CN1329680C

CN1329680C - 带有密封装置的旋转机械

Info

Publication number: CN1329680C
Application number: CNB028073711A
Authority: CN
Inventors: 内田竜朗; 菊地正孝
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-03-26
Filing date: 2002-02-28
Publication date: 2007-08-01
Anticipated expiration: 2022-02-28
Also published as: JP2002285802A; CN1500187A; WO2002077500A1; US20040096319A1; DE10296563T5; US7052017B2

Abstract

所谓的梳状迷宫式密封装置(S1)被设置在转子叶片(2)即旋转元件与迷宫式填料(9)即静止元件之间。密封装置(S1)具有多个彼此相对设置于缝隙两侧的密封翼片(F1，F2)。密封翼片以不等的节距轴向间隔开，因而当由于转子与机壳在热膨胀上的不同而导致保持迷宫式填料(9)的机壳与转子彼此相对轴向移动时，相对的密封翼片(F1，F2)之间的一些间隙减小的可能性增大。

Description

带有密封装置的旋转机械

技术领域

本发明涉及一种旋转机械，如轴流式涡轮机，更特别地，涉及旋转机械中静止元件与旋转元件之间密封装置的改进。

背景技术

期望将通过旋转机械如蒸汽轮机和燃气轮机的静止和旋转元件之间的缝隙泄漏的工作流体的泄漏流量减小到最低限度。

图8中示出一种普通蒸汽轮机即旋转机械。该蒸汽轮机具有一个设有转子叶片2即旋转元件的涡轮转子1和一个涡轮机壳6，该涡轮机壳6用于封闭喷嘴隔板外环3、定子叶片(涡轮喷嘴)4、以及喷嘴隔板内环5即静止元件。转子1的相反端支承在轴承11中。在每个转子叶片2和每个外环3之间，以及转子1与每个内环5之间设有非接触式密封装置，以防止工作流体泄漏。

图9是图8中一部分的放大视图，作为例子表示一个密封装置。参照图9，喷嘴隔板外环3保持一个迷宫式填料9，该填料9设有多个朝转子叶片2的外部边缘延伸的末端翼片7。喷嘴隔板内环5保持一个迷宫式填料10，该填料10设有多个朝转子1延伸的密封翼片8。

与图9中所示的密封装置不同的所谓高低迷宫式密封装置，具有一个设置于缝隙一侧即旋转侧或静止侧上的突起，以及多个设置于缝隙另一侧上的密封翼片。这些密封翼片以相等的节距轴向布置。使用了图10中所示的所谓梳状迷宫式密封装置。图10中所示的梳状迷宫式密封装置具有多个分别设置于缝隙两侧因而朝彼此延伸的密封翼片F1和F2。翼片F1以相等的节距P2轴向布置，翼片F2以相等的节距P1轴向布置。

使用高温工作流体的旋转机械，如蒸汽轮机，在起动和停止之间发生温度变化，因此，旋转机械的机壳和转子由于热膨胀的不同，即机壳与转子间伸长的不同而彼此相对轴向移动。一般地，转子和机壳分别具有不同的热容量，机壳的轴向伸长小于转子的轴向伸长。因此，转子和机壳彼此相对轴向移动。

在如图10中所示的梳状密封装置中，即使转子和机壳由于转子和机壳之间热膨胀的不同而彼此相对轴向移动，密封翼片F1和F2也不相互接触。另一方面，这种梳状密封装置的密封性能非常高，同时在对应的密封翼片F1与F2之间的间隙保持最小。当密封翼片F1和F2由于转子和机壳之间热膨胀的不同而彼此相对轴向移动时，这些间隙增大，梳状密封装置的密封性能急剧退化。

由于转子与机壳在热膨胀上的不同而导致的密封性能的退化可通过轴向布置多个密封翼片来补偿。但由于密封翼片的可能的级数是有限的，因为如果翼片的级数大于某一极限，则在密封部件中流动的流体会发生渗漏。

当末端翼片7和密封翼片8的边缘与旋转元件2和1之间的间隙较小时，图9中所示的密封装置的密封效果较高。但如果这些间隙过小，则翼片7和8的边缘可能与旋转元件1和2接触，从而损坏翼片7和8以及旋转元件1和2。

