專利名稱：有助于在渦輪機(jī)中進(jìn)行密封的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及渦輪機(jī)，并且更特別是涉及用于渦輪機(jī)的密封環(huán) 組件.
背景技術(shù)：
用于渦輪機(jī)的至少某些公知的密封環(huán)組件通過連接其上的彈簧偏 壓打開。更特別是，彈簧貼靠密封環(huán)產(chǎn)生徑向向外的偏壓力，增加了 密封環(huán)的直徑。在渦輪機(jī)內(nèi)的壓力增加時，由彈簧產(chǎn)生的偏壓力必須 被克服，以便減小密封環(huán)的直徑，從而有助于防止蒸氣在渦輪機(jī)內(nèi)流 過密封組件。因此，在這種密封組件內(nèi)，密封環(huán)徑向向內(nèi)運(yùn)行通常被 延遲直到獲得渦輪機(jī)的預(yù)定操作狀態(tài)為止.
至少某些公知的密封組件彈簧可在渦輪機(jī)的最后組裝過程中現(xiàn)場 安裝。特別是，使用不提供可靠保持的可重新倒圓的銷釘，可以將彈 簧貼靠密封環(huán)臨時定位，并且只在密封環(huán)安裝在封裝組件之后保持彈 簧。因此，彈簧會在密封環(huán)安裝之后掉落或變形。此外，密封環(huán)不能 在預(yù)先安裝有彈簧的狀態(tài)下運(yùn)輸.因此，這種密封環(huán)/彈簧組件會增加 安裝時間，降低質(zhì)量并且增加與密封組件的安裝相關(guān)的總體成本。

發(fā)明內(nèi)容
在一個方面，提供一種組裝用于渦輪發(fā)動機(jī)的密封組件的方法， 其中該方法包括提供具有弧形內(nèi)環(huán)部分、弧形外環(huán)部分以及在兩者之 間延伸的縮頸部分的密封環(huán)，并且在外環(huán)部分和縮頸部分中的至少一 個部分內(nèi)形成至少一個凹口。該方法還包括在密封環(huán)上延伸的偏壓機(jī) 構(gòu)，使得偏壓機(jī)構(gòu)可靠地保持在至少一個凹口內(nèi).
在另一方面，提供一種用于渦輪發(fā)動機(jī)的密封組件，其中密封組 件包括具有孤形內(nèi)環(huán)部分、弧形外環(huán)部分以及在兩者之間延伸的縮頸 部分的密封環(huán)。密封環(huán)組件還包括形成在密封環(huán)外環(huán)部分和密封環(huán)縮 頸部分中的至少一個部分內(nèi)的至少一個凹口以及在密封環(huán)上回旋狀延 伸并保持在至少一個凹口內(nèi)的偏壓機(jī)構(gòu)。
在另一方面，提供一種渦輪發(fā)動機(jī)，其中渦輪發(fā)動機(jī)包括密封組 件，密封組件構(gòu)造成減小渦輪發(fā)動機(jī)內(nèi)的蒸氣泄漏。密封組件包括具
有弧形內(nèi)環(huán)部分、孤形外環(huán)部分以及在兩者之間延伸的縮頸部分的密 封環(huán)。密封環(huán)組件還包括形成在密封環(huán)外環(huán)部分和密封環(huán)縮頸部分中 的至少一個部分內(nèi)的至少一個凹口以及在密封環(huán)上回旋狀延伸并保持 在至少一個凹口內(nèi)的偏壓機(jī)構(gòu).


圖l是示例性對流高壓(HP) /中壓蒸氣渦輪機(jī)的示意圖； 圖2是可用于圖1的蒸氣渦輪機(jī)的渦輪機(jī)噴嘴隔膜和封裝殼體的 放大示意圖3是可用于圖1蒸氣渦輪機(jī)的迷宮密封組件的示例性實(shí)施例； 圖4是可用于圖3的迷宮密封組件的密封環(huán)的示例性實(shí)施例； 圖5是圖4所示的密封環(huán)的可選擇實(shí)施例； 圖6是圖4所示的密封環(huán)的另一實(shí)施例； 圖7是可用于圖3的迷宮密封組件的偏壓機(jī)構(gòu)的視圖； 圖8是圖7所示偏壓機(jī)構(gòu)的視圖并連接在圖6所示的密封環(huán)內(nèi)； 圖9是圖7所示偏壓機(jī)構(gòu)的視圖并連接在圖4所示的密封環(huán)的可 選擇實(shí)施例內(nèi)；
圖IO是圖7所示偏壓機(jī)構(gòu)的視圖并包括指示接觸點(diǎn)的標(biāo)記；
圖ll是圖4所示的密封環(huán)的另一實(shí)施例并包括保持銷；
圖12是圖4所示的密封環(huán)的另一實(shí)施例的前視圖13是圖12所示的密封環(huán)的側(cè)視圖14是圖4所示的密封環(huán)的又一實(shí)施例的前視圖15是圖14所示的密封環(huán)的側(cè)視圖16是圖4所示的密封環(huán)的另一實(shí)施例；以及
圖17是可用于圖16所示密封環(huán)的偏壓機(jī)構(gòu)的視圖.
