CN117881874A - 具有可移位支座的密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将两个部件之间的间隙密封的扁平形状的密封装置(01)，该密封装置具有密封长度和从一个侧边缘(18)到相反的侧边缘(19)的为密封长度的最多0.2倍的密封宽度，并且具有从底侧部(28)到顶侧部(29)的为密封宽度的最多0.2倍的密封厚度。密封装置(01)包括头部部段(02)和相邻的主部段(06)。由此，头部部段(02)包括支座(04)和弹簧(05)，其中，支座能够朝向主部段(02)移位，并且弹簧(05)因此布置在支座(04)与主部段(06)之间并且能够对支座(04)施加力。

Description

具有可移位支座的密封装置

技术领域

本发明涉及用于将形成在两个部件之间的间隙密封的密封装置。

背景技术

在燃气轮机中，定子叶片的平台限制了燃烧室中产生的热气体的环形流动路径。相邻定子叶片的平台一个挨着一个布置从而在相邻定子叶片的平台之间形成小间隙。间隙是为了实现定子叶片和定子叶片的平台的由热变化引起的热生长和运动所需要的。为了防止热气体通过这些间隙损失并避免损坏布置在后部的载体部件，已知借助于安置在两个彼此相对的平台凹槽中的密封条元件来将这些间隙密封。同时，后部区域被提供有用于冷却涡轮机部件所需的冷却空气。为了实现改进的密封，EP0852659B1提出的是，密封片在一个侧部上具有带齿表面。

显然，密封条元件具有两个相反的端部。接下来，由于热生长和公差，有必要在间隙的可用长度内保留自由空间以安装密封条元件。因此，密封条元件的长度总是小于间隙的长度(假设在间隙的任一端部处都没有开口端部)。

在间隙的纵向方向上的可用空间可能导致密封条元件沿着间隙移动。首先，这可能导致磨损和寿命缩短。其次，这可能导致至少在密封条元件的一个端部处存在剩余的未被覆盖的间隙，从而导致不希望的泄漏。

在不断尝试减少冷却空气的量以用于旨在提高燃气轮机的效率的过程中，需要一种新的密封元件设计。

因此，本发明的目的是提供一种具有进一步提高的密封性能的长寿命密封装置。

发明内容

因此，第一目的通过包括权利要求1的特征的密封装置来实现。在从属权利要求中，给出了可以任意组合的其他优选特征。

通用密封装置有意用于将两个相邻部件之间的间隙密封。在此，有利地，密封装置在燃气轮机内用于将定子叶片的相邻平台之间或相邻环部段之间的间隙密封。

密封装置具有平的/板状的沿着纵向方向从足部端部延伸至头部端部的条形形状，从而限定密封长度。待密封的间隙可以优选地具有直的路线。由于密封装置有意用于燃气轮机中，例如用于环部段之间，因而间隙也可能具有轻微弯曲的路线，该轻微弯曲的路线应当通过纵向方向的措辞来覆盖。如果密封装置是弯曲的，则假设路线的半径至少是密封装置的密封长度，或者优选地至少是密封装置的密封长度的两倍。

将密封宽度限定为从密封装置的一个侧边缘到相反的侧边缘的距离。密封装置还包括底侧部和相反的顶侧部，其中，底侧部与顶侧部之间的距离限定了密封厚度。根据条形形状，密封宽度是密封长度的最多0.2倍并且密封厚度是密封宽度的最多0.2倍。

密封装置在头部端部处包括头部部段和相邻的主部段，其中，主部段在大部分上沿着纵向方向延伸，并且头部部段在密封长度的较小部分上在纵向方向上靠近主部段。

无关紧要的是，密封装置在足部端部处是否包括与主部段的设计不同的其他具体设计。但是，有利的是，主部段延伸直至足部端部而在主部段与足部端部之间没有任何附加特征。

为了增强密封装置的密封性能，本发明的解决方案利用了包括支座和弹簧的头部部段。支座布置在头部端部处。由此，该支座能够朝向主部段移位。

弹簧布置在支座与主部段之间。弹簧由主部段支承并且在从主部段到头部端部的方向上对支座施加力。

必须注意的是，支座直接布置在沿纵向方向与主部段间隔开的头部端部处。接下来，明显的是，弹簧在纵向方向(即，待密封的间隙的路线)上施加力。

通过附加至主部段的新的头部部段，密封装置在间隙内的位置可以被固定。在此，可以实现夹紧的(沿着纵向方向)完美配装到间隙中。由此，通过支座在间隙的一个端部处的预期接触，可以使足部端部处的不确定泄漏最小化。由于密封装置的固定位置，这也将导致减少磨损。任何热生长都可以通过具有可移动支座的弹簧来补偿。

