专利名称：旋转机器及装配方法
技术领域：
本发明大致涉及旋转机器，而且更具体地说，涉及使用在旋转机器内的叶环组件(bling assembly)。
背景技术：
至少一些已知的蒸汽涡轮机具有限定的蒸汽通道，其包括成串行流关系的蒸汽进口、涡轮、蒸汽出口。许多这些蒸汽涡轮机包括固定的喷管组，其引导蒸汽流向旋转叶片(bucket)，或涡轮轮叶(blade)，它们被连接到可旋转部件。至少一些已知的固定喷管组包括多个翼型，其便于引导蒸汽流。每个喷管组结合相关联的一排叶片，通常被称作涡轮级，而且最已知的蒸汽涡轮机包括多个级。
一些已知的蒸汽涡轮机具有半圆形径向最外面部分，有时称作护罩(shroud)，其连接到半圆形翼型部分。此翼型部分一般通过连接多个翼型到半圆形带而组装，半圆形带被插入限定在护罩内的燕尾槽。因为不同的蒸汽涡轮机构件可能以不同的制造工艺、规格、和/或公差而形成，构件可能以累积的尺寸偏差组装，已知的如层叠公差，其可能超过总的公差。因为层叠公差可能增加制造成本和/或减小蒸汽涡轮机的效率，单独的构件公差一般可能需要减小以便于减少可能在组装期间产生的任何层叠公差。
此外，一些已知的蒸汽涡轮机包括被以预扭插入在组件内的翼型。预扭引发预定的压力进入相关的翼型，相关的翼型有助于吸收和衰减可能在运行期间被引发的动态压力，同时减小长期翼型磨损和失调。然而，相关的加工和制造环境的微小变化可能增加在形成前述预扭时保持严格工艺控制公差的困难，并可能胜过带有预扭的任何优点。
发明内容
在一个方面，提供装配旋转机器的方法。该旋转机器包括至少部分地环绕转子延伸的箱。该方法包括提供至少两个大致相同部件，该部件包括配合表面并具有大致半圆形截面轮廓。该方法还包括通过在它们的配合表面连接该至少两个部件在一起来装配叶环(bling)组件，使得形成大致圆形的环并使得该配合表面限定大致水平的接缝。该方法进一步包括在该叶环组件预定的径向部分内加工大致同心的、圆形的和环形的径向内和外及翼型部分。
在另一个方面，提供用于蒸汽涡轮机的叶环组件。该叶环组件包括第一部件，其具有配合表面并具有大致半圆形截面轮廓。该叶环组件还包括第二部件，其具有配合表面并具有大致半圆形截面轮廓。该第二部件与该第一部件相同，并沿该配合表面靠着该第一部件连接，每个该第一部件和该第二部件包括多个周向地间隔开的翼型，每个该多个翼型在径向外叶环部分和径向内叶环部分之间延伸。
在再另一方面，提供旋转机器。该旋转机器包括至少一个转子和至少一个固定的机器箱，其至少部分周向地环绕该至少一个转子延伸。该旋转机器还包括在该箱和该转子之间延伸的叶环组件。该叶环组件包括第一部件和第二部件。该第一部件包括配合表面并具有大致半圆形截面轮廓。该第二部件包括配合表面并具有大致半圆形截面轮廓。该第二部件与该第一部件相同，并沿该配合表面靠着该第一部件连接，每个该第一部件和该第二部件包括多个周向地间隔开的翼型，每个该多个翼型在径向外叶环部分和径向内叶环部分之间延伸。
图1是示例性逆流蒸汽涡轮发动机的截面示意图；
图2是如图1所示的蒸汽涡轮发动机的高压(HP)段的截面示意图；图3是可被用来形成叶环组件的示例性部件的截面示意图，叶环组件可被与如图2所示的HP段一起使用；图4是示例性叶环组件的截面示意图，叶环组件可使用如图3所示的部件制造；图5是如图4所示的叶环组件的截面示意性轴向视图；图6是叶环组件的可选实施例的截面示意图，叶环组件可使用如图3所示的部件制造；图7是叶环组件的可选实施例的截面示意图，叶环组件可使用如图3所示的部件制造；图8是叶环组件的可选实施例的截面示意图，叶环组件可使用如图3所示的部件制造；以及图9是叶环组件的可选实施例的截面示意图，叶环组件可使用如图3所示的部件制造。
元件列表
具体实施例方式
图1是示例性逆流蒸汽涡轮发动机100的截面示意性图示，其包括高压(HP)段102和中压(intermediate pressure，IP)段104。HP壳或箱106被轴向地分别分成上和下半段108和110。类似地，IP壳112被轴向地分别分成上和下半段114和116。在示例性实施例中，壳106和108为内箱。或者，壳106和108为外箱。中间段118位于HP段102和IP段104之间，包括高压蒸汽进口120和中压蒸汽进口122。在箱106和112内，HP段102和IP段104分别设置在由经向轴承(journal bearing)126和128支撑的单个轴承跨度内。蒸汽密封装置130和132分别位于每个经向轴承126和128的内侧。在示例性实施例中，壳106和108为外箱。或者，壳106和108为内箱。
