專(zhuān)利名稱(chēng)：帶有整體密封裝置的成組反動(dòng)式噴嘴的頂部護(hù)罩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有位于旋轉(zhuǎn)部件和非旋轉(zhuǎn)部件之間的密封裝置的蒸汽輪機(jī)，更具體地涉及結(jié)合在反動(dòng)式渦輪的成組定子葉片的整體式頂部護(hù)罩中的密封結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
反動(dòng)式蒸汽輪機(jī)的各級(jí)均包括安裝在鼓形轉(zhuǎn)子上的多個(gè)周向間隔開(kāi)的渦輪葉片，而鼓形轉(zhuǎn)子被多個(gè)固定的反動(dòng)式定子葉片包圍。渦輪葉片和噴嘴形成了一個(gè)渦輪級(jí)，并限定了主流的流動(dòng)路徑。相比而言，在沖動(dòng)式渦輪中，渦輪葉片安裝在轉(zhuǎn)子葉輪的周邊上，而噴嘴隔板支撐在周?chē)哪て稀Ｔ谌魏吻闆r下都非常需要盡可能地減少或消除眾多源于主蒸汽流動(dòng)路徑中的蒸汽泄漏路徑。
反動(dòng)式渦輪的一個(gè)泄漏來(lái)源是設(shè)有整體式頂部護(hù)罩的成組反動(dòng)式定子葉片和相對(duì)的轉(zhuǎn)子徑向外部之間的徑向間隙。一種用于密封這種徑向間隙的已知技術(shù)涉及到在轉(zhuǎn)子上使用可插入的密封帶，其與已涂有耐磨涂層的反動(dòng)式定子頂部護(hù)罩上的密封面相對(duì)。另一現(xiàn)有技術(shù)涉及到在噴嘴或定子葉片的內(nèi)部自由端處結(jié)合徑向突出的迷宮式齒，其與渦輪轉(zhuǎn)子的徑向相對(duì)的部件形成了迷宮式密封。例如參見(jiàn)共同擁有的美國(guó)專(zhuān)利No.6786699。在沖動(dòng)式渦輪中，迷宮式密封齒和刷式密封件的組合還可用在噴嘴隔板的徑向內(nèi)端處的膜片內(nèi)連板和轉(zhuǎn)子密封面之間的界面上。例如參見(jiàn)共同擁有的美國(guó)專(zhuān)利No.6669443和共同擁有的美國(guó)專(zhuān)利No.6290232。
然而，仍然需要一種有效的密封結(jié)構(gòu)，其可用于具有整體式頂部護(hù)罩的成組反動(dòng)式渦輪的定子葉片中，能夠有效地減小頂部護(hù)罩和相對(duì)的轉(zhuǎn)子密封面之間的徑向間隙。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及用于帶有整體式頂部護(hù)罩的成組反動(dòng)式定子葉片扇形段(segment)的新穎密封結(jié)構(gòu)。示例性的實(shí)施例涉及結(jié)合有多個(gè)葉片和密封結(jié)構(gòu)的整體式單件定子葉片扇形段，該密封結(jié)構(gòu)可包括與裝配好的蒸汽輪機(jī)中的轉(zhuǎn)子密封面相對(duì)的密封帶、刷式密封件或整體式密封齒的組合。
對(duì)于本發(fā)明的目的來(lái)說(shuō)，用語(yǔ)“帶有整體式頂部護(hù)罩的成組反動(dòng)式定子葉片”指通過(guò)機(jī)加工成一件或一組而成組化在一起的多個(gè)(兩個(gè)或更多，可多達(dá)50個(gè))帶有整體式護(hù)罩的反動(dòng)式渦輪的定子葉片，其中兩組或更多組可構(gòu)成360°的環(huán)；或者通過(guò)焊接或銅焊單個(gè)葉片以形成葉片組，其中兩組或更多組也可構(gòu)成360°的環(huán)。
在第一種結(jié)構(gòu)中，經(jīng)機(jī)加工的單件式定子葉片扇形段包括多個(gè)葉片、整體式頂部護(hù)罩和整體式燕尾(或其它安裝結(jié)構(gòu))。定子的頂部護(hù)罩在多個(gè)葉片的上方延伸，與其頂部相連，并設(shè)有通常居中設(shè)置的插入物。該插入物包括刷式密封件，并且插入物的側(cè)部設(shè)有處于刷式密封件的上游和下游的傳統(tǒng)填縫式密封帶。在第二種示例性結(jié)構(gòu)中，整體式定子頂部護(hù)罩設(shè)有通常軸向居中設(shè)置(即在流動(dòng)方向上)的插入物，其具有包括設(shè)在插入物上游和下游的整體式經(jīng)機(jī)加工的迷宮式密封齒的刷式密封件。在第三種結(jié)構(gòu)中，定子頂部護(hù)罩機(jī)加工成包括燕尾槽，其內(nèi)可插入密封帶組件。這種可插入的密封帶組件設(shè)有軸向居中設(shè)置的刷式密封件，其帶有位于刷式密封件的上游及下游的整體的迷宮式密封齒。
