專利名稱：用于渦輪機(jī)楔形榫的彈性密封件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)一般地涉及任何類型的渦輪機(jī)，尤其涉及借助彈性密封件來密封形成在渦輪機(jī)葉片楔形榫和渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子之間的間隙的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
燃?xì)鉁u4侖機(jī)通常包括具有多個(gè)周向間隔的葉片(bucket或blade)的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子(輪)。葉片通?？砂ㄒ硇汀⑵脚_(tái)、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
由于熱負(fù)載和/或離心負(fù)載的增加，基于楔形榫的鍵形物(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)回路到輪間隔的空氣損失量相對(duì)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(jí)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榫鍵形物上沉積鋁以便至少部分地填滿間隙。具體地，360度環(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(chǎng)更換。相反地，當(dāng)整個(gè)轉(zhuǎn)子被拆卸時(shí)，這些環(huán)才可被拆卸。
因此需要一種改良的楔形榫^: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(chǎng)安裝和修理
發(fā)明內(nèi)容
因而，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N用于渦輪機(jī)楔形榫鍵形物(tab)的彈性密封 系統(tǒng)。該彈性密封系統(tǒng)可包括置于鍵形物周圍的密封槽和置于密封槽 內(nèi)的彈性密封件。該彈性密封件可包括大致上的"U"形狀。
本申請(qǐng)進(jìn)一步提供一種用于渦輪機(jī)楔形榫鍵形物的彈性密封系 統(tǒng)。該彈性密封系統(tǒng)可包括置于^t形物周圍的密封槽和置于密封槽內(nèi) 的彈性密封件。該密封槽可限定第一分支和第二分支。該彈性密封件 可包括面向第二分支的開口。
本申請(qǐng)進(jìn)一步提供一種密封楔形榫鍵形物和渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子之間間 隙的方法。該方法包括如下步驟將彈性密封件置于楔形榫鍵形物的 密封槽內(nèi)；操作渦輪機(jī)以及使彈性密封件膨脹到間隙中。
對(duì)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(qǐng)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)的具有葉冠的葉片的透視
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是可用于本文所描述的密封系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子的透視圖3是如本文所描述的彈性密封件的前側(cè)透視圖4是圖3的彈性密封件的后側(cè)透視圖5是圖3的彈性密封件的側(cè)^L圖6是圖3的彈性密封件的進(jìn)一步的側(cè)視圖7是圖3的安裝在楔形榫鍵形物內(nèi)的彈性密封件的側(cè)視圖8是圖3的安裝在楔形榫鍵形物中的彈性密封件的底透視圖9是彈性密封件的備選實(shí)施例的側(cè)透視圖。
4部件列表
10葉片
20轉(zhuǎn)子
30翼型
40平臺(tái)
50葉柄
60楔形榫
70第一鍵形物
80第二鍵形物
90間隙
100彈性密封件
110軸向開口
120密封系統(tǒng)
130錄 漆
140第一分支
150第二分支
160高壓側(cè)
170低壓側(cè)
180彈性密封件
190徑向開口
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參考附圖，其中，在全部這些視圖中相同的數(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(jí)葉片。任何其它類型的葉片或級(jí)也可在本文中使用。葉 片IO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(tái)40、葉柄50、 楔形榫60和其它元件。應(yīng)當(dāng)了解的是，葉片10是繞渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子20 并且緊固于渦4侖^/L轉(zhuǎn)子20的多個(gè)周向間隔葉片10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。
5如上所述，轉(zhuǎn)子20可具有多個(gè)用于收容葉片10的楔形榫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 本文中使用。間隙90可形成在楔形片隼60的4A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6示出了本文描述的彈性密封件100。正如所示出的那樣， 該彈性密封件具有沿其一側(cè)的軸向開口 110。也就是說，彈性密封件 IOO很象在外形上移除了一部分的管，以便沿橫截面形成大體上"C" 形外形。彈性密封件IOO也可以大體上"U，，形外形存在，以〗更裝配 在楔形榫鍵形物70、 80內(nèi)。其它形狀和配置可在本文中得到使用。