部件列表
蒸氣渦輪機(jī)10、 HP區(qū)段12、下半?yún)^(qū)段13、 IP區(qū)段l4、半?yún)^(qū)段 15、外殼或殼體16、中央?yún)^(qū)段18、高壓蒸汽入口 20、中壓蒸汽入口 22、軸頸軸承26、軸頸軸承28、蒸汽密封單元30、密封單元32、第 一HP區(qū)段噴嘴46、第一IP區(qū)段噴嘴48、轉(zhuǎn)子軸60、噴嘴隔膜70、 殼體72、迷宮密封組件IOO、密封環(huán)102、齒104、轉(zhuǎn)子軸周向突出部 105、高壓區(qū)域106、外轉(zhuǎn)子表面107、低壓區(qū)域108、內(nèi)轉(zhuǎn)子表面109、 間隙區(qū)域IIO、殼體凹槽112、內(nèi)環(huán)部分114、內(nèi)表面116、徑向表面 118、外環(huán)部分120、內(nèi)周表面122、殼體凹槽肩部124、外表面126、 縮頸部分128、外表面130、外表面131、壓力表面132、高壓環(huán)形空 間134、低壓環(huán)形空間136、開口 140、高壓區(qū)域144、凹槽高壓區(qū)域 144、凹槽徑向外表面146、凹槽徑向外表面150、壓力側(cè)肩部區(qū)域152、 環(huán)形開口 154、密封環(huán)200、外環(huán)部分202、內(nèi)環(huán)部分204、密封環(huán)縮 頸部分206、偏壓機(jī)構(gòu)208、空腔210、頂壁212、側(cè)壁214、第一端 216、第一側(cè)壁218、第二端220、第二側(cè)壁222、向外部分230、向內(nèi) 部分232、缺口 240、第一缺口 242、第二缺口 244、突出部250、線 性部分260、位置270、銷280、后表面282、空腔290、頂壁292、前 壁294、后壁296、兩個相對側(cè)壁298、缺口 300、螺紋開口 310、螺 釘314、彎曲突出部316、笫一彎曲突出部318、第二彎曲突出部320、 第一構(gòu)件322、第二構(gòu)件324、開口 330、帶細(xì)槽開口 332、突出部334、 接合構(gòu)件336、保持部分338。
具體實(shí)施例方式
圖1是包括高壓(HP )區(qū)段12和中壓(IP )區(qū)段14的示例性對 流蒸氣渦輪機(jī)10的示意圖。外殼或殼體16軸向分別分成上半?yún)^(qū)段和 下半?yún)^(qū)段13和15，并且橫跨兩個HP區(qū)段12和IP區(qū)段14。殼體16 的中央?yún)^(qū)段18包括高壓蒸氣入口 20和中壓蒸氣入口 22.在殼體16 中，HP區(qū)段12和IP區(qū)段14布置在通過軸頸軸承26和28橫跨支承 的單個軸承內(nèi)。蒸氣密封單元30和32分別位于每個軸頸軸承26和28 的內(nèi)部。
環(huán)形區(qū)段分割件42從中央?yún)^(qū)段18朝著在HP區(qū)段12和IP區(qū)段14 之間延伸的轉(zhuǎn)子軸60徑向向內(nèi)延伸。更特別是，分割件42圍繞轉(zhuǎn)子 軸60的一部分在第一 HP區(qū)段噴嘴46和第一 IP區(qū)段噴嘴48之間周向 延伸。
在操作過程中，高壓蒸氣入口 20從例如動力沸騰器(未示出)的 蒸氣源接收高壓/高溫蒸氣。蒸氣通過HP區(qū)段12，其中從蒸氣中提取 功，以便轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子軸60。蒸氣離開HP區(qū)段12并返回沸騰器，蒸氣在 其中重新加熱.重新加熱的蒸氣接著到達(dá)中間蒸氣入口 22，并且在小 于進(jìn)入HP區(qū)段12的蒸氣的壓力下、但是在大致等于進(jìn)入HP區(qū)段12 的蒸氣溫度的溫度下返回到IP區(qū)段14.因此，HP區(qū)段12內(nèi)的操作壓 力高于IP區(qū)段14內(nèi)的操作壓力，使得HP區(qū)段12內(nèi)的蒸氣趨于經(jīng)由
HP區(qū)段12和IP區(qū)段14之間形成的泄漏路徑朝著IP區(qū)段14流動。
圖2是用于渦輪機(jī)10的示例性渦輪機(jī)噴嘴隔膜70和封裝殼體72 的放大示意圖。在示例性實(shí)施例中，噴嘴隔膜70是用于高壓渦輪機(jī)12 的第一級隔膜.此外，在示例性實(shí)施例中，封裝殼體72包括多個迷宮 密封組件100，有助于減小從HP區(qū)段12到IP區(qū)段14沿著轉(zhuǎn)子軸16 的泄漏。迷宮密封組件100包括縱向隔開的成排的齒104，齒附接在密 封環(huán)102上，有助于密封例如渦輪機(jī)10的蒸氣渦輪機(jī)中所形成的操作 壓力差.
