燃氣輪機的靜子環密封結構的製作方法
2023-05-19 15:36:26 1
燃氣輪機的靜子環密封結構的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及燃氣輪機密封領域，提供了一種燃氣輪機的靜子環密封結構，包括第一靜子環、第二靜子環和密封件；第二靜子環與第一靜子環相對的一側設有環形卡槽；密封件的數量為多個，多個密封件均滑動插設於環形卡槽，每個密封件的兩端均設有貫穿其側壁的插接槽，每相鄰的兩個密封件之間設有一個封堵板，每個密封件的底部均彈性支撐有彈性機構，彈性機構用於使密封件與第一靜子環之間形成接觸密封。密封件通過彈簧與第二靜子環的環形卡槽以及第一靜子環之間形成柔性接觸，在第一靜子環與第二靜子環間發生距離變化時扔能保持密封。另外，隨著第一靜子環與第二靜子環間的間距逐漸變小，彈簧的彈力逐漸增大，因此具有較強的承載能力。
【專利說明】燃氣輪機的靜子環密封結構
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及燃氣輪機密封領域，特別提供一種燃氣輪機的靜子環密封結構。
【背景技術】
[0002]燃氣輪機中存在大量靜子環部件與靜子環部件之間的密封，其密封效果會影響到燃機的整體熱循環效率和機組的安全運行；同時由於燃氣輪機在高溫端部件，靜子環部件往往同時存在冷卻氣與高溫燃氣，因此需要密封的兩個靜子環部件往往存在較大的溫差，工作狀態下和常溫狀態下，靜子環間的間隙變化值非常大。
[0003]兩個需要密封的靜子環部件，受限於加工精度和裝配精度，往往同心度也無法很好的保證，有較大的偏心，因此需要密封結構同時能夠適應較大的間隙變化和在偏心情況下，保持密封效果。對於部分長懸臂結構的靜子環部件，還希望密封結構可以同時起到支承的作用，以優化承力設計。
[0004]結合圖1和圖2所示，現有用於燃氣輪機的第一靜子環I與第二靜子環2的密封裝置(兩個靜子環部件間的環形密封)，多為O型圈a密封和隔板b密封。
[0005]O型圈a密封的主要問題是:
[0006]1、0型圈a受限於材料問題，無法承受過高的溫度，無法應用於燃氣輪機的高溫部件。
[0007]2、受限於O型圈a的截面直徑，O型圈a密封對於靜子環部件間的不同心、相對變形適應能力有限，無法應用於同心度很差和溫差很大的兩個靜子環部件間的密封。
[0008]3、O型圈a無法提供徑向支承力，無法應用於較長的懸臂結構。
[0009]隔板b密封的主要問題是:
[0010]1、雖然可以適應較高的溫度和較大的間隙變形，但是無法提供徑向支承力，無法應用於較長的懸臂結構。
[0011]2、無法應用於軸向變形較大的情況。
[0012]隔板b密封結構，在徑向和軸向上存在間隙，密封效果差。
實用新型內容
[0013](一)要解決的技術問題
[0014]本實用新型要解決的問題是現有燃氣輪機中靜子環部件之間普遍採用的環形密封方式，無法承受高溫、變形適應能力有限、承載力有限；採用隔板密封的方式徑向支撐能力差，無法適應軸向較大的形變，在軸向和徑向上存在間隙，密封效果差，還沒有密封效果好，支撐能力佳、能夠適應形變的彈性密封裝置的問題。
[0015](二)技術方案
[0016]本實用新型提供的一種燃氣輪機的靜子環密封結構，包括第一靜子環、第二靜子環和密封件；第二靜子環與第一靜子環相對的一側設有環形卡槽；密封件的數量為多個，多個密封件均滑動插設於環形卡槽，每個密封件的兩端均設有貫穿其側壁的插接槽，每相鄰的兩個密封件之間設有一個封堵板，封堵板包括兩端分別插接於相鄰兩個密封件的插接槽的插接部，以及垂直於插接部設置用於密封相鄰兩個密封件之間縫隙的密封板；每個密封件的底部均彈性支撐有彈性機構，彈性機構用於使密封件與第一靜子環之間形成接觸密封。