彈性密封件IOO用具有彈性特性的耐高溫材料制造而成。示例包 括鎳、鐵、或鈷的合金、不同類型的不銹鋼和其它類型的材料。合金 可為鈷基超合金，例如InconnelX-750、 A-286和類似材料。彈性密封 件100可以是單一元件或者幾個(gè)段接合在一起。彈性密封件100可通 過將一片材料滾壓成"C，，形外形，然后使"C"形外形形成為最后的 設(shè)計(jì)(例如示出的"U"形外形)而制成。可備選地，彈性密封件100 可以形成連續(xù)環(huán)狀物，然后可被銑削以形成"C"形橫截面，然后切 成兩半產(chǎn)生兩個(gè)(2) "U"形密封件。"U"形外形的使用允許彈性密 封件100用于下文將作更詳細(xì)描述的^t形物70、 80中。
圖7和8示出了本文所描述的彈性密封系統(tǒng)120。彈性密封系統(tǒng) 120可置于葉片10的楔形榫60的第一4泉形物70的內(nèi)部且在其周圍。 彈性密封系統(tǒng)120可包括置于第一鍵形物70內(nèi)的密封槽130。該密封 槽130可圍繞第一鍵形物70周邊全部地或部分地延伸。密封槽130 的尺寸和形狀可以改變。密封槽130可以用傳統(tǒng)的加工或其它類型的 制造技術(shù)形成。彈性密封系統(tǒng)120也可用于第二《泉形物80和其它地 方。密封槽130在4定形物70內(nèi)限定第一分支140和第二分支150,并 且密封槽130位于其二者之間。第一分支140可置于楔形榫60的高 壓側(cè)160附近。高壓側(cè)160可提供葉片冷卻空氣供應(yīng)。第二分支150 可置于低壓側(cè)170的周圍，即輪間隔。
彈性密封件IOO可置于彈性密封系統(tǒng)120的密封槽130內(nèi)。軸向 開口 110可面向第二分支150和低壓側(cè)170。彈性密封件100的其它 取向和配置可在本文中使用。 一旦葉片IO運(yùn)轉(zhuǎn)，彈性密封件100膨 脹至間隙90中以便阻止或者減少冷卻液的損失。具體地，彈性密封 件IOO壓緊在組件的上面，并由于其固有彈性而在渦輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)膨脹。
圖9示出了彈性密封件180的備選實(shí)施例。彈性密封件180與上 文的彈性密封件100類似，但彈性密封件180沿其一側(cè)具有徑向開口 190。具體地，移除或缺少直徑的一部分以〗更形成徑向開口 190。彈性 密封件180可以類似于上文所描述的方式置于密封槽130內(nèi)。
彈性密封件100、 180可以是任何形狀或方向，包括那些大體上 "E"形、"W"形、"V"形、"0"形或其它常見的密封件形狀。 開口(例如軸向開口 110、徑向開口 190)等可置于與泄漏通道平^亍或垂 直的地方。其它配置也可在本文中使用。
因此，密封系統(tǒng)100的使用減少了通過間隙90的滲漏。因而， 在不使用鋁材料的情況下，也可發(fā)現(xiàn)密封效率類似于或高于通常使用 鋁涂層的密封效率。冷卻流滲漏的減少提高了整個(gè)系統(tǒng)效率。彈性密 封系統(tǒng)120可用于其它的密封系統(tǒng)和方法。
應(yīng)當(dāng)明白的是，上文僅涉及本申請(qǐng)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4支術(shù)人員可對(duì)本文做出許多改變和^奮改。
權(quán)利要求
1.一種用于渦輪機(jī)楔形榫鍵形物(70)的彈性密封系統(tǒng)(120)，包括置于鍵形物(70)周圍的密封槽(130)；以及置于密封槽(130)內(nèi)的彈性密封件(100)；所述彈性密封件(100)包括大體上“U”形外形。
2. 如權(quán)利要求1所述的彈性密封系統(tǒng)(120),其特征在于，所述 彈性密封件(100)包括大體上"C"形的橫截面。
3. 如權(quán)利要求1所述的彈性密封系統(tǒng)(120)，其特征在于，所述 彈性密封件(100)包括耐高溫材料。
4. 如權(quán)利要求1所述的彈性密封系統(tǒng)(120),其特征在于，所述 彈性密封件(100)包括不銹鋼或鎳、鐵或鈷的合金。
5. 如權(quán)利要求1所述的彈性密封系統(tǒng)(120)，其特征在于，所述 彈性密封件(100)包括軸向開口 。
6. 如權(quán)利要求5所述的彈性密封系統(tǒng)(120)，其特征在于，所述 密封槽(130)在所述鍵形物(70)內(nèi)限定第一分支(140)和第二分支(150)， 并且其中，所述第一分支(140)置于高壓側(cè)(160)的周圍，且所述第二分 支(150)置于低壓側(cè)(170)的周圍。
7. 如權(quán)利要求6所述的密封系統(tǒng)(120),其特征在于，所述軸向 開口(110)面向所述第二分支(150)。
8. 如權(quán)利要求1所述的密封系統(tǒng)(120),其特征在于，所述彈性 密封件(100)包括徑向開口(190)。
9. 一種密封楔形榫鍵形物(70)和渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子(20)之間的間隙(90) 的方法，包括將彈性密封件(100)置于楔形一隼鍵形物(70)的密封槽(130)內(nèi)； 操作渦輪機(jī)；以及使彈性密封件(100)膨脹至間隙(90)中。
全文摘要
一種用于渦輪機(jī)楔形榫鍵形物(70)的彈性密封系統(tǒng)(120)。該彈性密封系統(tǒng)(120)可包括置于鍵形物(70)周圍的密封槽(130)和置于密封槽(130)內(nèi)的彈性密封件(100)。該彈性密封件(100)可包括大體上“U”形外形。
文檔編號(hào)F01D11/00GK101644172SQ20091015141
公開日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2009年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月8日
發(fā)明者J·D·沃德, O·薩慕德拉拉 申請(qǐng)人:通用電氣公司