在操作中，HP區(qū)段12中處于較高壓力下的蒸氣趨于經(jīng)過第一級 噴嘴隔膜70和封裝殼體72之間的蒸氣路徑泄漏到IP區(qū)段14，即處于 較低操作壓力下的區(qū)域.例如在一個實(shí)施例中，高壓蒸氣在大約1800 磅/平方英寸的絕對壓力(psia)下進(jìn)入HP區(qū)段12，并且重新加熱的 蒸氣在大約300-400psia之間的壓力下進(jìn)入IP區(qū)段14。因此，在封 裝殼體72上的相對大的壓力降會造成蒸氣圍繞封裝殼體72沿著轉(zhuǎn)子 軸60泄漏，造成蒸氣渦輪機(jī)效率降低。
圖3是可用于渦輪機(jī)10的迷宮密封組件IOO的示例性實(shí)施例。在 圖3中，只表示轉(zhuǎn)子軸60的一部分和殼體72的一部分。另外，雖然 只表示單個密封環(huán)102，多個這樣的環(huán)可串聯(lián)配置，如圖2所示。在可 選擇實(shí)施例中，迷宮密封組件100可有助于渦輪機(jī)10的其它區(qū)域的密 封。
密封環(huán)102包括與從轉(zhuǎn)子軸60向外延伸的多個轉(zhuǎn)子軸周向突出壁 105相對定位的多個齒104。在示例性實(shí)施例中，每個周向突出壁105 包括定位在多個徑向內(nèi)部轉(zhuǎn)子表面109之間的徑向外部轉(zhuǎn)子表面 107。如上所述，正性力可迫使流體在通過齒104和轉(zhuǎn)子軸109之間限 定的間隙區(qū)域110形成的多個限制部之間流動。更特別是，間隙區(qū)域 110、齒104的數(shù)量和相對尖銳度、轉(zhuǎn)子軸周向突出壁105的數(shù)量以及 包括壓力和密度的操作狀態(tài)的組合是確定泄漏流動量的因素。作為選 擇，其它幾何配置還可用來提供多個或單個泄漏限制部。例如，在可 選擇實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子部分60不包括齒105或表面109，而是大致平面 的。在另一實(shí)施例中，密封環(huán)102不包括經(jīng)由轉(zhuǎn)子齒的蜿蜒路徑，另 外，在又一實(shí)施例中，密封環(huán)102可包括刷式密封件或任何其它的密 封機(jī)構(gòu).每個密封環(huán)10保持在殼體72內(nèi)限定的殼體凹槽112內(nèi)。在一個 實(shí)施例中，每個密封環(huán)102包括可以定位在殼體凹槽112內(nèi)以有助于 殼體72的組裝或拆卸的多個密封環(huán)部段(圖3未示出)，在示例性實(shí) 施例中，彈簧(圖3未示出)的系統(tǒng)產(chǎn)生趨于增大密封環(huán)102直徑的 力，并且彈簧(圖3未示出)的第二系統(tǒng)可用來抵消密封環(huán)102的重 量產(chǎn)生的力。
每個環(huán)102包括具有從徑向內(nèi)表面116延伸的齒104的內(nèi)環(huán)部分 114和有助于通過接觸殼體72的徑向表面118來控制間隙區(qū)域110的 徑向外表面130.每個密封環(huán)102還包括定位在殼體凹槽112內(nèi)的外 環(huán)部分120。外環(huán)部分120包括內(nèi)周表面122和相對徑向外表面131。 內(nèi)周表面122接觸殼體凹槽肩部124的外表面126，使得密封環(huán)102 的徑向向內(nèi)運(yùn)動受到限制。密封環(huán)102還包括在密封環(huán)內(nèi)環(huán)部分114 和密封環(huán)外環(huán)部分120之間延伸的縮頸部分128。殼體凹槽肩部124 與密封環(huán)縮頸部分128相互作用，以便軸向定位每個密封環(huán)102。密封 環(huán)縮頸部分128包括接觸殼體凹槽肩部124的接觸壓力表面132。
經(jīng)過迷宮密封組件100的一個蒸氣流動路經(jīng)由間隙區(qū)域110并在 齒104和轉(zhuǎn)子軸表面107和109之間從高壓區(qū)域106到低壓區(qū)域108 限定。在密封環(huán)102徑向向外延伸時，間隙區(qū)域110的總體尺寸增加， 并且流過間隙區(qū)域110的蒸氣增加。相反，在密封環(huán)102徑向向內(nèi)運(yùn) 動時，間隙區(qū)域110減小，并且流過間隙區(qū)域110的蒸氣減小。
