CN103206267A - 在旋转部件和固定部件之间建立密封的混合密封载体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于建立旋转部件和大致围绕所述旋转部件的固定部件之间的密封的混合密封载体，该混合密封载体包括第一密封元件，第一密封元件保持在前端板和后端板之间并且适合于容置在形成于固定部件中的第一狭槽内。第二密封元件容置在形成于前端板或后端板中的一个中的第二狭槽内；其中所述第一密封元件包括形成刷式密封件的多个刷毛；并且所述第二密封元件包括至少一个蜂窝式密封件。

Description

在旋转部件和固定部件之间建立密封的混合密封载体
技术领域
本发明涉及旋转式机械密封件，并且具体地涉及固定涡轮机部件和旋转涡轮机部件之间的密封件。
背景技术
用于发电和机械驱动应用的旋转式机械(例如蒸汽和燃气涡轮机)通常是由多个涡轮机级组成的大型机械。在旋转式机械中，固定和旋转部件之间的密封件用于控制高压和低压的区域之间的泄漏。旋转式机械的效率直接取决于最小化例如转子和定子之间的泄漏的密封件的能力。
传统上，使用错口、阶梯或直轴设计的刚性迷宫式密封件。这些类型的密封件用于必须控制旋转和固定部件之间的泄漏的几乎所有转子机位置。例如在涡轮机中，这包括级间轴密封件、旋转端部密封件和叶片(或桨叶)尖端密封件。冲动式和反应式设计的蒸汽涡轮机典型地使用刚性、锐齿进行转子/定子密封。尽管迷宫式密封件已证明很可靠，但是由于固定和旋转部件干涉的瞬时事件，将迷宫式齿摩擦成“蘑菇”型和/或磨损定子表面，因而打开密封间隙，因此它们的性能随着时间下降。
用于包括旋转式机械的许多环境中的另一种类型的密封件是刷式密封件。刷式密封件通常比迷宫式密封件更耐泄漏。由于密封刷毛的挠性，刷式密封件也可以适应固定和旋转部件之间(例如转子和定子之间)的相对径向运动。刷式密封件也通常更适应表面不均匀性。使用刷式密封件的结果是比用迷宫式密封件通常可能获得的更持久的旋转式机械性能。
可磨损蜂窝式密封台有时也用于迷宫式密封件以密封涡轮机中的固定部件和旋转部件之间的径向间隙。另外，例如在美国专利第6,827,350号中所述的混合装置中刷式密封件已与蜂窝式/迷宫式密封件组合。
然而仍然需要具有更紧凑设计的有效混合密封件，其可以允许固定和旋转涡轮机部件之间的更紧密冷间隙，并且便于密封部件的组装和/或更换。
发明内容
因此，在第一示例性、但非限定性实施例中，本发明提供了一种用于建立旋转部件和大致围绕所述旋转部件的固定部件之间的密封的混合密封载体，所述混合密封载体包括：第一密封元件，所述第一密封元件保持在前端板和后端板之间并且适合于保持在形成于所述固定部件中的第一狭槽内；以及第二密封元件，所述第二密封元件容置在形成于所述前端板和所述后端板中的一个中的第二狭槽内。
在另一个方面中，本发明提供了一种安装在旋转部件和大致围绕所述旋转部件的固定部件之间的混合密封载体，所述混合密封载体包括：刷式密封件，所述刷式密封件保持在前端板和后端板之间，容置在形成于所述固定部件中的第一大致T形狭槽内；密封载体延伸部分，所述密封载体延伸部分与所述前端板和所述后端板中的至少一个形成一体并且在轴向上延伸，所述密封载体延伸部分容置在形成于所述固定部件中的所述第一大致T形狭槽的轴向延伸部内；以及至少一个附加密封件，所述至少一个附加密封件容置在形成于所述密封载体延伸部分中的第二大致T形狭槽内。
在又一个示例性、但非限定性实施例中，本发明提供了一种用于建立旋转部件和大致围绕所述旋转部件的固定部件之间的密封的混合密封载体组件，所述混合密封载体组件包括：第一密封元件，所述第一密封元件保持在前端板和后端板之间并且适合于保持在形成于所述固定部件中的第一狭槽内；密封载体延伸部分，所述密封载体延伸部分与所述前端板和所述后端板中的一个形成一体并且在轴向上延伸，所述密封载体延伸部分适合于容置在形成于所述固定部件中的所述第一狭槽的轴向延伸部内；以及第二密封元件，所述第二密封元件至少部分地容置在形成于所述密封载体延伸部分中的第二狭槽内；其中所述第一密封元件包括刷式密封件，并且所述第二密封元件包括至少一个蜂窝式密封件。
现在将结合下面识别的附图描述本发明。
附图说明
图1是根据本发明的示例性、但非限定性实施例的用于涡轮机定子和涡轮机转子之间的组合式刷式/蜂窝式密封件的示意性侧视图；
图2是根据另一个示例性实施例的组合式刷式/蜂窝式密封件的示意性侧视图；以及
图3是根据又一个示例性实施例的组合式刷式/蜂窝式密封件的示意性侧视图。