[0017]優選的，環形卡槽的一側設有第一凸臺，密封件的一側設有第二凸臺，第二靜子環為分體式結構，用於使第二凸臺通過第二靜環的銜接斷面卡設到第一凸臺的下方形成限位。
[0018]優選的，第二凸臺位於密封件的進氣側。
[0019]優選的，第一凸臺與第二凸臺的接觸面向內傾斜。
[0020]優選的，環形卡槽的另一側設有第三凸臺；密封件的另一側設有第四凸臺；第三凸臺與第四凸臺的接觸面向外傾斜。
[0021]優選的，彈性機構包括限位塊、設置在環形卡槽下方的彈簧腔，以及設置在彈簧腔中的彈簧；
[0022]彈簧腔與環形卡槽之間連通有銷軸孔；
[0023]限位塊的一端設有銷軸，銷軸穿過銷軸孔並抵在密封件的底部；限位塊的一端設有彈簧限位部，彈簧限位部插接或套接於彈簧的一端，彈簧的另一端與第二靜子環連接。
[0024]優選的，彈簧腔貫穿出第二靜子環，彈簧腔的開口處活動插設有栓塞，彈簧的通過栓塞與第二靜子環連接。
[0025]優選的，每個密封件的底部至少彈性支撐有兩個彈性機構。
[0026]優選的，密封件的數量為至少三個。
[0027]優選的，密封件由不鏽鋼耐熱鋼0Crl8Ni9製成
[0028](三)有益效果
[0029]本實用新型提供了一種燃氣輪機的靜子環密封結構，包括第一靜子環、第二靜子環和密封件；第二靜子環與第一靜子環相對的一側設有環形卡槽；密封件滑動插設於環形卡槽；密封件的底部彈性支撐有彈性機構，彈性機構用於使密封件與第一靜子環之間形成接觸密封。
[0030]密封件通過彈簧與第二靜子環的環形卡槽以及第一靜子環之間形成柔性接觸，在第一靜子環與第二靜子環間發生距離變化時扔能保持密封。另外，隨著第一靜子環與第二靜子環間的間距逐漸變小，彈簧的彈力逐漸增大，因此具有較強的承載能力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]圖1是現有採用O型圈密封結構的燃氣輪機的靜子環密封結構的示意圖；
[0032]圖2是現有採用隔板密封結構的燃氣輪機的靜子環密封結構的示意圖；
[0033]圖3是本實用新型實施例一的燃氣輪機的靜子環密封結構的截面視圖；
[0034]圖4是本實用新型實施例一的密封件的安裝圖；
[0035]圖5是本實用新型實施例二的燃氣輪機環形靜子環密封結構的示意圖。
[0036]附圖標記:
[0037]1、第一靜子環；2、第二靜子環；21、第一凸臺；22、第三凸臺；3、密封件；31、第二凸臺；32、第四凸臺；4、限位塊；5、彈簧；6、栓塞；7、封堵板；a、O型圈；b、隔板。
【具體實施方式】
[0038]下面結合附圖和實施例，對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用於說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的範圍。
[0039]在本實用新型的描述中，除非另有說明，術語「上」、「下」、「頂部」、「底部」、「豎直」
等指示的方位或狀態關係為基於附圖所示的方位或狀態關係，僅是為了便於描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。
[0040]在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。
[0041]實施例一
[0042]靜子環是燃氣輪機中大量使用的部件，由於燃氣輪機的高溫環境，以及因靜子環間的溫差而導致的不規則距離變化，使得靜子環間的密封成為一大難題。
[0043]本實用新型實施例一提供了一種燃氣輪機的靜子環密封結構，結合圖3和圖4所示，該密封結構包括第一靜子環1、第二靜子環2和密封件3 ;第二靜子環2與第一靜子環I相對的一側設有環形卡槽；密封件3的數量為多個，其內、外兩側分別為與第二靜子環和第一靜子環向貼合的弧形結構，為了使其能夠承受高溫，密封件3優選由不鏽鋼耐熱鋼0Crl8Ni9材料製成，多個密封件3均滑動插設於環形卡槽。