由于头部部段包括弹簧和支座，因此与主部段相比密封特征减小。因此，有利的是，头部部段的长度是密封宽度的最多2倍，并且是密封长度的最多0.2倍。

密封装置可能沿着纵向方向具有弯曲形状。因为密封件必须配装在部件处的相应安置部中以将部件之间的间隙封闭。因此，纵向方向上的形状根据用途而限定。但是，如果可能的话，有利的是，主部段或者特别是密封装置在纵向方向上是线性的。

为了实现有益的密封效果，特别是如果在燃气轮机中使用，进一步有利的是，在主部段的底侧部和/或顶侧部上实施波纹结构。波纹结构可以是连续的或者是间断的。

由于密封装置仅具有低密封厚度，并且因此在该方向上只有一些空间可用于弹簧，因而进一步有利的是，弹簧在支座与主部段之间具有曲折形状。

关于弹簧在支座与主部段之间的布置结构，原则上有三种不同的选择。

在第一解决方案中，弹簧与支座牢固地连接。在另一端部处，弹簧由主部段支承。在此，有必要将具有主部段的部件与具有支座和弹簧的部件安装在一起。特别地，该解决方案是在没有任何困难的情况下简化部件生产与安装之间的良好折衷。

其次，可以使用三个部件：主部段、支座以及安装在主部段与支座之间的弹簧。在此，部件的生产不那么复杂。

在第三有利实施方式中，不需要进一步组装以得到密封装置。因此，弹簧与主部段牢固连接并且与支座牢固连接。

如果支座与主部段之间需要较低的灵活性，则使用形状类似弯曲梁的弹簧是有利的。因此，弹簧需要在主部段的一个侧边缘处与一个端部连接。弹簧的相反端部形成支座。在此，可以使用一个弹簧，该弹簧从与主部段连接的一个侧边缘延伸至具有作为支座的自由端部的另一侧边缘。也可以使用两个弹簧，每个弹簧都与彼此相对延伸的一个侧边缘牢固地连接，其中支座在密封装置的中间。

特别有利的实施方式还包括盖，该盖布置在顶侧部处并且与主部段牢固连接。由此，盖几乎延伸直至头部端部并且超过密封宽度。为了在头部部段处实现有利的密封，弹簧——尤其是弹簧处的自由空间——必须用盖覆盖。

在这种情况下，密封装置被制成一个部件而无需进一步安装，并且由于支座与盖之间必须没有牢固的连接，因此通过增材制造来产生该实施方式是有利的。

结果，头部部段包括与主部段相比厚度减小的盖。为了给弹簧和支座提供足够的空间，有利的是，盖的厚度是密封厚度的最多0.3倍。

由于支座布置在头部端部处，因此优选地，支座根据其位移而突出超过盖到达头部端部，使得支座至少部分地被盖覆盖。因此，头部端部处的不确定泄漏也可以被最小化。

即使盖具有减小的厚度，在顶侧部处实施波纹结构仍然是有利的。明显的是，波纹结构的深度不可能像波纹结构在主部段处的深度那样多。但是当使用波纹结构时，有利的是，主部段的波纹结构与盖的波纹结构对齐。

接下来，密封装置可以通过其头部部段与另外的密封元件交叉布置。如果所述另外的密封元件也包括波纹结构并且密封元件的波纹结构在头部部段处面向密封装置的顶侧部，那么有利的是，盖在顶侧部上是平的。

