[发明专利]可翻新的级间成角密封件

说明书

技术领域

本发明大体上涉及旋转式机械，例如蒸汽涡轮机和燃气涡轮机，并且更特别地，涉及用于控制旋转转子桨叶或“叶片”的柄部分和相邻、固定定子部件的径向内端部之间的间隙的旋转式机械密封件。

背景技术

陆基蒸汽涡轮机和燃气涡轮机例如用于为发电机提供动力。燃气涡轮机也例如用于推进飞行器和船舶。蒸汽涡轮机具有典型地包括成串行流动关系的蒸汽入口、涡轮和蒸汽出口的蒸汽路径。燃气涡轮机具有典型地包括成串行流动关系的进气口或入口、压缩机、燃烧器、涡轮和气体出口或排气喷嘴的气体路径。在蒸汽涡轮机和燃气涡轮机中，压缩机和涡轮部段包括安装在转子轮或盘上的旋转桨叶或叶片的至少一个圆周排。旋转叶片的自由端或尖端由定子壳体围绕。排内的各旋转叶片的基部或柄部分典型地设置有所谓的“天使翼”密封件，所述密封件由固定定子部件（例如相应地布置在移动桨叶的上游和下游的喷嘴叶片或隔膜）侧面包夹。

涡轮机的效率部分地取决于（一个或多个）转子叶片天使翼密封件尖端和相邻固定定子部件上的密封结构之间的径向间隙或空隙。如果该间隙太大，则过量并且宝贵的冷却空气将通过该空隙泄漏，减小涡轮机的效率。如果该间隙太小，则（一个或多个）天使翼尖端将在某些涡轮机操作状态期间撞击相邻定子部件的密封结构，导致（一个或多个）天使翼尖端和（一个或多个）固定定子部件两者上的非期望磨损。

关于上述的径向间隙，已知该间隙在加速或减速期间由于作用于叶片的离心力、涡轮机转子振动以及旋转转子和固定定子部件之间的相对热生长的变化而变化。在不同的离心力、转子振动和热生长期间，该间隙变化可以导致旋转叶片天使翼密封件尖端对固定密封件结构的严重磨擦。增加尖端与密封件的间隙，这减小由于金属间磨擦引起的损坏，但是间隙的增加导致效率损失。

仍然需要一种密封结构，其适应转子/叶片组件和相邻固定定子组件的不同轴向和径向运动，但是不负面地影响涡轮机性能。

发明内容

根据示例性、但非限定性实施例，本发明提供一种旋转式涡轮机械，所述旋转式涡轮机械包括：转子，所述转子安装具有外表面的至少一个盘和从所述外表面径向延伸的至少一个叶片；邻近所述盘的固定定子部件；从所述固定定子部件的一部分延伸的密封板，和从所述叶片延伸的天使翼密封件，并在所述密封板和所述天使翼密封件之间限定间隙，以及布置在所述密封板上的耐磨密封元件；其中所述耐磨密封元件和所述密封板相对于所述转子的中心轴线成角地倾斜，在朝着所述天使翼密封件的方向上径向向外延伸。

在另一个方面中，本发明提供一种燃气涡轮机组件，所述燃气涡轮机组件包括：转子，所述转子设置有布置在所述转子的周边上的多个叶片，每个叶片具有柄和翼型部，至少一个轴向突出天使翼密封件从所述柄延伸；邻近所述转子布置的固定定子部件，所述固定定子部件具有与所述天使翼密封件限定密封间隙的至少一个凸缘部分；以及布置在所述至少一个凸缘部分的表面上的耐磨密封件，所述至少一个凸缘部分和所述耐磨密封件相对于所述转子的中心轴线成10至50度之间的角度定向。

在又一个方面中，本发明提供一种用于减小涡轮机的旋转部件和固定部件之间的界面处的密封间隙的方法，所述方法包括：提供转子，所述转子支撑具有外表面的盘和远离所述外表面径向延伸的至少一个叶片，至少一个天使翼密封件从所述至少一个叶片大致轴向地延伸；提供固定定子部件，所述固定定子部件轴向地邻近所述至少一个叶片并且具有阻碍密封件（discourager seal），所述阻碍密封件与朝着所述天使翼密封件延伸的耐磨密封件配合，从而限定所述天使翼密封件和所述耐磨密封件之间的径向间隙；以及通过相对于所述转子的中心轴线成锐角布置所述耐磨密封件而减小在所述转子的轴向生长期间所述间隙的径向尺寸。

现在将结合下面的附图详细地描述本发明。

附图说明

图1是横截面图，其显示了旋转叶片和在叶片的任一侧上的固定定子部件之间的密封组件；

图2是根据本发明的第一示例性、但非限定性实施例的部分横截面图，其显示了固定定子部件上的密封件和旋转叶片的天使翼尖端之间的界面；

图3是类似于图2的视图，其显示了在冷状态下的天使翼尖端和固定定子部件密封件之间的间隙；

图4是类似于图2的视图，其显示了在慢速和全速、全负荷状态下的天使翼尖端和固定定子部件密封件之间的间隙；以及

图5是类似于图3和4的视图，其显示了停机状态下的天使翼尖端和固定定子部件密封件之间的间隙。

具体实施方式