笫二蒸氣流動路徑經(jīng)由殼體凹槽112從高壓環(huán)形空間134到低壓 環(huán)形空間136限定.高壓下的蒸氣可從環(huán)形空間134經(jīng)由殼體凹槽肩 部124和密封環(huán)縮頸部分128之間限定的環(huán)形開口 140流動。在進(jìn)入 通過殼體72和密封環(huán)外環(huán)部分120限定的殼體凹槽高壓區(qū)域144之 前，蒸氣經(jīng)由開口 140引導(dǎo)到限定在殼體凹槽肩部外表面126和密封 環(huán)外環(huán)部分環(huán)周向表面122之間的高壓區(qū)域142.蒸氣離開殼體凹槽高 壓部分144并且進(jìn)入限定在殼體凹槽徑向外表面146和密封環(huán)外部分 徑向外表面131之間的殼體凹槽徑向外部分148。蒸氣可接著流到通過 殼體72和密封環(huán)外環(huán)部分120限定的第一部分150，并且到殼體凹槽 肩部外表面126和密封環(huán)外環(huán)部分內(nèi)周表面122之間限定的低壓側(cè)肩 部區(qū)域152。蒸氣經(jīng)由殼體凹槽肩部124和密封環(huán)縮頸部分之間 限定的環(huán)形開口 154離開低壓側(cè)肩部區(qū)域152，其中蒸氣排入環(huán)形空間136。
在密封環(huán)外表面130或其任何部分接觸殼體徑向表面118時，密 封環(huán)102的徑向向外運(yùn)動受到限制.此位置指的是完全縮回位置。在 密封環(huán)表面122接觸殼體凹槽肩部表面126時，徑向向內(nèi)運(yùn)動受到限 制.此位置指的是完全插入位置。足夠的空間設(shè)置用來適應(yīng)轉(zhuǎn)子軸60 和殼體72的所預(yù)料的瞬時不對準(zhǔn)，而不對齒104造成損壞。
在低負(fù)栽或沒有負(fù)栽的操作狀態(tài)下，密封環(huán)102的重量、殼體72 的限制極限、摩擦力和多個偏壓彈簧系統(tǒng)(圖3未示出)的力作用在 密封環(huán)102上。總的效果是密封環(huán)102偏壓到通過密封環(huán)102的徑向 向外運(yùn)動極限限制的直徑。
渦輪機(jī)10上的內(nèi)壓力大致與負(fù)栽成正比。在負(fù)載和蒸氣質(zhì)量流分 別增加時，局部壓力大致以線性方式增加.此關(guān)系可用來確定密封環(huán) 102在預(yù)定渦輪機(jī)操作狀態(tài)下的所需位置。例如，在流到渦輪機(jī)10上 的蒸氣增加時，環(huán)形空間134和殼體凹槽112內(nèi)的蒸氣壓力同樣增加。 增加的蒸氣壓力將徑向向內(nèi)力施加在大致通過密封環(huán)外表面130和 131承載的密封環(huán)102上。
高壓區(qū)域106內(nèi)的增加的蒸氣壓力產(chǎn)生經(jīng)由殼體凹槽112流過環(huán) 形空間134、環(huán)形開口 140、肩部區(qū)域142、殼體凹槽高壓區(qū)域144、 殼體凹槽徑向外部區(qū)域148、殼體凹槽低壓部分150、肩部區(qū)域152以 及環(huán)形開口 154進(jìn)入環(huán)形區(qū)域136的增加的蒸氣。高壓區(qū)域106內(nèi)的 蒸氣的蒸氣壓力還在如上所述經(jīng)由殼體凹槽112從環(huán)形空間134到環(huán) 形空間136限定的路徑內(nèi)產(chǎn)生增加的壓力.該路徑的每個隨后區(qū)域內(nèi) 的壓力小于它們前面的區(qū)域的壓力。例如，殼體凹槽低壓區(qū)域150內(nèi) 的蒸氣壓力小于殼體凹槽高壓部分144的蒸氣壓力。此壓力差在密封 環(huán)內(nèi)環(huán)部分114、密封環(huán)縮頸部分128和密封環(huán)外環(huán)部分120上產(chǎn)生 增加的壓力。這些表面上的增加的力造成密封環(huán)102朝著低壓區(qū)域108 軸向運(yùn)動，直到密封環(huán)縮頸接觸壓力表面132接觸殼體凹槽肩部124 為止。在完全插入時，大致通過密封環(huán)102來防止經(jīng)由殼體凹槽112 從高壓環(huán)形空間134流到低壓環(huán)形空間136的蒸氣。
