專利名稱：在旋轉(zhuǎn)部件和固定部件之間建立密封的混合密封載體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)式機(jī)械密封件，并且具體地涉及固定渦輪機(jī)部件和旋轉(zhuǎn)渦輪機(jī)部件之間的密封件。
背景技術(shù)：
用于發(fā)電和機(jī)械驅(qū)動(dòng)應(yīng)用的旋轉(zhuǎn)式機(jī)械(例如蒸汽和燃?xì)鉁u輪機(jī))通常是由多個(gè)渦輪機(jī)級(jí)組成的大型機(jī)械。在旋轉(zhuǎn)式機(jī)械中，固定和旋轉(zhuǎn)部件之間的密封件用于控制高壓和低壓的區(qū)域之間的泄漏。旋轉(zhuǎn)式機(jī)械的效率直接取決于最小化例如轉(zhuǎn)子和定子之間的泄漏的密封件的能力。傳統(tǒng)上，使用錯(cuò)口、階梯或直軸設(shè)計(jì)的剛性迷宮式密封件。這些類型的密封件用于必須控制旋轉(zhuǎn)和固定部件之間的泄漏的幾乎所有轉(zhuǎn)子機(jī)位置。例如在渦輪機(jī)中，這包括級(jí)間軸密封件、旋轉(zhuǎn)端部密封件和葉片(或槳葉)尖端密封件。沖動(dòng)式和反應(yīng)式設(shè)計(jì)的蒸汽渦輪機(jī)典型地使用剛性、銳齒進(jìn)行轉(zhuǎn)子/定子密封。盡管迷宮式密封件已證明很可靠，但是由于固定和旋轉(zhuǎn)部件干涉的瞬時(shí)事件，將迷宮式齒摩擦成“蘑菇”型和/或磨損定子表面，因而打開密封間隙，因此它們的性能隨著時(shí)間下降。用于包括旋轉(zhuǎn)式機(jī)械的許多環(huán)境中的另一種類型的密封件是刷式密封件。刷式密封件通常比迷宮式密封件更耐泄漏。由于密封刷毛的撓性，刷式密封件也可以適應(yīng)固定和旋轉(zhuǎn)部件之間(例如轉(zhuǎn)子和定子之間)的相對(duì)徑向運(yùn)動(dòng)。刷式密封件也通常更適應(yīng)表面不均勻性。使用刷式密封件的結(jié)果是比用迷宮式密封件通常可能獲得的更持久的旋轉(zhuǎn)式機(jī)械性能?？赡p蜂窩式密封臺(tái)有時(shí)也用于迷宮式密封件以密封渦輪機(jī)中的固定部件和旋轉(zhuǎn)部件之間的徑向間隙。另外，例如在美國(guó)專利第6，827，350號(hào)中所述的混合裝置中刷式密封件已與蜂窩式/迷宮式密封件組合。然而仍然需要具有更緊湊設(shè)計(jì)的有效混合密封件，其可以允許固定和旋轉(zhuǎn)渦輪機(jī)部件之間的更緊密冷間隙，并且便于密封部件的組裝和/或更換。

發(fā)明內(nèi)容
因此，在第一示例性、但非限定性實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種用于建立旋轉(zhuǎn)部件和大致圍繞所述旋轉(zhuǎn)部件的固定部件之間的密封的混合密封載體，所述混合密封載體包括:第一密封元件，所述第一密封元件保持在前端板和后端板之間并且適合于保持在形成于所述固定部件中的第一狹槽內(nèi)；以及第二密封元件，所述第二密封元件容置在形成于所述前端板和所述后端板中的一個(gè)中的第二狹槽內(nèi)。在另一個(gè)方面中，本發(fā)明提供了一種安裝在旋轉(zhuǎn)部件和大致圍繞所述旋轉(zhuǎn)部件的固定部件之間的混合密封載體，所述混合密封載體包括:刷式密封件，所述刷式密封件保持在前端板和后端板之間，容置在形成于所述固定部件中的第一大致T形狹槽內(nèi)；密封載體延伸部分，所述密封載體延伸部分與所述前端板和所述后端板中的至少一個(gè)形成一體并且在軸向上延伸，所述密封載體延伸部分容置在形成于所述固定部件中的所述第一大致T形狹槽的軸向延伸部?jī)?nèi)；以及至少一個(gè)附加密封件，所述至少一個(gè)附加密封件容置在形成于所述密封載體延伸部分中的第二大致T形狹槽內(nèi)。在又一個(gè)示例性、但非限定性實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種用于建立旋轉(zhuǎn)部件和大致圍繞所述旋轉(zhuǎn)部件的固定部件之間的密封的混合密封載體組件，所述混合密封載體組件包括:第一密封元件，所述第一密封元件保持在前端板和后端板之間并且適合于保持在形成于所述固定部件中的第一狹槽內(nèi)；密封載體延伸部分，所述密封載體延伸部分與所述前端板和所述后端板中的一個(gè)形成一體并且在軸向上延伸，所述密封載體延伸部分適合于容置在形成于所述固定部件中的所述第一狹槽的軸向延伸部?jī)?nèi)；以及第二密封元件，所述第二密封元件至少部分地容置在形成于所述密封載體延伸部分中的第二狹槽內(nèi)；其中所述第一密封元件包括刷式密封件，并且所述第二密封元件包括至少一個(gè)蜂窩式密封件?