包括部分填充間隙的密封組件的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種包括部分填充間隙的密封組件。在一個實施例中，所述密封組件包括：轉(zhuǎn)子；位于所述轉(zhuǎn)子周圍的定子；以及位于所述轉(zhuǎn)子與所述定子之間的多個密封葉，所述多個密封葉周向堆疊在所述轉(zhuǎn)子周圍，以在所述轉(zhuǎn)子與所述定子之間形成密封環(huán)，其中相鄰密封葉之間的間隙被部分填充，以使接觸面和剩余間隙位于相鄰密封葉之間，其中所述接觸面產(chǎn)生摩擦以減輕運行期間的振動。此類阻尼效應(yīng)仍然允許所述密封葉以最小葉振動進(jìn)行順應(yīng)運動。此外，可在根間隙中使用更厚且更具彈性的葉，同時減少泄漏。
【專利說明】包括部分填充間隙的密封組件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種渦輪機(jī)，確切地說，涉及一種用于渦輪機(jī)的密封組件。
【背景技術(shù)】
[0002]對于諸如蒸汽渦輪機(jī)和其他渦輪機(jī)等渦輪機(jī)而言，旋轉(zhuǎn)軸(即轉(zhuǎn)子)與定子之間的動態(tài)密封至關(guān)重要。存在多種不同類型的密封件可以減少泄漏并提高渦輪機(jī)的效率，例如J形密封件、刷式密封件和以及葉式/板式密封件。J形密封件是減小轉(zhuǎn)子與定子之間泄漏通道的徑向環(huán)。刷式密封件和板式/葉式密封件將泄漏減至最少。自適應(yīng)(Compliant)板式/葉式密封件填充轉(zhuǎn)子與定子之間的空間，并且在流體壓力下，葉尖順應(yīng)運動(Movecompliantly)以便在不直接接觸的情況下緊密密封轉(zhuǎn)子表面。葉尖順應(yīng)運動能夠確保泄漏最少，并且能夠適應(yīng)高軸向壓力。但是，如圖1所示，在傳統(tǒng)的密封組件中，轉(zhuǎn)子10的直徑小于定子12的直徑。因此，當(dāng)密封葉14包括恒定厚度時，將存在根間隙16。
[0003]在高壓下,從根間隙16流出少量流體能夠?qū)崿F(xiàn)順應(yīng)運動(Compliant motion),以確保適當(dāng)密封。但是，根間隙16會降低每個密封葉14的堅固性并可能導(dǎo)致明顯振動，致使密封葉14損壞。如增加密封葉14的厚度，則密封葉14將更具彈性，但會增大根間隙16并導(dǎo)致振動效應(yīng)增大且流體泄漏增多。
實用新型內(nèi)容
[0004]本說明書公開了一種用于減小轉(zhuǎn)子與定子之間泄漏的密封組件。在一個實施例中，所述密封組件包括:轉(zhuǎn)子；位于所述轉(zhuǎn)子周圍的定子；以及位于所述轉(zhuǎn)子與所述定子之間的多個密封葉，所述多個密封葉周向堆疊在所述轉(zhuǎn)子周圍，以在所述轉(zhuǎn)子與所述定子之間形成密封環(huán)，其中相鄰密封葉之間的根間隙被部分填充，以使接觸面和剩余間隙位于相鄰密封葉之間，其中所述接觸面產(chǎn)生摩擦以減輕運行期間的振動。此類阻尼效應(yīng)仍然允許所述密封葉以最小葉振動進(jìn)行順應(yīng)運動。此外，可以在根間隙中使用更厚且更具彈性的葉，同時減少泄漏。
[0005]本實用新型的第一方面提供了一種位于轉(zhuǎn)子與定子之間的密封件，所述密封件包括:位于所述轉(zhuǎn)子與所述定子之間的多個密封葉，所述多個密封葉周向堆疊在所述轉(zhuǎn)子周圍，以在所述轉(zhuǎn)子與所述定子之間形成密封環(huán)，其中相鄰密封葉之間的間隙被部分填充，以使接觸面和剩余間隙位于相鄰密封葉之間，其中所述接觸面產(chǎn)生摩擦以減輕運行期間的振動。
[0006]所述密封件進(jìn)一步包括位于相鄰密封葉之間的墊片，用于部分填充相鄰密封葉之間的間隙。
[0007]其中，每個墊片短于每個所述密封葉。
[0008]其中，所述剩余間隙允許所述多個密封葉進(jìn)行順應(yīng)運動，以減少運行期間的泄漏。
[0009]所述密封件進(jìn)一步包括位于相鄰密封葉之間的成形密封葉，用于部分填充相鄰密封葉之間的間隙。[0010]其中，所述成形密封葉的一部分包括至少一個成形形狀。
