一种包括自适应喷气孔的多重轮缘密封结构的涡轮的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种包括自适应喷气孔的多重轮缘密封结构的涡轮，静叶片安装在静叶轮毂缘板上，且与隔板相连，动叶片安装在动叶轮毂缘板上，且与动叶旋转盘相连，在静叶轮毂缘板后侧下方的隔板边缘处设置静叶侧密封齿，密封齿顶端呈燕尾状，动叶轮毂缘板前侧沿周向呈波浪状形式，在动叶轮毂缘板前侧下方的边缘处设置动叶侧密封齿，静叶侧密封齿位于动叶前部轮毂缘板与动叶侧密封齿之间且成交错布置，与静叶侧密封齿顶端正对动叶轮毂缘板下侧边缘处开有自适应喷气孔。本实用新型增大了主燃气进入盘腔的阻力，减少了动叶旋转盘对最小冷却封严流量的需求，从而减少了全工况下发生燃气入侵的可能性，并且提高了封严性能和涡轮效率。
【专利说明】
一种包括自适应喷气孔的多重轮缘密封结构的涡轮
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及一种涡轮，尤其涉及一种包括自适应喷气孔的多重轮缘密封结构的涡轮。
【背景技术】
[0002]在燃气轮机涡轮部件之中，由于涡轮盘旋转的栗送效应，盘腔内的冷气会被不断栗出，导致封严腔内气流压力降低，这样在栗送效应的作用下，当栗出流量大于冷气供给流量时，会在涡轮盘轮缘处发生燃气入侵现象，即主流燃气通过轮缘密封结构进入涡轮盘腔结构的转静腔内。另外，在主流流道中转静叶片之间的相互干涉，造成主流燃气的周向压力波动，也会造成燃气入侵现象。燃气入侵会破坏盘腔冷却效果，并且损坏燃气轮机的安全可靠运行。目前，在燃气轮机中通常使用过量的冷气来阻止燃气入侵，但这样会造成燃机效率降低，油耗增加。
[0003]轮缘密封一般安装在由涡轮静叶隔板与旋转动叶片盘等转静部件所构成的转静盘腔以及由两个同轴旋转涡轮盘所构成的转转盘腔的边缘处。目前常见的轮缘密封结构有轴向密封、径向密封等。不过，现有这些轮缘密封结构虽然能够在一定程度上减小燃气入侵的程度，但效果有限，尤其是在变工况条件下。截至目前，还未见可有效控制全工况下燃气入侵现象的相关报道。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供能有效增加主燃气进入盘腔的阻力，进而明显减少全工况下发生燃气入侵的可能性，并且提高封严性能和涡轮效率的一种包括自适应喷气孔的多重轮缘密封结构的涡轮。
[0005]本实用新型的目的是这样实现的:包括机闸、静叶轮毂缘板、动叶轮毂缘板，静叶轮毂缘板上安装有静叶片，动叶轮毂缘板上安装有动叶片，动叶片与动叶转盘相连，静叶片与静叶隔板相连，在静叶隔板与动叶旋转盘之间形成冷气流道，所述静叶隔板边缘处设置静叶侧密封齿，且静叶侧密封齿位于静叶轮毂缘板后侧下方，静叶侧密封齿的顶端呈燕尾状，动叶轮毂缘板前侧沿周向设置成波浪状，在动叶轮毂缘板前侧下方的边缘处设置有动叶侧密封齿，静叶侧密封齿位于动叶前部轮毂缘板与动叶侧密封齿之间且成交错布置，与静叶侧密封齿顶端正对的动叶轮毂缘板下侧边缘处设置有自适应喷气孔，所述静叶轮毂缘板后部、静叶侧密封齿、动叶轮毂缘板前部与动叶侧密封齿构成多重轮缘密封结构。
[0006]本实用新型还包括这样一些结构特征:
[0007]1.所述静叶侧密封齿、动叶侧密封齿沿涡轮的轴向长度都大于所述冷气流道沿涡轮的轴向宽度的一半。
[0008]2.所述静叶轮毂缘板的后部、静叶侧密封齿、动叶轮毂缘板的前部与动叶侧密封齿的厚度都为I?3mm。
[0009]3.所述自适应喷气孔沿冷气流动方向为圆柱孔或者收缩孔，且沿圆周均匀分布，喷气孔数为动叶片数的I?2倍。
[0010]4.所述动叶轮毂缘板前部比中后部低，且在径向方向上位于静叶轮毂缘板后部的下方。
