专利名称：包括可移除的预压缩构件的预压缩密封件的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于燃气轮机或需要在分开的部件之间密封的其他设备的弹性密封件，特别是涉及预压缩密封件以及用于为了将预压缩密封件安装到燃气轮机中而将预压缩密封件保持在预压缩状态的方法。特别是，本发明涉及用于如下的装备中的密封件:由于尺寸或复杂性的原因，该装备典型地被分成完整环的几个部分以利于装配。
背景技术：
在燃气轮机中，热气体流动通过多个涡轮机-压缩机级的部件。为了最小化或者防止涡轮机发动机部件之间的流体泄漏，在美国专利N0.6648333和N0.6932353中已经研发和公开了密封件，其描述了容纳在形成在两个部件之间的腔体中的包括相反地折叠的边缘部的密封件。在运行条件下，边缘部密封腔体的基部和相邻的涡轮机部件，以防止经过涡轮机部件的泄漏流。为了安装该密封件，密封件主体首先被压缩，并且通过在密封件主体周围包裹一个或多个包裹层或者夹片或者环氧材料(epoxy)来将密封件主体保持在压缩状态下。在运行温度下，包裹层、夹片或者环氧材料被烧掉，从而释放密封件，使得边缘部与两个部件的相对密封面接合。在其他的制约因素中，当包裹层、夹片或者环氧材料被烧掉时产生的碎片可以行进通过燃气轮机并且损坏涡轮机部件。
发明内容
提供一种密封件，该密封件包括:弹性的弧形的密封件主体，其包括一对密封部，该密封部可以在预压缩状态和压缩状态之间移动。可移除的弧形预压缩构件沿着所述密封件主体的长度的至少一部分与所述密封件主体可滑动地接合，以将所述密封部保持在所述预压缩状态。
图1是根据本发明的一个实施例的密封件的平面图。图2是图1的密封件的剖面图。图3是根据本发明的另一个实施例的密封件的剖面图。图4是燃气轮机的剖面图，其示出了根据本发明的一个实施例的定位在两个涡轮机部件之间的处于预压缩状态下的密封件。图5是图4的燃气轮机的剖面图，其示出了预压缩被释放并处于压缩状态或安装状态下的密封件。图6是根据本发明的另一个实施例的密封件的剖面图。图7是根据本发明的另一个实施例的密封件的剖面图。图8是根据本发明的另一个实施例的密封件的剖面图。图9是根据本发明的另一个实施例的密封件的剖面图。
具体实施例方式下面参考附图(所述附图并不旨在限制本发明)，图1和图2示出了根据本发明的一个实施例的分段的密封件10。密封件10包括具有大致U形横截面的弹性弧形主体14。主体14包括一对密封部16、18，这对密封部16、18之间限定有间隙20。各个密封部16、18分别包括延伸到间隙20中的第一保持部22、24。主体14使用已知的制造技术由金属合金诸如因科镍(Inconel) 718或者其他的用在燃气轮机中的合适的材料制成。能够以期望的片段长度制造主体14，也可以将主体14制造成比较长，然后切割成片段(例如，4X90°，6X60°等)。主体14的最小半径为Ri,最大半径为R。密封件10还包括可移除的弧形的预压缩构件30，该预压缩构件30可滑动地容纳在间隙20中。预压缩构件30包括一对第二保持部32、34，该对第二保持部32、34分别与第一保持部22、24接合以将密封部16、18保持在如图2所示的预压缩状态。第一和第二保持部22、24、32、34包括互锁端部，该互锁端部防止预压缩构件30被以除了相对于主体14并且沿着主体14的长度滑动预压缩构件30之外的方式从主体14中移除。在如图3所示的实施例中，预压缩构件30可以构造成具有轴向宽度W，其足够宽以允许在预压缩状态下第二保持部32、34与第一保持部22、24或者密封部16、18接触(如图3所示)，或者紧密定位成接近第一保持部22、24或者密封部16、18。在此构型中，预压缩构件30具有如下的尺寸:该尺寸能够提供期望的预压缩量，同时也能防止密封件10的进一步压缩，密封件10的进一步压缩可能导致在安装之前第一和第二保持部22、24、32、34的脱离接合。在示出的实施例中，为便于制造，保持部22、24、32、34具有大致弯曲的轮廓，然而也可以使用不弯曲的轮廓。在图3中所示的实施例的示例性实施例中，主体14具有弯曲的第一保持部22、24，第一保持部22、24各具有大约0.07in (1.78mm)的半径。发现，所述的半径应足够大以有利于制造，但是也不应大到以致降低第一保持部22、24的刚度并且阻碍密封件10保持在预压缩状态。上述的半径也防止密封件的活动臂或者有效长度(也就是，从密封件10的“U”形底部向外延伸到其中密封件10与腔体(如下文将说明的)接触的位置的半径尺寸)过短——其中活动臂或者有效长度过短的特性将降低密封件10的弹簧恢复性或者回弹性。在本发明的相同的实施例中，预压缩构件30具有弯曲的保持部32、34，各个保持部32、34具有大约0.06in (1.52mm)的半径，使得保持部32、34能够安装到保持部22、24的内部，并且提供足够的刚度以保持预压缩。具有大约0.035in (0.89mm)的半径的褶皱部(convolution) 36位于保持部32、34之间，以提供有利于预压缩制造过程的纵向刚度。预压缩构件30也可以包括至少一个孔37或更加优选地包括多个孔37，其中这些孔沿着预压缩构件30的长度方向以预定的距离(例如，分开大约Ift (30.48cm))分隔开。孔37使得在从密封件10上移除预压缩构件30时能够在整个移除过程中以能够提供多数机械增益和最好的拉出角度的方式抓取预压缩构件30。上述的预压缩构件30的尺寸只是示例，并不是意欲限制本发明的范围。可以用与主体14相同的材料或者其他更加便宜的金属合金或者聚合物来制造预压缩构件30，因为和现有技术的密封件不同，预压缩构件将不经受涡轮机中的工作条件。在密封件10的制造过程中，通过将密封件片段的全部或一部分压缩到一高度来安装预压缩构件30——该高度允许容易地牵拉预压缩构件30而使之通过密封件主体片段的全部和仅仅一部分，使得第一和第二保持部22、24、32、34对齐和接合以将密封件10充分保持在预压缩状态。该制造过程可以手动地完成，诸如利用手动工具，或者使用在压缩密封件10的同时沿着密封件的半径方向保持牵拉力的固定件来完成。密封件10和预压缩构件30可以使用例如湿或者干的高膜强度润滑油来润滑，以便于预压缩处理或者随后在安装过程中密封件10的释放。参考图4和图5，示出燃气轮机40的包含第一涡轮机部件42和第二涡轮机部件44的分段部分。第一和第二涡轮机部件42、44体现为涡轮机喷嘴的片段和喷嘴支承环或者热燃烧气体可围绕其流过的其他涡轮机结构。在第一和第二涡轮机部件42、44之间限定有腔体46，在该腔体46中定位有密封件10。腔体46至少部分限定一对相邻的密封面48、50。在图3中，密封部16、18在涡轮机的装配期间位于相邻的密封面48、50之间，并且通过预压缩构件30保持在预压缩状态下——其中密封部16、18中仅一个(如图所示)与相邻的密封面48、50接触或者密封部16、18都不与相邻的密封面48、50接触的状态下。在图5中，通过相对于弧形主体14并且沿着弧形主体14的长度方向滑动弧形预压缩构件30而移除预压缩构件30，从而释放弹性的密封部16、18以使之进入由与相邻密封面48、50的密封接合限定的压缩状态。实际上，通过如下方式移除预压缩构件30:利用抓取构件30的工具来牵拉预压缩构件30，同时利用防止因摩擦引入的力将密封件10从腔体46中移出的第二工具或者固定件将密封件10保持在合适位置。对于更大的密封件10，需要使用具有机械增益的一些部件形式以实现预压缩构件30的移除。参考图6和图7，示出了根据本发明的不同的实施例的密封件100和200。在图6中示出的实施例中，密封件100大体上类似于密封件10，除了主体114在一对密封部116、118之间包括褶皱部115。预压缩构件130的形状设计成能适应褶皱部115的形状。图7示出的实施例包括幅度大致均匀的多个褶皱部115 ;但是两个实施例中的褶皱部可以具有不同的形状和尺寸。参考图8，示出了密封件300，密封件300除了主体14具有大致V型的横截面外与密封件10基本类似。可以对横截面形状进行多种修改以适应具有不同的高宽比的密封套或者腔体。在优化设计的过程中，可以考虑在与这种横截面形式关联的操作应力范围内的相应变体。参考图9，示出密封件400，密封件400与密封件10基本类似，除了预压缩构件430的第二保持部432、434构造为在密封部416、418的外表面之上延伸并且与该密封部416、418的外表面接合之外。虽然已经示出了多种密封构型来说明本发明，但是本发明不限于示出的实施例。在其他的特征中，本发明的密封件10防止了在发动机的运行过程中由现有技术密封件在预压缩包裹层、夹片材料或者环氧材料被烧毁时形成的碎片对涡轮机造成破坏。本发明还允许待在安装期间但在发动机运行之前释放的密封件10的预压缩，这允许安装者确保密封件10合适地安装和定位在腔体46中。现有技术的预压缩密封件直到发动机运行才位于腔体46中或接合在腔体中。该限制使得有可能:一旦包裹层、夹片材料或者环氧材料烧尽，现有技术的密封件可能并未合适地定位在腔体中，这将导致过度泄漏、或者中断或者对发动机造成损坏。在上述的说明书中已经详细地说明了本发明，可以认为本领域的技术人员在阅读和理解本说明书的基础上，本发明的多种变体和修改将变得明显。只要所有这些变体和修改落在所附的权利要求范围内，它们应被认为包含在本发明中。
权利要求
1.一种密封件，包括: 弹性的弧形的密封件主体，其包括一对密封部，该密封部可以在预压缩状态和压缩状态之间移动；以及 可移除的弧形的预压缩构件，其沿着所述密封件主体的长度的至少一部分与所述密封件主体可滑动地接合，以将所述密封部保持在所述预压缩状态。
2.如权利要求1所述 的密封件，其特征在于，在所述密封部之间限定有间隙，各个所述密封部包括一延伸到所述间隙中的第一保持部；其中，所述可移除的弧形的预压缩构件可滑动地容纳在所述间隙中，并且包括一对第二保持部，所述第二保持部与所述第一保持部接合以将所述密封部保持在所述预压缩状态。
3.如权利要求2所述的密封件，其特征在于，所述预压缩构件构造成具有一轴向宽度，该轴向宽度足够宽以允许在所述预压缩状态下所述第二保持部与所述第一保持部或者所述密封部接触，或者紧密定位成接近所述第一保持部或者所述密封部。
4.如权利要求2所述的密封件，其特征在于，所述第一和第二保持部包括互锁端部，该互锁端部防止所述预压缩构件被以除了相对于所述密封件主体并且沿着所述密封件主体的长度滑动所述预压缩构件之外的方式从所述主体中移除。
5.如权利要求2所述的密封件，其特征在于，所述预压缩构件包括在所述第二保持部之间的褶皱部。
6.如权利要求2所述的密封件，其特征在于，所述预压缩构件包括至少一个孔以利于从所述密封件主体中移除所述预压缩构件。
7.如权利要求1所述的密封件，其特征在于，所述密封件主体具有大致U形或者V形的横截面。
8.如权利要求1所述的密封件，其特征在于，所述密封件主体包括在所述密封部之间的褶皱部。
9.如权利要求8所述的密封件，其特征在于，所述预压缩构件的形状设计成能适应所述褶皱部。
10.将密封件安装在具有一对相邻的密封面的涡轮机中的方法，所述方法包括如下的步骤: 提供密封件，该密封件包括:弹性的弧形的主体，该主体包括一对弹性的密封部，该密封部可以在预压缩状态和压缩状态之间移动；以及可移除的刚性的弧形的预压缩构件，其与所述密封件的主体可滑动地接合，以将所述密封部保持在所述预压缩状态； 将所述密封件定位在所述相邻的密封面之间；以及 相对于所述弧形的主体并且沿着所述弧形的主体的长度滑动所述弧形的预压缩构件，释放所述弹性的密封部以使之与所述相邻的密封面接合而进入所述压缩状态。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述提供密封件的步骤还包括:提供一对密封部，在该对密封部之间限定有间隙，各个所述密封部包括一延伸到所述间隙中的第一保持部；提供一预压缩构件，所述预压缩构件可滑动地容纳在所述间隙中并且包括一对第二保持部，该第二保持部与所述第一保持部接合以将所述密封部保持在所述预压缩状态。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括如下的步骤:提供构造成具有如下的轴向宽度的预压缩构件:该轴向宽度足够宽以允许在所述预压缩状态下所述第二保持部与所述第一保持部或者所述密封部接触，或者紧密定位成接近所述第一保持部或者所述密封部。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括如下的步骤:提供在所述第二保持部之间包括褶皱部的预压缩构件。
14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括如下的步骤:提供一预压缩构件，所述预压缩构件包括至少一个孔以利于从所述密封件的主体中移除所述预压缩构件。
15.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述提供密封件的步骤还包括:提供具有大致U形或者V形的横截面的主体。
16.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述提供密封件的步骤还包括:提供在所述密封部之间包括褶皱部的主体。
17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述预压缩构件的形状设计成能适应所述褶皱部的形状。`
全文摘要
提供一种密封件(10)，该密封件包括弹性的弧形的密封件主体(14)，其包括一对密封部(16，18)，该密封部可以在预压缩状态和压缩状态之间移动。可移除的弧形预压缩构件(30)沿着所述密封件主体(14)的长度的至少一部分与所述密封件主体可滑动地接合，以将所述密封部(16，18)保持在所述预压缩状态。
文档编号F16J15/08GK103109118SQ201180028468
公开日2013年5月15日 申请日期2011年6月9日 优先权日2010年6月10日
发明者J·E·斯文森, M·S·帕克, J·I·基姆 申请人:伊顿公司