[发明专利]带有转子密封系统的流体机械

说明书

本发明涉及一种带有一转子密封系统的流体机械，该转子沿着一旋转轴延伸，并具有一第一动叶片和一在转子的周向上与第一动叶相邻的第二动叶片。

流体机械，例如涡轮机或压缩机的可旋转的动叶片的设计各不相同，但都是固定在一转子轴的圆周表面的整个外周上，该转子轴例如由叶轮构成。一个动叶片通常包括一个叶片翼型板、一个叶片平台以及一个带固定结构的叶根，该固定结构由一个对应互补地设计的凹入部分(例如为圆周槽或者轴向槽)接收在转子轴的圆周面上，通过这种方式固定动叶片。根据结构的不同，在将动叶片插入转子轴后，在相邻的区域之间形成间隙，这些间隙在涡轮机运转时会造成冷却介质的泄漏流，或者驱动转子的热作用流体的泄漏流。这种间隙例如出现在沿圆周方向相邻的动叶片的两彼此相邻的叶片平台之间，或者出现在转子轴的圆周面与一径向上与圆周面相邻的叶片平台之间。为了限制可能出现的泄漏流，例如防止冷却介质(例如冷却空气)流入燃气轮机的流动通道，人们一直积极地寻求合适的密封方案，即，该密封方案能耐高温并且能承受因作用在旋转系统上的巨大离心力所造成的机械负荷。

DE19810567A1公开了一种用于燃气轮机的动叶片的密封板。当供给动叶片的冷却空气泄漏到流动通道中时，将导致燃气轮机的效率的下降。插接在两相邻的动叶片之间的叶片平台之间的一间隙的密封板应该防止由于冷却空气的流出而形成的泄漏流。这种密封作用通过穿过不同的密封销的所述密封板在外部形成。这些密封销也插接在两相邻的动叶片的叶片平台之间。为实现理想地防止冷却空气从相邻的叶片平台泄漏出去的密封效果，必需采用大量的密封元件。

在美国专利US5599170中描述了一种用于燃气轮机动叶片的密封方案。在两个固定在一可绕一轴旋转的叶轮的圆周面上的彼此邻接的动叶片之间形成一基本上沿径向延伸的间隙和一基本上沿轴向延伸的间隙。一个密封件同时密封径向和轴向间隙。该密封件嵌入一由动叶片的叶片平台构成的空腔中。密封件具有一第一和一第二密封面，它们与径向和轴向间隙邻接。该密封件还有一倾斜于径向延伸的滑移面。该滑移面紧挨着一反动面，该反动面构成一设置在所述空间中可移动的反动式元件的局部表面。该密封作用通过由于动叶轮的旋转而作用在移动的反动式元件上的离心力达到。反动式元件在倾斜的滑移面上传递一个力，其作用在密封件上的径向分力使得第一密封面密封径向间隙，而其轴向分力作用在密封件上使得第二密封面密封径向间隙。这种密封方案不能防止冷却空气沿着叶轮的圆周面流出该圆周面与一径向上邻接该圆周面的动叶片平台之间的间隙，进入燃气轮机的流动通道。

类似的带有一个或多个密封件的昂贵装置，例如就象在德国专利申请DE 19810567 A1或美国专利文献US 5599170中所描述的那样，在一种流体机械中还被进一步用于防止流动的冲击流体，例如一种热烟气或蒸汽流入一转子的间隙区域和中间区域。冲击流体的这种流入可能导致动叶片相当大的损害。为了防止这种危险，通常在动叶片平台的朝向冲击流体流动一侧插入多个密封件。

在GB905582和EP0761930A1中描述了一种带有一盘状涡轮转子的涡轮机，其中，动叶片借助于一轴向枞树槽式连接固定在叶轮上。动叶片的轴向固定通过端侧固定在叶轮上的固定板实现，在此，也达到了某种针对冲击流体流入叶根槽区域的密封作用。

本发明的目的在于为一种流体机械提供一密封系统，这种流体机械带有一沿着一旋转轴线延伸的转子，该转子具有一第一动叶片和一沿转子圆周方向与该第一动叶片相邻的第二动叶片。该密封系统应该保证能够特别有效地限制可能出现的流过转子的间隙区域和中间空隙的泄漏流，并且能承受所产生的热负荷和机械负荷。

本发明的目的通过这样一种流体机械来实现，它带有一沿着一旋转轴线延伸的转子，该转子包括一圆周面，该圆周面由转子的径向外部界面限定，该转子还包括一承接结构以及一第一动叶片和一第二动叶片，它们分别具有一叶根和一与叶根相邻的叶片平台，第一动叶片的叶根及第二动叶片的叶根插入承接结构中，第一动叶片的叶片平台与第二动叶片的叶片平台邻接，在两叶片平台与圆周面之间构成一中间空隙，在圆周面上的该中间空隙中设置一密封系统。