CN204716309U - 一种燃气轮机透平及其气体密封结构 - Google Patents
一种燃气轮机透平及其气体密封结构 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及燃气轮机机械结构设计技术领域,提供了一种燃气轮机透平及其气体密封结构。本实用新型的燃气轮机透气体平密封结构，其结构简单可靠，位于透平静子和透平转子之间，包括限制从高压腔室到低压腔室的冷却气流量的若干柔性密封片；柔性密封片连接于透平静子的下端。柔性密封片在工作时由前后压差产生柔性变形，导致柔性密封片与透平转子的径向距离小于安装时的距离，因此其安装调整更方便，可保证透平静子与透平转子轴向和径向位置变动时不改变密封状态。通过该燃气轮机透气体平密封结构，解决了传统气体密封结构的蜂窝刮磨、透平转子的高低齿加工要求高的问题，提高了燃气轮机透平部分工作可靠性、稳定性，并延长透平使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃气轮机机械结构设计技术领域，尤其涉及一种燃气轮机透平及其气体密封结构。
背景技术
燃气轮机工作时，透平部分与高温燃气接触，需从其他部位引入冷却气体对透平静子和透平转子进行冷却。沿透平轴向上，透平静子的前后所需的冷气压力和温度不同，因此通常会设置前、后两个冷气腔室，即高压腔室和低压腔室。在此基础上，在透平静子的下端以及透平转子的上端对应设置气体密封结构，以控制从高压腔室进入低压腔室的冷气流量。
现有技术中的气体密封结构，请参见图1，透平转子2和透平静子1相对应的位置处，在透平静子1的下端焊接有蜂窝3，在透平转子2的对应于所述蜂窝3的位置加工有高低齿4。所述蜂窝3和高低齿4互相配合，以控制从高压腔室6进入低压腔室7的冷气流量。
现有技术存在的问题是：在正常工作时，随着透平静子1和透平转子2自身温度的升高，透平静子1和透平转子2在透平轴向和径向上受热膨胀伸长；由于二者材料、结构上的差异，透平静子1与透平转子2的伸长量不同，这就要求此处的控制高压腔到低压腔的冷气流量的气体密封结构能承受透平静子1和透平转子2在轴向和径向上的一定量的相对位移。此外，在燃机启动、停止或者工作状态变化大时，透平静子1和透平转子2的热响应不同，高低齿4与蜂窝3在透平轴向和径向上常产生刮碰现象；蜂窝3被磨掉后，其设计状态的间隙值不能保证，导致冷气流量加大，同时高低齿4与蜂窝3刮碰会缩短其结构寿命。由于高低齿4直接加工在透平转子2上，其加工要求较高，当其失 效时无法进行更换，带来冷气流量不能满足冷却要求，导致部件寿命缩短和燃机效率的降低；严重时威胁机组运行安全。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
本实用新型要解决的技术问题就是提供一种燃气轮机透平及其气体密封结构，能较好地解决工业燃气轮机透平静子部分蜂窝刮磨、透平转子部分高低齿加工要求高等问题，提高了燃气轮机透平部分工作可靠性、稳定性，并延长透平使用寿命。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种燃气轮机透平气体密封结构，在径向方向上位于透平静子和透平转子之间，包括限制从高压腔室到低压腔室的冷却气流量的若干柔性密封片；所述柔性密封片连接于所述透平静子的与所述透平转子相对的环形曲面上。
优选地，透平转子上设置有防止所述柔性密封片对透平转子造成刮损的耐磨涂层。
优选地，所述柔性密封片向冷气流向的反方向倾斜。
优选地，沿着透平轴线方向上，在柔性密封片的前后两侧设置有挡板；所述挡板固定于透平静子的所述环形曲面上。
优选地，所述挡板和所述透平静子整体成型。
优选地，所述柔性密封片被垂直于透平轴线的平面截得的截面为矩形，且所述柔性密封片的底面与所述耐磨涂层的表面为互相平行的两个平面。
优选地，所述挡板为矩形挡板。
优选地，若干所述柔性密封片为平行设置的多片柔性密封片。
本实用新型还提供一种燃气轮机透平，包括本实用新型所述的燃气轮机透平气体密封结构
(三)有益效果
本实用新型的技术方案具有以下优点：本实用新型的燃气轮机透气体平密封结构，其结构简单可靠。柔性密封片在工作时由前后压差产生柔性变形，导致柔性密封片与透平转子的径向距离小于安装时的距离，因此其安装调整更方便，可保证透平静子与透平转子轴向和径向位置变动时不改变密封状态。通过本实用新型的燃气轮机透气体平密封结构，解决了传统气体密封结构的蜂窝刮磨、透平转子的高低齿加工要求高的问题，提高了燃气轮机透平部分工作可靠性、稳定性，并延长透平使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术的设置在透平静子和透平转子之间的气体密封结构的安装示意图；
