[发明专利]包括内-外涡轮壳体密封组件的涡轮机及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及涡轮机领域，确切地说，涉及具有内-至-外涡轮壳体密封组件的涡轮机。

背景技术

许多现有的燃气涡轮机安装有环形内壳体，用于相对于环形外壳体进行径向和轴向膨胀和收缩。环形内壳体由两个或两个以上段沿着栓结法兰裂缝线接合/连接而形成。其他系统可采用单件式环形内壳体。环形外壳体通常由两个大体上呈半圆的半体沿着中线接合/连接而形成。环形内壳体支撑涡轮的喷嘴和防护罩。环形外壳体支撑燃烧室以及如冷却回路等各种辅助部件。因此，与环形内壳体接触的气流温度高于通过环形外壳体的气流温度。暴露在不同温度的气流中将导致每个环形内壳体和外壳体的膨胀率不同。

由于环形内壳体和环形外壳体的相对膨胀率不同，因此通常需要密封组件来减少泄漏。在许多系统中，环形内壳体与环形外壳体之间设有一系列叶型密封件。叶型密封件布置成弓形/弧形的端对端关系，与环形内壳体和环形外壳体上的密封区域重叠。端对端的关系会产生段间间隙，所述段间间隙经配置以适应环形内壳体相对于环形外壳体的相对轴向膨胀和收缩。通常在段间间隙上设置覆盖板以进一步减少泄漏。

发明内容

根据示例性实施例的一方面，本发明提供一种涡轮机，其包括环形内壳体部件，所述环形内壳体部件具有通过内壳体表面延伸到第二端的第一端，并且具有密封构件。环形外壳体部件连接到所述环形内壳体部件。所述环形外壳体部件包括：第一端部分，所述第一端部分通过外壳体表面延伸到第二端部分；以及密封元件，所述密封元件经配置和设置以与环形内壳体部件的密封构件对准，从而形成密封通道。密封通道中设有环形密封件。环形密封件包括通过中间区域延伸到第二端区段的第一端区段。第一端区段包括凹陷部分，且第二端区段包括连接部分。所述连接部分经配置和设置以嵌入所述凹陷部分内，从而形成大体上连续的密封件，所述大体上连续的密封件经配置以大体上防止环形内壳体与环形外壳体之间的流体泄漏。

其中，环形密封件包括通过中间腹板连接到第二边缘区段的第一边缘区段，所述第一边缘区段包括第一密封部件，且所述第二边缘区段包括第二密封部件。所述第一密封部件和第二密封部件各自包括大体上呈圆形的横截面。所述第一密封部件经配置和设置以密封所述密封构件，且所述第二密封部件经配置和设置以密封所述密封元件。所述凹陷部分形成于所述中间腹板中，并且包括第一密封部件部分和第二密封部件部分。所述连接部分包括第一密封部件区段和第二密封部件区段，所述第一密封部件区段和第二密封部件区段各自经配置以与所述第一密封部件部分和第二密封部件部分中对应的密封部件部分紧密配合，从而形成所述第一密封部件和第二密封部件中对应的密封部件的一部分。

根据示例性实施例的另一方面，本发明提供一种涡轮机，其包括：压缩机部分；与所述压缩机部分流体连通的燃烧室总成；以及机械地连接到所述压缩机部分、并且与所述燃烧室总成流体连通的涡轮部分。涡轮部分包括环形内壳体部件，所述环形内壳体部件具有通过内壳体表面延伸到第二端的第一端，并且具有密封构件。环形外壳体部件连接到所述环形内壳体部件。所述环形外壳体部件具有：第一端部分，所述第一端部分通过外壳体表面延伸到第二端部分；以及密封元件，所述密封元件经配置和设置以与环形内壳体部件的密封构件对准，从而形成密封通道。密封通道中设有环形密封件。环形密封件包括通过中间区域延伸到第二端区段的第一端区段。第一端区段包括凹陷部分，且第二端区段包括连接部分。所述连接部分经配置和设置以嵌入所述凹陷部分内，从而形成大体上连续的密封件，所述大体上连续的密封件经配置以大体上防止环形内壳体与环形外壳体之间的流体泄漏。

所述环形密封件包括通过中间腹板连接到第二边缘区段的第一边缘区段，所述第一边缘区段包括第一密封部件，且所述第二边缘区段包括第二密封部件。所述第一密封部件和第二密封部件各自包括大体上呈圆形的横截面。所述第一密封部件经配置和设置以密封所述密封构件，且所述第二密封部件经配置和设置以密封所述密封元件。所述凹陷部分形成于所述中间腹板中，并且包括第一密封部件部分和第二密封部件部分。所述连接部分包括第一密封部件区段和第二密封部件区段，所述第一密封部件区段和第二密封部件区段各自经配置以与所述第一密封部件区段和第二密封部件部分中对应的密封部件区段紧密配合，从而形成所述第一密封部件和第二密封部件中对应的密封部件的一部分。