具体实施方式
参考图1，转子/定子构造10部分地被显示，并且包括可旋转涡轮机转子12和周围的定子部件14。
转子12形成为包括与下面所述的混合密封组件18相互作用的至少一个径向突出密封齿16。
密封载体组件(或简称为密封载体)18包括刷式密封部件20，该刷式密封部件包括夹有多个刷毛(或刷毛组)26(也被称为第一密封元件)的径向定向的前板22和大致平行的后板24。可理解的是，密封载体18由弓形段组成，当安装在定子14中时，所述弓形段形成围绕转子12的环形密封件。前板22和后板24的径向外部分形成为包括赋予刷式密封部件20总体T形的扩大部或凸缘28、30。该构造允许密封载体18容纳在形成于定子14中的相应的大致T形、环形狭槽(或第一狭槽)32内。
前板22沿着径向定向表面部分34接合刷毛组26的径向外端部，并且在36处偏移，形成沿着刷毛组26的径向长度的剩余部分的径向间隙38，因此在涡轮机的操作期间允许刷毛组挠曲。
根据一个示例性、但非限定性实施例，密封载体18形成有轴向延伸侧板40(或轴向延伸部)，该轴向延伸侧板40从后板24轴向突出，并且形成有它自己的径向定向的T形狭槽(或第二狭槽)42。T形狭槽42接收蜂窝式密封部件44。蜂窝式密封部件44包括支撑蜂窝式密封元件(或第二密封元件)48的安装板或背衬46。蜂窝式密封台元件48被定位成与转子密封齿16相互作用。类似于总体密封组件18，蜂窝式密封部件44也由弓形段组成，每个密封段18支撑弓形蜂窝式密封段。
在示例性实施例中，多个刷毛26的尖端27径向突出到与第二密封元件48的径向向内突起相同的位置、更高的位置或更低的位置。
为了容纳轴向延伸侧板40，凹槽50在第一T形狭槽32的一侧或与其相邻形成于定子中。第二T形狭槽50的主干部分形成为包括从窄颈部分51延伸的相对渐缩的入口表面52、54，表面52在径向向内方向上进一步延伸，从而允许后板24为刷毛组26提供延伸支撑。
图2示出了组合式刷式/蜂窝式密封件的备选、但非限定性实施例。为了方便起见，各种附图标记(但是加有前缀“1”)用于表示相应部件。在该备选装置中轴向延伸侧部分或板140形成为使得第二狭槽142在一侧敞口，使得蜂窝式密封件148的安装或背衬板146可以借助于邻接侧板140的轴向边缘149的径向凸缘147直接螺栓连接到侧板140。螺栓151通过凸缘147直接延伸到侧板140中，由此将蜂窝式密封件148直接固定到密封载体118。也应当注意的是在该装置中，刷式密封件126与涡轮机定子112上的升高密封台113相互作用并且后板130现在形成有为蜂窝式密封件148提供完全背衬的径向表面153，而不是如图1的实施例中那样具有锥形表面52。
图3表示另一示例性、但非限定性实施例，该实施例类似于上面结合图2所述的实施例，特别是关于修改的蜂窝式密封背衬板246、径向凸缘247、轴向边缘249和螺栓251。然而在该实施例中，转子构造更类似于图1中所示的构造，区别在于径向延伸齿16具有比图1中的齿16明显更大的径向高度。在该装置中，刷式密封件226的后板224类似于图1中的后板30，但是表面部分252延伸并且也包括为蜂窝式密封件248提供完全背衬支撑的延伸径向表面253。
在其它示例性实施例中，轴向延伸侧板40、140和/或240可以在相反的轴向上从前板22、122和/或222延伸。
在又一个示例性实施例中，轴向延伸侧板或轴向延伸部40、140和/或240可以在相反方向上从前板22、122和/或222和后板24、124和/或224两者延伸，每个轴向延伸部支撑一个或多个蜂窝式密封件。
可理解的是，一个或多个轴向延伸侧板可以支撑两个或更多个并排密封元件，这取决于相对转子齿的数量。
可理解的是，一个或多个轴向延伸侧板可以支撑作为蜂窝式密封件的替代或附加的其它密封件，例如可磨损涂层密封件。
密封元件也可以与转子成某个角布置，即，相对于转子在任一轴向上具有倾斜。
本文中所述的发明提供一种紧凑设计，其能够实现更紧密的冷间隙，并且连续地提供流阻，这增加流动的阻力，进而改善性能。由密封载体承载的蜂窝式或其它密封元件也用作相邻刷式密封件的可靠后备，并且能够使得密封件易于维护和/或更换。
尽管已结合当前被认为最可行和优选的实施例描述了本发明，但是应当理解本发明不限于所公开的实施例，而是相反地，旨在涵盖包括在附带权利要求的精神和范围内的各种修改和等效装置。

Claims (20)

1.一种用于在旋转部件和大致围绕所述旋转部件的固定部件之间建立密封的混合密封载体，所述混合密封载体包括：
