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，所述壳体设置为包裹转子的周围，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)进行旋转的结构，因此由于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，保持插入槽的内周面和固定部件的外周面以面对面来紧贴的状态，由此即使外力向刷式密封部施加的情况下，也能够一定地保持刷式密封与旋转体之间的间隙，以便进行稳定地密封，并且通过刷式密封而移动的流体的移动量也保持为一定。
[0013]本发明的实施例，提高设置有刷式密封组件的涡轮机的效率并经常将一定量的流体通过刷式密封而进行移动，保持通过固定部件以面对面结合于插入槽的状态，因此可提高对刷式密封部的固定力。
[0014]本发明的实施例的目的在于，将通过刷式密封移动的高压流体移动量进行一定地保持。
[0015]本发明的实施例的目的在于，提高设置有刷式密封组件的涡轮机的效率，并经常将一定量的流体通过刷式密封而进行移动，并且将刷式密封组件在彼此不同的方向上进行稳定地固定。
[0016]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，并形成有插入槽；刷式密封部，其包括刷子及支撑部件，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，并在包装体的圆周方向上形成热膨胀(thermal expans1n);以及固定部件，其以与所述热膨胀部件对向的状态插入结合于插入槽，从而用于将刷式密封部在包装体的圆周方向和半径方向上进行同时固定。
[0017]所述固定部件形成为多角形态，从而保持插入槽的内周面与固定部件的外周面以多个面对面来紧贴的状态。
[0018]所述固定部件包括第一固定主体和第二固定主体，所述第一固定主体向竖向方向延长，所述第二固定主体与所述第一固定主体形成为一体，且与第一固定主体直交而延长。
[0019]所述热膨胀部件在前端部和后端部包括向固定部件下向倾斜的倾斜面。
[0020]所述热膨胀部件在前端部和后端部包括向固定部件上向倾斜的倾斜面。
[0021]所述固定部件以朝向前方而延长并与所述热膨胀部件对向的状态配置，并包括引导部，所述引导部朝向与倾斜面相反的方向倾斜。
[0022]所述引导部朝向所述倾斜面形成热膨胀。
[0023]所述引导部包括引导凸起，所述引导凸起向前面外侧凸出，并最小限度地与热膨胀部件的倾斜面接触。
[0024]所述刷式密封组件通过所述固定部件，在刷式密封部的前端部和后端部的两个方向上，分别向半径方向(radial direct1n)实现加压，并且实现以包装体为基准，朝向内部(inward)或外部(outward)中某一方向实现加压。
[0025]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，并朝向旋转体形成有插入槽；刷式密封部，其包括刷子及支撑部件，所述刷子以一端插入于所述插入槽的状态朝向旋转体倾斜延长，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两侧面，并沿包装体的圆周方向形成热膨胀；以及固定部件，其为了固定所述刷式密封部而插入结合于插入槽，并为了向各个热膨胀部件形成热膨胀从而对与热膨胀部件紧贴的刷式密封部在包装体的圆周方向上进行固定而形成有引导部。
[0026]所述固定部件形成为多角形态，从而保持插入槽的内周面与外周面以多个面对面来紧贴的状态，并且在后面包括用于插入工具的工具插入槽。
[0027]所述固定部件包括所述引导部的前面向热膨胀部件倾斜的倾斜部。
[0028]所述热膨胀部件包括朝向所述固定部件向下或向上倾斜的倾斜面，并且与所述热膨胀部件对向配置。
[0029]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，并包括具有密封插入槽与固定部件插入槽的插入槽，所述密封插入槽向所述包装体的内侧圆周方向形成，并用于插入刷式密封部，所述固定部件插入槽形成为与所述密封插入槽相邻而开口，并用于插入固定部件，所述密封插入槽与固定部件插入槽相互间连通；刷式密封部，其包括刷子及支撑部件，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，并沿包装体的圆周方向形成热膨胀(thermal expans1n);以及固定部件，其为了固定所述刷式密封部而包括头部(head)与本体(body)，所述头部朝向所述热膨胀部件延长，以便在从外部得到热传递的情况下，朝向所述热膨胀部件形成热膨胀，所述本体向所述头部的后方延长。
[0030]头部与本体由异种材料形成。
[0031]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，并朝向旋转体形成有插入槽；刷式密封部，其包括刷子及支撑部件，所述刷子以一端插入于所述插入槽的状态朝向旋转体倾斜延长，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，并以包装体的整体圆周方向中的长度方向为基准，只在前端部和后端部上形成热膨胀；以及固定部件，其为了固定所述刷式密封部而插入于插入槽。
[0032]本发明的实施例中，当固定部件插入结合于包装体时，面对面紧贴的接触面积增大，从而提高包装体的圆周方向上、或者圆周方向上和半径方向上的固定力，进而使得刷子上的热与磨损的产生最小化，并保持安静的操作。