环形的段分隔物134从中间段118朝转子轴140径向向内延伸，转子轴140在HP段102和IP段104之间延伸。更具体地说，分隔物134环绕第一HP段进口喷管136和第一IP段进口喷管138之间的部分转子轴140周向延伸。分隔物134容置于限定在填料箱144内的通道142中。更具体地说，通道142为C形通道，其径向延伸入填料箱144并环绕填料箱144的外圆周，使得通道142的中心开口径向向外朝向。
在运行期间，高压蒸汽进口120从蒸汽源接收高压/高温蒸汽，蒸汽源例如动力沸腾器(未在图1中示出)。蒸汽从进口喷管136穿过HP段102行进，其中从蒸汽中提取出功，以经由连接到轴140的多个涡轮轮叶，或叶片(未在图1中示出)旋转转子轴140。每套叶片包括相应的导流盘(或，叶环)组件(未在图1中示出)，便于蒸汽行进到相关的叶片。蒸汽离开HP段102并回到沸腾器，在其中被重新加热。然后，在与蒸汽进入HP段102时相比较减小的压力下，但在与蒸汽进入HP段102时的温度大约相等的温度下，重新加热的蒸汽行进到中压蒸汽进口122，并经由进口喷管138回到IP段104。以大致类似于用于HP段102的经由叶片和叶环组件的系统提取功的方式，从在IP段104内的蒸汽中提取出功。因此，HP段102内的工作压力高于IP段104内的工作压力，使得HP段102内的蒸汽倾向于通过泄漏通道流向IP段104，泄漏通道可在HP段102和IP段104之间产生。一个这样的泄漏通道可被限定为轴向沿转子轴140延伸穿过填料箱144。
在示例性实施例中，蒸汽涡轮机100为逆流高压和中压蒸汽涡轮机组合。或者，蒸汽涡轮机100可被与任何单独的涡轮一起使用，该涡轮包括但不限于低压涡轮。另外，本发明不限于与逆流蒸汽涡轮机一起使用，而是可与包括但不限于单流和双流涡轮蒸汽涡轮机的蒸汽涡轮机结构一起使用。
图2是蒸汽涡轮发动机100(如图1所示)HP段102的截面示意图。段102包括上半箱，其在当段102完全组装时，被螺栓连接到下半箱(也未在图2显示)。喷管支座上半部150配合到上半箱的径向内表面，使得喷管支座上半部150作为箱的径向向内延伸部。此配合便于保持喷管支座上半部150在相对于涡轮转子140大致固定的位置。HP段102还包括多个叶环组件152和大致环形的支座叶环槽153。喷管支座上半部150便于经由支座叶环槽153对喷管138(如图1所示)及叶环组件152进行大致固定的支撑。喷管支座下半部(未在图2中示出)以类似于喷管支座上半部150的方式连接到下半箱并容置喷管和叶环组件152。HP段102进一步包括多个可旋转涡轮轮叶，或固定地连接到转子140的叶片组件154。叶环组件152包括径向外部分156、喷管部分158和径向内部分160。叶环组件152还包括连接到径向外部分156的密封支座延伸部168。多个径向间隙170由延伸部168的径向最里面的部分(有时称作叶片顶部密封169)和叶片组件154的径向最外面部分限定。在示例性实施例中，延伸部168一体制造到部分156。或者，如在下面更多详述里所讨论的，延伸部168可被独立于叶环组件152制造，并连接到部分156。
转子140包括转子表面166。多个径向间隙162由转子表面166和叶环152的径向最里面的部分(有时称作轴密封161)限定。转子140还包括形成于转子表面166内的多个大致环形的转子槽163。至少一个大致弓形的密封带164经由填塞(未在图2中示出)固定连接在每个槽163内。类似的结构(未在图2中示出)存在于与径向间隙170相关的结构。
在运行中，蒸汽经由HP段蒸汽进口122(如图1所示)进入段102，并如箭头所示被引导穿过段102。进口喷管136(如图1所示)和相关的叶片组件(未在图2中示出)限定发动机100的第一级。在示例性实施例中，如图2所示，三个连续的叶片组件154和三个叶环组件152形成三个连续的级。或者，任何数量的级可能被与蒸汽涡轮机100一起使用。进口喷管136和喷管158便于引导蒸汽到叶片组件154。叶环组件152经由径向间隙162便于减少从喷管的初级蒸汽流通道—叶片—喷管的蒸汽流损失等等。均衡通路(未在图2中示出)形成于叶片组件154内并定尺寸和定位，便于减少引导穿过均衡通路进入间隙162(如图2中箭头所示)的蒸汽流。蒸汽流损失的减少由密封支座延伸部168以类似的方式进一步促进，密封支座延伸部168邻接于径向外部分156径向定位以限定径向间隙170。叶环组件152和相关的构件在下面进一步讨论。
