專利名稱：蒸汽透平隔板水平各接合界面的復(fù)合管狀編織密封件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在上和下隔板之間水平中線接合處具有密封件的蒸汽透平，并特別涉及一種復(fù)合的管狀編織密封件，在上和下隔板之間，密封各隔板之內(nèi)的通徑并包容蒸汽通徑之內(nèi)的蒸汽。
背景技術(shù)：
蒸汽透平一般具有上和下隔板，它們在水平中線接合處具有各凸緣，在該部位處帶有各密封件用于密封在各隔板之間。一些疊置的鍵片通常用在各水平中線接合界面處以實現(xiàn)其間的密封。這些類型的金屬密封件一般包括上和下隔板的各中線凸緣上的各配準(zhǔn)槽孔和延伸在各槽孔之中密封在各隔板之間的一或多個鍵片。疊置的各鍵片是由金屬制成的一些剛硬、細長零件，它們依靠在上和下隔板各槽孔中的緊密配合起到密封效用。由于這種緊密配合，疊置的各鍵片在彼此組裝各隔板期間往往粘合，導(dǎo)致各隔板界面處出現(xiàn)稍許張開的一些水平接合處，以及一些蒸汽泄漏路徑。對于未用螺栓連接的一些隔板總成，這種間隙已經(jīng)測出為5至10密耳。在各鍵片處的緊密配合也可能促動上部對下部軸向蒸汽的表面不相重合，同樣在各蒸汽界面處造成各周向泄漏路徑。由于各疊置鍵片是直線形零件，密封非直線形泄漏路徑就需要一系列在各鍵片間帶有間隙的不連續(xù)鍵片，造成一些附加的泄漏路徑。一般地說，由許多不同原因造成的各鍵片與各槽孔之間的不相重合，包括各種制造偏差在內(nèi)，導(dǎo)致在隔板界面處顯著的蒸汽泄漏，使機器性能降低。于是，需要一種經(jīng)過改進的密封系統(tǒng)用于在水平中線接合處的各蒸汽透平隔板。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明的一項優(yōu)先實施例，提供一種具有上和下隔板的蒸汽透平，各隔板各自具有用于彼此配準(zhǔn)的水平凸緣并在其間放置復(fù)合的編織管狀密封件用于各隔板之間的密封。密封件是完全柔曲性質(zhì)的并不干擾各隔板凸緣的配合。另外，在受壓時，密封件變形到槽孔的形狀以堵住各潛在的泄漏路徑。密封件還具有撓性，以使密封件能夠在必需時形成密封件的各種不同的幾何形狀。
最好是，管狀編織密封件包括編織的金屬內(nèi)芯、纖維材料、金屬薄膜和金屬外罩。最好是，金屬內(nèi)芯是由編織不銹鋼制成的，后者再以石英纖維圍繞。纖維本身又由不銹鋼金屬薄膜圍繞，而外罩由一種編織材料，比如Haynes 188，制成。由于金屬內(nèi)芯以及外圍石英纖維的彈性所致，編織密封件是柔曲的。此外，圍繞纖維的金屬薄膜層可防止沿著包容順著蒸汽路徑的蒸汽汽流的水平中線各隔板凸緣邊緣之間的泄漏。編織的外罩用作保護性耐磨表面。金屬內(nèi)芯和石英纖維趨于保持其截面基本上圓形的形態(tài)，以致密封件在各隔板凸緣邊緣之間受壓時被預(yù)加載荷或作彈性偏移，以便返回其圓形截面形態(tài)。因而，在蒸汽透平各項運作期間通過不然形成在各隔板的水平中線處的一些間隙的任何泄漏汽流都由復(fù)合的管狀編織密封件予以封住。
在符合本發(fā)明的一項優(yōu)先實施例中，提供一種蒸汽透平，包括外殼、外殼之內(nèi)的內(nèi)箱，并包括沿著水平接合處中線彼此鄰接的上和下隔板，上和下隔板具有在水平接合中線處的各配準(zhǔn)凸緣和在各凸緣上的彼此配準(zhǔn)的各溝槽，以及部分設(shè)置在每一配準(zhǔn)溝槽之中的柔曲密封件，后者包括由多層各不同材料制成的密封主體用于以柔曲方式沿著水平接合中線彼此密封上和下隔板的各配準(zhǔn)凸緣。
在符合本發(fā)明的另一優(yōu)先實施例中，提供一種蒸汽透平，包括一轉(zhuǎn)子，它包括許多沿周向間隔開來的葉片；一外殼，圍繞著轉(zhuǎn)子；一內(nèi)箱，在外殼之內(nèi)，并包括上和下隔板，后者裝有許多定子葉片與各轉(zhuǎn)子葉片構(gòu)成透平的一級，部分地形成通過各透平的蒸汽通徑，上和下隔板沿著水平接合中線彼此鄰接并具有在接合中線處的各配準(zhǔn)凸緣和在各凸緣上的彼此配準(zhǔn)的各溝槽，各溝槽沿徑向設(shè)置在流徑以外，以及部分地設(shè)置在每一配準(zhǔn)溝槽之中的柔曲密封件，后者包括由多層各不同材料制成的密封主體用于以柔曲方式沿著水平接合中線彼此密封上和下隔板的各配準(zhǔn)凸緣。


