[发明专利]用于燃气涡轮的密封系统

说明书

本发明涉及用于燃气涡轮的密封系统。本公开涉及用于涡轮定子(49，50)和涡轮转子(47，48)之间的通路的密封系统，包括：第一臂(6)，其从涡轮转子(47，48)沿径向向外且朝向布置在定子(49，50)上的第一密封件(8)延伸，并且在不到第一密封件(8)处终止，从而在第一密封件(8)和第一臂(6)之间产生第一间隙(9)。密封系统进一步包括布置在涡轮定子(49，50)上的第二密封件(12)，以及第二臂(10)，所述第二臂(10)从涡轮转子(47，48)沿轴向延伸向第二密封件基部(11)，并且在不到第二密封件(12)处终止，从而在第二密封件(12)和第二臂(10)之间产生第二间隙(13)。本公开进一步涉及包括这种密封系统的燃气涡轮。

技术领域

本公开涉及位于燃气涡轮中的旋转叶片和相邻的非旋转结构之间的环形空间中的缘边密封件。另外，本公开涉及包括密封系统的燃气涡轮。

背景技术

燃气涡轮典型地包括从形成定子的壳体沿径向向内延伸的多排静态涡轮导叶，以及附连到相对于涡轮定子旋转的转子组件上的多排可旋转涡轮叶片。典型地，涡轮缘边密封件密封涡轮定子和涡轮转子之间的间隙，以最大程度地减少转子组件的冷却空气的损失和减少热气吸入涡轮定子和涡轮转子之间的间隙或空间中。

在从启动到稳态负载运行的运行期间，旋转涡轮转子相对于涡轮定子的位置由于不同的构件的不同的热膨胀和作用在转子上的离心力而改变。得到的相对位移取决于转子上、相应地定子上的部件的位置。结果，缘边密封件的密封表面、相应地缘边密封件的间隙的位置在燃气涡轮的运行期间改变。因此，密封件的泄漏可在运行期间改变。泄漏的增加会降低燃气涡轮性能；具体而言可降低功率和效率，并且泄漏可对燃气涡轮的排放有有害作用。间隙宽度的减小可导致转子和定子部件之间的摩擦，并且可损害燃气涡轮。

根据US2009/0014964，已知用于涡轮定子和涡轮转子之间的相交部的密封系统，以密封冷却流体。这个密封系统由从涡轮定子延伸的密封件基部、臂形成，臂从涡轮转子沿径向向外且朝向密封件基部延伸，但是在不到密封件基部处终止，从而在密封件基部和臂之间产生间隙。密封系统进一步包括蜂窝形密封件，其附连到密封件基部上且从密封件基部沿径向向内延伸向臂，其中外部密封表面与涡轮转子旋转所围绕的纵向轴线不平行，从而减少涡轮转子轴向移动时的间隙的距离。

发明内容

本公开的目的是提供了一种燃气涡轮的密封系统，其最大程度地减少过渡和稳态运行期间的泄漏，并且避免所有运行状况的危险摩擦。另外，公开的密封系统具有稳定可靠的设计，具有低复杂性，其仅需要对现有解决方案进行小的修改。

根据第一实施例，一种用于涡轮定子和涡轮转子之间的间隙或通路的密封系统包括：第一密封件基部，其从涡轮定子沿径向面向内；第一密封件，其附连到第一密封件基部且从第一密封件基部沿径向向内延伸；以及第一臂(还称为翅片)，其从涡轮转子沿径向向外且朝向第一密封件延伸。第一臂在不到第一密封件处终止，从而在第一密封件和第一臂之间产生第一间隙。密封系统进一步包括：第二密封件基部，其从涡轮定子沿轴向方向朝向；第二密封件，其附连到第二密封件基部且从第二密封件基部沿轴向延伸向转子；以及第二臂(还称为翅片)，其从涡轮转子沿轴向延伸向第二密封件基部。第二臂在不到第二密封件处终止，从而在第二密封件和第二臂之间产生第二间隙。密封件和臂典型地围绕转子、相应地定子的周边延伸。

根据一个实施例，第一臂、第二臂和涡轮定子区段的面向第一臂的表面和涡轮定子区段的面向第二臂的表面界定外部腔体。外部腔体与其余环形腔体被第二臂和第二密封件分开。

这个外部腔体可例如具有布置在导叶平台下面的环的形状。

外部腔体用作转子和靠近转子的缘边的非旋转部件之间的额外的腔体，以减少泄漏。其还可抑制或阻止热气吸入转子阻尼的被冷却区段中。具体而言，其有助于减少转子由于高温泄漏物进入密封系统中而吸收的热。