图3是示例性的大致圆形的部件180的截面示意图，部件180可能被用于形成可能与HP段102一起使用的叶环组件152(两者都如图2所示)。部件180通过连接两个大致半圆形部件182形成，每个部件具有沿直径的最里面的配合表面184。部件182可能通过但不限于铸造、热模锻(impression die forging)或无缝轧制环锻(seamlessrolled ring forging)工艺而制造。材料可能使用包括但不限于不锈钢和钛合金。部件182的径向尺寸是基于尺寸限制预定的，尺寸限制包括但不不限于在蒸汽涡轮发动机100内的叶环组件152的位置。部件182的轴向尺寸还基于类似的尺寸限制及叶环组件152形成工艺，叶环组件152形成工艺可能包括与径向最外面部分156一体地制造密封支座延伸部168(两者都如图2所示)或者作为独立的单元在稍后的组装工艺中被连接。
在示例性实施例中，保持零件(未在图3中示出)包括但不限于定位在部件182的径向外部分186内的埋头孔内侧紧固件，使得紧固件如由虚线所示穿透配合表面184来形成部件180。或者，多个凸缘部分(未在图3中示出)可能还作为部件182的整体部分形成。在此可选实施例中，保持零件(未在图3中示出)可能被用于与凸缘协作来连接部件182以形成部件180。保持零件可能包括但不限于螺母和螺栓组合。或者，部件182还可能通过焊接配合表面184而被连接，然而，使用保持零件便于随后的部件180分解，用于分别进一步加工、以及插入叶环组件152进入喷管支座上半部150和从喷管支座上半部150移出叶环组件152。当部件182被连接时，叶环组件的水平接缝190由配合表面184限定。
图4是示例性叶环组件152在插入发动机100之后的截面示意图，叶环组件152可能由部件180(如图3所示)制造。图4中的点线示出在下面的详述中讨论的叶环组件152的不同部分。从上游区域200穿过喷管部分158到下游区域202的蒸汽流由相关的箭头示出。图4示出转子140、间隙162、转子槽163、密封带164、填隙165、转子表面166、和间隙170用于观察。
图5是示例性叶环组件152在加工完成之后和在拆解之前(都在下面进一步讨论)的截面示意性轴向视图。图5示出的点线用于示出叶环组件152的重要部分，例如具有轴向尺寸的延伸部168，并可能含糊说明其它重要部分。转子140、转子表面166、径向间隙162和水平接缝190示出用于观察。图4和5被结合引用来介绍叶环组件152的制造。
如上所述，圆形部件180(如图3所示)通过以保持零件穿过径向外部分186连接两个半圆形部件182(如图3所示)而形成。部件180被插入加工中心(未在图4和5中示出)。
翼型(或喷管)部分158是使用现有技术已知的加工技术形成的组件152的第一部分。结合该加工技术是以预定的定位和尺寸在部分158内形成预定数量的喷管。减小与喷管部分158相关的尺寸公差可通过利用现代加工技术和实践来促进，包括但不限于使用自动化加工方法，其可能包括例如但不限于数字控制方法。使用一致工艺在部分158内形成多个喷管，有利于减少由于在部分158内的不一致喷管形成而在叶环组件152和转子表面166之间的轴向间隙减小的可能。
使用类似于那些用于形成喷管部分158的设备和实践，将径向外部分156形成在部件180内。外部分156以预定的尺寸形成，便于插入形成于喷管支座上半部150内的支座叶环槽153。而且，外部分156与部分156的至少一部分下游面上的大致环形的凸出157一起形成，用作蒸汽密封表面或密封面带157。对于喷管部分156，通过利用如上所述的现代加工技术和实践，与径向外部分156相关的尺寸公差可能减小。
在示例性实施例中，密封支座延伸部168与外部分156一体形成，并轴向延伸到下游区域202。或者，延伸部168可能与至少一个凸缘的部分(未在图4和5中示出)独立制造并使用保持零件(未在图4和5中示出)连接到外部分156，保持零件可能包括但不限于螺栓和/或销钉。或者，延伸部168还可能被填塞、焊接或铜焊到外部分156。而且，或者，延伸部168可能以楔形接合或用键结合的延伸部形成，并被插入形成在外部分156下游面内的燕尾槽或键槽(均未在图4和5中示出)。
内径向部分160使用类似于那些用于形成喷管部分158和径向外部分156的设备和实践形成在部件180内。对于喷管部分158和外径向部分156，与径向外部分156相关的尺寸公差可能通过利用如上所述的现代加工技术和实践而减小。
大致环形的密封环槽204形成在径向内部分160内，由此使用如上所述的加工技术至少部分地形成径向内部分160的轴密封161。如在下面进一步讨论的，槽204以预定的尺寸形成，便于多个构件随后的插入。槽204包括轴向下游的密封表面，或密封面208和多个轴向相对的密封带座表面210。当两个半个组件152被连接时，形成槽204，便于减小超过尺寸公差的可能。
