刷式密封组件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种刷式密封(Brush seal)，更为具体地涉及一种刷式密封组件(Brush seal assembly)，其用于对祸轮机(turbine)的固定体和旋转体之间的间隙进行密圭寸(sealing)。
【背景技术】
[0002]通常来讲，涡轮机(turbine)作为一种动力产生装置，其将气体(gas)或蒸汽(steam)等流体的热能转换为作为机械能的旋转力，并且包括转子(rotor)和壳体(casing)，所述转子包括多个旋转翼(bucket)，以便通过流体而进行轴旋转，所述壳体包裹转子的周围而设置，并具备多个固定翼(diaphram)。
[0003]在此，气体涡轮机的构成包括压缩机、燃烧器、涡轮机，并且通过压缩机的旋转而对外部空气进行吸入、压缩后，传送至燃烧器，并在燃烧器中通过压缩空气与燃料的混合而实现燃烧，并且所述燃烧器所产生的高温高压的气体通过涡轮机的同时，使涡轮机的转子进行旋转，从而驱动发电机。
[0004]气体涡轮机和蒸汽涡轮机是相对于固定体(固定翼)旋转体(转子)相对地进行旋转的结构，因此通过固定体和旋转体之间的间隙使得高温高压的流体产生泄漏，并且所述流体泄漏成为动力损失所引起的能源效率低下的原因之一，并且一直致力于降低所述旋转体和固定体之间的间隙所产生的流体泄漏。
[0005]为了对流体泄漏进行最小化，首先应将固定体与旋转体之间的间隙进行最小化，但是缩小间隙也会产生各种制约。
[0006]例如，间隙缩小过多的情况下，在旋转体进行轴旋转时，旋转体和固定轴之间产生干扰从而产生碰摩(rubbing)引起的震动，并且其对涡轮机造成重大的损伤。
[0007]另外，蒸汽涡轮机因为由锅炉(boiler)所流入的高温蒸汽对旋转体和固定体进行加热，所以在运转及启动停止时，根据位置而产生数毫米(_)甚至数十毫米(_)的膨胀或收缩。此时，旋转体和固定体不仅因材料特性的不同而进行不同程度的膨胀，而且根据涡轮机的结构而膨胀的方向也不同，从而在旋转体与固定体运转中也产生干扰，进而产生碰摩。
[0008]现有技术中，通常使用迷宫密封(labyrinth seal)来进行密封，并且，近来正在开发着如下技术:使用在迷宫密封上结合刷子(brush)的刷式密封(brush seal)来消除固定体与旋转体之间的间隙，并密封为彼此进行柔和接触的形态。
[0009]先行技术文献
[0010]专利文献
[0011](专利文献1)US6790001 B2 (2004.9.14 授权)
【发明内容】
[0012]本发明的实施例的目的在于，对刷式密封组件在彼此不同的位置和方向上进行稳定固定，从而提高设置有刷式密封组件的涡轮机的效率，并通过刷式密封总是对一定量的流体进行移动。
[0013]本发明的实施例的目的在于，与向刷式密封施加的压力变动无关，将流体的移动量保持为一定。
[0014]根据本发明的第一实施例的刷式密封组件包括:包装体，其位于旋转体与固定体之间，并包括插入槽和插入孔，所述插入槽形成于圆周方向内侧，所述插入孔朝向所述插入槽在彼此不同的位置及方向上开口 ；刷式密封部，其包括刷子和支撑部件，所述刷子以插入于所述插入槽的状态朝向旋转体延长，所述支撑部件对所述刷子进行支撑；热膨胀部件，其紧贴于所述支撑部件的侧面，并向包装体的圆周方向形成热膨胀；以及固定部件，其在所述包装体的外侧分别插入于所述插入孔，从而在包装体的半径方向和圆周方向上用于保持刷式密封部的固定状态。
[0015]所述插入孔包括:第一插入孔，其沿所述包装体的半径方向朝向所述插入槽开口 ；第二插入孔，其在所述包装体的外侧面上朝向所述插入槽开口。
[0016]所述第二插入孔位于以一定间隔分离的第一插入孔之间。
[0017]所述固定部件包括:第一固定部件，其插入于所述第一插入孔；第二固定部件，其插入于所述第二插入孔。
[0018]第一固定部件包括:本体(body)，其与所述刷式密封部的上面形成面接触；头部(head)，其形成于所述本体的上面，并且所述头部以完全插入于第一插入孔的内侧的形态
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[0019]所述本体构成为在下端部分区间未形成有螺纹，并由热膨胀材料形成，从而向包装体的半径方向形成热膨胀。
[0020]所述支撑部件以刷子为基准包括:第一支撑板，其紧贴于一侧，并在与刷子对向的内侧形成有引导槽，以便将流体的流动引导至刷子的下侧；第二支撑板，并以与所述第一支撑板对向的状态与刷子紧贴，并形成于与热膨胀部件对向的位置。
[0021]所述热膨胀部件以所述插入孔为基准，独立地对向而配置。
[0022]根据本发明的第二实施例的刷式密封组件包括:包装体，其位于旋转体与固定体之间，并包括插入槽、第一插入孔、第二插入孔，所述插入槽形成于圆周方向内侧，所述第一插入孔在外周面上沿半径方向朝插入槽开口，所述第二插入孔与所述第一插入孔彼此位于不同的位置，并朝向插入槽开口 ；刷式密封部，其包括刷子和支撑部件，所述刷子以插入于所述插入槽的状态朝向旋转体延长，所述支撑部件对所述刷子进行支撑；热膨胀部件，其紧贴于所述支撑部件的侧面，并向包装体的圆周方向形成热膨胀(thermal expans1n);以及固定部件，其在所述包装体的外侧分别插入于第一、二插入孔，从而在包装体的半径方向和圆周方向上用于保持刷式密封部的固定状态。