在旋转机械操作过程中由于热变形而导致的间隙的变化是由元件之间的接触所产生的麻烦的主要因素。这种间隙变化多数发生在旋转机械起动和停止时，或者当旋转机械上的负载变化时。因此，如果在除了旋转机械的分级操作状况之外的操作状况的基础上确定间隙的尺寸，则在分级操作过程中间隙不必要地增大，因而工作流体的泄漏流量增大。需要一个能够根据操作状况改变密封部件中的间隙的可移动密封机构来解决这个问题。例如在JP61-16209A(1986)中公开了一种设有这种可移动密封机构的旋转机械。此外，图11至14中也示出已知的密封机构。

图11和12示出所谓的高低迷宫式密封装置，包括形成于转子1的侧表面上的隆起15。一个一体地设有翼片13的迷宫式填料10安装在喷嘴隔板内环5上。通过设置于迷宫式填料10与喷嘴隔板内环5之间的一个板簧14的弹性来保持一个适当的径向间隙e。

图13和14中所示的高低迷宫式密封装置包括一个设有圆周沟槽16的迷宫式填料10，以及置于迷宫式填料10的圆周沟槽16中的螺旋弹簧17。在这种高低迷宫式密封装置中，通过经沟槽18供应到迷宫式填料10的蒸汽ST的压力来调节翼片13与隆起15之间的径向间隙e，螺旋弹簧17的弹力将迷宫式填料10径向向外压制。

在这些可移动密封机构中，迷宫式填料10相对于转子1径向移动。因而这些可移动密封机构上没有设置任何处理由于机壳与转子在热膨胀(热伸长)上的不同而导致的机壳与转子相对轴向移动这个问题的措施。

因此，在设有这些密封机构的旋转机械中被迫以相对较大的节距轴向布置了多个隆起15，以避免翼片13与隆起15之间的接触。以较大的节距轴向布置这些隆起降低了工作流体的密封效果。

发明内容

本发明是鉴于前述问题而提出的，因此，本发明的一个目的是提供一种设有密封装置的旋转机械，能够抑制由于旋转元件与静止元件在热膨胀上的不同而导致的旋转元件与静止元件的相对轴向移动所引起的密封性能的下降。

根据本发明，提供了一种旋转机械，包括一个被支承着以便环绕一条旋转轴线旋转的旋转元件；一个围绕着旋转元件的静止元件；及一个设置于该旋转元件与该静止元件之间的缝隙中的密封装置；其中该密封装置包括多个彼此相对地布置在该缝隙的两侧的密封翼片；及布置在该缝隙的至少一侧的密封翼片以不等的节距轴向间隔开。

根据这种旋转机械，至少布置在缝隙一侧的密封翼片以不等的节距轴向间隔开，因而当由于旋转元件与静止元件在热膨胀上的不同而导致旋转元件与静止元件彼此相对轴向移动时，相对的密封翼片之间的一些间隙减小的可能性增大。因此，与其中全部密封翼片以相等的节距布置的密封装置相比，这种旋转机械的密封装置能够抑制由于在热膨胀上的不同而导致的旋转和静止元件的相对轴向移动引起的密封性能的退化。

在这种旋转机械中，优选地，与至少一个密封翼片相对地设置一个隆起，该隆起的宽度大于密封翼片沿旋转轴线的厚度。这样，当旋转元件和静止元件由于其间热膨胀的不同而彼此相对轴向移动时，在隆起与密封翼片之间保持较小间隙的可能性高于密封翼片之间保持较小间隙的可能性。

在这种密封装置中，该多个密封翼片是与隆起相对的第一翼片，以及除第一翼片之外的第二翼片，且第一翼片能够以小于第二翼片的布置节距的节距布置。这样，可以使能够保持小间隙的第一翼片的数量增多，以增强密封性能。

在这种旋转机械中，例如可通过初等函数来确定密封翼片的不等节距。

优选地，这种旋转机械还包括一个移动机构，用于轴向移动设置于缝隙的至少一侧的密封翼片。当旋转元件和静止元件由于其间热膨胀(热收缩)的不同而导致彼此相对轴向移动时，可通过用移动机构轴向移动密封翼片来校正密封翼片的位置。因此，能够进一步有效地抑制旋转元件和静止元件由于其间热膨胀(热收缩)的不同而导致彼此相对轴向移动所引起的密封性能的退化。