所述的狀態(tài)造成蒸氣壓力如上所述在表面130和131上產(chǎn)生徑向 向內(nèi)的力。增加的蒸氣壓力還在密封環(huán)102上產(chǎn)生增加的徑向向內(nèi)的 力，以便克服所述的摩擦力和多個偏壓彈簧子系統(tǒng)(未示出)的力。
密封環(huán)102和凹槽112的尺寸選擇成對于負(fù)栽下的穩(wěn)定狀態(tài)的操 作來說有助于優(yōu)化齒104和轉(zhuǎn)子軸60表面之間限定的間隙110。
圖4是可用于迷宮密封組件100的密封環(huán)200的示例性實(shí)施例。 密封環(huán)200包括外環(huán)部分202、內(nèi)環(huán)部分204和在兩者之間延伸的縮 頸部分206。密封環(huán)200還包括保持在空腔210內(nèi)的偏壓機(jī)構(gòu)208。在 示例性實(shí)施例中，偏壓機(jī)構(gòu)208是彈簧.特別是，空腔210形成在外 環(huán)部分202內(nèi)，并且包括孤形頂壁212和一對相對側(cè)壁214。可選擇 的是，空腔210可形成在密封環(huán)縮頸部分206內(nèi).偏壓機(jī)構(gòu)208在側(cè) 壁214之間延伸。特別是，偏壓機(jī)構(gòu)208的第一端216接觸第一側(cè)壁 218，并且偏壓機(jī)構(gòu)208的第二端220接觸第二側(cè)壁222。在示例性實(shí) 施例中，通過偏壓機(jī)構(gòu)端部216和220和側(cè)壁214之間產(chǎn)生的摩擦配 合，偏壓機(jī)構(gòu)208可靠地保持在空腔210內(nèi)，在可選擇實(shí)施例，偏壓 機(jī)構(gòu)208可以通過點(diǎn)焊、螺釘、銷和/或膠中的任一形式(但不局限于 此)保持在空腔210內(nèi)。
圖5是密封環(huán)200的可選擇實(shí)施例，其中空腔210的側(cè)壁214傾 斜。特別是每個側(cè)壁218和222從頂壁212徑向向內(nèi)延伸，使得側(cè)壁 218和222相對傾斜。因此，空腔210的徑向向外部分230具有比空 腔210的徑向向內(nèi)部分232的孤形長度L2更長的弧形長度L1。偏壓 機(jī)構(gòu)208通過側(cè)壁218和222可靠地保持在徑向向外部分230內(nèi)。特 別是，每個側(cè)壁218和222提供用于偏壓機(jī)構(gòu)208的千涉配合，從而 防止偏壓機(jī)構(gòu)208朝著徑向向內(nèi)部分232徑向向內(nèi)運(yùn)動。在示例性實(shí) 施例中，偏壓機(jī)構(gòu)208通過偏壓機(jī)構(gòu)端部216和220與側(cè)壁214之間 形成的摩擦配合可靠地保持在空腔210內(nèi)。在可選擇實(shí)施例中，偏壓 機(jī)構(gòu)208可以通過點(diǎn)焊、螺釘、銷和/或膠中的任一形式(但不局限于 此)保持在空腔210內(nèi)。
圖6是密封環(huán)200的另一實(shí)施例，其中空腔210包括一對缺口 240。特別是，每個缺口 240在空腔徑向外部230內(nèi)形成在側(cè)壁2H之 一內(nèi)。更特別是，第一缺口 242形成在第一側(cè)壁218內(nèi)，并且第二缺 口 244形成在第二側(cè)壁222內(nèi).缺口 240各自形成尺寸，以便保持偏 壓機(jī)構(gòu)208的一端。特別是，笫一缺口 242保持偏壓機(jī)構(gòu)的第一端部 216，并且第二缺口 244保持偏壓機(jī)構(gòu)的笫二端部220。在示例性實(shí)施 例中，偏壓機(jī)構(gòu)208通過偏壓機(jī)構(gòu)端部216和220與缺口 242和244
之間產(chǎn)生的摩擦配合可靠地保持在空腔210內(nèi).在可選擇實(shí)施例中， 偏壓機(jī)構(gòu)208可通過點(diǎn)焊、螺釘、銷和/或膠中的任一形式(但不局限 于此)保持在缺口 242和244內(nèi).
