專利名稱：氣體助力渦輪機(jī)密封件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請一般地涉及任何類型的渦輪機(jī)，尤其涉及經(jīng)由氣壓和可變
形密封材料來密封形成在渦輪機(jī)葉片楔形榫(dovetail)和渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子 之間的間隙的系統(tǒng)和方法。
背景纟支術(shù)
燃?xì)鉁u4侖才幾通常包4舌具有多個(gè)周向間隔葉片(bucket或blade) 的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子(輪)。葉片通常可包括翼型、平臺、葉柄、楔形榫和其 它元件。各葉片的楔形榫置于渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)并緊固在其中。翼型伸入 熱氣通道以便將氣體動(dòng)能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能。多個(gè)冷卻介質(zhì)通道可徑 向延伸通過葉片以便引導(dǎo)經(jīng)過其的冷卻介質(zhì)的向內(nèi)和/或向外流動(dòng)。
由于熱負(fù)載和/或離心負(fù)載的增加，基于楔形榫^t形物(tab)和轉(zhuǎn)子 表面之間的間隙在冷卻介質(zhì)供應(yīng)回路中可能發(fā)生滲漏。從葉片供應(yīng)回 路到輪間隔(wheel space)的空氣損失量相對于葉片冷卻介質(zhì)流需求 量是明顯的。此外，空氣可從后來的壓縮機(jī)級中抽出，使得能量輸出 和總效率的損失在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間是有影響的。
已經(jīng)做了努力來限制這種滲漏。例如， 一種方法包括在楔形才^4A 形物上沉積鋁以便至少部分地填滿間隙。具體地，圓形環(huán)可緊靠楔形 榫面的前側(cè)壓緊。盡管這種設(shè)計(jì)密封好且耐用，但這種設(shè)計(jì)不易拆卸 和現(xiàn)場更換。相反地，當(dāng)整個(gè)轉(zhuǎn)子^皮拆卸時(shí)，這些環(huán)才可#1拆卸。
因此需要一種改良的楔形#4走形物密封系統(tǒng)和方法。這種系統(tǒng)和 方法應(yīng)足能防止?jié)B漏，以便增加整個(gè)系統(tǒng)的效率，并可同時(shí)現(xiàn)場安裝 和修理
發(fā)明內(nèi)容
因而，本申請?zhí)峁┮环N用于密封葉片楔形榫和轉(zhuǎn)子之間的間隙的 楔形榫密封組件。該楔形榫密封組件可包括置于楔形榫周圍的密封 槽、與密封槽連通的高壓供應(yīng)孔、以及置于密封槽周圍并置于該間隙 中的可變形密封件。
本申請進(jìn)一步提供一種用于密封葉片楔形榫和轉(zhuǎn)子之間的間隙 的楔形榫密封組件。該楔形榫密封組件可包括置于楔形榫周圍的密封 槽、置于密封槽周圍的供應(yīng)室、與供應(yīng)室和楔形榫高壓側(cè)連通的供應(yīng) 孔、置于密封槽周圍并經(jīng)由自楔形榫高壓側(cè)進(jìn)入供應(yīng)孔的高壓空氣被 迫4吏進(jìn)入該間隙的可變形密封件。
本申請進(jìn)一步提供一種密封葉片楔形榫和轉(zhuǎn)子之間間隙的方法。
該方法包括如下步驟將可變形密封件置于楔形榫的密封槽內(nèi)、迫使
高壓流體通過楔形榫以及用高壓流體迫使可變形密封件緊靠轉(zhuǎn)子。
對于閱讀過下文中結(jié)合附圖進(jìn)行描述的具體實(shí)施方式
和附加權(quán) 利要求的本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，本申請的這些和其它特征將變得清楚 明白。


圖1A是可用于本文所描述的密封系統(tǒng)的具有葉冠(shroud)的 葉片的透—見圖1B是可用于本文所描述的密封系統(tǒng)的不具有葉冠的葉片的透
