涡轮、对应的蒸汽涡轮和操作方法与流程

本申请和所得专利大体上涉及用于与旋转式机器一起使用的密封件，且更特别地涉及一种用于蒸汽涡轮等的压盖系统的后侧密封件。

背景技术：

如一般描述的那样，蒸汽涡轮等可具有限定的蒸汽路径，该蒸汽路径包括蒸汽入口、涡轮区段和蒸汽出口。从较高压力的区域到较低压力的区域的要么离开蒸汽路径要么进入蒸汽路径的蒸汽泄漏可对蒸汽涡轮的操作效率造成不利的影响。例如，蒸汽涡轮中的在旋转轴与沿周向环绕的涡轮壳体之间的蒸汽路径泄漏可降低蒸汽涡轮的总体效率。

蒸汽涡轮中的轴密封件和活塞密封件典型地可呈迷宫类型。壳体侧处的密封齿或密封条可放置在柔性节段上，以便在例如启动或关闭期间适应与转子的接触，而不会造成损伤。典型地可通过压盖密封系统来防止或减慢这种泄漏。

技术实现要素：

因此，本申请和所得专利提供了一种涡轮。该涡轮可包括转子、壳体以及定位在转子与壳体之间的压盖密封系统。压盖密封系统可包括定位在壳体附近的后侧密封件。

本申请和所得专利进一步提供了一种操作涡轮的方法。该方法可包括以下步骤：将迷宫式密封件定位在壳体与转子之间；将后侧密封件定位在迷宫式密封件与壳体的空腔之间；旋转转子；以及利用后侧密封件来阻塞通过空腔的蒸汽泄漏路径。

本申请和所得专利进一步提供了一种蒸汽涡轮。该蒸汽涡轮可包括转子、具有空腔的壳体、定位在转子与壳体的空腔之间的迷宫式密封件，以及定位在迷宫式密封件与壳体的空腔之间的后侧密封件。

在结合若干附图和所附权利要求书来审阅以下详细描述时，本申请和所得专利的这些和其它特征和改进对于本领域普通技术人员而言将变得显而易见。

附图说明

图1是示例性蒸汽涡轮的示意图。

图2是图1的蒸汽涡轮的压盖密封系统的横截面视图。

图3是在压盖密封系统内的如可在本文中描述的后侧密封件的示意图。

图4是如可在本文中描述的后侧密封件的备选实施例的示意图。

具体实施方式

现在参照附图(其中遍及若干视图，同样的数字指代同样的元件)，图1显示了蒸汽涡轮10的示例的示意图。如一般描述的那样，蒸汽涡轮10可包括高压区段15和中压区段20。在本文中也可使用其它区段中的其它压力。外部壳或壳体25可沿轴向分成上半区段30和下半区段35。壳体25的中心区段40可包括高压蒸汽入口45和中压蒸汽入口50。在壳体25内，高压区段15和中压区段20可围绕转子55布置。转子55可由多个轴承60支承。蒸汽密封单元65可位于轴承60中的各个的内侧。环形的区段分隔器70可从中心区段40朝向转子而沿径向向内延伸。分隔器70可包括多个包封壳体75。可使用其它构件和其它构造。

在操作期间，高压蒸汽入口45从蒸汽源接收高压且高温的蒸汽。蒸汽可被导送通过高压区段15，使得通过转子55的旋转来从蒸汽提取功。蒸汽离开高压区段15，且然后可返回到蒸汽源以用于重新加热。然后，经重新加热的蒸汽可被重新导送至中压区段入口50。蒸汽可以以与进入高压区段15的蒸汽相比减小的压力但以与进入高压区段15的蒸汽的温度大致相等的温度返回到中压区段20。因此，高压区段15内的操作压力可高于中间区段20内的操作压力，使得高压区段15内的蒸汽倾向于通过可在高压区段15与中压区段20之间产生的泄漏路径而朝向中间区段20流动。一个这样的泄漏路径可围绕转子轴55而延伸通过包封壳体75。其它泄漏可横跨蒸汽密封单元65和其它位置而产生。

图2是如可在本文中使用的压盖密封系统100的示意图。压盖密封系统100可用于限制通过其的泄漏流。可在包封壳体75、密封单元65附近或其它位置来使用压盖密封系统100。具体地，压盖密封系统100可定位在转子55与壳体25之间。压盖密封系统100可包括成轴向系列的(series，有时称为串接的)周向迷宫式密封件110。各迷宫式密封件110可包括密封环120。密封环120可以以任何数量的节段延伸。多个迷宫齿130可从密封环120朝向转子55延伸。密封环120可连接到颈环140和头环150。头环150可定位在壳体空腔160内。头环150可在其中支承在成对的空腔肩部170上。颈环140可延伸通过空腔凹槽180。空腔凹槽180通向壳体空腔160。在本文中可使用其它构件和其它构造。

