[发明专利]密封条及用于设计密封条的方法

说明书

技术领域

本发明涉及密封条。

具体而言，本发明涉及密封条的设计，其用于密封燃气涡轮中的构件的部分。当两个构件大致放置成相邻时，密封条配合到形成于构件的两个部分之间的带槽凹口中。各个构件均具有两个部分，低压作用于第一部分，而高压作用于第二部分。密封条在构件的两个部分之间形成大致气密性密封；使第一部分与第二部分分开。更具体而言，本发明涉及设计密封条的方法，其以上文提到的方式用于密封燃气涡轮的热气体区段中的燃气涡轮构件。

背景技术

也称为羽毛密封件的密封条可用于消除布置在彼此附近的两个构件之间的泄漏流。这通过在边缘面中具有带槽凹口的两个构件实现，边缘面大致位于与彼此相对且相邻。密封条通过至少部分地收纳到相邻配合构件的带槽凹口中来密封两个构件之间的间隙，以便跨越构件之间的间隙。美国专利第5,531,457号公开了此类密封条的示例，其用于减小穿过叶片的两个平台之间的间隙的泄漏流。

例如，由于制造公差或因为热膨胀，故配合构件的带槽凹口通常不会完美地对准。如果密封条制造成以便紧密地配合到带槽凹口中，则不完美的带槽凹口对准将导致密封条的高应力负载，这可导致过早失效。

为了克服该问题，密封条可变得比带槽凹口的高度更薄，且正交于密封条长度为柔性。在操作中，穿过密封件的压差由于密封条的柔性而迫使密封条抵靠带槽凹口的一个表面来这样实现密封。当压差较低时，密封条变得更薄，以便增大其条的柔性。为了将薄密封件保持就位，例如，在安装期间，密封条可设有沿密封条长度分散的偏压器件。偏压器件的示例在美国专利第3,836,279号中描述。

在操作期间，密封条受到由燃气涡轮内的各种旋转构件如叶片在它们穿过密封条容纳在其中的旋转和非旋转区域时引起的周期性压力脉动。这些密封条大体上置于构件如转子叶片、转子热屏蔽部或导叶平台和定子中。密封条配合到构件的带槽凹口中，提供了构件的两个部分之间的密封。第一部分面对来自热气体的低压，而第二部分面对在燃气涡轮中循环的高压。

取决于压力脉动的强度和频率，并未抵靠带槽凹口的面而偏压或以其它方式固持的密封条的部分可引起周期性共振，导致密封条的过早疲劳失效。该问题与燃气涡轮的旋转叶片在密封面处引起压力脉动的构件的密封特别相关。

为了克服该问题，一些密封条设计具有沿密封条长度的夹持凸起布置，以抑制由压力脉动引起的破坏。然而，这些夹持凸起通常会磨损，因为这些夹持凸起的相对较小的表面区域与经受高振荡和振动的构件的带槽凹口相接触。因此，所需的是一种密封条设计，其对燃气涡轮的旋转和非旋转构件引起的压力脉动造成的疲劳失效和共振有抵抗力。

发明内容

因此，本发明的技术目的包括设计解决已知技术的前述问题的密封条。

独立权利要求提出了一种密封条及用于设计克服此问题的密封条的方法。有利实施例在从属权利要求中给出。

在该技术目的的范围内，本发明的方面在于提供和设计用于密封燃气涡轮的构件的部分的密封条。密封条布置包括密封面，其构造成遵循构件的第一部分的轮廓。布置还包括压力面，其具有相对于密封面的正弦曲线形状，且压力面构造成防止密封条的局部移动。压力面在其第一侧构造成在多个点处接触密封面，且压力面在其第二侧构造成在多个点处接触构件的第二部分。

在本发明的一个方面中，密封条具有形成密封面的第一层和形成压力面的第二层。

在本发明的另一个方面中，压力面的正弦曲线形状形成凸起，其构造成通过构造成从压力面延伸而防止局部移动，以便抵靠构件的带槽凹口的壁偏压密封面。

在本发明的另一个方面中，密封条构造为对疲劳失效和由燃气涡轮的旋转和非旋转构件引起的压力脉动造成的共振有抵抗力。

在本发明的另一个方面中，确定了构件的各个部分的操作激励频率。此后，密封条的压力面的正弦形状取决于基于密封条预计受到的频率完成的测量或计算来构造。

在本发明的又一个方面中，压力面朝向密封面和构件的第二部分的多个接触点基于计算或测量来确定。

在又一个方面中，正弦曲线形状构造成通过构造成从压力面延伸来防止密封条沿横向方向的局部移动，以便抵靠带槽凹口的壁偏压密封面。

在另一方面，压力面和密封面的宽度相等。因此，压力面可支承密封面，且在插入带槽凹口中时抵靠带槽凹口的壁按压密封面的侧部。

本发明的其它目的和优点将从结合附图的以下描述中变得清楚，在附图中，通过图示和示例的方式公开了本发明的实施例。

附图说明