視圖2是轉(zhuǎn)子的透視圖3是本文所描述的密封系統(tǒng)的密封槽的側(cè)視圖； 圖4是本文所描述的密封系統(tǒng)的密封槽和高壓供應(yīng)孔的側(cè)禍L橫截 面一見圖5是本文所描述的密封系統(tǒng)的側(cè)視橫截面^L圖。 部件列表10葉片25槽
20轉(zhuǎn)子30翼型
40平臺90間隙
50葉柄100楔形榫密封組件
60楔形榫110密封槽
65葉冠120高壓供應(yīng)室
70第一鍵形物(tab)130高壓供應(yīng)孔
80第二4建形物140高壓側(cè)
150可變形密封件
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參考附圖，其中，在整個(gè)視圖中相同的數(shù)字指相同的元件， 圖1A示出了可在本文中使用的葉片10。葉片IO可以是紐約州斯卡 奈塔第市的通用電氣公司所售的7FA+e型燃?xì)鉁u輪機(jī)中使用的第一 或第二級葉片。任何其它類型的葉片或級也可在本文中使用。葉片10 可用于圖2所示的轉(zhuǎn)子20。
正如所熟知的那樣，葉片10可包括翼型30、平臺40、葉柄50、 楔形榫60和其它元件。應(yīng)當(dāng)了解的是，葉片IO是緊固于渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子 20并且繞渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子20的多個(gè)周向間隔葉片IO中的一個(gè)。圖1A的 葉片10具有在翼型30的一個(gè)末端上的葉冠65。圖1B的葉片11沒有 葉冠。任何其它類型的葉片設(shè)計(jì)可在本文中使用。
如上所述，轉(zhuǎn)子20可具有多個(gè)用于收容葉片10的楔形才隼60的 槽25。同樣地，葉片10的翼型30伸入熱氣流，以便通過轉(zhuǎn)子20的 旋轉(zhuǎn)將氣流的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。楔形榫60可包括從其延伸的第一 柄腳(tang )或鍵形物(tab ) 70和第二鍵形物80。類似的設(shè)計(jì)也可在 本文中4吏用。間隙90可形成在楔形;陣60的4建形物70、 80的末端和 轉(zhuǎn)子20之間。高壓冷卻流可經(jīng)由間隙90逸出，除非使用某種類型的 密封系統(tǒng)。
圖3至5示出了本文描述的楔形榫密封組件100。該楔形榫密封 組件100可置于葉片10的楔形4隼60的第一4A形物70的周圍和之內(nèi)。楔形榫密封組件ioo可包括密封槽iio。該密封槽iio可圍繞第一鍵: 形物70的周邊延伸。密封槽110的尺寸和形狀可全部地或部分地圍
繞鍵形物70而變化。密封槽110可用傳統(tǒng)的加工技術(shù)形成。其它類
型的制造技術(shù)也可在本文中使用。
楔形榫密封組件100可包括置于笫一鍵形物70周圍的直接在密 封槽110上方的高壓供應(yīng)室120。高壓供應(yīng)室120也可圍繞第一4建形 物70的周邊延伸且可具有任何期望的大小或形狀。高壓供應(yīng)室120 也可通過傳統(tǒng)的加工或其它類型的制ili支術(shù)形成。更深的密封槽110 可以代替具體的高壓供應(yīng)室120使用。
楔形才隼密封組件IOO可包括與高壓供應(yīng)室120連通的高壓供應(yīng)孔 130。高壓供應(yīng)孔130自高壓供應(yīng)室120延伸至其高壓側(cè)140周圍的 第一鍵形物70的外部。高壓供應(yīng)孔130可具有任何期望的幾何形狀 或大小。高壓供應(yīng)孔130也可通過傳統(tǒng)的加工或其它類型的制造技術(shù) 來形成。
楔形榫密封組件IOO可包括置于密封槽IIO周圍的可變形密封件 150?？勺冃蚊芊饧?50可具有大體上呈正方形的橫截面、幾乎是圓 形的橫截面、"c"形狀或任何其它期望的設(shè)計(jì)。具體地，可使用軸向 或徑向c形密封件。可變形密封件150可由編織石墨、編織金屬、編 織金屬間化合物、編織陶瓷、燒結(jié)金屬/石墨、金屬背襯上的氣相沉積 石墨、金屬/石墨/陶瓷的復(fù)合(hybrid)、其它類型的可變形材料制造 而成。可變形密封件150可填充密封槽110以及葉片10和轉(zhuǎn)子20之 間的間隙90。本文可使用任何數(shù)目的密封件150和供應(yīng)孔130。