，F(xiàn)在將結(jié)合下面識(shí)別的附圖描述本發(fā)明。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性、但非限定性實(shí)施例的用于渦輪機(jī)定子和渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子之間的組合式刷式/蜂窩式密封件的示意性側(cè)視圖；圖2是根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例的組合式刷式/蜂窩式密封件的示意性側(cè)視圖；以及圖3是根據(jù)又一個(gè)示例性實(shí)施例的組合式刷式/蜂窩式密封件的示意性側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式參考圖1，轉(zhuǎn)子/定子構(gòu)造10部分地被顯示，并且包括可旋轉(zhuǎn)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子12和周圍的定子部件14。轉(zhuǎn)子12形成為包括與下面所述的混合密封組件18相互作用的至少一個(gè)徑向突出密封齒16。密封載體組件(或簡(jiǎn)稱為密封載體)18包括刷式密封部件20，該刷式密封部件包括夾有多個(gè)刷毛(或刷毛組)26 (也被稱為第一密封元件)的徑向定向的前板22和大致平行的后板24。可理解的是，密封載體18由弓形段組成，當(dāng)安裝在定子14中時(shí)，所述弓形段形成圍繞轉(zhuǎn)子12的環(huán)形密封件。前板22和后板24的徑向外部分形成為包括賦予刷式密封部件20總體T形的擴(kuò)大部或凸緣28、30。該構(gòu)造允許密封載體18容納在形成于定子14中的相應(yīng)的大致T形、環(huán)形狹槽(或第一狹槽)32內(nèi)。前板22沿著徑向定向表面部分34接合刷毛組26的徑向外端部，并且在36處偏移，形成沿著刷毛組26的徑向長(zhǎng)度的剩余部分的徑向間隙38，因此在渦輪機(jī)的操作期間允許刷毛組撓曲。根據(jù)一個(gè)示例性、但非限定性實(shí)施例，密封載體18形成有軸向延伸側(cè)板40(或軸向延伸部)，該軸向延伸側(cè)板40從后板24軸向突出，并且形成有它自己的徑向定向的T形狹槽(或第二狹槽)42。T形狹槽42接收蜂窩式密封部件44。蜂窩式密封部件44包括支撐蜂窩式密封元件(或第二密封元件)48的安裝板或背襯46。蜂窩式密封臺(tái)元件48被定位成與轉(zhuǎn)子密封齒16相互作用。類似于總體密封組件18，蜂窩式密封部件44也由弓形段組成，每個(gè)密封段18支撐弓形蜂窩式密封段。在示例性實(shí)施例中，多個(gè)刷毛26的尖端27徑向突出到與第二密封元件48的徑向向內(nèi)突起相同的位置、更高的位置或更低的位置。為了容納軸向延伸側(cè)板40，凹槽50在第一 T形狹槽32的一側(cè)或與其相鄰形成于定子中。第二 T形狹槽50的主干部分形成為包括從窄頸部分51延伸的相對(duì)漸縮的入口表面52、54，表面52在徑向向內(nèi)方向上進(jìn)一步延伸，從而允許后板24為刷毛組26提供延伸支撐。圖2示出了組合式刷式/蜂窩式密封件的備選、但非限定性實(shí)施例。為了方便起見，各種附圖標(biāo)記(但是加有前綴“I”)用于表示相應(yīng)部件。在該備選裝置中軸向延伸側(cè)部分或板140形成為使得第二狹槽142在一側(cè)敞口，使得蜂窩式密封件148的安裝或背襯板146可以借助于鄰接側(cè)板140的軸向邊緣149的徑向凸緣147直接螺栓連接到側(cè)板140。螺栓151通過(guò)凸緣147直接延伸到側(cè)板140中，由此將蜂窩式密封件148直接固定到密封載體118。也應(yīng)當(dāng)注意的是在該裝置中，刷式密封件126與渦輪機(jī)定子112上的升高密封臺(tái)113相互作用并且后板130現(xiàn)在形成有為蜂窩式密封件148提供完全背襯的徑向表面153，而不是如圖1的實(shí)施例中那樣具有錐形表面52。圖3表示另一示例性、但非限定性實(shí)施例，該實(shí)施例類似于上面結(jié)合圖2所述的實(shí)施例，特別是關(guān)于修改的蜂窩式密封背襯板246、徑向凸緣247、軸向邊緣249和螺栓251。然而在該實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子構(gòu)造更類似于圖1中所示的構(gòu)造，區(qū)別在于徑向延伸齒16具有比圖1中的齒16明顯更大的徑向高度。