圖7是包括從每個偏壓機(jī)構(gòu)端部216和220軸向延伸的突出部250 的偏壓機(jī)構(gòu)208的視圖，并且圖8是具有突出部250并連接在圖6所 示的密封環(huán)200內(nèi)的偏壓機(jī)構(gòu)208的視圖.突出部250用來為偏壓機(jī) 構(gòu)208提供另外的長度，并且提供缺口 242和244的可靠接合。偏壓 機(jī)構(gòu)208通過突出部250和缺口 242和244之間產(chǎn)生的摩擦配合可靠 地保持在空腔210內(nèi)。作為選擇，突出部250可通過點(diǎn)焊、螺釘、銷 和/或膠中的任一形式(但不局限于此)保持在缺口 242和244內(nèi)。
圖9是具有突出部250并連接在密封環(huán)200的可選擇實(shí)施例內(nèi)的 偏壓機(jī)構(gòu)208的視圖。特別是，空腔210的弧形頂壁212包括從每個 缺口 242和244延伸的線性部分260。每個線性部分260構(gòu)造成接合 偏壓緊固208，使得偏壓機(jī)構(gòu)208內(nèi)的彎曲力在偏壓機(jī)構(gòu)208的整個 長度上分布，而不是在突出部250處隔離。圖10是線性部分260接觸 偏壓機(jī)構(gòu)208的位置270的視圖。如上所述，偏壓機(jī)構(gòu)208通過突出 部250和缺口 242和244之間產(chǎn)生的摩擦配合可靠地保持在空腔210 內(nèi)。作為選擇，突出部250可通過點(diǎn)焊、螺釘、銷和/或膠中的任一形 式(但不局限于此)保持在缺口 242和244內(nèi)。
圖11是包括用來將偏壓機(jī)構(gòu)208保持在空腔210內(nèi)的銷280的密 封環(huán)200的視圖。在所示實(shí)施例中，偏壓機(jī)構(gòu)208包括與缺口 240接 合的突出部250。銷280插入穿過外環(huán)部分206，使得銷280橫過缺口 240，以有助于將偏壓機(jī)構(gòu)208保持在空腔210內(nèi)。特別是，銷280橫 過缺口 240，使得突出部250保持在銷280和空腔210的后表面282 上。
所述實(shí)施例包括保持一個突出部250的一個銷280。在此實(shí)施例 中，笫二突出部250通過摩擦、點(diǎn)焊或膠中的一種形式保持在缺口 240 內(nèi)。作為選擇，兩個銷280插入穿過外環(huán)部分202，使得突出部 保持在銷280和空腔后表面282之間。在又一可選擇實(shí)施例中，突出 部250包括穿過其中的開口，并且在銷280橫過缺口 240時，至少一 個銷280插入穿過至少一個突出部250的開口.另外，在另一實(shí)施例 中，偏壓機(jī)構(gòu)208可不包括突出部250。因此，在銷280橫過缺口 240 時，至少一個銷280插入穿過偏壓機(jī)構(gòu)208的至少一個端部。此外， 銷280可以是螺釘.