對(duì)于所有結(jié)構(gòu)而言，可將相對(duì)的轉(zhuǎn)子面機(jī)加工成包括高-低-高的面結(jié)構(gòu)，或者低-高-低的面結(jié)構(gòu)，以便與頂部護(hù)罩中的類(lèi)似密封裝置相匹配。另外，密封件、相對(duì)密封面的具體數(shù)量和特定密封件的選擇和/或密封件的組合可根據(jù)具體應(yīng)用的情況而變。
因此，本發(fā)明就其更廣義的方面來(lái)說(shuō)涉及一種反動(dòng)式渦輪的定子葉片扇形段，其包括多個(gè)葉片的整體式組、連接在葉片的徑向內(nèi)頂部之間的弧形頂部護(hù)罩，以及在葉片的徑向外頂部上延伸的弧形安裝部分，該弧形頂部護(hù)罩形成有多個(gè)從頂部護(hù)罩中徑向向內(nèi)延伸的密封部件。
在另一方面，本發(fā)明涉及一種反動(dòng)式渦輪的定子葉片扇形段，其包括多個(gè)葉片的經(jīng)機(jī)加工的整體式組、連接在葉片的徑向內(nèi)頂部之間的弧形頂部護(hù)罩，以及在葉片的徑向外頂部上延伸的弧形安裝部分，該弧形頂部護(hù)罩形成有多個(gè)從頂部護(hù)罩中徑向向內(nèi)延伸的密封部件，其中所述多個(gè)密封部件包括容納在頂部護(hù)罩的溝槽中的刷式密封插入物，以及位于刷式密封件的兩側(cè)上的其它密封部件。
現(xiàn)在將結(jié)合以下附圖來(lái)詳細(xì)地描述本發(fā)明。


圖1是成組的反動(dòng)式定子葉片扇形段的透視圖；圖2是包含根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的密封結(jié)構(gòu)的成組反動(dòng)式定子葉片扇形段的局部端視圖；圖3是包含根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例的密封結(jié)構(gòu)的成組反動(dòng)式定子葉片扇形段的局部端視圖；和圖4是包含根據(jù)本發(fā)明第三示例性實(shí)施例的密封結(jié)構(gòu)的成組反動(dòng)式定子葉片扇形段的局部端視圖。
圖中各標(biāo)號(hào)的含義如下10成組反動(dòng)式定子葉片扇形段；12多個(gè)反動(dòng)式葉片；14頂部護(hù)罩；15安裝部分；16刷式密封插入物；18溝槽；19徑向內(nèi)表面；20刷式密封件；22密封面；24渦輪轉(zhuǎn)子；26，28密封帶；30，32溝槽；34，36密封面；38反動(dòng)式定子葉片扇形段；40頂部護(hù)罩；42刷式密封插入物；43溝槽；44徑向內(nèi)表面；45刷式密封件；46，48迷宮式密封齒；50，52密封面；54轉(zhuǎn)子；56渦輪密封面；58反動(dòng)式葉片扇形段；60整體式頂部護(hù)罩；61徑向內(nèi)表面；62燕尾槽；64弧形的密封帶組件插入物；66軸向居中設(shè)置的刷式密封件；68刷式密封件；70渦輪密封面；72，74迷宮式密封齒；76，78密封面；80轉(zhuǎn)子。
具體實(shí)施例方式
參見(jiàn)圖1，成組的反動(dòng)式定子葉片扇形段10包括多個(gè)反動(dòng)式葉片12、位于葉片徑向內(nèi)端處的整體式弧形頂部護(hù)罩14，以及位于葉片徑向外端處的燕尾或其它安裝結(jié)構(gòu)14。雖然圖中顯示了一組四個(gè)葉片12，然而應(yīng)當(dāng)理解，該扇形段可包括其它數(shù)量的葉片，例如6個(gè)、8個(gè)、12個(gè)葉片，并且可多達(dá)50個(gè)或更多個(gè)葉片，它們形成了180°的扇形段。兩個(gè)或更多個(gè)這樣的扇形段一起形成了反動(dòng)式葉片的360°的封閉環(huán)。