根据本发明，还提供了一种旋转机械，包括：被支承着以便环绕一条旋转轴线旋转的旋转元件；围绕着旋转元件的静止元件；设置于该旋转元件与该静止元件中的至少一个上的密封装置，该密封装置具有一个密封元件，该密封元件在特定轴向位置伸入旋转元件与静止元件之间的缝隙中；及一个用于轴向移动该密封元件的移动机构。

根据这种旋转机械，当旋转元件和静止元件由于其间热膨胀(热收缩)而导致彼此相对轴向移动时，可通过用移动机构轴向移动密封元件来校正密封装置的位置。这样，能够抑制旋转元件和静止元件由于其间热膨胀(热收缩)的不同而导致彼此相对轴向移动所引起密封性能的退化。

在这种旋转机械中，密封装置还可包括一个设置在静止元件上用于支承密封元件的支承元件；该移动机构是一个夹在静止元件和支承元件之间的弹簧。

优选地，弹簧由随温度的改变而伸长和收缩的形状记忆合金制成。这样，可利用旋转机械起动和停止时的温度改变来轴向移动密封元件。

制成弹簧的该形状记忆合金选自Ti-Ni合金、Cu-Zn合金、Ni-Al合金及Fe-Mn合金。由这些形状记忆合金制成的弹簧随温度的上升而伸长。

在这种旋转机械的一个实施例中，弹簧暴露于流过旋转元件与静止元件之间的缝隙的高温工作流体中，并相对于工作流体的流动方向设置在支承元件的上游侧。当弹簧由随着温度的上升而伸长(随着温度的下降而收缩)的形状记忆合金制成时，在旋转机械起动时，密封装置由于旋转元件与静止元件在热膨胀上的不同而随着温度的上升相对于工作流体的流动方向向上游相对移动，从而可以校正密封装置的位置。在旋转机械停止时，密封装置由于旋转元件与静止元件在热膨胀上的不同而随着温度的下降相对于工作流体的流动方向向下游相对移动，从而可以校正密封装置的位置。

在旋转机械的另一个实施例中，弹簧暴露于流过旋转元件与静止元件之间的缝隙的高温工作流体中，并相对于工作流体的流动方向设置在支承元件的下游侧。当弹簧由随着温度的上升而伸长(随着温度的下降而收缩)的形状记忆合金制成时，在旋转机械停止时，密封装置由于旋转元件与静止元件在热膨胀上的不同而随着温度的下降相对于工作流体的流动方向向下游相对移动，从而可以校正密封装置的位置。在旋转机械起动时，密封装置由于旋转元件与静止元件在热膨胀上的不同而随着温度的上升相对于工作流体的流动方向向上游相对移动，从而可以校正密封装置的位置。

附图说明

图1是根据本发明第一实施例的旋转机械的主要部分的典型剖视图。

图2是一个图表，表示在普通旋转机械的密封装置中，工作流体泄漏流量比相对于相对的密封翼片的轴向位移的变化。

图3是一个图表，表示在普通旋转机械的密封装置中，工作流体泄漏流量比随形成较窄间隙翼片数量的变化。

图4是根据本发明第二实施例的旋转机械主要部分的典型剖视图。

图5是根据本发明第三实施例的旋转机械主要部分的典型剖视图。

图6是根据本发明第四实施例的旋转机械主要部分的典型剖视图。

图7是根据本发明第五实施例的旋转机械主要部分的典型剖视图。

图8是普通蒸汽轮机即旋转机械的上半部纵向剖视图。

图9是图8中所示蒸汽轮机的一部分放大视图。

图10是常规旋转机械中包括的梳状迷宫式密封装置的典型剖视图。

图11是设有常规密封装置的旋转机械主要部分的纵向剖视图。

图12是沿图11中线A-A所取的剖视图。

图13是设有另一种常规密封装置的旋转机械主要部分的纵向剖视图。

图14是沿图13中线B-B所取的剖视图。

具体实施方式

现在参照附图对本发明的优选实施例进行描述。图1和4至7表示本发明优选实施例中的旋转机械。

第一实施例

现在参照图1对本发明第一实施例的旋转机械进行描述。图1示出第一实施例中旋转机械如轴流式涡轮机的主要部分。旋转机械具有：一个转子1，该转子1被支承着以便环绕一条旋转轴线旋转，并设有围绕转子1的一个转子叶片2即旋转元件；以及一个迷宫式填料9即静止元件。迷宫式填料9保持在安装于机壳6上的喷嘴隔板外环3上(图8和9)。在转子叶片2的外部边缘与迷宫式填料9之间的缝隙中设有一个梳状迷宫式密封装置S1。