圖1是沿著蒸汽透平上與下隔板之間水平中線接合處的一側(cè)的片斷剖面視圖；圖2是一種復(fù)合的管狀編織密封件(composite tubular woven seal)的放大剖面視圖；圖3是圖2密封件的剖面視圖，設(shè)置在上與下隔板的各套準(zhǔn)溝槽之內(nèi)，密封接合界面；以及圖4是類似于圖1的視圖，圖示溝槽及其密封件的另一結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式
現(xiàn)在參看圖紙，特別是圖1，其中圖示一蒸汽透平，整體標(biāo)明為10，具有外殼12，包圍著包含上和下隔板16和18(圖1和3)的內(nèi)箱14，只有下隔板圖示在圖1之中。將會理解，外殼同樣是由在透平水平中線處比如由一些螺栓彼此接合上和下箱體構(gòu)成的。上和下隔板環(huán)繞著蒸汽透平轉(zhuǎn)子20，具有各蒸汽透平輪體，其中之一圖示在安裝葉片24(mounting bucket)的22處，各葉片24安裝在基本上由各箭頭26標(biāo)明的蒸汽流徑之中，此流徑包含經(jīng)過定子葉片28的流動，一如圖示。將會理解，上和下隔板16和18延伸大約180°并分別具有凸緣19和21，它們沿著水平中線接合處彼此配準(zhǔn)，圖示出中線處下隔板的表面30。通常，各隔板裝有各填料圓環(huán)段32，具有迷宮式牙齒34用于密封轉(zhuǎn)子20周圍。各隔板也裝有密封牙齒36用于貼靠密封裝在各葉片頂部上的各蓋板38。將會理解，上和下隔板包容了用于沿著蒸汽流徑26流動的蒸汽，以及因此在其接合凸緣30處上和下隔板的之間的水平接合處被密封起來以防止蒸汽從蒸汽流徑26溢出流進各隔板與外殼12之間的空間。
代替先前蒸汽透平各種結(jié)構(gòu)中沿著各隔板的水平中線接合處和在對置兩側(cè)處凸緣19與21之間的樁楔密封，本發(fā)明采用一種復(fù)合的管狀編織密封件，整體上標(biāo)明為43，用于在上和下隔板凸緣之間從事密封。為設(shè)置密封件，溝槽或槽孔40和42分別沿著上和下隔板的凸緣19和21的各配準(zhǔn)表面30制成。一如圖3之中所示，各溝槽截面是由直線圍成的。一如圖1之中所示，溝槽40基本上平行轉(zhuǎn)子20的轉(zhuǎn)動軸線而延伸，而溝槽42則基本上在徑向上延伸。
不過，一如圖4之中所示，各密封件和各溝槽可以是傾斜的，亦即在相對于透平轉(zhuǎn)動軸線具有徑向和軸向兩個方向分量的方向上延伸。因而，溝槽140和密封件143直線地延伸并與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動軸線形成銳角α。
一如圖2之中所示，密封件43包括密封主體44，在未壓縮情況下截面具有基本上圓形形態(tài)。密封主體44由多層材料制成。最好是，最內(nèi)一層包括由不銹鋼材料制成的編織金屬芯子46。圍繞金屬芯子46的是環(huán)形的纖維層48，最好是石英纖維(silica fiber)。圍繞石英纖維48的是金屬薄膜50，最好是由不銹鋼制成。最后，密封主體44的外部蒙皮包括金屬編織材料52，最好是編織鋼材，諸如Haynes 188。復(fù)合的管狀編織密封件在側(cè)向上是柔曲的，亦即是使之偏移或予加載前以在受壓時可返回其圓形截面形狀。
對比一下圖2和3，將會理解，制成在每一上和下隔板上的溝槽40和42各自具有的寬度基本上對應(yīng)于密封主體44的直徑。不過，每一溝槽40和42的深度不足，亦即小于，密封主體44的直徑。因此，裝設(shè)密封主體44時，復(fù)合的管狀編織密封件突出在隔板凸緣的表面上方。在彼此配準(zhǔn)各隔板的凸緣時，密封件的柔曲特性使得密封件能夠在截面形態(tài)上變形到基本上填滿上和下隔板中的各溝槽。亦即，隨著隔板凸緣彼此相向移動形成表面接觸，密封主體44以柔曲方式受壓而基本上填滿各配準(zhǔn)溝槽的容積。因而，細長的被壓擠的密封主體44的表面部分與各溝槽的邊緣處于連續(xù)的接合而與之形成密封。在各隔板凸緣的溝槽之間有任何不對準(zhǔn)的情況下，密封件的柔曲特性(compliant nature)還使得密封件能夠在隔板各半之間連續(xù)地密封以盡量減少或防止在水平中線接合處的一些泄漏途徑。也將會理解，可以在各凸緣之一上只具有一個溝槽而密封件由此位于一個溝槽之中并貼靠密封對置凸緣的對置表面。