[0044]每個密封件3的兩端均開設有插接槽，插接槽至少要貫穿密封件3的進氣側，封堵板7設有插接部，封堵板7通過插接部活動插接於相鄰兩個密封件3的插接槽中，插接部能夠隨兩密封件3之間的距離變化而在插接槽中滑動而保持插設狀態，封堵板7的插接部沿密封件的進氣側插入，封堵板的底部和頂部分別與第二靜環的外側和第一靜環的內側貼合，在風力的作用下緊貼在密封件的進氣側，形成良好的密封。
[0045]每個密封件3的底部均彈性支撐有彈性機構5，彈性機構5用於使密封件3與第一靜子環I之間形成接觸密封。當第一靜子環I與第二靜子環2之間由於溫差的變化而發生相對間隙的變化時，各個密封件3下方的彈性機構5使各個密封件3的頂部時刻與外部的第一靜環I保持密封。
[0046]隨著第一靜環I的膨脹或縮小，各個密封件3之間的間隙會發生變化，各個密封件7的插接部在各個插接槽中具有插接餘量，能夠時刻保持插接狀態；密封件7的密封板的寬度具有餘量，能夠適應密封件3之間縫隙的變化。另外，隨著第一靜子環I與第二靜子環2間的間距逐漸變小，彈性機構5的彈力逐漸增大，具有較強的承載能力，且能夠保持良好的密封效果。
[0047]如圖3所示，彈性機構5包括限位塊4、設置在環形卡槽下方的彈簧腔以及設置在彈簧腔中的彈簧；彈簧腔貫穿出第二靜子環2的底面，彈性5設置在彈簧腔中；彈簧腔與環形卡槽之間通過銷軸孔連通，彈性機構5通過限位塊4彈性支撐在密封件3的底部；限位塊4的一端設有銷軸，銷軸穿過所述銷軸孔並抵在所述密封件3的底部。彈簧限位部插接於彈簧的一端，彈簧的另一端與第二靜子環連接。
[0048]應當說明的是，彈簧限位部也可以是套筒狀而套接在彈簧外，只要使限位塊4的外徑與彈簧腔的內徑相適應，對限位塊4形成徑向上的限位即可，以避免彈簧發生傾斜而降低彈性支撐效果；限位塊4的另一端設有銷軸，銷軸穿過銷軸孔並抵在密封件3的底部，銷軸沿銷軸孔上下穿梭，從而使彈簧兩端無相對錯位而降低彈性性能。彈簧腔的開口處活動插設有栓塞6，栓塞6優選為與彈簧腔螺紋配合連接，彈簧的底端還可以是與限位塊4固定連接，使得限位塊4和彈簧方便安裝。
[0049]優選的，密封件3的數量至少為三個，這樣將多個密封件3組成的環形的整體擴展或縮小量分攤到各個間隙上，避免相鄰兩個密封件3之間的間距變化量過大，若密封件3的間距變化量過大，需要使插接槽開設得較深，而由於密封件3的厚度有限，過深的插接槽容易導緻密封件3的整體密封效果下降，或密封件3的厚度根本無法滿足插接槽的深度要求。
[0050]另外，每個密封件3的底部至少彈性支撐有兩個彈性機構5，以使密封件3的各處受力均衡，保證各個密封件3的頂部均勻地與第一靜子環形成密封壓接。
[0051]環形卡槽的一側設有第一凸臺21，密封件3的一側設有第二凸臺31，第二靜子環2為分體式結構，可以是由兩個180°的半圓形的第二靜環拼接而成，用於使第二凸臺31通過第二靜環2的銜接斷面卡設到第一凸臺21的下方形成限位。並且密封件3的第二凸臺32設置在密封件3的進氣側，密封件3的背面與環形卡槽的另一側側壁為平面接觸，密封件3在風力的作用下其背面與環形卡槽的側壁滑動密封接觸。
[0052]本實施例一的安裝過程及使用狀態為:
[0053]將各個密封件依次有第二靜子環的斷面處卡入到環形卡槽中，在各個密封件之間插入封堵板，將限位塊裝入到彈簧腔中，使其銷軸穿過銷軸孔而抵在密封件的底部，此時一隻手可以將限位塊按在彈簧孔內，另一隻手持握栓塞，使栓塞頂部的彈簧套在限位塊底部的彈簧限位部上，再上緊栓塞，栓塞表面可塗防咬合劑，防止高溫條件下，螺紋發生咬合無法拆卸；限位塊在彈簧彈力作用下將密封件頂起，使密封件的頂部與第一靜子環之間形成壓力密封，密封件的第二凸臺與環形卡槽的第一凸臺之間形成壓力密封，由此完成安裝。