迷宫式密封装置S1具有多个分别彼此相对地布置于缝隙两侧上的密封翼片F1和F2。密封翼片F1和F2以不等的节距轴向间隔开。更具体地，第一实施例中旋转机械的密封翼片F1和F2布置成使相邻密封翼片之间的节距在一个轴向方向逐渐增大。

由于密封翼片以不等的节距轴向间隔开，当由于转子1与机壳6之间的热膨胀的不同而导致转子1和机壳6(图8)彼此相对轴向移动时，相对的密封翼片F1和F2之间的某些间隙减小的可能性增大。因此，与全部密封翼片以相等的节距布置的密封装置相比，第一实施例中旋转机械的密封装置能够抑制由于转子1与机壳6在热膨胀上的不同而导致的转子1和机壳6彼此相对轴向移动引起的密封性能的退化。

迷宫式密封装置S1与常规迷宫式密封装置的不同之处仅在于密封翼片的布置。因此，可通过提高常规迷宫式密封装置的密封性能来获得迷宫式密封装置S1，而不需要过多地提高制造成本，并能够提高旋转机械的性能。

第一实施例的效果将参照图2和3中的图表得到验证。

图2是一个图表，表示在普通旋转机械的密封装置中，工作流体泄漏流量比相对于相对的密封翼片的轴向位移的变化。工作流体泄漏流量比是与相对轴向位移为0.0毫米时的泄漏流量的比值。位于旋转元件一侧上的密封翼片以相等的节距轴向间隔开，而位于静止元件一侧上的密封翼片以不同于旋转元件一侧上密封翼片的相等节距轴向间隔开。从图2中清楚地看出，工作流体泄漏流量比具有随相对轴向位移的增加而增加的大致趋势，当相对轴向位移为约9.6、约19.2和约28.8毫米时，工作流体泄漏比受到抑制，或者工作流体泄漏流量比下降。据推断，工作流体泄漏流量比的这种变化模式的发生是由于位于旋转元件一侧的密封翼片及位于静止元件一侧的密封翼片分别以不同的节距布置，因而当相对轴向位移等于9.6毫米的整数倍时，在某些相对的密封翼片之间形成较小的间隙。

图3是一个图表，表示在普通旋转机械的密封装置中，工作流体泄漏流量比随形成较窄间隙B(＝A/2，A是由其余的密封翼片形成的间隙)的翼片数量N的变化。工作流体泄漏流量比是相对于数量N＝0时的泄漏流量的比值。位于旋转元件一侧的密封翼片的数量和位于静止元件一侧的密封翼片的数量为5。图3中，“CL＝A”表示一个状态，其中分部密封翼片布置成使得相对的密封翼片之间的全部间隙等于间隙A，“CL＝B”表示一个状态，其中分部密封翼片布置成使得相对的密封翼片之间的全部间隙等于间隙B＝A/2，“上游侧收紧”表示一个状态，其中在密封翼片的布置中，只有位于工作流体流动方向上游端的一对相对的密封翼片之间的间隙为B＝A/2，而其它四对相对的密封翼片之间的间隙为A。“下游侧收紧”表示一个状态，其中在密封翼片的布置中，只有位于工作流体流动方向下游端的一对相对的密封翼片之间的间隙为B＝A/2，而其它四对相对的密封翼片之间的间隙为A。“中间收紧”表示一个状态，其中从相对于工作流体流动方向的上游侧开始的第二和第四对相对的密封翼片之间的间隙为B＝A/2，而其它三对相对的密封翼片之间的间隙为A。图3中所示的图表显示，当密封翼片的总数量固定时，随着形成较窄间隙的密封翼片的数量的增加，工作流体泄漏流量比下降，而密封性能增强。