为了通过用盖覆盖弹簧来增强头部部段处的密封效果，将两侧边缘处的盖向下延伸至底侧部是进一步有利的。

为了能够引导支座，特别是如果部件处的安置部没有给出(密封装置有意安装在该安置部处)，有利的是，盖为由盖在两个侧边缘处的边沿支承的支座提供引导。

如果支座具有配装到由盖提供的导引件中的至少一个局部增加的横截面部，则能够进一步改进密封。这减少了弹簧/支座与盖之间从底侧部到顶侧部的泄漏(反之亦然)。

支座有意延伸超过盖(以能够朝向主部段移位)。为了减少头部端部处的任何进一步的泄漏，进一步有利的是，支座在头部端部处在未被盖覆盖的位置处具有密封厚度和密封宽度。

附图说明

在以下附图中，示出了本发明的密封装置的一些有利实施方式：

图1示出了具有连续波纹结构的密封装置的第一示例；

图2示出了穿过图1的密封装置的头部部段的截面图；

图3示出了图1的密封装置的头部部段的底侧视图；

图4示出了具有独立弹簧的密封装置的第二示例的类似于图3的视图；

图5示出了具有整体弹簧和支座的密封装置的第三示例；

图6示出了图5的密封装置的头部部段的底侧视图；

图7示出了穿过图5的密封装置的头部端部处的布置结构的截面图，该布置结构具有两个相邻部件和另外的密封条。

具体实施方式

在图1中，本发明的密封装置01的第一示例性实施方式在顶侧上以三维视图示出。密封装置01具有在从底部端部08(图中的左侧)到头部端部09的密封长度上沿纵向方向延伸的长形扁平形状。在图的后侧布置有边缘18，并且在图的前侧布置有相反的边缘19。边缘18、19之间的距离限定了密封宽度。从图中可以明显看出，密封装置01的密封长度比图中所示的要大得多。在此，要求密封长度是密封宽度的至少5倍。接下来，密封装置01具有顶侧部28和相反的底部29(见图2)。在顶侧部28处布置有在纵向方向上延伸的波纹结构16。底侧部29与顶侧部28之间的距离限定了密封厚度，该密封厚度小于密封宽度的0.2倍。

与本发明相关的是紧邻主部段06的头部部段02在头部端部09处的布置结构。该特殊的头部部段02实现密封装置01在纵向方向上的固定位置。如图2和图3中可以观察到的，头部部段包括位于顶侧部28处的盖03和位于盖03下方的在头部端部09处延伸超过盖03的支座04。该实施方式的支座04由盖03引导，因此盖03在两个边缘18、19上向下延伸至底侧部29。为了减少通过至少两个部件之间的预定位置处的间隙的任何泄漏，支座04在头部端部09处的最后端部具有与密封宽度和密封厚度相同的宽度和高度。

在该实施方式中，密封装置01由两个部件构成。一个部件包括主部段06和盖03，其中，另一部件包括具有整体弹簧05的支座。弹簧05具有曲折形状并且布置在支座04与主部段06之间。

该弹簧05使支座04上的力能够背离主部段06，从而在安装位置中支座04可以朝向主部段06移动。

为了提供有益的密封，支座04在两个位置(靠近面向弹簧的端部和靠近盖的面向头部端部的端部)处具有增大的横截面部，该横截面部紧密配装在由盖03提供的空间内。

在图4中示出了密封装置11的另外的实施方式。支座14类似于之前的解决方案。但是代替整体解决方案，在此弹簧15安装在支座14与主部段之间。作为重要特征，弹簧15被盖13覆盖。

图5示出了密封装置21的第三实施方式。主部段06等同于图1的解决方案。此外，存在有牢固地附接至主部段06的盖23。为了避免单独部件的任何安装，在此密封装置由一个整体部件制成。

因此，头部部段22包括呈U形的弹簧25——如可以在图6中最佳地观察到的——以及支座24，该支座24是弹簧25的面向头部端部09的端部。弹簧25在一个边缘19处整体地附接至主部段06。为了提供弹簧25的挠性和支座24朝向主部段06移动的能力，到盖23的最小自由距离(由生产可能性确定)是必要的。

即使盖23没有在头部部段22的边缘18、19处提供侧边沿，盖23仍然覆盖弹簧25并减少头部端部09处的泄漏。

在图7中示出了带有头部部段22的密封装置21的布置结构。在此，在头部部段22的区域中，在沿着密封装置21延伸的部件与定位得超过密封装置21的端部的另一部件之间布置有另外的间隙。为了密封该另外的间隙，密封条26布置成与密封装置21的纵向方向交叉，其中，密封条26在下侧部处也具有波纹结构。为了实现密封条26与密封装置21之间的有益密封，盖23在顶侧部28处具有平的表面。