第一密封元件，所述第一密封元件保持在前端板和后端板之间并且适合于保持在形成于所述固定部件中的第一狭槽内；以及第二密封元件，所述第二密封元件容置在形成于所述前端板和所述后端板中的一个中的第二狭槽内。
2.根据权利要求1所述的混合密封载体，其中所述第一密封元件包括在所述前端板和所述后端板之间形成刷式密封件的刷毛。
3.根据权利要求1所述的混合密封载体，其中所述前端板和所述后端板中的所述一个包括所述后端板。
4.根据权利要求1所述的混合密封载体，其中所述第二狭槽为大致T形，具有向外和相对地渐缩的敞开端部。
5.根据权利要求1所述的混合密封载体，其中所述第二狭槽位于所述第一狭槽的径向内侧。
6.根据权利要求2所述的混合密封载体，其中所述多个刷毛的所述尖端在与所述第二密封元件的相应径向向内突起相同的位置、更高的位置或更低的位置径向地突出。
7.根据权利要求1所述的混合密封载体，其中所述第二密封元件包括蜂窝式密封件。
8.根据权利要求7所述的混合密封载体，其中所述蜂窝式密封件包括背衬板和适合于与所述旋转部件上的至少一个径向突出齿相互作用的蜂窝式密封元件。
9.根据权利要求1所述的混合密封载体，其中所述第一密封元件包括刷式密封件。
10.根据权利要求1所述的混合密封载体，其中所述密封载体包括多个弓形段，每个弓形段支撑所述第一密封元件和所述第二密封元件中的相应的一个。
11.一种安装在燃气涡轮压缩机的旋转部件和大致围绕所述旋转部件的固定部件之间的混合密封载体，所述混合密封载体包括：
多个刷毛，所述多个刷毛保持在前端板和后端板之间，形成刷式密封件，所述刷式密封件容置在形成于所述固定部件中的第一大致T形狭槽内；密封载体延伸部分，所述密封载体延伸部分与所述前端板和所述后端板中的至少一个形成一体并且在轴向上延伸，所述密封载体延伸部分容置在形成于所述固定部件中的所述第一大致T形狭槽的轴向延伸部内；以及至少一个附加密封件，所述至少一个附加密封件容置在形成于所述密封载体延伸部分中的第二大致T形狭槽内。
12.根据权利要求11所述的混合密封载体，其中所述固定部件包括燃气涡轮压缩机内缸，所述混合密封载体安装在大致围绕所述旋转部件的所述燃气涡轮压缩机的后部位置处以防止在通过所述压缩机的主要流动的方向中从高压区域至低压区域的泄漏。
13.根据权利要求11所述的混合密封载体，其中所述前板和所述后板中的所述至少一个包括所述前板和所述后板两者。
14.根据权利要求13所述的混合密封载体，其中所述密封载体包括多个弓形段，每个弓形段支撑所述刷式密封件和所述附加密封件中的相应的一个。
15.根据权利要求11所述的混合密封载体，其中所述至少一个附加密封件包括两个或更多个附加密封件。
16.根据权利要求11所述的混合密封载体，其中所述刷式密封件的所述尖端径向向内突出比所述至少一个附加密封件的相应径向向内突起更大的距离。
17.根据权利要求11所述的混合密封载体，其中所述至少一个附加密封件包括蜂窝式密封件和/或可磨损涂层密封件。
18.一种用于在旋转部件和大致围绕所述旋转部件的固定部件之间的建立密封的混合密封载体组件，所述混合密封载体组件包括：
多个弓形段，当组合时所述多个弓形段形成环形密封载体，每个弓形段具有第一密封元件，所述第一密封元件保持在前端板和后端板之间并且适合于保持在形成于所述固定部件中的第一狭槽内；密封载体延伸部分，所述密封载体延伸部分与所述前端板和所述后端板中的一个形成一体并且在轴向上延伸，所述密封载体延伸部分适合于容置在形成于所述固定部件中的所述第一狭槽的轴向延伸部内；以及第二密封元件，所述第二密封元件至少部分地容置在形成于所述密封载体延伸部分中的第二狭槽内；
其中所述第一密封元件包括刷式密封件；并且所述第二密封元件包括至少一个蜂窝式密封件。
19.根据权利要求18所述的混合密封载体组件，其中所述蜂窝式密封件包括背衬板，所述背衬板具有容置在所述第二狭槽内的第一轴向部分和紧固到所述密封载体延伸部分的径向表面的径向部分。
20.根据权利要求18所述的混合密封载体组件，其中所述蜂窝式密封件包括背衬板和蜂窝式密封元件，所述蜂窝式密封元件适合于与旋转部件上的至少一个径向突出齿相互作用。
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Date Code Title Description
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20130717