中，所述燃气轮机供气密封组件还包括喷嘴，所述喷嘴与所述封严环相连，且所述喷嘴的进口与所述密封腔连通，所述喷嘴的出口与所述供气腔连通。

在一些实施例中，所述密封组件的数量为多个，多个所述密封组件在所述涡轮盘的周向间隔布置。

本发明实施例的燃气轮机，包括：供气密封组件，所述供气密封组件为上述任一项所述的燃气轮机供气密封组件；动叶，所述动叶环绕在所述涡轮盘外部；静叶，所述静叶环绕在所述封严环的外部。

在一些实施例中，所述燃气轮机，还包括挡板，所述动叶与所述涡轮盘在所述涡轮盘之间间隔布置以形成申根腔，所述挡板与所述涡轮盘相连以密封所述申根腔。

在一些实施例中，所述挡板的数量为多个，多个所述挡板与多个所述密封组件一一对应。

附图说明

图1是本发明实施例的燃气轮机供气密封组件的示意图。

图2是图1中A区域的放大图。

附图标记：

涡轮盘1，第一凸起11，第二凸起12，

封严环2，

密封组件3，第一密封部件31，第一篦齿密封件311，第一刷式密封件312，第一蜂窝密封件313，第二密封部件32，第二篦齿密封件321，第二刷式密封件322，第二蜂窝密封件323，

动叶供气通道4，供气腔5，动叶6，静叶7，挡板8，第一冷气通道9，第二冷气通道10，供气孔20。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，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所示，本发明实施例的燃气轮机供气密封组件包括涡轮盘1、封严环2和密封组件3，涡轮盘1内具有动叶6供气通道4，封严环2与涡轮盘1在涡轮盘1的径向上间隔布置，密封组件3设在涡轮盘1和封严环2之间，密封组件3、涡轮盘1和封严环2围成供气腔5，动叶6供气通道4与供气腔5连通。

具体地，如图1和图2所示，涡轮盘1内具有沿左右方向延伸的动叶6供气通道4，封严环2与涡轮盘1在涡轮盘1的径向上间隔布置，密封组件3设在涡轮盘1与封严环2之间的间隙内，即密封环与封严环2、涡轮盘1围成供气腔5，

封严环2上面设有供气孔20，供气孔20适于向供气腔5内供应气体以对涡轮盘1进行冷却，提高涡轮盘1的工作效率，密封组件3适于对供气腔5进行密封以使供气孔20内的气体更多地流入动叶6供气通道4。

本发明的的燃气轮机供气密封组件，通过设置密封组件3，可以提高动叶6冷气通道的冷气流量，相比于相关技术中在涡轮盘1上设置迷你盘来对封严环2及涡轮盘1之间的间隙进行密封，且相关技术中在涡轮盘1上设置迷你盘上还需要打斜孔来保证动叶6供气通道4的供气流量，进而在燃气轮机启动时，迷你盘自身的重量还增加了涡轮盘1的转动惯量，本发明实施例的燃气轮机密封组件3，采用密封组件3封严环2及涡轮盘1之间的间隙进行密封，避免采用迷你盘来密封封严环2及涡轮盘1之间的间隙，且避免了在迷你盘上打斜孔来保证动叶6供气流量，提高了燃气轮机的启动速度和动叶6供气通道4的流量。

在一些实施例中，涡轮盘1上具有第一凸起11和第二凸起12，第一凸起11和第二凸起12均沿涡轮盘1的轴向延伸，第一凸起11和第二凸起12在涡轮盘1的径向上间隔布置，

密封组价包括第一密封部件31和第二密封部件32，第一密封部件31位于第一凸起11与封严环2之间，第二密封部件32位于第二凸起12与封严环2之间。

具体地，如图1和图2所示，第一凸起11和第二凸起12沿左右方向延伸，第一凸起11与第二凸起12在左右方向上间隔布置，第一凸起11与封严环2之间在左右方向上形成第一冷气通道9，第一密封件适于对第一冷气通道9进行密封，封严环2与涡轮盘1之间在涡轮盘1的径向上形成第二冷气通道10，第二密封部件32适于对第二冷气通道10进行密封，进而降低封严环2上的供气孔20的进入第一冷气通道9和第二冷气通道10的供气量，进而提高动叶6供气通道4的供气量，提高动叶6的冷却效率，进而提高燃气轮机的工作效率和安全性。