在該裝置中，刷式密封件226的后板224類似于圖1中的后板30，但是表面部分252延伸并且也包括為蜂窩式密封件248提供完全背襯支撐的延伸徑向表面253。在其它示例性實(shí)施例中，軸向延伸側(cè)板40、140和/或240可以在相反的軸向上從前板22、122和/或222延伸。在又一個(gè)示例性實(shí)施例中，軸向延伸側(cè)板或軸向延伸部40、140和/或240可以在相反方向上從前板22、122和/或222和后板24、124和/或224兩者延伸，每個(gè)軸向延伸部支撐一個(gè)或多個(gè)蜂窩式密封件。可理解的是，一個(gè)或多個(gè)軸向延伸側(cè)板可以支撐兩個(gè)或更多個(gè)并排密封元件，這取決于相對(duì)轉(zhuǎn)子齒的數(shù)量。可理解的是，一個(gè)或多個(gè)軸向延伸側(cè)板可以支撐作為蜂窩式密封件的替代或附加的其它密封件，例如可磨損涂層密封件。密封元件也可以與轉(zhuǎn)子成某個(gè)角布置，S卩，相對(duì)于轉(zhuǎn)子在任一軸向上具有傾斜。本文中所述的發(fā)明提供一種緊湊設(shè)計(jì)，其能夠?qū)崿F(xiàn)更緊密的冷間隙，并且連續(xù)地提供流阻，這增加流動(dòng)的阻力，進(jìn)而改善性能。由密封載體承載的蜂窩式或其它密封元件也用作相鄰刷式密封件的可靠后備，并且能夠使得密封件易于維護(hù)和/或更換。盡管已結(jié)合當(dāng)前被認(rèn)為最可行和優(yōu)選的實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明不限于所公開的實(shí)施例，而是相反地，旨在涵蓋包括在附帶權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種修改和等效裝置。
權(quán)利要求
1.一種用于在旋轉(zhuǎn)部件和大致圍繞所述旋轉(zhuǎn)部件的固定部件之間建立密封的混合密封載體，所述混合密封載體包括: 第一密封元件，所述第一密封元件保持在前端板和后端板之間并且適合于保持在形成于所述固定部件中的第一狹槽內(nèi)；以及第二密封元件，所述第二密封元件容置在形成于所述前端板和所述后端板中的一個(gè)中的第二狹槽內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合密封載體，其中所述第一密封元件包括在所述前端板和所述后端板之間形成刷式密封件的刷毛。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合密封載體，其中所述前端板和所述后端板中的所述一個(gè)包括所述后端板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合密封載體，其中所述第二狹槽為大致T形，具有向外和相對(duì)地漸縮的敞開端部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述 的混合密封載體，其中所述第二狹槽位于所述第一狹槽的徑向內(nèi)側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合密封載體，其中所述多個(gè)刷毛的所述尖端在與所述第二密封元件的相應(yīng)徑向向內(nèi)突起相同的位置、更高的位置或更低的位置徑向地突出。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合密封載體，其中所述第二密封元件包括蜂窩式密封件。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的混合密封載體，其中所述蜂窩式密封件包括背襯板和適合于與所述旋轉(zhuǎn)部件上的至少一個(gè)徑向突出齒相互作用的蜂窩式密封元件。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合密封載體，其中所述第一密封元件包括刷式密封件。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合密封載體，其中所述密封載體包括多個(gè)弓形段，每個(gè)弓形段支撐所述第一密封元件和所述第二密封元件中的相應(yīng)的一個(gè)。