在使用中，來自楔形榫60第一鍵形物70高壓側(cè)140的高壓空氣 或其它流體延伸到高壓供應(yīng)孔130和高壓供應(yīng)室120。高壓空氣緊壓 或?qū)χ勺冃蚊芊饧?50施加力?？勺冃蚊芊饧?50因而被迫使緊靠 轉(zhuǎn)子20,以便填充間隙90且不允許經(jīng)過其而滲漏高壓空氣。具體地， 當(dāng)葉片IO旋轉(zhuǎn)時(shí)，可變形密封件150上的壓縮力或其它力抵消存在 的離心負(fù)載力?？勺冃蚊芊饧?50全部地或部分地密封間隙90。本文也可使用其它類型的密封力。
可變形密封件150也可用于其它密封系統(tǒng)和方法。楔形榫密封組 件100也可用于第二鍵形物80和別處。
應(yīng)當(dāng)明白的是，上文僅涉及本申請的某些實(shí)施例，在不脫離附加 權(quán)利要求及其等價(jià)物所定義的本發(fā)明的一般精神和范圍的情況下，本 領(lǐng)域技術(shù)人員可對本文啦文出許多改變和修改。
權(quán)利要求
1.一種用于密封葉片楔形榫(60)和轉(zhuǎn)子(20)之間的間隙(90)的楔形榫密封組件(100)，包括置于楔形榫(60)周圍的密封槽(110)；與密封槽(110)連通的高壓供應(yīng)孔(130)；以及置于密封槽(110)周圍并置于間隙(90)中的可變形密封件(150)。
2. 如權(quán)利要求1所述的楔形榫密封組件(IOO)，進(jìn)一步包括置于 所述密封槽(l 10)和所述高壓供應(yīng)孔(130)之間的高壓供應(yīng)室(120)。
3. 如權(quán)利要求1所述的楔形榫密封組件(IOO),其特征在于，所 述密封槽(110)全部地或部分地圍繞楔形榫(60)的鍵形物(70)的周邊延 伸。
4. 如權(quán)利要求3所述的楔形榫密封組件(IOO)，其特征在于，所 述密封槽(110)包括全部地或部分地圍繞楔形榫(60)的鍵形物(70)的周 邊的可變的深度。
5. 如權(quán)利要求1所述的楔形榫密封組件(IOO),其特征在于，所 述高壓供應(yīng)孑L(130)與所述楔形榫(60)的高壓側(cè)(140)連通。
6. 如權(quán)利要求1所述的楔形榫密封組件(IOO)，其特征在于，所 述可變形密封件(l50)包括石墨或編織金屬密封件。
7. 如權(quán)利要求1所述的楔形榫密封組件(IOO)，其特征在于，所 述可變形密封件(150)包括大體上正方形的^f黃截面。
8. 如權(quán)利要求1所述的楔形榫密封組件(IOO),其特征在于，所 述可變形密封件(150)包括大體上圓形的橫截面。
9. 一種密封葉片楔形榫(60)和轉(zhuǎn)子(20)之間的間隙(90)的方法， 包括將可變形密封件(150)置于楔形榫(60)的密封槽(l 10)內(nèi)；迫使高壓流體通過楔形榫(60);以及用高壓流體迫使可變形密封件(150)緊靠轉(zhuǎn)子(20)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括用所述可變形密封件 (150)全部地或部分地密封所述間隙(90)。
全文摘要
一種用于密封葉片楔形榫(60)和轉(zhuǎn)子(20)之間的間隙(90)的楔形榫密封組件(100)。該楔形榫密封組件(100)包括置于楔形榫(60)周圍的密封槽(110)、與密封槽(110)連通的高壓供應(yīng)孔(130)以及置于密封槽(110)周圍并置于間隙(90)中的可變形密封件(150)。
文檔編號F01D11/00GK101624919SQ200910151410
公開日2010年1月13日 申請日期2009年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月8日
發(fā)明者B·P·阿內(nèi)斯, J·D·沃德 申請人:通用電氣公司