[发明专利]采用瓦片式柔性板部件的轴密封

说明书

技术领域

本发明涉及典型地在涡轮机械中位于旋转部件和静止部件之间的密封结构，尤其涉及包括能有效地减小轴向泄漏的错开的瓦片式部件的柔性板密封装置。

背景技术

位于转子(例如，旋转轴)和定子(例如，静止壳体、箱体或壳体)之间的动态密封是涡轮机械中的重要问题。过去人们建议了一些密封的方法。特别地，基于包括被描述为叶式密封，刷式密封，指状密封，嵌条式密封等等的柔性部件的密封已经得以应用。

刷式密封包括紧密填充的柱式硬刷毛，因为其错开的结构而能够有效地防止泄漏。该硬刷毛具有较低的径向刚度，当在稳定运行工况下发生转子偏移允许硬刷毛移动同时保持紧密的间隙。但是，刷式密封仅可适用于密封上的一定压差。因为硬刷毛一般具有柱式的几何形状，刷式密封倾向于在轴向上具有较低的刚度，这就限制了最大的可操作压差一般小于1000psi。本文中的径向和轴向都是相对于涡轮机械的轴线限定。

为了克服该问题，提供一种叶片式密封，其包括具有较高轴向刚度的板形外形，并由此具有较高的适应较大压差的能力。但是由于叶片密封的形状仍存在轴向泄漏这一问题。也就是，参考图1，如果均匀厚度的叶片L靠近转子R紧密密封，叶根部会出现缝隙G，该缝隙会潜在地造成泄漏并进而抵消密封的效果。

发明内容

在本发明的示例性实施例中，轴密封减小了在旋转轴和定子之间的泄漏。该轴密封包括多个以面对关系连接于定子的柔性板部件，该柔性板部件限定了位于定子和旋转轴之间的密封环。每个柔性板部件均包括多个瓦片式部件，其中相邻的柔性板部件相对彼此布置使得瓦片式部件在轴向泄漏方向上至少部分交错。该柔性板密封的优选实施例可被称为瓦片式密封。

在本发明的另一个示例性实施例中，制造用来减少旋转轴和定子之间的泄漏的轴密封的方法包括以下步骤：(a)设置多个柔性板部件，每个部件包括多个瓦片式部件；(b)将这些柔性板部件以面对方式连接于定子，从而柔性板部件在定子和旋转轴之间限定了密封环；和(c)将相邻的柔性板部件相对彼此定位使得瓦片式部件在轴向泄漏方向上至少部分交错排列。

附图说明

图1示出了传统叶片式密封的轴向视图；

图2示出了本文描述的瓦片式密封的轴向视图；

图3示出了本文描述的瓦片式密封的周向视图；

图4示出了在本文描述的瓦片式密封中，单独和交叠的交替柔性板部件的周向视图；

图5示出了瓦片式密封中交叠的柔性板部件的轴向视图；

图6示出了在瓦片式密封另一个可选的实施例中弧形柔性板部件的轴向视图；

图7和8示出了包括前、后和中间环的瓦片式密封实施例的周向视图；

图9示出了瓦片式密封根部端的截面视图；

图10示出了瓦片式密封顶部端的截面视图；

图11示出了在另一个实施例中瓦片式密封顶部端的横截面视图；

图12和13示出了形成本文描述的瓦片式密封的加工方法；

图14-18示出了形成本文描述的瓦片式密封的另一种加工方法；

图19-21示出了形成本文描述的瓦片式密封的另一种加工方法；和

图22示出了示例性的具有另一种形状的柔性板部件的周向视图。

具体实施方式

在传统的叶片式密封中，因为叶片在顶端处紧密封装而在根部处较松封装，从高压侧至低压侧进入叶片组装部的泄漏倾向于径向流动/膨胀至外侧，然后轴向流动，最后在离开叶片组装部时汇集。本文描述的柔性板部件因为其是在形状上和功能上介于传统的柔性板密封和传统刷式密封之间的混合型，故显著地减少了前文描述的轴向泄漏。本文所描述的柔性板部件，也被称为瓦片式密封的几何形状构造保持由于瓦片式部件的交错排列产生的刷式密封低泄漏属性，和由于板形瓦片式部件产生的传统型叶片式密封高压差能力属性。

参考图2和3，轴密封或瓦片式密封10用于减少在例如旋转轴的转子12和连接于定子15的壳体14之间从高压区域流向低压区域的轴向泄漏。轴密封10设置有在根部以面对关系(即面对面)固定于壳体14的多个柔性板部件16，壳体14再装配在定子15上。柔性板部件16的这种配置限定了在壳体14和旋转轴12之间的密封环。