[0011]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:本实用新型通过把动叶轮毂缘板前侧沿周向设为波浪状形式，以有效减少主流的周向不均匀性;并通过设置多道密封齿以构成多重轮缘密封结构，从而增加主气流进入盘腔的阻力;此外，包含燕尾状顶部密封齿的多重轮缘密封结构限制了变工况尤其是过渡工况下轮缘冷气流道内最小间隙值的变化幅度，并且通过在动叶轮毂缘板与动叶侧密封齿之间开有自适应喷气孔，可进一步减缓轮缘密封间隙变化时间隙处泄漏流量的快速变化;从而使得本实用新型可有效减少全工况下发生燃气入侵的可能性，并且提高了封严性能和涡轮气动效率。此外，本实用新型结构也比较简单，易于工程实现。
【附图说明】
[0012]图1是包括自适应喷气孔的多重轮缘密封结构的涡轮的子午视图；
[0013]图2是图1中的A向视图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图与【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细描述。
[0015]结合图1?2，本实用新型由轮毂(包括静叶轮毂缘板3和动叶轮毂缘板4)、静叶片
1、动叶片2和机匣(图中未给出)组成，在轮毂和机匣之间沿圆周方向均匀安装静叶片I和动叶片2，静叶片I在前，动叶片2在后，静叶片I安装在静叶轮毂缘板3上，且与隔板5相连，动叶片2安装在动叶轮毂缘板4上，且与动叶旋转盘相连，在静叶隔板5与动叶旋转盘之间形成冷气流道，在静叶轮毂缘板3后侧下方的隔板边缘处设置静叶侧密封齿7，密封齿顶端呈燕尾状，动叶轮毂缘板前侧沿周向呈波浪状形式6(参见图2)，在动叶轮毂缘板前侧下方的边缘处设置动叶侧密封齿8，静叶侧密封齿7位于动叶前部轮毂缘板与动叶侧密封齿8之间且成交错布置，与静叶侧密封齿顶端正对动叶轮毂缘板下侧边缘处开有自适应喷气孔10，静叶片后部轮毂缘板、静叶侧密封齿、动叶前部轮毂缘板与动叶侧密封齿构成多重轮缘密封结构9 ο
[0016]考虑到过渡工况时动叶片与旋转盘存在径向伸长、收缩变化，因此，为了确保轮缘密封的封严性能，所述静叶侧、动叶侧密封齿沿涡轮的轴向长度都大于所述冷气流道沿涡轮的轴向宽度的一半。
[0017]所述静叶后部轮毂缘板、静叶侧密封齿、动叶前部轮毂缘板与动叶侧密封齿的厚度都为I?3_，并且具体的细微结构形状可借助于试验或者数值模拟方法获得。
[0018]考虑到加工的方便，所述自适应喷气孔沿冷气流动方向一般为圆柱孔，且沿圆周方向均匀分布。但为了进一步提高冷气流的射流效果，自适应喷气孔也可为收缩孔形式。
[0019]从结构上看，为了保证涡轮端区流动性能，所述动叶前部轮毂缘板比中后部缘板略低，且在径向方向上位于静叶后部轮毂缘板的下方。
[0020]—种包括自适应喷气孔的多重轮缘密封结构的涡轮，包括机匣、轮毂，在机匣和轮毂之间沿圆周方向均匀安装静叶片和动叶片，静叶片在前，动叶片在后，静叶片安装在静叶轮毂缘板上，且与隔板相连，动叶片安装在动叶轮毂缘板上，且与动叶旋转盘相连，在静叶隔板与动叶旋转盘之间形成冷气流道，其特征是:在静叶轮毂缘板后侧下方的隔板边缘处设置静叶侧密封齿，密封齿顶端呈燕尾状，动叶轮毂缘板前侧沿周向呈波浪状形式，在动叶轮毂缘板前侧下方的边缘处设置动叶侧密封齿，静叶侧密封齿位于动叶前部轮毂缘板与动叶侧密封齿之间且成交错布置，与静叶侧密封齿顶端正对动叶轮毂缘板下侧边缘处开有自适应喷气孔，静叶后部轮毂缘板、静叶侧密封齿、动叶前部轮毂缘板与动叶侧密封齿构成多重轮缘密封结构。
[0021]本实用新型还可以包括:
[0022]1、所述静叶侧密封齿、动叶侧密封齿沿涡轮的轴向长度都大于所述冷气流道沿涡轮的轴向宽度的一半。
[0023]2、所述静叶后部轮毂缘板、静叶侧密封齿、动叶前部轮毂缘板与动叶侧密封齿的厚度都为I?3mm。
[0024]3、所述自适应喷气孔沿冷气流动方向为圆柱孔或者收缩孔，且沿圆周方向均匀分布，喷气孔数为动叶片数的I?2倍。
