专利名称：透平导叶围带密封系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及轴流透平的范围，更具体地是涉及轴流燃气透平的透平导叶围带密封系统，用以防止泄漏。
在燃气或燃烧透平运行时，流动的热气体从一系列沿园周配置的燃烧室供向透平。热燃气通过一个过渡流道流到第一列由多组引导燃气到其后的一列或多列转子叶片的静叶所组成的叶环。转子及有代表性地所附的轴被从弹性热流体以众所熟知的方式抽取出来的能量所驱动。
不幸的是几个燃烧室所提供的燃气不具有均匀一致的温度，而是在园周方向和在辐向都存在大的温度差异。由于这种不均匀的加热，每一组静叶可能有不同的辐向膨胀因而造成容许轴向泄漏的间隙。针对这些问题开发了某些密封系统。例如美国专利号3，529，906一麦克劳伦及其他人的密封系统就是旨在防止燃气在静子结构及第一列静叶所带的内围带件之间作轴向流动。美国专利4，576，548号所示的密封系统进一步试图解决泄漏问题，也提供了在静子结构与内围带之间的静止密封。
在这些装置有助于改善燃气透平效率的同时，由于透平轴向对中不良所导致的泄漏问题仍然存在。透平运行中由于轴向对中不良引起第一列静叶外围带上方和内围带下方可能有相当显著数量的燃气漏过。这种对中不良可由于各种静子组件在组装时配合欠佳引起，这种装配的不完善被热膨胀所放大，或由于这种透平运行时所固有的强大轴向负荷所引起。这种泄漏因其对透平效率的影响而显得重要，在高效率燃气透平中经第一级较经其后各级所作的功及压力为大，这种泄漏就更显得重要。为保持第一级的较高效率，尽量减少绕过第一级导叶的泄漏是重要的。先前的轴流透平在外围带与透平内缸结构之间及内围带与内衬结构之间设置了辐向平密封面以吸收辐向力及封住泄漏。如果没有轴向对中不良，这种结构将是一种可取的防烟气泄漏密封。然而在这种先前的透平所存在的轴向对中不良造成这些平面之间或是一点或是两点碰触，容许泄漏发生及降低第一级效率。
本发明的主要目的是为了提供一种燃烧透平，其绕过第一列静叶的流动燃气泄漏即使在叶片支撑结构辐射对中不良时也可尽量减少。
带着这个目的，考虑本发明属于轴流燃烧透平，包含一个转子，它有布置在周边上的叶片环列;一个汽缸，它包容着转子;一组围绕转子的衬圈，此衬圈与汽缸在辐向保持距离以圈出一个环室;一环列设在此环室中的静叶用以导引动流体通到转子叶片，以及用以产生前述的动流体和引导流体到前述的环室的燃烧设施;其特征在于在静叶相邻于所述的气缸处和相邻于前述的内衬处形成的密封条，这些密封条具有弧形外密封面，其形状可允许静叶的不同角度指向以阻止流体的泄漏。
从所选的实施例的下述说明可使本发明更为直接明瞭，此装置仅作为例子示于附图中。
图1是与本发明一致的轴流透平的纵剖面视图;
图2是沿图1中2-2线所取视图的放大;
图3是沿图2中3-3线所取视图，示出已发生轴向对中不良的第一列的单个静叶。
一种按照本发明的原则构成的崭新的轴流透平在图1中描绘并总的标示为10。由于这类透平的一般结构已是众所周知，故只示出透平10上半的一部份。
所示透平10包括通常为筒形或环形的外缸12，以及通常也是筒形或环形的内缸14，内缸14被外缸12所包围。转子以众所周知的方式(未示出)安装在内缸中并可以旋转，总的标示为16。
转子16包括一系列辐向的轮盘18，它们用在园周上分布的一定数量的拉紧螺栓20作轴向紧固(只示出一只)。所示拉紧螺栓20穿过轮盘18上适当的孔22伸出。每一轮盘18支承着一环列转子叶片24。虽然列与列之间叶片的高度有差别，但转子叶片24实际上是嗨频摹Ｍ 所示的转子叶片24是无围带型的，具有导叶部分26，它是径向外伸的，叶基部分28及叶根部分30，叶根以众所周知的方法适当固定在相应的轮盘18上。
与转子叶片24相配合以组成流动流体膨胀级的，是一定数量的静叶32环列。静叶32以已知的方法支承在内缸14内，静叶32实际上是互相类似的，只不过列与列之间叶片高度有所差别。除位于第一环列34的以外，每个静叶32包括辐向内伸的导叶部份36，叶基部分38，它与内缸14相连，以及内围带部分40。所示第一环列34的静叶32包括导叶部分42，外围带部分44，它与内缸14相连，以及内围带部分46，它与静子园环内衬48相连。内外围带部分46和44的细节将联系图2及图3详加讨论。