[0011]所述密封件進(jìn)一步包括位于每個所述密封葉的表面上的多個實心突起，用于部分填充相鄰密封葉之間的間隙。
[0012]其中，所述多個實心突起形成相鄰密封葉之間的所述接觸面。
[0013]其中,所述多個實心突起包括條帶或襯墊。
[0014]本實用新型第二方面提供了一種位于轉(zhuǎn)子與定子之間的密封組件，所述密封組件包括:轉(zhuǎn)子;位于所述轉(zhuǎn)子周圍的定子；以及位于所述轉(zhuǎn)子與所述定子之間的多個密封葉，所述多個密封葉周向堆疊在所述轉(zhuǎn)子周圍，以在所述轉(zhuǎn)子與所述定子之間形成密封環(huán)，其中相鄰密封葉之間的間隙被部分填充，以使接觸面和剩余間隙位于相鄰密封葉之間，其中所述接觸面產(chǎn)生摩擦以減輕運行期間的振動。
[0015]所述密封組件進(jìn)一步包括位于相鄰密封葉之間的墊片，用于部分填充相鄰密封葉之間的間隙。
[0016]其中，每個墊片短于每個所述密封葉。
[0017]其中，所述剩余間隙允許所述多個密封葉進(jìn)行順應(yīng)運動，以減少運行期間的泄漏。
[0018]所述密封組件進(jìn)一步包括位于相鄰密封葉之間的成形密封葉，用于部分填充相鄰密封葉之間的間隙。
[0019]其中，所述成形密封葉的一部分包括至少一個成形形狀。
[0020]所述密封組件進(jìn)一步包括位于每個所述密封葉的表面上的多個實心突起，用于部分填充相鄰密封葉之間的間隙。
[0021]其中，所述多個實心突起形成相鄰密封葉之間的所述接觸面。
[0022]其中,所述多個實心突起包括條帶或襯墊。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]通過結(jié)合示出本實用新型多個實施例的附圖閱讀以下對本實用新型各方面的詳細(xì)描述，可以更容易地了解本實用新型的這些和其他特征，在附圖中:
[0024]圖1示出了傳統(tǒng)板式密封組件的局部截面圖。
[0025]圖2示出了根據(jù)本實用新型實施例的密封組件的局部截面圖。
[0026]圖3示出了根據(jù)本實用新型實施例的密封組件的局部截面圖。
[0027]圖4示出了根據(jù)本實用新型實施例的密封組件的局部截面圖。
[0028]請注意，本實用新型的附圖并不一定按比例繪制。附圖僅用于示出本實用新型的典型方面，因此不視作對本實用新型范圍的限定。在附圖中，類似的數(shù)字表示多幅附圖中類似的元件。
【具體實施方式】
[0029]如上所述，本實用新型涉及一種渦輪機(jī)，確切地說，涉及一種用于渦輪機(jī)的密封組件。
[0030]對于渦輪機(jī)而言，旋轉(zhuǎn)軸(即轉(zhuǎn)子)與定子之間的動態(tài)密封至關(guān)重要。密封葉填充轉(zhuǎn)子與定子之間的空間，并且在流體壓力下，葉尖順應(yīng)運動，以便在不直接接觸的情況下緊密密封轉(zhuǎn)子表面。但是，如圖1所示，在傳統(tǒng)的板式密封組件中，轉(zhuǎn)子10的直徑小于定子12的直徑。因此，當(dāng)密封葉14包括恒定厚度時，將存在根間隙16。
[0031]在高壓下，從根間隙16流出少量流體能夠?qū)崿F(xiàn)順應(yīng)運動，以確保適當(dāng)密封。但是，根間隙16會降低每個密封葉14的堅固性并可能導(dǎo)致明顯振動，致使密封葉14損壞。如增加密封葉14的厚度，則密封葉14將更具彈性和耐久性，但會增大根間隙16并導(dǎo)致流體泄漏增多。因此，盡管增加密封葉14的厚度較不易遭受損壞，但仍然會因為增加泄漏而不適用。因此，需要使密封件允許在增加密封葉14厚度的同時具有提供適當(dāng)密封的根間隙16，從而減少轉(zhuǎn)子10與定子12之間的泄漏，并且減輕震動以將對密封葉14的損害降至最小。