[0054]使用時，由於封堵板的密封板朝向氣體吹動方向，封堵板在風力的作用下會與密封件貼合，對密封件間的縫隙形成密封；多個密封件的在風壓作用下整體後移，各個密封件的背面與環形卡槽的側壁形成相對壓力而密封。
[0055]當第一靜子環的直徑增大時，各個密封件間的縫隙也會隨之增大，而各個封堵板的插接部在兩兩密封件間的插接槽中滑動，由於插接部具有插接餘量，不會從插接槽中滑出；封堵板的密封板相對於兩兩密封件間的縫隙也具有餘量，也會保持遮擋而密封。
[0056]當第一靜子環與第二靜子環的間距增大時，各個密封件會在彈性機構的作用下時刻保持與第一靜環的密封，各個密封件間的密封狀態同上。另外由於第一靜子環與第二靜子環的間距變化，封堵板的密封面可能會出現無法遮擋整條密封件間的間隙的現象，但由於第一靜子環與第二靜子環的間距變化不會很大，在一般情況下其變化量僅為I?2mm，而且未遮擋部分又在密封件間的縫隙處，其漏氣量十分微小，不會對靜子間的密封產生影響。
[0057]實施例二
[0058]本實施例二提供的一種燃氣輪機的靜子環密封結構，其結構形式與實施例一基本相同，相同之處不再贅述，不同之處在於:
[0059]如圖5所示，第一凸臺21位於環形卡槽的開口處，其下表面在環形卡槽的徑向上向內傾斜；第二凸臺31的上表面沿環形卡槽的徑向向內傾斜，使第一凸臺21與第二凸臺31的接觸面沿環形卡槽的徑向斜向內傾斜，當彈性機構5對密封件3的支撐力等於第一靜子環I對密封件3的壓力與第一凸臺21對第二凸臺31的縱向壓力之和時(密封件3的重力忽略不計)，即第一靜子環I對密封件3的壓力較小時，在密封件3的頂端與第一靜子環I之間，以及密封件3的第二凸臺31與第一靜子環I的第一凸臺21之間保持壓接狀態而密封，第一靜子環I與第二靜子環2之間形成密封。在第一凸臺21與第二凸臺31之間存在相對壓力的前提下，當第一靜子環I與第二靜子環2間的距離發生變化時，第二凸臺31會與第一凸臺21之間發生相對滑動，而密封件3在縱向上亦產生位移，因此使密封件3的頂端與第一靜子環I與第二靜子環2之間，通過第一靜子環I與密封件3之間的接觸以及第一凸臺21與第二凸臺31之間的接觸而動態接觸式密封。
[0060]環形卡槽中與第一凸臺21相對的一側側壁上設有第三凸臺22，第三凸臺22接近環形卡槽的槽底，第三凸臺22的上表面沿環形卡槽的徑向斜向外傾斜；密封件3上與第二凸臺31相對的一側設有第四凸臺32，第四凸臺32的下表面沿密封件3的徑向斜向外傾斜，從而第三凸臺22與第四凸臺32的接觸面沿環形卡槽的徑向斜向外傾斜。當第一靜子環I對密封件3的壓力等於第三凸臺22對第四凸臺32的縱向壓力與彈性機構5對密封件3的支撐力之和時(不計密封件3的自身重力)，即第一靜子環I對密封件3的壓力較大時，密封件3的頂端與第一靜子環I之間，以及第三凸臺22與第四凸臺32之間形成密封，即第一靜子環I與第二靜子環2之間保持密封。在第三凸臺22與第四凸臺32之間存在相對壓力的前提下，當第一靜子環I與第二靜子環2間的距離發生變化時，第三凸臺22與第四凸臺32之間發生相對滑動，密封件3在縱向上也產生位移，由此使第一靜子環I與第二靜子環2之間通過第一靜子環I與密封件3之間的接觸以及第三凸臺22與第四凸臺32之間的接觸而始終保持密封。
[0061 ] 實施例二的使用狀態為:
[0062]當第一靜子環距離第二靜子環較遠時，彈簧通過限位塊對密封件產生向上的支撐力，第一靜環和第一凸臺對密封件產生向下的壓力，此時第一靜子環與密封件之間，以及第一凸臺與第二凸臺之間形成密封；