在該優(yōu)選設(shè)計(jì)中，葉片扇形段14由單塊金屬材料、優(yōu)選為不銹鋼合金機(jī)加工而成，然而，各葉片還可通過(guò)焊接、銅焊或其它合適的手段來(lái)成組化，從而形成一個(gè)扇形段。
現(xiàn)在來(lái)看圖2，葉片扇形段10、具體地說(shuō)是頂部護(hù)罩14設(shè)有組合的帶式密封和刷式密封裝置。具體地說(shuō)，刷式密封插入物16可滑動(dòng)地容納在形成于頂部護(hù)罩14的徑向內(nèi)表面19上的溝槽18內(nèi)。該插入物結(jié)合有刷式密封件20，其徑向向內(nèi)地延伸至緊鄰于渦輪轉(zhuǎn)子24的密封面22的位置。在頂部護(hù)罩的表面19中的處于刷式密封插入物兩側(cè)上的相應(yīng)溝槽30，32中設(shè)有一對(duì)密封帶26，28，并通過(guò)如冷作硬化來(lái)固定。這些密封帶向內(nèi)延伸，使其頂部緊鄰于轉(zhuǎn)子24的相應(yīng)密封面34，36。應(yīng)注意的是，密封帶26，28以與渦輪密封面面對(duì)面的高-低-高結(jié)構(gòu)而分別設(shè)在通常軸向居中設(shè)置的刷式密封件16的上游和下游(相對(duì)于蒸汽流動(dòng)的方向)。
圖3顯示了與反動(dòng)式定子葉片扇形段38相關(guān)的另一種設(shè)置。在這個(gè)實(shí)施例中，頂部護(hù)罩40設(shè)有通常軸向居中設(shè)置的刷式密封插入物42，其處于形成在頂部護(hù)罩的徑向內(nèi)表面44上的凹槽43中，并帶有類(lèi)似于圖2所示插入物16的刷式密封件45。在刷式密封插入物42的上游和下游分別與頂部護(hù)罩40整體式地形成有迷宮式密封齒46，48，它們與轉(zhuǎn)子54上的密封面50和52相互作用。刷式密封件45向內(nèi)延伸至渦輪的密封面56。這里再次顯示了高-低-高的密封面結(jié)構(gòu)，但是如圖2中的情況一樣，這種結(jié)構(gòu)可轉(zhuǎn)變成低-高-低的結(jié)構(gòu)。
圖4顯示了本發(fā)明的又一實(shí)施例，其中反動(dòng)式葉片扇形段58包括整體式頂部護(hù)罩60，其徑向內(nèi)表面61形成有容納了密封帶組件插入物64的燕尾槽62。插入物64設(shè)有通常軸向居中設(shè)置的刷式密封件66，其具有向內(nèi)延伸至緊鄰于渦輪密封面70的位置處的刷式密封件68。插入物64還形成有整體式的上游迷宮式密封齒72和下游迷宮式密封齒74，它們徑向向內(nèi)地延伸至緊鄰于轉(zhuǎn)子80的相應(yīng)密封面76，78的位置。如之前實(shí)施例中的一樣，通過(guò)對(duì)密封件進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷?，便可將?低-高的密封面結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成低-高-低的結(jié)構(gòu)?？梢岳斫猓詫m式密封齒72，74可由類(lèi)似于圖2所示的密封帶替代。
上述密封結(jié)構(gòu)減小了轉(zhuǎn)子和反動(dòng)式定子葉片的頂部護(hù)罩之間的徑向間隙，同時(shí)減少了轉(zhuǎn)子的裝配時(shí)間，并消除了在反動(dòng)式定子葉片的頂部護(hù)罩上噴涂耐磨涂層的需求?？梢岳斫?，頂部護(hù)罩可包含帶有密封帶、刷式密封件或迷宮式密封齒的任意組合的密封裝置和/或密封插入物。
雖然已經(jīng)結(jié)合目前被認(rèn)為是最實(shí)際且最優(yōu)選的實(shí)施例來(lái)介紹了本發(fā)明，然而應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不局限于所公開(kāi)的實(shí)施例，相反，本發(fā)明旨在覆蓋包含在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種改型和等效裝置。