在一些实施例中，第一凸起11在涡轮盘1轴向上的尺寸小于第二凸起12在涡轮盘1轴向上的尺寸。

第一凸起11在左右方向上的尺寸小于第二凸起12在左右方向上的尺寸，进而第一密封部件31在左右方向上的尺寸大于第二密封部件32在左右方向上的尺寸，进而第一密封部件31在左右方向上对第一冷气通道9的密封性大于第二密封部件32在左右眼方向上的密封性，进而使第一冷气通道9的气体量小于第二冷气通道10的气体量，第二冷气通道10的一端与燃气轮机内的燃气连通，通过提高第二冷气通道10气体的流量来避免燃气轮机内的燃气进入第二冷气通道10，提高燃气轮机运行的稳定性和安全性。

在一些实施例中，第一密封部件31和第二密封部件32均包括刷式密封件和蓖齿密封件，刷式密封件和蓖齿密封件在涡轮盘1的轴向上间隔布置。

具体地，如图1和图2所示，刷式密封件分为第一刷式密封件312和第二刷式密封件322，篦齿密封件分为第一篦齿密封件311和第二篦齿密封件321，第一密封件包括第一篦齿密封件311和第一刷式密封件312，第二密封件包括第二篦齿密封件321和第二刷式密封件322，第一刷式密封件312一端与封严环2相连，所述第一刷式密封件312的另一端沿涡轮盘1的径向延伸，且第一刷式密封件312的另一端适于将第一冷气通道9密封，可选地，第一刷式密封件312包括多个刷丝，多个刷丝的一端沿涡轮盘1的径向延伸，且多个刷丝沿靠近第一凸起11的方向延伸。第一篦齿密封件311的一端与第一凸起11的一端相连，第一篦齿密封件311的另一端沿涡轮盘1的径向延申以将第一冷气通道9密封，可选地，第一篦齿密封件311设有多个篦齿部，多个篦齿部在第一凸起11上沿左右方向间隔布置以将第一冷气通道9密封，进而提高第一密封件对第一冷气通道9的密封性，进而提高燃气轮机供气密封组件的稳定性和安全性。

第二刷式密封件322的一端与封严环2相连，第二刷式密封件322的另一端沿涡轮盘1的径向延申以将第二冷气通道10密封，且第二刷式密封件322沿靠近封严环2的方向延伸。第二篦齿密封件321的一端与封严环2的一端相连，第二篦齿密封件321的另一端沿涡轮盘1的径向延申以将第二冷气通道10密封，可选地，第二篦齿密封件321设有多个篦齿部，多个篦齿部在第二凸起12上沿左右方向间隔布置以将第二冷气通道10密封，进而提高第二密封件对第二冷气通道10的密封性，进而提高燃气轮机供气密封组件的稳定性和安全性。

可选地，封严环2设有第三凸起，第三凸起沿左右延申，且第三凸起在涡轮盘1的径向上与第二凸起12交错布置，即第二刷式密封件322的一端与第三凸起相连，第二刷式密封件322的另一端沿涡轮盘1的径向延申以将第二冷气通道10密封，且第二刷式密封件322沿靠近第三凸起的方向延伸。

可选地，密封组件3还包括蜂窝密封件，密封密封件包括第一蜂窝密封件313和第二蜂窝密封件323，即第一密封件包括第一篦齿密封件311、第一刷式密封件312和第一蜂窝密封件313，第二密封件包括第二篦齿密封件321、第二刷式密封件322和第二蜂窝密封件323，第一蜂窝密封一端与第一凸起11相连，第一蜂窝密封件313另一端沿涡轮盘1的径向延伸以将第一冷气通道9密封，可选地，第一蜂窝密封件313与第一篦齿密封件311在涡轮盘1的径向上相对间隔布置，以提高第一密封件对第一冷气通道9的密封性，进而提高燃气轮机供气密封组件的稳定性和安全性。

第二蜂窝密封一端与第二凸起12相连，第二蜂窝密封件323另一端沿涡轮盘1的径向延伸以将第二冷气通道10密封，可选地，第二蜂窝密封件323与第二篦齿密封件321在涡轮盘1的径向上相对间隔布置，以提高第一密封件对第一冷气通道9的密封性，进而提高燃气轮机供气密封组件的稳定性和安全性。

在一些实施例中，封严环2内部具有密封腔，密封腔的一端与外部气源连通，密封腔的另一端与供气腔5连通。

具体地，如图1和图2所示，封严环2的内具有密封腔，密封腔一端与供气源连通，密封腔另一端与供气孔20连通以将气体通入供气腔5，通过设置密封腔，以使冷却气体冷却封严环2的同时将气体在密封腔积聚以形成稳压，进而便于气体通过供气孔20进入供气腔5，进而提高燃气轮机供气的稳定性和安全性。

在一些实施例中，燃气轮机供气密封组件还包括喷嘴，喷嘴与封严环2相连，且喷嘴的进口与密封腔连通，喷嘴的出口与供气腔5连通。

具体地，如图1和图2所示，喷嘴的进口与封严环2的密封腔连通，喷嘴的出口与供气腔5连通，换言之，喷嘴的进口与供气孔20相连通，喷嘴的另一端与供气腔5连通，通过设置喷嘴，提高了燃气轮机供气的稳定性和安全性。