[0063]當第一靜子環逐漸靠近第二靜子環時，密封件隨之發生向下的位移，第二凸臺與第一凸臺之間發生相對滑動，並且二者之間的相對壓力逐漸減小，直至減小到零，此時第三凸臺與第四凸臺之間逐漸產生相對壓力而形成密封。
[0064]隨著密封件的下壓，限位塊沿彈簧槽向下滑動，彈簧受到限位部的限位而縱向壓縮，彈簧的彈力隨著壓縮量的遞增而增大，因此承載能力也隨之增強，並且在第一靜子環與第二靜子環之間的間距變化時，密封件與第二靜子環之間始終保持密封狀態。
[0065]以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型技術原理的前提下，還可以做出若干改進和替換，這些改進和替換也應視為本實用新型的保護範圍。
【權利要求】
1.一種燃氣輪機的靜子環密封結構，包括第一靜子環(I)、第二靜子環(2)和密封件(3);其特徵在於，所述第二靜子環(2)與第一靜子環(I)相對的一側設有環形卡槽；所述密封件(3)的數量為多個，多個所述密封件(3)均滑動插設於所述環形卡槽，每相鄰的兩個所述密封件(3)之間設有一個封堵板(7);每個所述密封件(3)的底部均彈性支撐有彈性機構(5)，所述彈性機構(5)用於使所述密封件(3)與所述第一靜子環(I)之間形成接觸密封。
2.根據權利要求1所述的燃氣輪機的靜子環密封結構，其特徵在於，每個所述密封件(3)的兩端均開設有插接槽，所述封堵板(7)設有插接部，所述封堵板(7)通過所述插接部活動插接於相鄰兩個所述密封件(3)的插接槽中。
3.根據權利要求1所述的燃氣輪機的靜子環密封結構，其特徵在於，所述環形卡槽的一側設有第一凸臺(21)，所述密封件(3)的一側設有第二凸臺(31)，所述第二靜子環(2)為分體式結構，用於使所述第二凸臺(31)通過所述第二靜環(2)的銜接斷面卡設到所述第一凸臺(21)的下方形成限位。
4.根據權利要求3所述的燃氣輪機的靜子環密封結構，其特徵在於，所述第二凸臺(32)位於所述密封件(3)的進氣側。
5.根據權利要求3所述的燃氣輪機的靜子環密封結構，其特徵在於，所述第一凸臺(21)與第二凸臺(31)的接觸面向內傾斜。
6.根據權利要求5所述的燃氣輪機的靜子環密封結構，其特徵在於，所述環形卡槽的另一側設有第三凸臺(22);所述密封件(3)的另一側設有第四凸臺(32);所述第三凸臺(22)與所述第四凸臺(32)的接觸面向外傾斜。
7.根據權利要求1-6任一項所述的燃氣輪機的靜子環密封結構，其特徵在於，所述彈性機構(5)包括限位塊(4)、設置在所述環形卡槽下方的彈簧腔，以及設置在所述彈簧腔中的彈簧； 所述彈簧腔與所述環形卡槽之間連通有銷軸孔； 所述限位塊(4)的一端設有銷軸，所述銷軸穿過所述銷軸孔並抵在所述密封件(3)的底部；所述限位塊(4)的一端設有彈簧限位部，所述彈簧限位部插接或套接於所述彈簧的一端，所述彈簧的另一端與所述第二靜子環(2)連接。
8.根據權利要求7所述的燃氣輪機的靜子環密封結構，其特徵在於，所述彈簧腔貫穿出所述第二靜子環(2)，所述彈簧腔的開口處活動插設有栓塞￠)，所述彈簧的通過所述栓塞(6)與所述第二靜子環(2)連接。
9.根據權利要求1-6任一項所述的燃氣輪機的靜子環密封結構，其特徵在於，每個所述密封件(3)的底部至少彈性支撐有兩個彈性機構(5)。
10.根據權利要求1-6任一項所述的燃氣輪機的靜子環密封結構，其特徵在於，所述密封件(3)的數量為至少三個。
【文檔編號】F02C7/28GK204226021SQ201420506861
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年9月3日 優先權日:2014年9月3日
【發明者】於寧, 韓衝, 沈自榮, 朱錦燦 申請人:北京華清燃氣輪機與煤氣化聯合循環工程技術有限公司