大致环形的密封环槽212在延伸部168内形成，由此以类似于形成槽204的方式至少部分地形成延伸部168的叶片顶部密封169。如在下面进一步讨论的，槽212以预定的尺寸形成，便于多个构件随后的插入。槽212包括轴向下游的密封表面，或密封面216和多个密封带座表面218。当两个半个组件152被连接时，形成槽212，便于减小尺寸公差并随后便于减少层叠公差。
如上所述机加工的带有部分156、158和160的叶环组件152从加工装置移出，并通过从凸缘186移开保持零件188在水平接缝190处拆开。此行动形成叶环组件152的两个半圆形段151，随后每个都被重新插入加工装置。本说明的剩余部分将介绍一个段151和在另一个段151上进行的大致类似的行动。
获得至少一个大致弓形的密封环带220。在示例性实施例中，带220为足够的长度使得仅一个节被插入每个段151以获得180度弧，即，两个带节220用于每个叶环152以得到带220的360度弧。或者，更大量的带节220可能被用于在叶环152内得到360度弧。带220可能以柔性材料形成并可能具有弓形的形状，便于随后插入槽204。在示例性实施例中，多个耐磨层222形成在带220的大致所有径向最里面的表面223。最初的基层通过现有技术已知的等离子喷涂(plasma spray)方法形成。随后的外涂层通过现有技术已知的粉末金属火焰喷涂(powder metal flame spray)方法形成。或者，任何层材料和形成方法的组合可用于得到预定的带200工作参数。耐磨层222磨损至在预定的公差内。通过嵌套带220并以限制的掩盖行动使用分批层形成方法，在多个带220上形成耐磨层222可便于减小与涂覆行动相关的时间和成本。另外，在发动机100运转中断期间可能需要使用的可用替换带220可能更容易获得，并可能便于运转中断长度的减小。形成在带220上的耐磨层222具有磨耗特性，便于在转子表面166和耐磨层222可能相互接触的瞬变期间减少磨损。
在可选实施例中，多个曲径式密封齿(未在图4和5中示出)可能连接到表面223。如现有技术所知，密封齿限定曲折的通道，便于减少蒸汽流穿过间隙162。随后，如上所述的部分耐磨涂层可能定位在密封齿之间，以得到类似于那些以层222单独得到的结果。
在示例性实施例中，多个密封弹簧224在预定的位置插入槽204的径向最外面部分，并使用包括但不限于保持零件和填塞(都未在图4和5中示出)的方法保持在槽204内。带220随后插入弹簧224和座表面210之间。在示例性实施例中，密封弹簧224还为板式(leaf-type)弹簧。或者，要么螺旋(coil-type)弹簧要么没有弹簧插入。在此可选实施例中，带有耐磨层222的带220被插入槽204。密封弹簧224朝转子表面166偏压带220，使得在发动机100的正常运行期间，间隙162便于维持，使得当间隙162便于维持在小值时耐磨层222大致不接触转子表面166。在可能导致转子表面166接近耐磨层222的情况，弹簧224将便于取出带220同时保持间隙162与实际一样小。
获得至少一个大致弓形密封环带226。在示例性实施例中，带226为足够的长度使得仅一个节被插入每个叶环组件段151以获得180度弧，即，两个带节226被用于每个叶环152以得到带226的360度弧。或者，更大量的带节226可能被用于在叶环152内得到360度弧。带226可能由柔性材料形成并可能具有弓形形状，便于随后插入槽212。在示例性实施例中，带226包括定位在一个大致环形的径向外表面229之间的两个大致环形的径向内表面229。或者，叶环组件152可能具有在任何轴向和径向结构内任何数量的表面229。
多个耐磨层228形成在带226的大致所有表面229上，以大致类似于在带220上用于形成层222的方式，以得到类似结果。
在多个带226上形成耐磨层可便于减小与涂覆行动相关的时间和成本。另外，在发动机100运转中断期间可能需要使用的可用替换带226可能更容易获得，并可促进运转中断长度的减小。
在可选实施例中，多个曲径式密封齿(未在图4和5中示出)可能被连接到表面229。如现有技术所知，密封齿限定曲折的通道，便于减少蒸汽流穿过间隙170。随后，如上所述的部分耐磨涂层可能定位在密封齿之间，以得到类似于那些以层222单独得到的结果。