[0023]所述第二插入孔朝向所述热膨胀部件开口，并位于以一定间隔分离的第一插入孔之间。
[0024]所述固定部件包括:第一固定部件，其插入于所述第一插入孔；第二固定部件，其插入于所述第二插入孔，并且所述第一固定部件以下端与刷式密封部的上面紧贴的状态，以包装体的半径方向为基准，朝向内部(inward)实现加压，而所述第二固定部件位于热膨胀部件的中央，从而防止包装体向圆周方向移动。
[0025]第一固定部件包括:本体，其与所述刷式密封部的上面形成面接触；头部，其形成于所述本体的上面，并且所述头部以完全插入于第一插入孔的内侧的形态结合，而所述本体构成为在下端部分区间未形成有螺纹，并由热膨胀材料形成，从而向包装体的半径方向形成热膨胀。
[0026]根据本发明的第三实施例的刷式密封组件包括:包装体，其位于旋转体与固定体之间，并包括插入槽和插入孔，所述插入槽形成于圆周方向内侧，所述插入孔在外周面上沿半径方向朝向插入槽开口 ；刷式密封部，其包括刷式密封主体和倾斜面，所述刷式密封主体安装有朝向所述旋转体延长的刷子而插入于插入槽，所述倾斜面面向所述插入孔，并沿着长度方向倾斜；以及固定部件，其分别插入于所述插入孔，从而以与所述倾斜面紧贴的状态，在所述包装体的半径方向和圆周方向上用于保持刷式密封部的固定状态。
[0027]所述固定部件包括:头部，其与所述刷式密封部形成面接触，并与倾斜面具有相同的倾斜角并倾斜；本体，其向所述头部的上部延长。
[0028]所述头部与本体由异种材料形成，而通过从旋转体所传导的高温，朝向倾斜面在长度方向上形成热膨胀。
[0029]根据本发明的第四实施例的刷式密封组件包括:包装体，其位于旋转体与固定体之间，并包括插入槽和插入孔，所述插入槽形成于圆周方向内侧，所述插入孔在外周面上沿半径方向朝向插入槽开口 ；刷式密封部，其包括刷子和支撑部件，所述刷子以一端插入于所述插入槽的状态朝向旋转体延长，所述支撑部件对所述刷子进行支撑；热膨胀部件，其紧贴于所述支撑部件的侧面，并向包装体的圆周方向形成热膨胀(thermal expans1n);以及固定部件，其为了插入于所述插入槽并在刷式密封部的侧面和圆周方向上进行固定而形成有朝向一个方向凸出的凸出部。
[0030]所述凸出部相互面对地配置在所述包装体。
[0031]所述固定部件包括:头部，其与所述热膨胀部件形成面接触；本体，其向所述头部的外侧延长，并且所述头部接收高温的热，从而朝向热膨胀部件形成热膨胀。
[0032]所述热膨胀部件包括长度方向的两端部朝向所述固定部件倾斜的倾斜面，而所述头部包括以与倾斜面紧贴的状态进行面接触的头部倾斜面，使得高温的热传递至热膨胀部件和头部时，在彼此间紧贴的状态下，因热膨胀而在相互间实现加压。
[0033]所述热膨胀部件在长度方向的两端部只在一定的区间上形成有热膨胀材料而形成热膨胀。
[0034]本发明的实施例中，将刷式密封组件在彼此不同的位置和方向上进行固定，由此使得对刷式密封部的固定性得以提高，并使得与旋转体总是保持间隙，由此使得刷子上的热及磨损的产生得以最小化，从而保持安静的操作。
[0035]本发明的实施例中，通过旋转体与刷式密封之间的间隙，使得一定量的流体通过，因此使得涡轮机的效率得以提高，从而可增加发电量，并且使得对刷式密封组件的耐久性提高，并预防故障所引起的涡轮机的操作停止，并节省替换及修理所发生的费用。
[0036]本发明的实施例通过固定部件，使得针对刷式密封组件半径方向和圆周方向两方向的固定同时实现，因此防止由高压的流体及旋转体所施加的压力变动而带来的刷式密封部的移动，并因此使得一定量的流体总是通过刷式密封而移动，因此可使得密封状态保持为一定。
[0037]本发明的实施例使得刷式密封部固定于包装体的状态得以一定地保持，因此长时间使用时也可抑制发生磨损及变形，从而提高耐久性，并节省修理更换所产生的费用。
【附图说明】
[0038]图1是表示根据本发明的第一实施例的刷式密封组件设置于旋转体与固定体之间的状态的截面图。
[0039]图2是根据本发明的第一实施例的刷式密封组件的分解立体图。
[0040]图3是根据本发明的第一实施例的刷式密封组件的结合截面图。
[0041]图4是根据本发明的其他实施例的刷式密封组件的结合截面图。
[0042]图5是表示固定部件结合于根据本发明第一实施例的刷式密封部的状态的立体图。
[0043]图6是根据本发明的第一实施例的刷式密封部上固定有固定部件的状态的俯视图。
[0044]图7是根据本发明的第一实施例的刷式密封组件的纵截面图。
[0045]图8是根据本发明的第二实施例的刷式密封组件的纵截面图。
[0046]图9是根据本发明的第二实施例的刷式密封组件的分解立体图。
[0047]图10是表示固定部件置于根据本发明第二实施例的刷式密封组件的状态的立体图。
[0048]图11是根据本发明的第二实施例的刷式密封部上固定有固定部件的状态俯视图。
[0049]图12是根据本发明的第二实施例的刷式密封组件的纵截面图。
[0050]图13是根据本发明的第