圖12是具有整個形成在外環(huán)部分202內(nèi)的空腔290的密封環(huán)200 的可選擇實(shí)施例的前視圖；并且圖13是圖21所示的密封環(huán)200的側(cè) 視圖。在此實(shí)施例中，空腔290形成在外環(huán)部分202內(nèi)，使得空腔290 包括孤形頂壁292、前壁294、后壁296以及兩個相對側(cè)壁298。側(cè)壁 298各自包括形成其中的缺口 300。缺口 300構(gòu)造成保持偏壓機(jī)構(gòu)208 的端部216和220，使得偏壓機(jī)構(gòu)208橫過空腔290延伸，偏壓機(jī)構(gòu) 208通過偏壓機(jī)構(gòu)端部216和220與缺口 300、前壁294和后壁296 之間的摩擦配合可靠地保持在空腔290內(nèi)。作為選擇，偏壓機(jī)構(gòu)208 通過點(diǎn)焊、螺釘、銷和/或膠中的任一形式(但不局限于此)可靠地保 持在空腔290內(nèi)。另外，偏壓機(jī)構(gòu)208可包括突出部250。此外，空 腔290的側(cè)壁298可成形為類似于圖4或5所示的側(cè)壁214。
圖14是密封環(huán)200的又一實(shí)施例的前視圖；并且圖15是圖14所 示的密封環(huán)200的側(cè)視圖。在此實(shí)施例中，密封環(huán)200不包括形成在 外環(huán)部分206內(nèi)的空腔，而是，此實(shí)施例包括形成在密封環(huán)200的縮 頸部分206內(nèi)的一對螺紋開口 310,每個螺紋開口 310構(gòu)造成在其中 保持螺釘314。偏壓機(jī)構(gòu)208包括從中延伸的一對彎曲突出部316。特 別是，第一彎曲突出部318從偏壓機(jī)構(gòu)笫一端部216延伸，并且第二 彎曲突出部320從偏壓機(jī)構(gòu)第二端部220延伸。每個彎曲突出部316 包括連接在偏壓機(jī)構(gòu)208上的笫一構(gòu)件322以及從第一構(gòu)件322延伸 的第二構(gòu)件324.第二構(gòu)件324包括延伸穿過其中的開口。
偏壓機(jī)構(gòu)208貼靠縮頸部分206定位，使其從外環(huán)部分202徑向 向內(nèi)。每個彎曲突出部316的第二構(gòu)件324與螺紋開口 310對準(zhǔn)，使 得螺釘314接收穿過第二構(gòu)件324內(nèi)的開口，并且延伸穿過螺紋開口 310。閎此，偏壓機(jī)構(gòu)208橫過縮頸部分206延伸，并且通過螺釘314 可靠保持。
圖16是密封環(huán)200的另一實(shí)施例；并且圖17是適用于圖16的密 封環(huán)200的偏壓機(jī)構(gòu)208的視圖。密封環(huán)200包括開口 330和形成在 密封環(huán)縮頸部分206內(nèi)的帶細(xì)槽開口 332。偏壓機(jī)構(gòu)208包括從中徑 向延伸的一對突出部334。特別是，偏壓機(jī)構(gòu)208的每個端部216和 220包括突出部334。突出部334之一包括構(gòu)造成接合開細(xì)槽開口 332
的接合構(gòu)件336。缺少接合構(gòu)件336的突出部334定位在開口 330內(nèi)， 并且具有接合構(gòu)件336的突出部334插入帶細(xì)槽開口 332內(nèi)，使得接 合構(gòu)件336滑動到帶細(xì)槽開口 332的保持部分338內(nèi)。因此，偏壓機(jī) 構(gòu)208可靠地保持在開口 330和帶細(xì)槽開口 332內(nèi)，
密封環(huán)200的操作大致類似于圖3所述的密封環(huán)102的操作。兩 個操作的一個不同之處在于通過偏壓機(jī)構(gòu)208在密封環(huán)200產(chǎn)生向外 的偏壓力.另外的向外偏壓力有助于將密封環(huán)200偏壓到較大直徑。 在渦輪機(jī)負(fù)栽和蒸氣壓力增加時，通過偏壓機(jī)構(gòu)208產(chǎn)生的徑向向外 力必須在密封環(huán)徑向向內(nèi)移動之外克服.因此，密封環(huán)200的徑向向 內(nèi)運(yùn)動延遲，直到獲得渦輪機(jī)10的預(yù)定操作狀態(tài)為止。
所述的密封環(huán)的每個實(shí)施例有助于在從包裝銷售者運(yùn)輸?shù)阶罱K組 裝的過程中將偏壓機(jī)構(gòu)可靠地保持在密封環(huán)內(nèi)。另外，以上描述的方 法和設(shè)備防止偏壓機(jī)構(gòu)在組裝過程中運(yùn)動.特別是，以上描述的方法 和設(shè)備防止偏壓機(jī)構(gòu)在運(yùn)輸或組裝過程中從密封環(huán)掉落或者在密封環(huán) 插入密封組件時變形。因此，該方法和設(shè)備允許更快的安裝時間，并 且減小與密封組件制造相關(guān)的成本。此外，所述方法和設(shè)備可以有多 個空腔和偏壓機(jī)構(gòu)，并且因此可以在密封環(huán)上更加均勻地分布力。
如這里使用那樣，以單數(shù)形式描述并且前面具有冠詞"一個，，或 "一"的元件或步驟應(yīng)該理解為不排除多個所述的元件或步驟，除非 明確這種排除的情況。另外，本發(fā)明的"一個實(shí)施例"不打算解釋為 排除同樣結(jié)合有所述特征的另外實(shí)施例的存在。
雖然這里描述的設(shè)備和方法針對用于密封組件的密封環(huán)來描述， 應(yīng)該理解到該設(shè)備和方法不局限于密封環(huán)或密封組件。同樣，所示的 密封環(huán)部件不局限于這里描述的特定實(shí)施例，而是密封環(huán)的部件可單 獨(dú)或與這里描述的其它部件分開使用.