热的动流体，例如带压力的燃烧气体是从多个环向布置的燃烧室50中产生的(只示出一个)。燃烧室50连接到相应的过渡段52，过渡段52的下游端形成弓形出口54。出口54导引动流体到第一列静叶34。流体被环列34引导经过透平第一级到依次各透平级，这些级包括交替的转子叶片26及静叶32。动流体经过各列叶片时膨胀，推动转子16旋转。
燃烧室50配置在风压室56中，它由外缸12及内衬48限定。带压力的空气从一个源(未示出)送进风压室以与燃烧室50中的可燃燃料混合，混合物的燃烧形成了热动流体。
现在参看图2及图3，其中画出了位于内缸14和外围带44之间及内衬48和内围带46之间的密封机构。首先考虑内缸14和外围带44之间的密封机构。所示的内缸14包括轴向伸出的凸台58，此突台有向前的轴向表面60。图示出了外围带44包括轴向伸出的凸台62，此突台有轴向表面64。表面64上形成密封条66并伸满外围带44宽度。图3中画出了密封条66，它具有与内缸14的表面60接触的弧形外表面，外围带44通常是弓形的，从图2可以看出，密封条66的长度方向实际上垂直于包括穿过静叶32的中轴线C的垂直面。密封条66与表面60之间存在的接触形式是线接触。
内衬48，与内缸14相似，连同轴向伸出的凸台68一并示出，凸台68有向前的辐向表面70。内围带46与辐向内伸凸台72一并示出。凸台72有辐向表面74。在表面74上做出密封条76并在内围带46宽度上延伸。图3所示的密封条76有弧形外表面与内围带48的表面70接触。内围带46通常为弓形，从图2可看出密封条76的长度方向实际上垂直包括穿过静叶32的中轴线C的垂直面。在最佳的实施例中，密封条66和76是互相平行的。与密封条66和表面60相似，在密封条76与表出70之间存在的接触形式是线接触。
现在来考虑透平10运行中已发生轴向对中不良的情况。如图3所示，内衬48与内缸14互相间发生了轴向相对移动。这种相对轴向移动在过去就会分别导致内缸14与外围带44之间和内围带46与内衬48之间的一点或两点接触。而作为本发明的成果，在这些部件之间将维持线接触，从而防止了动流体从其间隙逃逸并使第一级维持某种最高值。
权利要求
1.一台轴流燃烧透平(10)，包括转子(20)，它具有配置在其周围的叶片26环列；一个气缸(14)包围着转子(20)；内衬(48)，它围绕转子(20)布置并且与气缸(14)在辐向上有距离，用以圈出一个环室(54)；静叶(32)组成的环列(34)处于环室(54)之内起着引导动流体到转子叶片(26)的作用，以及燃烧设施(50、52、56)，用以产生前述的动流体和引导流体到前述的环室(54)；以密封条(66、76)为特征，在静叶(32)相邻于前述的气缸(14)和相邻于前述内衬(48)的地方成形的前述的密封条(66、76)具有弧形外密封表面，这种形状可允许静叶角度方向变化以防止流体泄漏。
2.根据权利要求1的透平，其特征是密封条(66、76)的方向实际上垂直于穿过前述的静叶(32)的中轴线C，每个叶片(32)的密封条(66、76)的方向互相平行。
3.根据权利要求1的透平，其特征是外围带(44、46)及气缸(14)及内衬(48)具有相对表面(64、60和74、70)的凸台(62、58和72、68)，以及密封条(66、76)在相对表面(64、60和74、70)之间成形。
全文摘要
在一台轴流燃烧透平(10)中，有转子(20)，内衬(48)，它围绕转子(20)并与气缸(14)在辐向上有距离，用以限定一个环室(54)；在静叶(32)组成的环列(34)，它处于环室(54)之中起着引导流体到转子叶片(26)的作用，密封条(66、76)在静叶(32)相邻于气缸(14)和相邻于内衬(48)处成型，此密封条(66、76)具有弧形外密封表面，其形状可允许静叶的角度方向变化以防止流体泄漏。
文档编号F03B1/00GK1037949SQ8910203
公开日1989年12月13日 申请日期1989年4月2日 优先权日1989年4月2日
发明者简·皮尔·斯梅德 申请人:西屋电气公司