權(quán)利要求
1.一種反動(dòng)式渦輪的定子葉片扇形段(10)，包括多個(gè)葉片(12)的整體式組、連接在所述葉片的徑向內(nèi)頂部之間的弧形頂部護(hù)罩(14)，以及在所述葉片的徑向外頂部上延伸的弧形安裝部分(15)，所述弧形頂部護(hù)罩(14)形成有多個(gè)從所述頂部護(hù)罩(14)中徑向向內(nèi)延伸的密封部件(20，26，28)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反動(dòng)式渦輪的定子葉片扇形段，其特征在于，所述多個(gè)密封部件包括密封帶(26，28)和刷式密封件(20)的組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反動(dòng)式渦輪的定子葉片扇形段，其特征在于，所述多個(gè)密封部件包括迷宮式密封齒(46，48)和刷式密封件(45)的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反動(dòng)式渦輪的定子葉片扇形段，其特征在于，所述多個(gè)密封部件包括一對(duì)密封帶(26，28)，在刷式密封件(20)各側(cè)設(shè)有一個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反動(dòng)式渦輪的定子葉片扇形段，其特征在于，所述多個(gè)密封部件包括一對(duì)迷宮式密封齒(46，48)，在刷式密封件(45)各側(cè)設(shè)有一個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反動(dòng)式渦輪的定子葉片扇形段，其特征在于，所述多個(gè)密封部件安裝在弧形插入物(64)中，而所述弧形插入物容納在所述頂部護(hù)罩的溝槽(62)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的反動(dòng)式渦輪的定子葉片扇形段，其特征在于，所述多個(gè)密封部件包括在側(cè)面設(shè)有一對(duì)迷宮式密封齒(72，74)的刷式密封件(68)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反動(dòng)式渦輪的定子葉片扇形段，其特征在于，所述整體式組(12)由單個(gè)實(shí)心塊體機(jī)加工而成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反動(dòng)式渦輪的定子葉片扇形段，其特征在于，所述多個(gè)密封部件包括容納在所述頂部護(hù)罩的溝槽(18)中的刷式密封插入物(16)，以及位于所述刷式密封插入物的相對(duì)側(cè)上的其它密封部件(26，28)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的反動(dòng)式渦輪的定子葉片扇形段，其特征在于，所述其它密封部件包括密封帶(26，28)。
全文摘要
一種反動(dòng)式渦輪的定子葉片扇形段(10)，包括多個(gè)葉片(12)的整體式組、連接在葉片的徑向內(nèi)頂部之間的弧形頂部護(hù)罩(14)，以及在葉片的徑向外頂部上延伸的弧形安裝部分(15)，該弧形頂部護(hù)罩形成有多個(gè)從頂部護(hù)罩中徑向向內(nèi)延伸的密封部件(20，26，28)。
文檔編號(hào)F01D11/02GK1807846SQ200510116490
公開(kāi)日2006年7月26日 申請(qǐng)日期2005年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月21日
發(fā)明者R·J·布拉肯, D·O·費(fèi)茨, R·W·科爾尊, M·W·科瓦爾茨克 申請(qǐng)人:通用電氣公司