从前面的描述中清楚地看出，根据第一实施例，下面的可能性增加，即相对的密封翼片之间的某些间隙减小，因而能够抑制由于热膨胀的不同而导致的转子叶片2与迷宫式填料9之间相对轴向移动所引起的密封性能的退化。在与图2中数据相关的密封装置中，位于旋转元件上的密封翼片以相等的节距轴向间隔开，而位于静止元件一侧上的密封翼片以不同于旋转元件上的密封翼片间隔开的节距的相等节距轴向间隔开。另一方面，第一实施例旋转机械中包括的密封装置的密封翼片以不等的节距间隔开。在提高相对的密封翼片之间的某些间隙的可能性方面，第一实施例中翼片以不等节距间隔开的密封装置比与图2中所示数据相关的密封装置更有效。

第二实施例

现在参照图4对本发明第二实施例中的旋转机械进行描述。第二实施例中的旋转机械设有一个迷宫式密封装置S2。除了迷宫式密封装置S2在其密封翼片F1和F2的布置上与迷宫式密封装置S1不同之外，该迷宫式密封装置S2在结构上与图1中所示第一实施例中相同。

在第二实施例的旋转机械中包括的密封装置S2中，位于转子叶片2一侧的密封翼片F1以不等的节距轴向间隔开，因而节距从该列密封翼片F1的两端朝中部逐渐减小。位于迷宫式填料9一侧的密封翼片F2以不等的节距轴向间隔开，因而节距从该列密封翼片F2的一端朝中部减小，在该列的中部增大，在该列的中部再次减小，然后朝该列的另一端增大。

与第一实施例中的密封装置相同，第二实施例的旋转机械中包括的设有以不等的节距轴向间隔开的密封翼片F1和F2的密封装置能够抑制由于在热膨胀上的不同而导致的转子叶片2与迷宫式填料9的相对轴向移动而引起的密封性能的退化。

第一和第二实施例的修改

尽管密封翼片F1和F2分别以不等的节距布置在第一和第二实施例中的缝隙的两侧，但也可通过仅将密封翼片F1或者密封翼片F2以不等的节距布置在缝隙的一侧而实现本发明。

第三实施例

现在参照图5对本发明第三实施例中的旋转机械进行描述。第三实施例中的旋转机械设有一个迷宫式密封装置S3。迷宫式密封装置S3与图1中所示第一实施例中的迷宫式密封装置S1的不同之处在于，在转子叶片2的外部边缘中形成一个隆起35，某些密封翼片F2与该隆起35相对设置。隆起35的宽度大于密封翼片F1和F2(F2’)沿旋转轴线的厚度。迷宫式密封装置S3在其它方面与第一实施例的旋转机械中包括的迷宫式密封装置S1相同。

位于设有隆起35的转子叶片2上的密封翼片F1基本上以相等的节距轴向间隔开。密封翼片F2中与隆起35相对的密封翼片F2’(第一密封翼片)的节距小于其它密封翼片F1、F2(第二密封翼片)之间的节距。

当转子叶片2和迷宫式填料9由于热膨胀的不同而彼此相对轴向移动时，隆起35与面对隆起35的密封翼片F2’之间的间隙保持小于密封翼片F1与F2之间的间隙的可能性较高。因此，与第一和第二实施例中迷宫式密封装置S1和S2相比，迷宫式密封装置S3抑制由于旋转元件和静止元件的相对轴向移动而导致的密封性能的退化的能力更高。

由于面对隆起35的密封翼片F2’之间的节距小于其它密封翼片F2之间的节距，可以增加与隆起35相对设置的密封翼片F2’的数量，以提高迷宫式密封装置S3的密封性能。

迷宫式密封装置S3包括位于转子叶片2上的单个隆起35，可在转子叶片2或迷宫式填料9上形成隆起35。尽管在图5中与相对隆起35相对设有四个密封翼片F2，但可与隆起35相对设置任何适当数量的密封翼片F1或密封翼片F2。

第一至第三实施例的修改

尽管在第一第三实施例中的迷宫式密封装置S1、S2和S3中，密封翼片F1和F2布置在轴向列中，使得在轴向列中的一个或两个部分中的翼片密度高于在轴向列的其它部分中的密度，但也可将密封翼片F1和F2如此布置在轴向列中，使得在轴向列中多于两个部分中的翼片密度高于轴向列中其它部分中的翼片密度。可用一个初等函数如指数函数或三角函数来确定密封翼片F1与F2之间的不等节距。当使用指数函数时，要求指数系数不小于1.0但应在10以下。