在示例性实施例中，多个密封弹簧230在预定的位置插入槽212的径向最外面部分，并使用包括但不限于保持零件和填塞(均未在图4和5中示出)的方法保持在槽212内。带226随后插入弹簧230和座表面218之间。在示例性实施例中，密封弹簧230还为板式(leaf-type)弹簧。或者，要么螺旋(coil-type)弹簧要么没有弹簧插入。在此可选实施例中，带耐磨层228的带226被插入槽212。密封弹簧230朝叶片组件154(如图2所示)偏压带226，使得在发动机100正常运行期间，间隙170便于维持，使得当间隙170便于维持在小值时耐磨层228不会接触叶片组件154。在可能导致叶片组件154接近耐磨层228的情况下，弹簧230将便于取出带226同时保持间隙170与实际一样小，因此减少在耐磨层228和叶片组件154之间硬磨擦或接触的可能性。
叶环组件152的各段151从加工装置移出并插入(有时称作“滚动”)到喷管支座上半部150里的支座槽153。现有技术已知的对准和保持零件(未在图4和5中示出)和方法用来紧固叶环组件152在蒸汽涡轮机100内(如图1所示)。
典型地，如本文中所介绍的，叶环组件例如组件152通过利用现代加工技术和实践来制造，包括但不限于使用自动加工方法，可能包括例如但不限于数字控制方法。与此相比，导流盘组件(其可能还被用于以类似的方式促进如本文中所介绍的涡轮运行)典型地通过首先制造单独的导流盘部分，并随后焊接单独的部分来形成整体导流盘组件而制造。总的来说，叶环组件152的制造方法可能大致减小材料采用和制造不一致的可能，并在完成的组件里允许更小的公差。
例如，在导流盘组件内形成多个喷管可能具有固有的工艺不一致，其包括不一致的喷管，其尺寸和定位定制可随后增加层叠公差。特别地，相关的加工和制造环境中的微小的变化可能增加在形成喷管时保持严格的工艺控制公差的困难。因此，使用如本文中所介绍的部件180内的一致工艺在部分158内形成多个喷管，便于减少由于在部分158内不一致的喷管形成而在叶环组件152和转子表面166之间的轴向间隙减小的可能。相似的公差减小结果可能在整个叶环组件152制造工艺中得到。
另外，生产中的组件检查典型地包括在导流盘组件制造中，其包括但不限于扭动、压挤、喷口面积测量，而且当如本文中所介绍的制造和装配叶环组件152时，站立组装模态测试可能不需要，由此与导流盘组装相比，可便于减小用于叶环152制造和组装的时间量。
当涡轮发动机100(如图1所示)投入运行时，引导高压蒸汽从上游区域200穿过喷管部分158到下游区域202。区域200内的蒸汽压力典型地高于区域202内的蒸汽压力。因此，不同的蒸汽压力产生将带220靠着密封面208定位、将密封面157靠着槽153的下游壁定位、以及将带226靠着密封面216定位的作用力，由此形成至少三个密封，以便于减少可能旁路喷管部分158以及间隙162和170的蒸汽流。
图6、7、8和9是可能使用部件180(如图3所示)制造的可选叶环组件152的截面示意图。
图6示出可选叶环组件352。叶环组件352的径向外部分156和喷管部分158大致类似于叶环组件152的部分156和部分158(如图4所示)。示出转子140用于观察。叶环组件352包括密封支座延伸部368。密封支座延伸部368不同于密封支座延伸部168(如图4所示)，在于可选延伸部密封环槽312和多个可选密封弹簧330，可选延伸部密封环槽312容置可选密封环延伸部带326，多个可选密封弹簧330在便于减少蒸汽流穿过径向间隙370的可选叶片顶部密封369内。在此可选实施例中，弹簧330为板式弹簧。或者，弹簧330可能为螺旋(coil-type)弹簧。形成槽312以容置带326，同与带226(如图4所示)相关的一个部分相比，带326包括三个部分。在此可选实施例中，带326包括径向外部分372、颈部分374和径向内部分376。径向内部分376从颈部分374径向向内延伸。或者，带326可能具有在任何轴向和径向结构里任何数量的部分。在此可选实施例中，带326包括部分376的表面329上的多个耐磨层328，其定位在部分372的表面329上的两个多个耐磨层328之间。或者，密封齿(未在图6中示出)可能连接到表面329，而且耐磨涂层可能定位在如上所述的齿之间。大致环形的轴向下游的凸出378包括密封表面、或密封面316，其与颈部分374的大致环形的轴向下游的表面380协作，以便于减少蒸汽流穿过密封环槽312。