图2是本实用新型的燃气轮机透平气体密封结构的安装示意图；
图3是本实用新型的燃气轮机透平气体密封结构的工作过程示意图；
图中：1、透平静子；2、透平转子；3、蜂窝；4、高低齿；5、柔性密封片；6、高压腔室；7、低压腔室；8、前挡板；9、后挡板；10、耐磨涂层；11、柔性密封片安装位置；12、柔性密封片安装位置；13、第一夹角；14、第二夹角。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。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。
首先需要强调的是，透平静子和透平转子都为现有技术中的结构，也即都是周向结构，并且透平静子和透平转子的周向环形曲面相对布置。本实施例的燃气轮机透平气体密封结构相对透平静子和透平转子的位置和现有燃气轮机透平气体密封结构整体上接近，不同之处主要是在于本实施例对密封结构自身进行了改进。此外，本实施例中提到的轴向指的是透平静子和透平转子的轴向；径向和周向也是基于透平静子和透平转子的结构而言的。
本实施例的燃气轮机透平气体密封结构，在径向方向上位于透平静子1和透平转子2之间，包括限制从高压腔室6到低压腔室7的冷却气流量的若干柔性密封片5；所述柔性密封片5连接于所述透平静子1的与所述透平转子2相对的环形曲面上。其中，基于现有技术中透平静子1和透平转子2的结构，可知图示从左至右的方向为主流道燃气流动方向，也即透平的轴线方向。
请参见图2，本实施例的燃气轮机透平气体密封结构，在透平静子1的下端连接有柔性密封片5。其中，柔性密封片5的作用是限制从高压腔室6到低压腔室7的冷却气流量。此处柔性密封片5的材质不做特殊要求，只要满足柔性变形并且能适应透平内部环境即可。此外，优选多片柔性密封片5平行设置于透平静子1的下端。
当然需要强调的是，图2仅仅是透平静子和透平转子的局部剖视图，“在透平静子1的下端连接有柔性密封片5”中的“下端”仅仅是基于附图而言，就整个透平静子1的结构而言，其柔性密封片5连接于 透平静子1的与透平转子2相对的环形曲面上。同理，下文中提到的“透平转子的上端”或者“透平静子的下端”都是基于附图中的局部结构而言，整体结构可以由附图中结构推理得到。
沿着透平轴线方向上，也即图示从左到右的方向上，在柔性密封片5两侧设置有挡板。通过挡板可以对柔性密封片5起到一定的保护作用；并且冷却气流由高压腔室6向后泄露进入低压腔室7的过程中，挡板和柔性密封片5共同对经过的冷却气流进行控制和调整。图示中，挡板固定于所述透平静子1的下端，且图中位于柔性密封片5左侧的为前挡板8，右侧的为后挡板9。其中，挡板可以和透平静子1整体成型，当然也可以是挡板和透平静子1连接成一体。
此外，在透平转子2上设置有防止所述柔性密封片5对透平转子2造成刮损的耐磨涂层10。耐磨涂层10设置在透平转子2上对应于柔性密封片5的位置，也即图示中透平转子2的上端面上。
请参见图3中，柔性密封片5在安装时与透平轴线之间的夹角为第一夹角13；工作时高压腔室6中的冷却气体沿着透平轴线方向流向低压腔室7，使得工作时柔性密封片5与透平轴线之间的夹角变成第二夹角14。由于沿着冷气流量方向，所述柔性密封片5与透平轴线之间的夹角成钝角，也即柔性密封片5向冷气流向的反方向倾斜，因此工作时随着冷却气流流动，柔性密封片5产生闭合效应，柔性密封片安装位置11和柔性密封片工作位置12不同，并且第二夹角14大于第一夹角13。
本实施例中，柔性密封片5在工作时由前后压差产生柔性变形，导致柔性密封片与透平转子2的径向距离小于安装时的距离，因此其安装调整更方便，可保证透平静子1与透平转子2轴向和径向位置变动时不改变密封状态。
本实施例中，优选柔性密封片5被垂直于透平轴线的平面截得的截面为矩形，从而便于批量生产和产品的规格化。此外，所述柔性密 封片5的底面与所述耐磨涂层10的表面优选设置为互相平行的两个平面，以减少柔性密封片5对耐磨涂层10的刮损。与柔性密封片5的形状对应，挡板也设置成矩形挡板。
本实施例中，当透平转子2相对透平静子1发生一定的轴向位移时，冷却气流量不会发生变化；当发生径向位移时，由于整周排布的影响，总的气体流量也不会发生变化，从而使得本实施例的燃气轮机透气体平密封结构稳定可靠。
综上所述，本实用新型的燃气轮机透气体平密封结构，其结构简单可靠。通过本实用新型的燃气轮机透气体平密封结构，解决了传统气体密封结构的蜂窝刮磨、透平转子的高低齿加工要求高的问题，提高了燃气轮机透平部分工作可靠性、稳定性，并延长透平使用寿命。