尽管在第一至第三实施例中，迷宫式密封装置S1、S2和S3设置在安装于喷嘴隔板外环3上的迷宫式填料9与转子叶片2的外部边缘之间，但迷宫式密封装置S1、S2和S3也可设置在喷嘴隔板外环与转子叶片之间或者机壳与转子之间，用于产生相同的效果。

尽管在第一至第三实施例中，迷宫式密封装置的密封翼片F1和F2垂直于旋转轴线延伸，但密封翼片F1和F2也可相对于旋转轴线向上游倾斜，以进一步提高密封性能。

第四实施例

现在参照图6对本发明第四实施例中的旋转机械进行描述，图6中示出旋转机械如轴流式涡轮机的主要部件。该旋转机械包括一个被支承着以便环绕一条旋转轴线旋转的转子1，和一个围绕该转子1且设有迷宫式填料22的喷嘴隔板内环5即静止元件。内环5通过喷嘴隔板外环3和定子叶片4保持在机壳6上(图8和9)。

在迷宫式填料22与转子1之间的缝隙中设有一个一般称作高低迷宫式密封装置的迷宫式密封装置。该迷宫式密封装置包括多个保持在迷宫式填料(支承元件)22上的长密封翼片(密封元件)26a和短密封翼片(密封元件)26b，和多个形成于转子1的侧表面上的隆起19。长密封翼片26a和短密封翼片26b交替布置，从而朝转子1突出。转子1的隆起19与短密封翼片26b相对地布置。例如，密封翼片26a和26b以及隆起19以相等的节距轴向布置。

喷嘴隔板内环5设有一个用于在其中保持迷宫式填料22的圆周沟槽23。环形隆起24a和24b分别从沟槽23的相对侧表面突出。迷宫式填料22分别在其相对的轴向端面中设有沟槽25a和25b。隆起24a和24b分别接收在沟槽25a和25b中。在相对于蒸汽ST即热工作流体的流动方向位于上游侧的沟槽25a中放置一螺旋弹簧27。螺旋弹簧27用作轴向移动迷宫式填料22的移动机构，用于相对于喷嘴隔板内环5轴向移动翼片26a和26b。

弹簧27由形状记忆合金制成，能够在其温度上升时伸长，而在其温度下降时收缩。用于制成弹簧27的适当的形状记忆合金是Ti-Ni合金，Cu-Zn合金、Ni-Al合金及Fe-Mn合金。

现在对这样构造的旋转机械的操作进行描述。当旋转机械起动而温度上升时，转子1和机壳6(图8)都相对于蒸汽ST的流动方向向下游伸长。由于转子1与机壳6在热容量上的不同，机壳6的热膨胀率低于转子1的热膨胀率。因此，通过喷嘴隔板外环3和定子叶片4(图8和9)保持在机壳6上的喷嘴隔板内环5，相对于转子1向相对于蒸汽ST的流动方向的上游移动一个距离，该距离对应于转子1与机壳6的热膨胀的不同。

在这种状态下，相对于蒸汽ST流动方向置于迷宫式填料22上游侧的沟槽25a中的弹簧27暴露于蒸汽ST中，并由蒸汽ST加热。因此，弹簧27在其温度上升时长度增加，相对于喷嘴隔板内环5向蒸汽ST的流动方向的下游移动迷宫式填料22。因而对翼片26a和26b的位置进行校正，以补偿由于转子1与机壳6之间热膨胀的不同而导致的密封翼片26a和26b向上游的移动。

当旋转机械停止而温度下降时，转子1和机壳6(图8)都向蒸汽ST的流动方向的上游收缩。由于转子1与机壳6在热容量上的不同，机壳6的热收缩率低于转子1的热收缩率。因此，喷嘴隔板内环5相对于转子1向蒸汽ST的流动方向下游移动。

在这种状态下，相对于蒸汽ST流动方向置于迷宫式填料22上游侧的沟槽2 5a中的弹簧27在其温度下降时相对于喷嘴隔板内环5向蒸汽ST的流动方向上游移动迷宫式填料22。因而对翼片26a和26b的位置进行校正，以补偿由于转子1与机壳6之间热膨胀的不同而导致的密封翼片26a和26b向下游的移动。