Claims (15)

1.一种用于将两个部件之间的间隙密封的密封装置(01，11，21)，所述密封装置(01，11，21)具有扁平形状并且在从足部端部(08)到头部端部(09)的密封长度上沿着纵向方向延伸，并且所述密封装置(01，11，21)具有从一个侧边缘(18)到相反的侧边缘(19)的密封宽度，所述密封宽度是所述密封长度的最多0.2倍，并且所述密封装置(01，11，21)具有从底侧部(28)到顶侧部(29)的密封厚度，所述密封厚度是所述密封宽度的最多0.2倍，并且所述密封装置(01，11，21)包括布置在所述头部端部(09)处的头部部段(02，12，22)以及与所述头部端部(09)间隔开的相邻的主部段(06)，

其特征在于，

所述头部部段(02，12，22)包括支座(04，14，24)和弹簧(05，15，25)，其中，所述支座能够朝向所述主部段(02，12，22)移位，并且其中，所述弹簧(05，15，25)布置在所述支座(04，14，24)与所述主部段(06)之间，并且能够对所述支座(04，14，24)施加力。

2.根据权利要求1所述的密封装置(01，11，21)，

其中，所述头部部段(02，12，22)的长度是所述密封宽度的最多2倍并且是所述密封长度的最多0.2倍。

3.根据权利要求1所述的密封装置(01，11，21)，

其中，所述主部段(06)和/或所述密封装置(01，11，21)沿着所述纵向方向是线性的。

4.根据权利要求1至3中的一项所述的密封装置(01，11，21)，

其中，在所述主部段(06)的所述底侧部(28)和/或所述顶侧部(09)处布置有波纹结构(16)。

5.根据权利要求1至4中的一项所述的密封装置(01，11)，

其中，所述弹簧(05)具有曲折形状。

6.根据权利要求1至5中的一项所述的密封装置(01，21)，

其中，所述弹簧(05)与所述支座(04)牢固地连接并且由所述主部段(06)支承；或者

其中，所述弹簧(15)安装在所述支座(14)与所述主部段(06)之间。

7.根据权利要求1至5中的一项所述的密封装置(21)，

其中，所述弹簧(25)与所述支座(24)和所述主部段(06)牢固连接。

8.根据权利要求7所述的密封装置(21)，

其中，所述弹簧(25)被设计为弯曲梁并且经由侧边缘(19)连接至所述主部段(06)，其中，所述弹簧(25)的自由端部形成所述支座(24)。

9.根据权利要求8所述的密封装置，

其中，两个弹簧彼此相对地布置，每个弹簧经由侧边缘与所述主部段连接，其中，每个弹簧的所述自由端部形成支座。

10.根据权利要求1至9中的一项所述的密封装置(01，11，21)，

其中，所述头部部段(02，12，22)包括盖(03，13，23)，所述盖(03，13，23)布置在所述顶侧部(29)处并且与所述主部段(06)牢固连接并且覆盖所述弹簧(05，15，25)。

11.根据权利要求10所述的密封装置(01，11，21)，

其中，所述盖(03，13，23)的盖厚度是所述密封厚度的最多0.3倍；并且/或者

其中，所述支座(04，14，24)在所述头部端部(09)处突出超过所述盖(03，13，23)。

12.根据权利要求10或11所述的密封装置(01)，

其中，所述盖(03)具有随所述主部段(06)的所述波纹结构而定的波纹结构，其中，特别地，所述波纹结构的深度减小；或者

其中，所述盖(23)在所述顶侧部上是平的。

13.根据权利要求10至12中的一项所述的密封装置(01，11)，

其中，所述盖(03，13)在两个侧边缘(18，19)处向下延伸至所述底侧部(28)并且。

14.根据权利要求13所述的密封装置(01，11)，

其中，所述盖(03，13)为所述支座(04，14)提供导引件，所述支座(04，14)具有至少一个局部增大的横截面部，所述横截面部配装到所述导引件中，从而实现所述盖(03，14)与所述支座(04，14)之间的密封。

15.根据权利要求10至14中的一项所述的密封装置(01，11)，

其中，所述支座(04，14)在所述头部端部(09)附近具有所述密封宽度和所述密封厚度。