[0033]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提高，从而可增加发电量，并使得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，并节约更换及修理所产生的费用。
[0034]本发明的实施例中，可实现对刷式密封组件的通过半径方向和圆周方向的两方向支撑及固定，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提高，从而可增加发电量，并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，并节约更换及修理所产生的费用。
【附图说明】
[0036]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。
[0037]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。
[0038]图3是根据本发明的第一实施例的刷式密封组件的结合主视图。
[0039]图4是根据本发明的第一实施例的刷式密封组件的结合立体图。
[0040]图5是图4的A-A线截面图。
[0041]图6是表不根据本发明的另一实施例的插入槽的图。
[0042]图7至图8是表示根据本发明的一个实施例的包装体(packing body)的实施例的主视图。
[0043]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。
[0044]图10是表示本发明的通过向刷式密封部移动的流体和旋转体向刷式密封施加的压力状态的一个例子的图。
[0045]图11是根据本发明的第三实施例的刷式密封组件的分解立体图。
[0046]图12是根据本发明的第四实施例的刷式密封组件的分解立体图。
[0047]图13是图12的结合立体图。
[0048]图14是根据本发明的第四实施例的包装体(packing body)的主视图。
[0049]图15是根据本发明的另一实施例的包装体(packing body)的主视图。
[0050]图16是根据本发明的第四实施例的刷式密封组件的主视图。
[0051]图17是根据本发明的另一实施例的刷式密封组件的主视图。
[0052]图18是表示根据本发明的第四实施例的热膨胀部件与刷式密封部相结合的状态的立体图。
[0053]图19是表示根据本发明的一个实施例的刷式密封组件的另一实施例的分解立体图。
[0054]图20是表示根据本发明的第五实施例的刷式密封组件的分解立体图。
[0055]图21是图20的结合主视图。
[0056]图22是表示根据另一实施例的刷式密封组件的分解立体图。
[0057]图23是表示根据本发明一个实施例的通过向刷式密封部移动的流体和旋转体向刷式密封施加的压力状态的一个例子的图。
[0058]图24至图25是根据本发明的一个实施例的刷式密封组件的操作状态图。
[0059]图26至图27是根据本发明的第四实施例至第五实施例的刷式密封组件的操作状态图。
【具体实施方式】
[0060]参照附图，对根据本发明的第一实施例的刷式密封组件的构成进行说明。作为参考，图1是在蒸气祸轮机的固定体与旋转体之间的间隙适用迷宫密封(labyrinth seal) 10和刷式密封组件1的例子。
[0061]参照附图1至附图3，固定体包括壳体(casing) 3和固定翼4，旋转体包括转子5和旋转翼6。固定翼4结合于壳体3，并配置于邻接旋转翼6的位置，并且旋转翼6以邻接固定翼4的状态与转子5进行一体式轴旋转。
[0062]固定翼4和旋转翼6之间的间隙及固定翼4与转子5之间的间隙需要用于实现气密性的密封(sealing)，并且为此而使用刷式密封组件1。
[0063]刷式密封组件1包括:包装体(packing body) 100、刷式密封部200、热膨胀部件300及固定部件400，并且在以规定的速度旋转的转子5和固定体之间通过刷式密封部200，将刷式密封部200整体在包装体100的圆周方向和半径方向上进行同时固定，从而保持稳定的气密性。
[0064]此时，根据通过转子5向刷式密封部200传递的热传导(heat conduct1n)，刷式密封部200整体在包装体100的长度方向上通过固定部件400保持固定状态，或者在半径方向上朝向内部或外部，通过固定部件400得到加压，由此稳定地保持气密性。
[0065]为此，本发明中包装体100面向转子5，所述包装体100位于转子5和固定体之间，并且形成有插入槽110，包装体100由多个个别单位体组成，并以环(ring)形态组装于转子5的外侧圆周方向。
[0066]换句话说，形成为一定的长度的多个包装体100以彼此间紧贴的状态设置于转子5的外侧。
[0067]包装体100在插入槽110中全部插入有刷式密封部200的情况下，整体形态形成为环形态，并且包括:密封(seal)插入槽112，其插入有刷式密封部200 ;固定部件插入槽114，其插入有支撑部件220，并且密封插入槽112与固定部件插入槽114形成为彼此间相连通的形态。
[0068]插入槽110以与固定部件400相对应的形态进行开口，在本实施例的情况下，固定部件400形成为正六面体或多角形状的块体(block)，因此固定部件插入槽114也形成为与其相对应的形态。
[0069]插入槽110的开口并非单纯用于刷式密封部200的插入，而是为了在插入有刷式密封部200的状态下相应于高压流体所施加的压力的刷式