第五实施例

现在参照图7对本发明第五实施例中的旋转机械进行描述。该旋转机械与第四实施例中的旋转机械的不同之处在于，在形成于迷宫式填料22中位于蒸汽ST流动方向下游的沟槽25b中放置一个螺旋弹簧27’，螺旋弹簧27’由在其温度上升时收缩而在其温度下降时伸长的形状记忆合金制成。第五实施例中的旋转机械在其它方面与图6中所示第四实施例中的旋转机械相同。

当旋转机械起动时，弹簧27’在其温度上升时收缩，相对于喷嘴隔板内环5向蒸汽ST的流动方向的下游移动迷宫式填料22。从而校正翼片26a和26b的位置，以补偿由于转子1与机壳6在热膨胀上的不同而导致的密封翼片26a和26b向上游的移动。

当旋转机械停止时，弹簧27’在其温度上升时相对于喷嘴隔板内环5向蒸汽ST的流动方向的上游移动迷宫式填料22。从而校正翼片26a和26b的位置，以补偿由于转子1与机壳6在热膨胀上的不同而导致的密封翼片26a和26b向下游的移动。

第四和第五实施例的修改

尽管在第四和第五实施例中，迷宫式密封装置设置在喷嘴隔板内环5与转子1的喷嘴隔板之间的缝隙中，但迷宫式密封装置也可设置在喷嘴隔板外环与转子叶片之间或者机壳本体与转子之间的缝隙中。

尽管第四和第五实施例中的迷宫式密封装置分别包括由形状记忆合金制成的弹簧27和27’作为移动机构，但移动机构也可以是由任何其它材料制成的弹簧，可使用除螺旋弹簧之外的其它弹簧。本发明的迷宫式密封装置例如可使用液压缸致动器代替弹簧作为移动机构。

其它实施例

第一至第三实施例中的一个，以及第四或第五实施例中的一个可组合使用。在第一至第三实施例中使用的迷宫式密封装置可设置第四或第五实施例中使用的移动机构来轴向移动密封翼片。因此，可以校正由于旋转元件与静止元件之间热膨胀(收缩)的不同而导致的密封翼片的相对轴向移动，从而抑制密封性能的退化。

Claims

1.一种旋转机械，包括：

被支承着以便环绕一条旋转轴线旋转的旋转元件；

围绕着旋转元件的静止元件；及

设置于所述旋转元件与所述静止元件之间的缝隙中的密封装置；

其中所述密封装置包括多个彼此相对地布置在所述缝隙的两侧的密封翼片；及

布置在所述缝隙的至少一侧的密封翼片以不等的节距轴向间隔开。

2.根据权利要求1所述的旋转机械，其特征在于，与至少一个密封翼片相对地设有一个隆起，所述隆起的宽度大于密封翼片沿旋转轴线的厚度；

所述多个密封翼片是与所述隆起相对的第一翼片和除第一翼片之外的第二翼片，所述第二翼片彼此相对；及

第一翼片以小于第二翼片布置节距的节距布置。

3.根据权利要求1所述的旋转机械，还包括一个由随温度的改变而伸长和收缩的形状记忆合金制成的弹簧，用以轴向移动设置于缝隙的至少一侧的密封翼片。

4.一种旋转机械，包括：

被支承着以便环绕一条旋转轴线旋转的旋转元件；

围绕着旋转元件的静止元件；

设置于所述旋转元件与所述静止元件中的至少一个上的密封装置，所述密封装置具有：密封元件，其在特定轴向位置伸入旋转元件与静止元件之间的缝隙中，以及支承元件，其设置在静止元件上，用以支承密封元件；及

由随温度的改变而伸长和收缩的形状记忆合金制成的弹簧，用以轴向移动所述支承元件。

5.根据权利要求4所述的旋转机械，其特征在于，制成弹簧的所述形状记忆合金选自Ti-Ni合金、Cu-Zn合金、Ni-Al合金及Fe-Mn合金。

6.根据权利要求4所述的旋转机械，其特征在于，所述弹簧暴露于流过旋转元件与静止元件之间的缝隙的高温工作流体中，并相对于工作流体的流动方向设置在支承元件的上游侧。

7.根据权利要求4所述的旋转机械，其特征在于，所述弹簧暴露于流过旋转元件与静止元件之间的缝隙的高温工作流体中，并相对于工作流体的流动方向设置在支承元件的下游侧。