雖然針對多種特定實(shí)施例描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將 理解到本發(fā)明可通過權(quán)利要求的范閨和精神內(nèi)的變型來實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種用于渦輪發(fā)動機(jī)(10)的密封組件(100)，所述密封組件包括密封環(huán)(102)，包括弧形內(nèi)環(huán)部分(114)、弧形外環(huán)部分(120)以及在其中延伸的縮頸部分(128)；至少一個凹口，形成在所述密封環(huán)外環(huán)部分和所述密封環(huán)縮頸部分中的至少一個部分內(nèi)；以及偏壓機(jī)構(gòu)(208)，在所述密封環(huán)上回轉(zhuǎn)地延伸，所述偏壓機(jī)構(gòu)保持在所述至少一個凹口內(nèi)。
2. 如權(quán)利要求l所述的密封組件(100)，其特征在于，所述凹口 包括具有兩個側(cè)壁(214)的空腔(210)，所述偏壓機(jī)構(gòu)(208 )在所 述兩個側(cè)壁之間延伸。
3. 如權(quán)利要求2所述的密封組件(100)，其特征在于，所述偏壓 機(jī)構(gòu)(208 )通過銷(280 )、螺釘(314)和點(diǎn)焊中的至少一種形式保 持在所述空腔(210)內(nèi)。
4. 如權(quán)利要求2所述的密封組件(100)，其特征在于，所述空腔 (210 )還包括形成在所述兩個側(cè)壁(214 )的每個側(cè)壁內(nèi)的缺口 ( 240 )，每個所述缺口設(shè)置尺寸以便接收所述偏壓機(jī)構(gòu)(208 )的一個端部 (216、 220 )，使得所述偏壓機(jī)構(gòu)在所述缺口之間懸置.
5. 如權(quán)利要求4所述的密封組件(100)，其特征在于，所述偏壓 機(jī)構(gòu)(208 )包括從每個端部(216、 220 )延伸的突出部(250 )，每個 所述缺口設(shè)置尺寸以便接收所述突出部之一。
6. 如權(quán)利要求l所述的密封組件(100)，其特征在于，所述至少 一個凹口包括設(shè)置尺寸以便在其中接收所述偏壓機(jī)構(gòu)(208 )的端部的 第一開口和第二開口'
7. 如權(quán)利要求l所述的密封組件(100),其特征在于，所述至少 一個凹口包括各自設(shè)置尺寸以便在其中接收螺紋緊固件從而將偏壓機(jī) 構(gòu)(208 )固定其中的一對螺紋開口。
8. —種渦輪發(fā)動機(jī)(IO),包括密封組件(IOO)，構(gòu)造成減小渦輪發(fā)動機(jī)內(nèi)的蒸氣泄漏，所述密 封組件包括密封環(huán)(102)，包括孤形內(nèi)環(huán)部分(114)、孤形外環(huán)部分U20)以及在其中延伸的縮頸部分(128);至少一個凹口，形成在所述密封環(huán)外環(huán)部分和所述密封環(huán)縮頸部 分中的至少一個部分內(nèi)；以及偏壓機(jī)構(gòu)(208 )，在所述密封環(huán)上回轉(zhuǎn)地延伸，所述偏壓機(jī)構(gòu)保 持在所述至少一個凹口內(nèi)。
9. 如權(quán)利要求8所述的渦輪發(fā)動機(jī)(10)，其特征在于，所述凹 口包括具有兩個側(cè)壁(214)的空腔(210)，所述偏壓機(jī)構(gòu)(208 )在 所述兩個側(cè)壁之間延伸。
10. 如權(quán)利要求9所述的渦輪發(fā)動機(jī)(10)，其特征在于，所述偏 壓機(jī)構(gòu)(208 )通過銷(280 )、螺釘(314)和點(diǎn)焊中的至少一種形式 保持在所述空腔(210)內(nèi)。
全文摘要
提供一種用于渦輪發(fā)動機(jī)(10)的密封組件(100)。密封組件包括密封環(huán)(102)，密封環(huán)包括弧形內(nèi)環(huán)部分(114)、弧形外環(huán)部分(120)以及在其中延伸的縮頸部分(128)。該組件包括形成在密封環(huán)外環(huán)部分和密封環(huán)縮頸部分中的至少一個部分內(nèi)的至少一個凹口。偏壓機(jī)構(gòu)(208)在密封環(huán)上回轉(zhuǎn)地延伸并保持在至少一個凹口內(nèi)。
文檔編號F01D11/02GK101096915SQ200710126279
公開日2008年1月2日 申請日期2007年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月30日
發(fā)明者B·A·庫圖爾, J·P·莫茨海姆, K·J·巴布, K·N·勞雷爾 申請人:通用電氣公司