雖然本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合目前認為是最為實用和最佳的實施例予以說明，但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不局限于所披露的實施例，而相反，意圖覆蓋包含在所附各項權(quán)利要求的精神和范疇之內(nèi)的多種修正和對等配置。
零部件表蒸汽透平10外殼12內(nèi)箱14
上和下隔板16，18蒸汽透平轉(zhuǎn)子20透平輪體22葉片24箭頭26定子葉片28凸緣19，21表面30填料環(huán)扇段32迷宮式牙齒34密封牙齒36蓋板38管狀編織密封件43溝槽40，42，140密封件143密封主體44編織的金屬芯子46石英纖維48金屬薄膜50金屬編織材料5權(quán)利要求
1.一種蒸汽透平(10)，包括一外殼(12)；一內(nèi)箱(14)，在所述外殼之內(nèi)并包括沿著水平接合中線彼此鄰接的上和下隔板(16，18)，上和下隔板在接合中線處具有各配準(zhǔn)凸緣(19，21)和在彼此配準(zhǔn)的各凸緣中的各溝槽(40)；以及一柔曲密封件(43)，部分地設(shè)置在每一配準(zhǔn)溝槽之中，包括由多層(46，48，50，52)不同材料構(gòu)成的密封主體(44)，用于沿著水平接合中線以柔曲方式把上和下隔板的各配準(zhǔn)凸緣密封起來。
2.按照權(quán)利要求1所述的蒸汽透平，其中所述密封主體的所述各種材料包括編織的金屬芯子(46)、纖維(48)、金屬薄膜(50)和保護層(52)。
3.按照權(quán)利要求1所述的蒸汽透平，其中所述密封主體的所述各種材料包括編織的金屬內(nèi)芯(46)、石英纖維(48)、金屬薄膜(50)和編織的金屬保護外層(52)。
4.按照權(quán)利要求1所述的蒸汽透平，其中每一所述溝槽具有基本上由直線圍城的截面，所述柔曲密封件在未受壓擠的情況下具有基本上圓形的截面，所述密封件在所述上和下隔板彼此固緊時基本上以柔曲方式填滿所述溝槽。
5.一種蒸汽透平，包括一轉(zhuǎn)子，包括許多沿周向間隔開來的葉片；一圍繞著所述轉(zhuǎn)子的外殼；一內(nèi)箱，在所述外殼之內(nèi)，并包括上和下隔板，后者裝有許多定子葉片而與所述各葉片構(gòu)成透平的一級，部分地形成通過各透平的蒸汽通徑；所述上和下隔板沿著水平接合中線彼此鄰接并在接合中線處具有配準(zhǔn)凸緣以及彼此配準(zhǔn)的位于各凸緣中的溝槽，所述各溝槽沿徑向設(shè)置在所述通徑外側(cè)；以及一柔曲密封件，部分地設(shè)置在每一配準(zhǔn)溝槽之中，包括由多層不同材料制成的密封主體，用于沿著水平接合中線以柔曲方式彼此密封上和下隔板的各配準(zhǔn)凸緣。
6.按照權(quán)利要求5所述的蒸汽透平，其中所述密封主體的所述各種材料包括編織的金屬芯子、纖維、金屬薄膜和保護層。
7.按照權(quán)利要求5所述的蒸汽透平，其中所述密封主體的所述各種材料包括編織的金屬內(nèi)芯、石英纖維、金屬薄膜和編織的金屬保護外層。
8.按照權(quán)利要求5所述的蒸汽透平，其中每一所述溝槽具有基本上由直線圍城的截面，所述柔曲密封件在未受壓的狀況下具有基本上圓形的截面，所述密封件在所述上和下隔板彼此固接時基本上以柔曲方式填滿所述溝槽。
全文摘要
蒸汽透平(10)的上和下隔板(16，18)具有構(gòu)成水平中線界面的各配合凸緣(21)。每一凸緣具有溝槽(40)，與對置凸緣的對應(yīng)溝槽配準(zhǔn)。復(fù)合的編織管狀密封件(43)設(shè)置在各配合溝槽之中。密封件包括由環(huán)形石英纖維層(48)圍繞的編織的金屬內(nèi)芯(46)，環(huán)形石英纖維層本身又由帶有帶不銹鋼(52)的保護外罩的金屬薄膜(50)圍繞。在各隔板彼此接合時，柔曲的密封件基本上最大地適應(yīng)溝槽的形狀，沿著水平中線接合處密封在各隔板之間。
文檔編號F01D11/00GK1500971SQ20031010448
公開日2004年6月2日 申請日期2003年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月30日
發(fā)明者卡姆利什·芒德拉, 約翰·考, 丹尼爾·R·普雷德莫, 阿布杜爾－阿齊茲·默罕穆德－法基爾, 吉恩·帕爾莫, 喬納森·芒希, R 普雷德莫, 芒希, 卡姆利什 芒德拉, 爾-阿齊茲 默罕穆德-法基爾, 帕爾莫, 考 申請人:通用電氣公司