叶环组件352还包括不同于径向内部分160(如图4所示)的径向内部分360，在于容置可选密封环带320的可选延伸部密封环槽304，以及在可选轴密封361内的多个可选密封弹簧324。在此可选实施例中，密封弹簧324为板式弹簧。或者，弹簧330可能为螺旋(coil-type)弹簧。形成槽304以容置带320，同与带220(如图4所示)相关的一个部分相比，带320包括三个部分。在此可选实施例中，带320包括径向外部分382、颈部分384和径向内部分386。部分386包括按可选顺序的两个大致环形的径向内部分387和两个大致环形的径向外部分389，便于减少蒸汽流穿过径向间隙362。部分387和389从部分386径向向内延伸。或者，部分386可能分别具有在任何轴向和径向结构中任何数量的内和外部分387和389。多个耐磨层322形成于部分387和389的多个径向最里面的表面323上。或者，密封齿(未在图6中示出)可能连接到表面323，而且耐磨涂层可能定位在如上所述的齿之间。大致环形的轴向下游的凸出388包括密封表面、或密封面308，其与颈部分384的大致环形的轴向下游的表面390协作，以便于减少蒸汽流穿过槽304。
图7示出可选叶环组件452。叶环组件452内的径向外部分156和喷管部分158大致类似于叶环组件152内的部分156和部分158(如图4所示)。示出转子140用于观察。叶环组件452包括密封支座延伸部468。密封支座延伸部468大致类似于密封支座延伸部168(如图4所示)，其中延伸部密封环槽412、叶片顶部密封469、轴向下游的密封表面或密封面416、和密封弹簧430大致类似于叶环组件152内的同等构件(如图4所示)。定位在槽412内的延伸部密封环带426不同于密封环带226(如图4所示)，因为在此可选实施例中，带426包括径向外部分472和径向内部分476，两部分都具有至少一个径向最里面的表面429。或者，带426可能具有在任何轴向和径向结构中任何数量的部分。多个耐磨层428形成于表面429上。或者，密封齿(未在图7中示出)可能连接到表面429，而且耐磨涂层可能定位在如上所述的齿之间。
叶环组件452包括不同于径向内部分160的径向内部分460，在于容置多个变化的密封弹簧424的可选延伸部密封环槽404，以及分别在可选轴密封461上的一对大致环形的轴向上游和下游的凸出491和492。在此可选实施例中，密封弹簧424为板式弹簧。或者，弹簧424可能螺旋弹簧。可选密封环带420分别包括一对大致环形的径向外轴向上游和下游的凸出493和494，分别包括一对轴向上游和下游的颈部分495和496，并包括大致环形的径向内部分497。部分497包括按可选顺序的两个大致类似环形径向内部分487和两个大致环形的径向外部分489，便于减少蒸汽流穿过径向间隙462。部分487从部分486径向向内延伸。或者，部分486可能分别具有在任何轴向和径向结构中任何数量的内和外部分487和489。多个耐磨层422形成于部分487和489的多个径向最里面的表面423上。或者，密封齿(未在图7中示出)可能连接到表面423，而且耐磨涂层可能定位在如上所述的齿之间。带凸出493和494、带颈部分495和496以及带内部分497协作以限定大致环形的密封带槽498。通过经由槽498在凸出491和492上插入带420，将带420连接到轴密封461上。部分496包括轴向下游的密封表面或密封面408，便于与凸出492协作来减少蒸汽流穿过槽498。
图8示出可选叶环组件552。叶环组件552内的喷管部分158大致类似于叶环组件152内的部分158(如图4所示)。示出转子140用于观察。叶环组件552包括不同于径向外部分156(如图4所示)的径向外部分556，因为部分556包括三个不同的区域，即大致环形的径向外区域501、大致环形的颈区域502、和大致环形的径向内区域503。区域501、502和503协作以分别限定一对大致环形的轴向上游和轴向下游的槽505和507。槽505和507便于叶环组件552插入可选的喷管支座上半部(未在图8中示出)。
叶环组件552还包括类似于密封支座延伸部468(如图7所示)的密封支座延伸部568，除了形成在叶片顶部密封569内的槽512不包括密封弹簧的提供外。或者，多个密封弹簧(未在图8中示出)可能会以类似于密封弹簧230(如图4所示)的方式使用。延伸部密封环带526插入槽512。槽512至少部分地由轴向下游的密封表面或密封面516限定，轴向下游的密封表面或密封面516与带526的轴向下游的表面协作以便于减少蒸汽流穿过槽512。延伸部密封环带426不同于密封环带226(如图4所示)，因为在此可选实施例中，带526包括径向外部分572和径向内部分576，两部分都具有至少一个径向最里面的表面529。或者，带526可能具有在任何轴向和径向结构里任何数量的部分。多个耐磨层528形成于表面529上。或者，密封齿(未在图8中示出)可能连接到表面529，而且耐磨涂层可能定位在如上所述的齿之间。