11.一種安裝在燃?xì)鉁u輪壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)部件和大致圍繞所述旋轉(zhuǎn)部件的固定部件之間的混合密封載體，所述混合密封載體包括: 多個(gè)刷毛，所述多個(gè)刷毛保持在前端板和后端板之間，形成刷式密封件，所述刷式密封件容置在形成于所述固定部件中的第一大致T形狹槽內(nèi)；密封載體延伸部分，所述密封載體延伸部分與所述前端板和所述后端板中的至少一個(gè)形成一體并且在軸向上延伸，所述密封載體延伸部分容置在形成于所述固定部件中的所述第一大致T形狹槽的軸向延伸部?jī)?nèi)；以及至少一個(gè)附加密封件，所述至少一個(gè)附加密封件容置在形成于所述密封載體延伸部分中的第二大致T形狹槽內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的混合密封載體，其中所述固定部件包括燃?xì)鉁u輪壓縮機(jī)內(nèi)缸，所述混合密封載體安裝在大致圍繞所述旋轉(zhuǎn)部件的所述燃?xì)鉁u輪壓縮機(jī)的后部位置處以防止在通過(guò)所述壓縮機(jī)的主要流動(dòng)的方向中從高壓區(qū)域至低壓區(qū)域的泄漏。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的混合密封載體，其中所述前板和所述后板中的所述至少一個(gè)包括所述前板和所述后板兩者。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的混合密封載體，其中所述密封載體包括多個(gè)弓形段，每個(gè)弓形段支撐所述刷式密封件和所述附加密封件中的相應(yīng)的一個(gè)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的混合密封載體，其中所述至少一個(gè)附加密封件包括兩個(gè)或更多個(gè)附加密封件。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的混合密封載體，其中所述刷式密封件的所述尖端徑向向內(nèi)突出比所述至少一個(gè)附加密封件的相應(yīng)徑向向內(nèi)突起更大的距離。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的混合密封載體，其中所述至少一個(gè)附加密封件包括蜂窩式密封件和/或可磨損涂層密封件。
18.一種用于在旋轉(zhuǎn)部件和大致圍繞所述旋轉(zhuǎn)部件的固定部件之間的建立密封的混合密封載體組件，所述混合密封載體組件包括: 多個(gè)弓形段，當(dāng)組合時(shí)所述多個(gè)弓形段形成環(huán)形密封載體，每個(gè)弓形段具有第一密封元件，所述第一密封元件保持在前端板和后端板之間并且適合于保持在形成于所述固定部件中的第一狹槽內(nèi)；密封載體延伸部分，所述密封載體延伸部分與所述前端板和所述后端板中的一個(gè)形成一體并且在軸向上延伸，所述密封載體延伸部分適合于容置在形成于所述固定部件中的所述第一狹槽的軸向延伸部?jī)?nèi)；以及第二密封元件，所述第二密封元件至少部分地容置在形成于所述密封載體延伸部分中的第二狹槽內(nèi)； 其中所述第一密封元件包括刷式密封件；并且所述第二密封元件包括至少一個(gè)蜂窩式密封件。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的混合密封載體組件，其中所述蜂窩式密封件包括背襯板，所述背襯板具有容置在所述第二狹槽內(nèi)的第一軸向部分和緊固到所述密封載體延伸部分的徑向表面的徑向部分。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述 的混合密封載體組件，其中所述蜂窩式密封件包括背襯板和蜂窩式密封元件，所述蜂窩式密封元件適合于與旋轉(zhuǎn)部件上的至少一個(gè)徑向突出齒相互作用。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于建立旋轉(zhuǎn)部件和大致圍繞所述旋轉(zhuǎn)部件的固定部件之間的密封的混合密封載體，該混合密封載體包括第一密封元件，第一密封元件保持在前端板和后端板之間并且適合于容置在形成于固定部件中的第一狹槽內(nèi)。第二密封元件容置在形成于前端板或后端板中的一個(gè)中的第二狹槽內(nèi)；其中所述第一密封元件包括形成刷式密封件的多個(gè)刷毛；并且所述第二密封元件包括至少一個(gè)蜂窩式密封件。
文檔編號(hào)F16J15/16GK103206267SQ20131001030
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月13日
發(fā)明者S.R.帕卡拉, J.C.布蘭頓, K.S.謝克 申請(qǐng)人:通用電氣公司