[0032]本說明書公開了一種用于減小轉(zhuǎn)子與定子之間泄漏的密封組件。在一個實施例中，所述密封組件包括:轉(zhuǎn)子；位于所述轉(zhuǎn)子周圍的定子；以及位于所述轉(zhuǎn)子與所述定子之間的多個密封葉，所述多個密封葉周向堆疊在所述轉(zhuǎn)子周圍，以在所述轉(zhuǎn)子與所述定子之間形成密封環(huán)，其中相鄰密封葉之間的間隙被部分填充，以使接觸面和剩余間隙位于相鄰密封葉之間，其中所述接觸面產(chǎn)生摩擦以減輕運行期間的振動。根間隙內(nèi)的接觸面操作性地提供必要的阻尼和堅固性，以確保對每個密封葉的損害最小。此類阻尼效應(yīng)仍然允許所述密封葉以最小葉振動進(jìn)行順應(yīng)運動。此外，可以在根間隙中使用更厚且更具彈性的葉，同時減少泄漏。
[0033]現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖2，其中示出了根據(jù)本實用新型實施例的密封組件100的局部截面圖。如圖2所示，多個密封葉14位于旋轉(zhuǎn)軸10 (未圖示)與定子12之間。多個密封葉14周向堆疊在旋轉(zhuǎn)軸10周圍，以在旋轉(zhuǎn)軸10與定子12之間形成密封環(huán)(未圖示)。盡管圖2中僅示出了三個密封葉14，但應(yīng)了解，密封組件100可以包括任何數(shù)量的密封葉14，并且圖示的三個密封葉14僅用于便于闡明。此外，應(yīng)了解，密封葉14可以包括不同設(shè)計所需的任何厚度。密封葉14可以包括允許順應(yīng)運動的任何寬度和側(cè)面特征。
[0034]如上所述，每個密封葉14包括沿密封葉14的恒定厚度。由于定子12的直徑大于旋轉(zhuǎn)軸10的直徑，根間隙16形成于相鄰密封葉14之間。盡管由于僅圖示了三個密封葉14，因而僅圖示了兩個根間隙16，但是應(yīng)了解，根間隙16可以圍繞旋轉(zhuǎn)軸10位于每對相鄰葉片14之間。應(yīng)了解，實際根間隙16和葉14厚度小于圖中所示。附圖中僅出于闡明目的對這些特征進(jìn)行了放大。
[0035]在圖2所示密封組件100的所述實施例中，根間隙16被墊片20部分填充。每個墊片20的長度小于每個密封葉14。因此，根間隙16僅被部分填充。根間隙16頂部存在朝向旋轉(zhuǎn)軸10的剩余間隙24，并且密封葉14與墊片20之間存在朝向定子12的剩余間隙24。每個墊片20附接到定子12(即定子環(huán)，安裝在定子12上)。在結(jié)構(gòu)振動和順應(yīng)運動中，摩擦在接觸面22處發(fā)生，以提供必要的振動阻尼。剩余間隙24允許密封葉14順應(yīng)運動以確保適當(dāng)密封。因此，能夠同時提供順應(yīng)運動(通過剩余間隙24)和振動阻尼(通過接觸面22)。
[0036]墊片20的長度和厚度可以調(diào)整，以允許多個剩余間隙24 (和多個接觸面22)，并且將取決于對轉(zhuǎn)子10的密封組件100的設(shè)計需求。較厚墊片20將提供更大阻尼和更大堅固性(即，更多接觸面22和較小剩余間隙24)，但同時還為順應(yīng)運動提供更多穩(wěn)定性和靈活性。墊片20可以通過所屬領(lǐng)域中已知的任何附接方法(例如但不限于焊接)附接到定子12(即定子環(huán))。
[0037]現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖3，其中示出了根據(jù)本實用新型實施例的密封組件200的局部截面圖。密封組件200包括與密封組件100類似的特征，例如轉(zhuǎn)子10、定子12、密封葉14和根間隙
16。但是，在圖3所示的實施例中，根間隙16被相鄰密封葉14之間的成形密封葉(Formedseal leaf) 30部分填充。也就是說,成形密封葉30的一部分包括至少一個成形形狀。如圖3所示，成形密封葉30的一部分包括連續(xù)波形。但是，應(yīng)了解，所述至少一個成形波形包括非連續(xù)的隨機(jī)波形。此外，應(yīng)了解，所述至少一個成形形狀可以包括任何形狀。成形密封葉30的一部分位于根間隙16的較大端，更接近定子12。