[0025]4、所述动叶前部轮毂缘板比中后部缘板略低，且在径向方向上位于静叶后部轮毂缘板的下方。
[0026]本实用新型的目的在于提供一种包括自适应喷气孔的多重轮缘密封结构的涡轮，包括机匣、轮毂，在机匣和轮毂之间沿圆周方向均匀安装静叶片和动叶片，静叶片在前，动叶片在后，静叶片安装在静叶轮毂缘板上，且与隔板相连，动叶片安装在动叶轮毂缘板上，且与动叶旋转盘相连，在静叶隔板与动叶旋转盘之间形成冷气流道，在静叶轮毂缘板后侧下方的隔板边缘处设置静叶侧密封齿，密封齿顶端呈燕尾状，动叶轮毂缘板前侧沿周向呈波浪状形式，在动叶轮毂缘板前侧下方的边缘处设置动叶侧密封齿，静叶侧密封齿位于动叶前部轮毂缘板与动叶侧密封齿之间且成交错布置，与静叶侧密封齿顶端正对动叶轮毂缘板下侧边缘处开有自适应喷气孔，静叶后部轮毂缘板、静叶侧密封齿、动叶前部轮毂缘板与动叶侧密封齿构成多重轮缘密封结构。本实用新型设计的包括自适应喷气孔的多重轮缘密封结构的涡轮增大了主燃气进入盘腔的阻力，减少了动叶旋转盘对最小冷却封严流量的需求，从而减少了全工况下发生燃气入侵的可能性，并且提高了封严性能和涡轮效率。
【主权项】
1.一种包括自适应喷气孔的多重轮缘密封结构的涡轮，包括机闸、静叶轮毂缘板、动叶轮毂缘板，静叶轮毂缘板上安装有静叶片，动叶轮毂缘板上安装有动叶片，动叶片与动叶转盘相连，静叶片与静叶隔板相连，在静叶隔板与动叶旋转盘之间形成冷气流道，其特征是:所述静叶隔板边缘处设置静叶侧密封齿，且静叶侧密封齿位于静叶轮毂缘板后侧下方，静叶侧密封齿的顶端呈燕尾状，动叶轮毂缘板前侧沿周向设置成波浪状，在动叶轮毂缘板前侧下方的边缘处设置有动叶侧密封齿，静叶侧密封齿位于动叶前部轮毂缘板与动叶侧密封齿之间且成交错布置，与静叶侧密封齿顶端正对的动叶轮毂缘板下侧边缘处设置有自适应喷气孔，所述静叶轮毂缘板后部、静叶侧密封齿、动叶轮毂缘板前部与动叶侧密封齿构成多重轮缘密封结构。2.根据权利要求1所述的一种包括自适应喷气孔的多重轮缘密封结构的涡轮，其特征是:所述静叶侧密封齿、动叶侧密封齿沿涡轮的轴向长度都大于所述冷气流道沿涡轮的轴向宽度的一半。3.根据权利要求1或2所述的一种包括自适应喷气孔的多重轮缘密封结构的涡轮，其特征是:所述静叶轮毂缘板的后部、静叶侧密封齿、动叶轮毂缘板的前部与动叶侧密封齿的厚度都为I?3mm。4.根据权利要求1或2所述的一种包括自适应喷气孔的多重轮缘密封结构的涡轮，其特征是:所述自适应喷气孔沿冷气流动方向为圆柱孔或者收缩孔，且沿圆周均匀分布，喷气孔数为动叶片数的I?2倍。5.根据权利要求3所述的一种包括自适应喷气孔的多重轮缘密封结构的涡轮，其特征是:所述自适应喷气孔沿冷气流动方向为圆柱孔或者收缩孔，且沿圆周均匀分布，喷气孔数为动叶片数的I?2倍。6.根据权利要求1或2所述的一种包括自适应喷气孔的多重轮缘密封结构的涡轮，其特征是:所述动叶轮毂缘板前部比中后部低，且在径向方向上位于静叶轮毂缘板后部的下方。7.根据权利要求3所述的一种包括自适应喷气孔的多重轮缘密封结构的涡轮，其特征是:所述动叶轮毂缘板前部比中后部低，且在径向方向上位于静叶轮毂缘板后部的下方。8.根据权利要求4所述的一种包括自适应喷气孔的多重轮缘密封结构的涡轮，其特征是:所述动叶轮毂缘板前部比中后部低，且在径向方向上位于静叶轮毂缘板后部的下方。9.根据权利要求5所述的一种包括自适应喷气孔的多重轮缘密封结构的涡轮，其特征是:所述动叶轮毂缘板前部比中后部低，且在径向方向上位于静叶轮毂缘板后部的下方。
【文档编号】F01D5/02GK205422834SQ201620159713
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月2日
【发明人】高杰, 郑群, 王付凯, 付维亮, 岳国强, 董平
【申请人】哈尔滨工程大学