在一些实施例中，密封组件3的数量为多个，多个密封组件3在涡轮盘1的周向间隔布置。

密封组件3的数量为多个，多个密封组件3设在涡轮盘1与封严环2之间，多个密封组件3沿涡轮盘1的周向间隔布置，进而可以对燃气轮机涡轮盘1上的多个动叶6供气通道4进行供气，提高燃气轮机的稳定性和安全性。

本发明实施例的燃气轮机包括供气密封组件3、动叶6和静叶7，供气密封组件3为上述任一项的燃气轮机供气密封组件，动叶6环绕在涡轮盘1外部，静叶7环绕在封严环2的外部。

具体地，如图1和图2所示，动叶6的一端与涡轮盘1相连，动叶6适于利用燃气的内能产生机械能，静叶7的一端与封严环2相连，静叶7的另一端适于将燃气导向，且静叶7适于提高燃气的流速，进而提高燃气轮机运行的效率。密封组件3适于对涡轮盘1和封严环2进行密封以形成供气腔5，封严环2一端与供气源相连，封严环2另一端与喷嘴相连以将气体提供至供气腔5，密封组件3适于密封供气腔5以提高动叶6供气通道4的气体流量。

在一些实施例中燃气轮机，还包括挡板8，动叶6与涡轮盘1在涡轮盘1之间间隔布置以形成申根腔，挡板8与涡轮盘1相连以密封申根腔。

具体地，如图1和图2所示，挡板8的一端与第二凸起12相连，挡板8的另一端与动叶6相连以将申根腔与第二冷气管道隔绝，进而避免申根腔内的燃气进入第二冷气通道10，进而提高燃气轮机运行的稳定性和安全性。

在一些实施例中，挡板8的数量为多个，多个挡板8与多个密封组件3一一对应。

多个挡板8与多个第二凸起12一一对应相连，提高了燃气轮机的稳定性和安全性。

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)

1.一种燃气轮机供气密封组件，其特征在于，包括：

涡轮盘，所述涡轮盘内具有动叶供气通道；

封严环，所述封严环与所述涡轮盘在所述涡轮盘的径向上间隔布置；

密封组件，所述密封组件设在所述涡轮盘和所述封严环之间，所述密封组件、涡轮盘和所述封严环围成供气腔，所述动叶供气通道与所述供气腔连通。

2.根据权利要求1所述的燃气轮机供气密封组件，其特征在于，所述涡轮盘上具有第一凸起和第二凸起，所述第一凸起和所述第二凸起均沿所述涡轮盘的轴向延伸，所述第一凸起和所述第二凸起在所述涡轮盘的径向上间隔布置，

所述密封组价包括第一密封部件和第二密封部件，所述第一密封部件位于所述第一凸起与所述封严环之间，所述第二密封部件位于所述第二凸起与所述封严环之间。

3.根据权利要求2所述的燃气轮机供气密封组件，其特征在于，所述第一凸起在所述涡轮盘轴向上的尺寸小于所述第二凸起在所述涡轮盘轴向上的尺寸。

4.根据权利要求2所述的燃气轮机供气密封组件，其特征在于，所述第一密封部件和所述第二密封部件均包括刷式密封件和蓖齿密封件，所述刷式密封件和蓖齿密封件在所述涡轮盘的轴向上间隔布置。

5.根据权利要求1所述的燃气轮机供气密封组件，其特征在于，所述封严环内部具有密封腔，所述密封腔的一端与外部气源连通，所述密封腔的另一端与所述供气腔连通。

6.根据权利要求4所述的燃气轮机供气密封组件，其特征在于，还包括喷嘴，所述喷嘴与所述封严环相连，且所述喷嘴的进口与所述密封腔连通，所述喷嘴的出口与所述供气腔连通。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的燃气轮机供气密封组件，其特征在于，所述密封组件的数量为多个，多个所述密封组件在所述涡轮盘的周向间隔布置。

8.一种燃气轮机，其特征在于，包括：

供气密封组件，所述供气密封组件为权利要求1-7中任一项所述的燃气轮机供气密封组件；

动叶，所述动叶环绕在所述涡轮盘外部；

静叶，所述静叶环绕在所述封严环的外部。

9.根据权利要求1所述的燃气轮机，其特征在于，还包括挡板，所述动叶与所述涡轮盘在所述涡轮盘之间间隔布置以形成申根腔，所述挡板与所述涡轮盘相连以密封所述申根腔。

10.根据权利要求8所述的燃气轮机，其特征在于，所述挡板的数量为多个，多个所述挡板与多个所述密封组件一一对应。

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