如上文描述的那样，总体泄漏的相当大的一部分可发生在迷宫式密封件110和壳体空腔160附近。图3显示了在压盖密封系统100内的如可在本文中描述的后侧密封件200的使用。后侧密封件200可定位在头环150与壳体空腔160的后侧210(相对于蒸汽流方向)之间。后侧密封件200可定位在空腔肩部170上。各后侧密封件200可包括中部顶点220和成对的相对的边230、240，其呈基本上像“e”或“w”的形状。第一边230可抵靠着壳体空腔160的后侧210而定位，其中第二边240抵靠着头环150而定位。在该实施例中，后侧密封件200可具有基本上竖直的构造250。在本文中可使用其它构件和其它构造。

后侧密封件200可由以下材料制造：该材料在中部顶点220处提供柔性，但关于边230、240而具有相当大的刚度，以便承受横跨其的压力差。后侧密封件200可设计成用于高循环变形(deflection，有时称为挠曲)。后侧密封件200可承受高达大约1300华氏度(704摄氏度)的温度和高达大约10000psi的压力，其具有高回弹能力。后侧密封件200由不同类型的具有或不具有镀层和/或涂层的超级合金制成。后侧密封件200可具有大约ra0.8或其它的表面粗糙度。合适的后侧密封件200的示例可为由华盛顿州(washington)斯波坎市(spokane)的jetseal公司提供的“e-seal”。在本文中可使用其它类型的后侧密封件200。因此，后侧密封件200将迷宫式密封件110的头环150保持在适当位置，以便提供良好的密封。

因此，具有后侧密封件200的压盖密封系统100提供通过壳体空腔160的良好的密封。后侧密封件200在很大程度上密封其中的间隙，耐温且耐压，并且保持总体柔性。减少通过其的泄漏将提高总体装置循环效率。压盖密封系统100可为原始设备或改型的部分。

图4显示了后侧密封件200的备选实施例。在该示例中，后侧密封件200可具有基本上水平的构造260。后侧密封件200可如上文描述的那样定位在壳体空腔160的后侧210附近，或者后侧密封件200可定位在头环150中的密封槽270内或其它位置。水平构造260也提供通过壳体空腔160的良好的密封。在本文中可使用其它构件和其它构造。

将显而易见的是，前述内容仅涉及本申请和所得专利的某些实施例。在不脱离如由所附权利要求书及其等同体限定的本发明的一般精神和范围的情况下，本领域普通技术人员可在本文中作出许多改变和修改。本发明的多种方面和实施例现在将由以下编号的条款限定：

1.一种涡轮，其包括：

转子；

壳体；以及

定位在转子与壳体之间的压盖密封系统；

压盖密封系统包括定位在壳体附近的后侧密封件。

2.根据条款1的涡轮，其中压盖密封系统包括迷宫式密封件。

3.根据条款2的涡轮，其中迷宫式密封件包括面向转子的多个密封齿。

4.根据条款2的涡轮，其中迷宫式密封件包括密封环、颈环和头环。

5.根据条款4的涡轮，其中壳体包括壳体空腔，并且其中头环定位在壳体空腔中。

6.根据条款5的涡轮，其中壳体空腔包括肩部，并且其中头环定位在肩部上。

7.根据条款6的涡轮，其中后侧密封件定位在肩部上。

8.根据条款5的涡轮，其中壳体空腔包括后侧，并且其中后侧密封件定位在后侧与头环之间。

9.根据条款4的涡轮，其中壳体包括空腔凹槽，并且其中颈环定位在空腔凹槽中。

10.根据条款1的涡轮，其中后侧密封件包括基本上为“w”的形状。

11.根据条款1的涡轮，其中后侧密封件包括中部顶点、第一边和第二边。

12.根据条款11的涡轮，其中中部顶点包括柔性中部顶点，其中第一边包括刚性第一边，并且其中第二边包括刚性第二边。

13.根据条款1的涡轮，其中后侧密封件包括超级合金。

14.根据条款1的涡轮，其中涡轮包括蒸汽涡轮。

15.一种操作涡轮的方法，其包括：

将迷宫式密封件定位在壳体与转子之间；

将后侧密封件定位在迷宫式密封件与壳体的空腔之间；

旋转转子；以及

利用后侧密封件来阻塞通过空腔的蒸汽泄漏路径。

16.一种蒸汽涡轮，其包括：

转子；

壳体；

壳体包括空腔；

定位在转子与壳体的空腔之间的迷宫式密封件；以及

定位在迷宫式密封件与壳体的空腔之间的后侧密封件。

17.根据条款16的蒸汽涡轮，其中迷宫式密封件包括密封环、颈环和头环。

18.根据条款17的蒸汽涡轮，其中头环定位在壳体的空腔内。

19.根据条款16的蒸汽涡轮，其中空腔包括肩部，并且其中后侧密封件定位在肩部上。

20.根据条款16的蒸汽涡轮，其中后侧密封件包括基本上为“w”的形状。