[0038]成形密封葉30的長度大于多個密封葉14。但是，成形密封葉30的一部分彎曲成連續(xù)波形或任何其他形狀中，以便其長度與多個密封葉14相同。成形密封葉30的一部分的連續(xù)波形產(chǎn)生接觸面32和剩余間隙34。接觸面32提供摩擦，以在運行期間提供振動阻尼。連續(xù)波形中的較短波形間隔(即，更多“波”)提供更多接觸面32和較小剩余間隙34。這將增加密封葉14堅固性和耐久性，同時還可提高穩(wěn)定性和靈活性，以允許每個密封葉14進(jìn)行順應(yīng)運動。因此，可以同時提供順應(yīng)運動(通過剩余間隙34)和振動阻尼(通過接觸面32)。成形密封葉30可以使用當(dāng)前已知或以后開發(fā)的任何方法成形，例如但不限于，沖壓和/或壓型。
[0039]現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖4，其中示出了根據(jù)本實用新型實施例的密封組件300的局部截面圖。密封組件300包括與密封組件100和密封組件200類似的特征，例如轉(zhuǎn)子10、定子12、密封葉14和根間隙16。但是，在圖4所示的實施例中，根間隙16被每個密封葉14表面上的多個突起40部分填充。
[0040]多個突起40在圖4中被圖示為條帶(即矩形)。但是應(yīng)了解，多個突起40可以包括任何形狀，例如襯墊形(即球形)，或者其他任何形狀。此外應(yīng)了解，多個突起40是固體的，并且可以沿每個密封葉14的表面形成任何圖案。也就是說，多個突起40可以為連續(xù)或隨機(jī)圖案。接觸面42形成于相鄰密封葉14的突起40之間，或者形成于密封葉14上的突起40與相鄰密封葉14的表面之間。多個突起40可以位于每個密封葉14的任一表面上。
[0041]在本實施例中，較大數(shù)量的突起40將增加接觸面42并減小剩余間隙44。這將增加密封件14的堅固性并通過摩擦改進(jìn)振動阻尼。但是，密封葉14將具有更大的穩(wěn)定性和靈活性，以允許進(jìn)行順應(yīng)運動。因此，能夠同時提供順應(yīng)運動(通過剩余間隙44)和振動阻尼(通過接觸面42)。多個突起40可以使用當(dāng)前已知或以后開發(fā)的任何方法形成，例如但不限于，圖案化真空等離子沉積和/或電鍍(Electro-deposition)。
[0042]本說明書中所用的術(shù)語僅用于描述特定實施例，并不限定本實用新型。除非上下文另作明確規(guī)定，否則本說明書中所用的單數(shù)形式“一種”、“一個”和“所述”意在同時包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)進(jìn)一步了解，說明書中所用的術(shù)語“包括”和/或“包含”指定存在所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或部件，但并不排除存在或附加一個或多個其他特征、整體、步驟、操作、元件、部件和/或其組合。
[0043]本說明書使用各個實例來揭示本實用新型，包括最佳模式，同時也讓所屬領(lǐng)域的任何技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本實用新型，包括制造并使用任何器件或系統(tǒng)，以及實施所涵蓋的任何方法。本實用新型的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書界定，并可包括所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員想出的其他實例。如果其他此類實例的結(jié)構(gòu)要素與權(quán)利要求書的字面意義相同，或如果此類實例包括的等效結(jié)構(gòu)要素與權(quán)利要求書的字面意義無實質(zhì)差別，則此類實例也在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于轉(zhuǎn)子與定子之間的密封件，所述密封件包括: 位于所述轉(zhuǎn)子與所述定子之間的多個密封葉，所述多個密封葉周向堆疊在所述轉(zhuǎn)子周圍，以在所述轉(zhuǎn)子與所述定子之間形成密封環(huán)； 其中相鄰密封葉之間的間隙被部分填充，以使接觸面和剩余間隙位于相鄰密封葉之間，其中所述接觸面產(chǎn)生摩擦以減輕運行期間的振動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封件，進(jìn)一步包括位于相鄰密封葉之間的墊片，用于部分填充相鄰密封葉之間的間隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的密封件，其中每個墊片短于每個所述密封葉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封件，其中所述剩余間隙允許所述多個密封葉進(jìn)行順應(yīng)運動，以減少運行期間的泄漏。