叶环组件552进一步包括类似于径向内部分460(如图7所示)的径向内部分560，除了没有提供槽来在轴密封561内容置密封弹簧外。或者，多个密封弹簧(未在图8中示出)可能以类似于密封弹簧224(如图4所示)的方式使用。径向内部分560不同于径向内部分160(如图4所示)，在于一对大致环形的轴向上游和下游的凸出591和592分别在可选轴密封561上。可选密封环带520分别包括一对大致环形的径向外轴向上游和下游的凸出593和594，分别包括一对轴向上游和下游的颈部分595和596，并包括大致环形的径向内部分597。部分597包括按可选顺序的两个大致类似的环形的径向内部分587和两个大致环形的径向外部分589，以便于减少蒸汽流穿过径向间隙562。部分587从部分586径向向内延伸。或者，部分586可能分别具有在任何轴向和径向结构内任何数量的内和外部分587和589。多个耐磨层522形成于部分587和589的多个径向最里面的表面523上。或者，密封齿(未在图8中示出)可能连接到表面523，而且耐磨涂层可能定位在如上所述的齿之间。带凸出593和594、带颈部分595和596以及带外部分597协作以限定大致环形的密封带槽598。通过经由槽598在凸出591和592上插入带520，将带520连接到轴密封561。部分596包括轴向下游的密封表面或密封面508，便于与凸出596协作减少蒸汽流穿过槽598。
图9示出可选叶环组件652。叶环组件652里的喷管部分158大致类似于叶环组件152里的部分158(如图4所示)。示出转子140用于观察。叶环组件652包括径向外部分656。径向外部分656不同于径向外部分156(如图4所示)，因为部分656包括三个不同的区域，即大致环形的径向外区域601、大致环形的颈区域602、和大致环形的径向内区域603。区域601、602和603协作以分别形成一对大致环形的轴向上游和轴向下游的槽605和607。槽605和607便于叶环组件652插入可选的喷管支座上半部(未在图9中示出)。
叶环组件652还包括类似于密封支座延伸部168(如图4所示)的密封支座延伸部668，除了形成在叶片顶部密封669内的槽612不包括提供密封弹簧之外。或者，多个密封弹簧(未在图9中示出)可能以类似于密封弹簧230(如图4所示)的方式使用。延伸部密封环带626插入槽612。部分地限定槽612的轴向下游密封表面或密封面616，便于与带626的轴向下游的表面协作以减少蒸汽流穿过槽612。延伸部密封环带626大致类似于密封环带226(如图4所示)，以便于减少蒸汽流穿过径向间隙670。多个耐磨层628形成在多个表面629上。或者，密封齿(未在图9中示出)可能连接到表面629，而且耐磨涂层可能定位在如上所述的齿之间。
叶环组件652进一步包括类似于径向内部分160(如图4所示)的径向内部分660，除了形成在轴密封661内的槽604不包括提供密封弹簧之外。或者，多个密封弹簧(未在图9中示出)可能以类似于密封弹簧224(如图4所示)的方式使用。密封环带620插入槽604。部分地限定槽604的轴向下游密封表面608可促进与带620的轴向下游表面协作减少蒸汽流穿过槽604。在此可选实施例中，带620大致类似于带220(如图4所示)，以便于减少蒸汽流穿过径向间隙662。多个耐磨层622形成带620的径向最里面的表面623上。或者，密封齿(未在图9中示出)可能连接到表面623，而且耐磨涂层可能定位在如上所述的齿之间。
叶环组件152、352和452(如图4、6和7分别所示)的一个优点是没有如在叶环组件552和662(分别如图8和9所示)内示出的径向外部分楔形接合装置，可便于插入后的校准和安装调节。
叶环组件552和662可能需要分割为超过两个半圆形段以允许多种可选的考虑，分别包括但不限于部分556和656的热膨胀和相关的压力分配。例如，圆形的部件180可能由四个或多个部分圆形的部件形成。
本文介绍的用于制造涡轮叶环组件方法和装置便于涡轮系统的运行。更具体地说，如上所述的涡轮叶环组件便于更耐用的涡轮蒸汽密封结构。此蒸汽密封结构还便于效率、可靠性、并减小维护成本和涡轮系统运转中断。
如与涡轮系统有关的涡轮叶环组件的示例性实施例已在上面作了详细介绍。方法、装置和系统不限于本文所介绍的具体实施例，也不限于具体示出的涡轮叶环组件。
虽然本发明已根据各种具体实施例作了介绍，那些熟知现有技术的本领域技术人员将意识到本发明可以在权利要求的实质和范围内以修改实现。
