[发明专利]用于涡轮机的密封组件和其组装方法

说明书

技术领域

本发明大体而言涉及涡轮机，并且更特定而言涉及用于涡轮机的密封组件。

背景技术

已知的涡轮机包括限定的流动通路。举例而言，至少某些已知的蒸汽涡轮发动机包括延伸穿过其的限定的蒸汽通路。蒸汽泄漏可向蒸汽通路或者从蒸汽通路发生，以及从更高压力的区域向更低压力的区域发生。这种泄漏可不利地影响涡轮的操作信用(operating affiance)。举例而言，发生于涡轮中的在涡轮的旋转转子轴与周围涡轮壳体之间的蒸汽通路泄漏可降低涡轮的总体效率。同样，在壳与延伸于相邻涡轮之间的壳体的一部分之间的蒸汽通路泄漏也可降低蒸汽涡轮的总体效率。随着时间过去，蒸汽涡轮的操作效率的降低可导致增加的燃料成本。

为了减少流动通路泄漏的量，至少某些已知的涡轮机使用流约束装置，例如密封件和流阻挡器。这些流约束装置通常减小流可泄漏经过的区域的总体大小并且因此减少泄漏量。举例而言，刀刃式密封(knife-edge seal)可被用于可旋转构件与静止构件之间的腔空间中以最大程度地减少流泄漏。已知的刀刃式密封由简单的二维形状(例如梯形或矩形)形成。这种刀刃式密封沿着旋转轴线大体上平地延伸。为了降低流泄漏，显著地减小密封齿的顶部与相对的表面之间的间隙。但是，在已知的涡轮机中，因为流具有高切向速度，所以，在流朝下游间隙区域移动时，流可沿着表面或壁“打滑”。这种“打滑”可抑制已知刀刃式密封的效果，使得可能不在这些区域中显著地降低流泄漏。

发明内容

在一个实施例中，提供了一种组装用于涡轮机中的密封组件的方法。该方法包括使至少一个密封元件定位于至少一个通道中，该至少一个密封元件包括限定于其中的基本弯曲的流动通路，该至少一个通道限定于涡轮机的可旋转元件中。该密封元件围绕可旋转元件沿周向延伸，从而使得密封元件延伸到限定于可旋转元件与静止元件之间的腔内。这有助于显著减少从腔的上游区域到腔的下游区域的流泄漏。

在另一实施例中，提供了一种用于涡轮机中的密封组件。该密封组件包括至少一个密封元件，其包括限定于其中的基本弯曲的流动通路。该密封元件的大小和形状形成为用以定位于至少一个通道内，该至少一个通道限定于涡轮机的可旋转元件中。此外，该密封元件基本包绕可旋转元件，从而使得密封元件延伸到限定于可旋转元件与静止元件之间的腔内。这有助于显著减少从腔的上游区域到腔的下游区域的流泄漏。

在进一步的实施例中，提供了一种涡轮机。该涡轮机包括可旋转元件，该可旋转元件具有周向地限定于其中的至少一个通道。该涡轮机包括静止元件，该静止元件至少部分地包绕该可旋转元件，从而使得该静止元件与可旋转元件在它们之间至少部分地限定腔。此外，包括至少一个密封元件，其包括限定于其中的基本弯曲的流动通路。该密封元件的大小和形状形成为用以定位于通道内。此外，该密封元件基本包绕该可旋转元件，以便于显著地减少从腔的上游区域到腔的下游区域的流泄漏。

附图说明

图1是已知的示例性反流式蒸汽涡轮发动机(opposed-flow steam turbine engine)的截面示意图；

图2是可用于图1中所示的涡轮发动机的示例性高压(HP)部段的一部分的截面示意图；

图3是可用于图2中所示的HP部段并沿着线3-3得到的密封组件的一部分的局部透视分解图；以及

图4是示出组装图2中所示的密封组件的一示例性方法的流程图。

项目清单

具体实施方式

本文所述的示例性方法、设备和系统克服了与已知涡轮机相关联的缺点，已知涡轮机可操作带有涡轮机本身和/或其相关联的硬件构件内的流体泄漏。本文所述的实施例提供了一种用于涡轮机的密封组件，其显著地减少该机械中的流体泄漏，而这会改进涡轮性能。更具体而言，本文所述的密封组件包括至少一个密封元件，其包括限定于其中的基本弯曲的流动通路，并且该密封元件位于涡轮机的可旋转元件上，例如存在于燃气涡轮发动机的压缩机中或蒸汽涡轮发动机的转子轴上的可旋转元件。

图1示出一示例性反流式蒸汽涡轮发动机100的截面示意图，其包括高压(HP)部段102和中压(IP)部段104。虽然图1描述了一种示例性蒸汽涡轮发动机，但是，应当注意，本文所述的密封组件和方法并不限于任一特定的涡轮发动机。本领域普通技术人员应当理解，本发明可用于允许这样的设备和方法的任何合适构造下的任何涡轮机。