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封件，進(jìn)一步包括位于相鄰密封葉之間的成形密封葉，用于部分填充相鄰密封葉之間的間隙。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的密封件，其中所述成形密封葉的一部分包括至少一個成形形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求 1所述的密封件，進(jìn)一步包括位于每個所述密封葉的表面上的多個實心突起，用于部分填充相鄰密封葉之間的間隙。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的密封件，其中所述多個實心突起形成相鄰密封葉之間的所述接觸面。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的密封件，其中所述多個實心突起包括條帶或襯墊。
10.一種位于轉(zhuǎn)子與定子之間的密封組件，所述密封組件包括: 轉(zhuǎn)子； 位于所述轉(zhuǎn)子周圍的定子；以及 位于所述轉(zhuǎn)子與所述定子之間的多個密封葉，所述多個密封葉周向堆疊在所述轉(zhuǎn)子周圍，以在所述轉(zhuǎn)子與所述定子之間形成密封環(huán)； 其中相鄰密封葉之間的間隙被部分填充，以使接觸面和剩余間隙位于相鄰密封葉之間，其中所述接觸面產(chǎn)生摩擦以減輕運行期間的振動。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的密封組件，進(jìn)一步包括位于相鄰密封葉之間的墊片，用于部分填充相鄰密封葉之間的間隙。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的密封組件，其中每個墊片短于每個所述密封葉。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的密封組件，其中所述剩余間隙允許所述多個密封葉進(jìn)行順應(yīng)運動，以減少運行期間的泄漏。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的密封組件，進(jìn)一步包括位于相鄰密封葉之間的成形密封葉，用于部分填充相鄰密封葉之間的間隙。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的密封組件，其中所述成形密封葉的一部分包括至少一個成形形狀。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的密封組件，進(jìn)一步包括位于每個所述密封葉的表面上的多個實心突起，用于部分填充相鄰密封葉之間的間隙。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的密封組件，其中所述多個實心突起形成相鄰密封葉之間的所述接觸面。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的密封組件，其中所述多個實心突起包括條帶或襯墊。
【文檔編號】F01D11/08GK203756243SQ201320735738
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月19日
【發(fā)明者】羅躍鋒, W.E.阿迪斯, H.V.德奧 申請人:通用電氣公司