以上实施方式仅用于说明本实用新型，而非对本实用新型的限制。尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种燃气轮机透平气体密封结构，在径向方向上位于透平静子和透平转子之间，其特征在于，包括限制从高压腔室到低压腔室的冷却气流量的若干柔性密封片；所述柔性密封片连接于所述透平静子的与所述透平转子相对的环形曲面上。
2.根据权利要求1所述的燃气轮机透平气体密封结构，其特征在于，透平转子上设置有防止所述柔性密封片对透平转子造成刮损的耐磨涂层。
3.根据权利要求2所述的燃气轮机透平气体密封结构，其特征在于，所述柔性密封片向冷气流向的反方向倾斜。
4.根据权利要求3所述的燃气轮机透平气体密封结构，其特征在于，沿着透平轴线方向上，在柔性密封片的前后两侧设置有挡板；所述挡板固定于透平静子的所述环形曲面上。
5.根据权利要求4所述的燃气轮机透平气体密封结构，其特征在于，所述挡板和所述透平静子整体成型。
6.根据权利要求4所述的燃气轮机透平气体密封结构，其特征在于，所述柔性密封片被垂直于透平轴线的平面截得的截面为矩形，且所述柔性密封片的底面与所述耐磨涂层的表面为互相平行的两个平面。
7.根据权利要求6所述的燃气轮机透平气体密封结构，其特征在于，所述挡板为矩形挡板。
8.根据权利要求1所述的燃气轮机透平气体密封结构，其特征在于，若干所述柔性密封片为平行设置的多片柔性密封片。
9.一种燃气轮机透平，其特征在于，包括权利要求1-8中任意一项所述的燃气轮机透平气体密封结构。
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| CN201520229314.9U CN204716309U (zh) | 2015-04-16 | 2015-04-16 | 一种燃气轮机透平及其气体密封结构 |
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|---|---|---|---|---|
| CN107605543A (zh) * | 2017-08-14 | 2018-01-19 | 西北工业大学 | 一种用于轮缘密封的分割盘腔结构 |
| CN114033503A (zh) * | 2021-11-08 | 2022-02-11 | 国网河北能源技术服务有限公司 | 汽轮机叶顶间隙的密封结构 |
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2015
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| CN114033503B (zh) * | 2021-11-08 | 2024-05-28 | 国网河北能源技术服务有限公司 | 汽轮机叶顶间隙的密封结构 |
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| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of utility model: Gas turbine turbine and gaseous seal structure thereof Effective date of registration: 20161104 Granted publication date: 20151021 Pledgee: Tsinghua Holdings Co., Ltd. Pledgor: Beijing Huatsing Gas Turbine & IGCC Technology Co., Ltd. Registration number: 2016990000853 |
|
| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20191211 Granted publication date: 20151021 Pledgee: Tsinghua Holdings Co., Ltd. Pledgor: Beijing Huatsing Gas Turbine & IGCC Technology Co., Ltd. Registration number: 2016990000853 |
|
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |