专利名称：带有枢转板和绳密封件的密封机构的制作方法
技术领域：
本申请大体涉及任意类型的涡轮，并且更具体地说，涉及用于通 过枢转板和绳密封件对形成于涡轮叶片燕尾榫和涡轮转子之间的间 隙进行密封的系统和方法。
背景技术：
燃气轮机通常包括带有许多周向地间隔开的叶片(轮叶)的涡轮转 子(叶轮)。叶片通常可包括翼型件、平台、叶柄、燕尾榫以及其它元 件。各个叶片的燕尾榫定位在涡轮转子中并固定在其中。翼型件突入 到热气体路径中，从而将气体的动能转换成旋转的机械能。许多冷却 介质通道可径向地延伸通过叶片，以便引导向内和/或向外的冷却介质 流穿过其中。
在冷却剂供给回路中可能基于由于热负荷和/或离心负荷的增加 而引起的燕尾榫突出部与转子表面之间的间隙而产生泄露。从叶片供 给回路进入叶轮空间的空气损失相对于轮叶的冷却介质流量要求而 言可能很大。此外，可从后面的压缩机级中吸取空气，使得在发动机 运转期间关于能量输出和总效率的损耗可能很大。
已经做出努力来限制这种泄漏。例如， 一种方法涉及在燕尾榫突 出部上沉积铝，以便至少部分地填充间隙。特别地，可将圓环压靠在 燕尾榫面的前侧上。虽然这种设计密封良好且耐用，但该设计不能在 现场容易地拆卸和替换。相反，这些环可能只能在拆卸整个转子时进 行拆卸。
因而存在对改进的燕尾榫突出部密封系统和方法的需求。这样的 系统和方法应充分地防止通过其中的泄漏，以便提高总体系统效率，同时在现场中可安装和/或可修理。
发明内容
本申请因而提供了 一种用于对叶片的燕尾榫突出部和转子之间 的间隙进行密封的密封系统。该密封系统可包括定位在燕尾榫突出部 周围(附近)的密封槽和定位在密封槽中的枢转板。密封槽可包括枢轴 点和搁置凸缘，使得当叶片旋转时，枢转板绕枢轴点枢转并进入间隙 中。
本申请还提供了 一种用于对叶片的燕尾榫突出部和转子之间的 间隙进行密封的密封系统。该密封系统可包括定位在燕尾榫突出部周 围的密封槽、定位在密封槽中的枢转板以及定位在枢转板周围的绳密 封件。密封槽可包括枢轴点和搁置凸缘，使得当叶片旋转时，枢转板 绕枢轴点枢转并进入间隙中。
本申请还提供了 一种对叶片的燕尾榫突出部和转子之间的间隙 进行密封的方法。该方法可包括将枢转板定位在燕尾榫突出部的密封 槽中，使叶片旋转，并使枢转板在离心力下枢转到间隙中。该方法还 可包括使密封件定位在板的周围并且在叶片旋转时使密封件变形而 抵靠密封槽。
在结合若干附图和所附的权利要求研究以下详细说明后，对于本 领域中的普通技术人员而言，本申请的这些特征以及其它特征将变得 显而易见。
图1A是可与本文所述的密封系统一起使用的带有护罩的叶片的 透视图。
图1B是可与本文所述的密封系统一起使用的不带护罩的叶片的 透视图。
图2是可与本文所述的密封系统一起使用的转子的透视图。图3A是可与本文所述的密封系统一起使用的燕尾榫突出部的侧 平面图。
图3B是图3A的燕尾榫突出部的透视图。 图4是本文所述的密封系统的透^L图。
图5是定位在燕尾榫突出部中且静止的图4密封系统的侧平面图。
图6是定位在燕尾榫突出部中且运动的图4密封系统的侧平面图。
部件列表
IO叶片；
20转子；
25槽；
30翼型件；
40平台；
50叶柄；
60燕尾榫；
65护罩；
70第一凸部；
80第二突出部；
90间隙；
100绳密封件和板系统；
110密封槽；
120片区轴点；
130搁置凸缘；
140板；
150上臂;
160楔块；170密封件； 180上部间隙； 190下部间隙；
具体实施例方式
现在参看附图，其中，贯穿若干视图，相似的标号表示相似的元 件，图1A显示了可在本文中使用的叶片10。叶片IO可以是由纽约 其斤卡奈》荅第市的通用电气乂>司(General Electric Company, Schenectady, New York)出售的7FA+e型燃气涡轮中所使用的第一级或第二级叶 片。这里还可使用任何其它类型的叶片或级。叶片IO可与图2中所 示的转子20 —起使用。
如已知的那样，叶片10可包括翼型件30、平台40、叶柄50、燕 尾榫60以及其它元件。将了解的是，叶片10是固定到涡轮的转子20 上且固定在其周围的许多周向地间隔开的叶片IO中的一个。图1A的 叶片10在翼型件30的一端上具有护罩65。图1B的叶片ll不具有护 罩。这里可使用任何其它类型的叶片设计。
如上所述，转子20可具有用于接收叶片10的燕尾榫60的许多 槽25。类似地，叶片10的翼型件30突入到热气流中，以便使得该气 流的动能能够通过转子20的旋转而转换成机械能。燕尾榫60可包括 自其而延伸的第一凸起部或突出部70和笫二突出部80。这里可使用 类似的设计。在燕尾榫60的突出部70,80的端部与转子20之间可形 成间隙90。除非采用某种类型的密封系统，否则高压冷却流可能通过 间隙90而泄露。
图3A-6显示了本文所述的密封系统100。密封系统100可定位在 叶片10的燕尾榫60的笫一突出部70周围及其中。密封系统100可 包括定位在第一突出部70中的密封槽110。密封槽IIO可整个或部分 地绕第一突出部70的周边而延伸。密封槽110可在其一侧上限定枢 轴点120且在其另一侧上限定搁置凸缘130。密封槽110的尺寸和形状可变化。密封槽110可利用传统的机械加工技术来形成。这里还可
使用其它类型的制造技术。密封系统100还可用于第二突出部80和
其它地方。
密封系统100还可包括板140。板140可定位在密封槽110中。 板140可由常规金属制成。板140可具有基本弯曲的形状，以便大致 符合密封槽110的形状。具体地说，板140限定了在枢轴点120和搁 置凸缘130之间延伸的两个上臂150。如以下更详细所述，密封槽110 在枢轴点120和搁置凸缘之间具有一定量的弹性，使得板140可在那 里枢转。板140还在两个上臂150下方限定了楔块160。楔块160大 致符合突出部70的大小和形状。
在板140的一侧周围可定位有绳密封件170。绳密封件170可由 石墨、辫状金属(bradedmetallics)和相似类型的基本可变形的耐热材料 制成。绳密封件170可具有大致圓形的截面，但是这里可使用其它形 状。类似地，这里可使用整个或部分地延伸过板140的板密封件以及 其它结构。
如图5中所示，当叶片IO静止时，板140的上臂150靠在突出 部70的搁置凸缘130上。细微的上部间隙180在枢轴点附近于上臂 150和密封槽110之间延伸。类似地，间隙90在突出部70和转子20 之间延伸。
如图6中所示，叶片10的旋转在密封系统100附近造成离心力。 具体地说，离心力迫使板140的上臂150绕枢轴点120枢转，从而闭 合上部间隙180。在这种情况下，在板140的上臂150和突出部70的 搁置凸缘130之间形成了下部间隙190。类似地，板140迫使绳密封 件170靠在密封槽110上。枢转还迫使板140的楔块160进入间隙90 中，从而闭合间隙90或至少限制间隙90的有效面积。这种枢转防止 或减少了当叶片IO处于全速或高速时冷却供应空气泄漏至叶轮空间。
因此，密封系统100的^f吏用减少了经由间隙90的泄漏。因而在 不使用铝材料的情况下可达到并提高与通常所使用的铝涂层的密封效率相类似的密封效率。冷却流量的减少因而提高了总体系统效率。 密封系统100可与其它密封系统和方法一起使用。
应该明白的是，以上内容只涉及本申请的某些实施例，并且在不 脱离所附的权利要求和其等效物所限定的本发明的一般精神和范围 的情况下，这里可由本领域中的普通技术人员做出许多变化和修改。
权利要求
1.一种用于对叶片(10)的燕尾榫突出部(70)和转子(20)之间的间隙(90)进行密封的密封系统(100)，其包括定位在所述燕尾榫突出部(70)周围的密封槽(110)；所述密封槽(110)包括枢轴点(120)和搁置凸缘(130)；和定位在所述密封槽(110)中的枢转板(140)；其中，当所述叶片(10)旋转时，所述枢转板(140)绕所述枢轴点(120)枢转并进入所述间隙(90)中。
2. 根据权利要求1所述的密封系统(IOO),其特征在于，当所述 叶片(IO)静止时，所述密封槽(l 10)和所述枢转板(140)限定了上部间隙 (180)。
3. 根据权利要求1所述的密封系统(IOO),其特征在于，当所述 叶片(IO)运动时，所述密封槽(l 10)和所述枢转板(140)限定了下部间隙 (190)。
4. 根据权利要求1所述的密封系统(IOO)，其特征在于，所述枢 转板(140)包括定位在所述枢轴点(120)和所述搁置凸缘(130)附近的多 个上臂(150)。
5. 根据权利要求1所述的密封系统(IOO),其特征在于，所述枢 转板(140)包括定位在所述密封槽(110)的搁置凸缘(130)下方的楔块 (160)。
6. 根据权利要求1所述的密封系统(IOO)，其特征在于，还包括 定位在所述枢转板(140)周围的密封件(170)。
7. 根据权利要求6所述的密封系统(IOO),其特征在于，所述密 封件(l 70)包括基本上可变形的材料。
8. 根椐权利要求6所述的密封系统(IOO)，其特征在于，所述密 封件(170)包括绳密封件。
9. 一种对叶片(IO)的燕尾榫突出部(70)和转子(20)之间的间隙(90)进行密封的方法，包括将枢转板(140)定位在所述燕尾榫突出部(70)的密封槽(l 10)中； 使所述叶片(10)旋转；且在离心力下使所迷枢转板(140)枢转到所述间隙(90)中。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括将密封件(170)定位在所述枢转板(140)周围，且在所述叶片(IO)旋转时使所述密封件(170)变形而抵靠所迷密封槽(110)。
全文摘要
本发明涉及带有枢转板和绳密封件的密封机构。提供了一种用于对叶片(10)的燕尾榫突出部(70)和转子(20)之间的间隙(90)进行密封的密封系统(100)。该密封系统(100)可包括定位在燕尾榫突出部(70)周围的密封槽(110)和定位在密封槽(110)中的枢转板(140)。密封槽(110)可包括枢轴点(120)和搁置凸缘(130)，使得当叶片(10)旋转时，枢转板(140)绕枢轴点(120)枢转并进入间隙(90)中。
文档编号F01D11/00GK101624918SQ200910151409
公开日2010年1月13日 申请日期2009年7月8日 优先权日2008年7月8日
发明者A·K·C·哈特, B·P·阿内斯, J·D·沃德, L·韦尔特里 申请人:通用电气公司