权利要求
1.一种用于蒸汽涡轮机(100)的叶环组件(152)，包括第一部件(180)，其包括配合表面(184)并具有大致半圆形截面轮廓；以及第二部件(182)，其包括配合表面并具有大致半圆形截面轮廓，所述第二部件与所述第一部件相同，并沿所述配合表面靠着所述第一部件连接，每个所述第一部件和所述第二部件包括多个周向地间隔开的翼型，每个所述多个翼型在径向外叶环部分(156)和径向内叶环部分(160)之间延伸。
2.根据权利要求1所述的叶环组件(152)，其特征在于所述径向内叶环部分(160)包括至少一个限定于其中的大致环形的密封环槽(212)，所述槽至少部分地由蒸汽密封面(216)限定。
3.根据权利要求2所述的叶环组件(152)，其特征在于所述径向内叶环部分(160)进一步包括定位在所述密封环槽(212)内的密封环带(220)，其中至少部分所述密封环带包括至少一个耐磨层(222)；以及多个弹簧(224)，其在所述密封环带径向外侧，并被偏置在所述密封环带和所述径向内叶环部分的部分之间。
4.根据权利要求1所述的叶环组件(152)，其特征在于所述径向外叶环部分(156)与大致环形的密封支座延伸部(168)一起形成，所述密封支座延伸部(168)从所述多个翼型向下游延伸一段距离，所述密封支座延伸部包括至少一个限定于其中的密封环槽(212)，所述密封环槽至少部分地由蒸汽密封面(216)限定，所述密封环槽配置为容置至少一个密封环带(220)，所述密封环带(220)包括形成于所述密封环带的至少部分上的至少一个耐磨层(222)。
5.根据权利要求1所述的叶环组件(152)，其特征在于所述径向外叶环部分(156)包括下游表面(202)和相对的上游表面(200)，至少部分所述下游表面限定蒸汽密封面(208)。
6.根据权利要求1所述的叶环组件(152)，其特征在于所述径向外叶环部分(156)包括从所述外叶环部分径向向外延伸的至少一个凸缘，所述凸缘便于在所述蒸汽涡轮机组件内连接所述叶环组件。
7.一种旋转机器，包括至少一个转子(140)；至少一个固定的机器箱，其至少部分周向地环绕所述至少一个转子延伸；以及在所述箱和所述转子之间延伸的叶环组件(152)，其包括第一部件(180)和第二部件(182)，所述第一部件包括配合表面(184)并具有大致半圆形截面轮廓，所述第二部件包括配合表面并具有大致半圆形截面轮廓，所述第二部件与所述第一部件相同，并沿所述配合表面靠着所述第一部件连接，每个所述第一部件和所述第二部件包括多个周向地间隔开的翼型，每个所述多个翼型在径向外叶环部分(156)和径向内叶环部分(160)之间延伸。
8.根据权利要求7所述的旋转机器，其特征在于所述径向内叶环部分(160)包括至少一个限定于其中的大致环形的密封环槽(212)，所述槽至少部分地由蒸汽密封面(216)限定。
9.根据权利要求8所述的旋转机器，其特征在于所述径向内叶环部分(160)进一步包括定位在所述密封环槽(212)内的密封环带(220)，其中所述密封环带的至少部分包括至少一个耐磨层(222)；以及多个弹簧(224)，其在所述密封环带径向外侧，并被偏置在所述密封环带和所述径向内叶环部分的部分之间。
10.根据权利要求7所述的旋转机器，其特征在于所述径向外叶环部分(156)与大致环形的密封支座延伸部(168)一起形成，所述密封支座延伸部(168)从所述多个翼型向下游延伸一段距离，所述密封支座延伸部包括至少一个限定于其中的密封环槽(212)，所述密封环槽至少部分地由蒸汽密封面(216)限定，所述密封环槽配置为容置至少一个密封环带(220)，所述密封环带(220)包括形成于所述密封环带的至少部分上的至少一个耐磨层(222)。
全文摘要
一种用于蒸汽涡轮机(100)的叶环组件(152)，包括第一部件(180)，其包括配合表面(184)并具有大致半圆形截面轮廓；以及第二部件(182)，其包括配合表面并具有大致半圆形截面轮廓，所述第二部件与所述第一部件相同，并沿所述配合表面靠着所述第一部件连接，每个所述第一部件和所述第二部件包括多个周向地间隔开的翼型，每个所述多个翼型在径向外叶环部分(156)和径向内叶环部分(160)之间延伸。
文档编号F01D11/02GK101067384SQ200710102450
公开日2007年11月7日 申请日期2007年4月30日 优先权日2006年5月5日
发明者R·J·布拉肯, D·O·费茨, S·哈塔维, W·E·阿迪斯, R·科尔尊, L·杜克洛斯 申请人:通用电气公司