燃气轮机的静子环密封结构的制作方法
【专利摘要】本发明涉及燃气轮机密封领域，提供了一种燃气轮机的静子环密封结构，包括第一静子环、第二静子环和密封件；第二静子环与第一静子环相对的一侧设有环形卡槽；密封件的数量为多个，多个密封件均滑动插设于环形卡槽，每个密封件的两端均设有贯穿其侧壁的插接槽，每相邻的两个密封件之间设有一个封堵板，每个密封件的底部均弹性支撑有弹性机构，弹性机构用于使密封件与第一静子环之间形成接触密封。密封件通过弹簧与第二静子环的环形卡槽以及第一静子环之间形成柔性接触，在第一静子环与第二静子环间发生距离变化时扔能保持密封。另外，随着第一静子环与第二静子环间的间距逐渐变小，弹簧的弹力逐渐增大，因此具有较强的承载能力。
【专利说明】燃气轮机的静子环密封结构
【技术领域】
[0001]本发明涉及燃气轮机密封领域，特别提供一种燃气轮机的静子环密封结构。
【背景技术】
[0002]燃气轮机中存在大量静子环部件与静子环部件之间的密封，其密封效果会影响到燃机的整体热循环效率和机组的安全运行；同时由于燃气轮机在高温端部件，静子环部件往往同时存在冷却气与高温燃气，因此需要密封的两个静子环部件往往存在较大的温差，工作状态下和常温状态下，静子环间的间隙变化值非常大。
[0003]两个需要密封的静子环部件，受限于加工精度和装配精度，往往同心度也无法很好的保证，有较大的偏心，因此需要密封结构同时能够适应较大的间隙变化和在偏心情况下，保持密封效果。对于部分长悬臂结构的静子环部件，还希望密封结构可以同时起到支承的作用，以优化承力设计。
[0004]结合图1和图2所示，现有用于燃气轮机的第一静子环I与第二静子环2的密封装置(两个静子环部件间的环形密封)，多为O型圈a密封和隔板b密封。
[0005]O型圈a密封的主要问题是:
[0006]1、0型圈a受限于材料问题，无法承受过高的温度，无法应用于燃气轮机的高温部件。
[0007]2、受限于O型圈a的截面直径，O型圈a密封对于静子环部件间的不同心、相对变形适应能力有限，无法应用于同心度很差和温差很大的两个静子环部件间的密封。
[0008]3、O型圈a无法提供径向支承力，无法应用于较长的悬臂结构。
[0009]隔板b密封的主要问题是:
[0010]1、虽然可以适应较高的温度和较大的间隙变形，但是无法提供径向支承力，无法应用于较长的悬臂结构。
[0011]2、无法应用于轴向变形较大的情况。
[0012]隔板b密封结构，在径向和轴向上存在间隙，密封效果差。
【发明内容】
[0013](一)要解决的技术问题
[0014]本发明要解决的问题是现有燃气轮机中静子环部件之间普遍采用的环形密封方式，无法承受高温、变形适应能力有限、承载力有限；采用隔板密封的方式径向支撑能力差，无法适应轴向较大的形变，在轴向和径向上存在间隙，密封效果差，还没有密封效果好，支撑能力佳、能够适应形变的弹性密封装置的问题。
[0015](二)技术方案
[0016]本发明提供的一种燃气轮机的静子环密封结构，包括第一静子环、第二静子环和密封件；第二静子环与第一静子环相对的一侧设有环形卡槽；密封件的数量为多个，多个密封件均滑动插设于环形卡槽，每个密封件的两端均设有贯穿其侧壁的插接槽，每相邻的两个密封件之间设有一个封堵板，封堵板包括两端分别插接于相邻两个密封件的插接槽的插接部，以及垂直于插接部设置用于密封相邻两个密封件之间缝隙的密封板；每个密封件的底部均弹性支撑有弹性机构，弹性机构用于使密封件与第一静子环之间形成接触密封。
[0017]优选的，环形卡槽的一侧设有第一凸台，密封件的一侧设有第二凸台，第二静子环为分体式结构，用于使第二凸台通过第二静环的衔接断面卡设到第一凸台的下方形成限位。
[0018]优选的，第二凸台位于密封件的进气侧。
[0019]优选的，第一凸台与第二凸台的接触面向内倾斜。
[0020]优选的，环形卡槽的另一侧设有第三凸台；密封件的另一侧设有第四凸台；第三凸台与第四凸台的接触面向外倾斜。
[0021]优选的，弹性机构包括限位块、设置在环形卡槽下方的弹簧腔，以及设置在弹簧腔中的弹黃；
[0022]弹簧腔与环形卡槽之间连通有销轴孔；
[0023]限位块的一端设有销轴，销轴穿过销轴孔并抵在密封件的底部；限位块的一端设有弹簧限位部，弹簧限位部插接或套接于弹簧的一端，弹簧的另一端与第二静子环连接。
[0024]优选的，弹簧腔贯穿出第二静子环，弹簧腔的开口处活动插设有栓塞，弹簧的通过栓塞与第二静子环连接。
[0025]优选的，每个密封件的底部至少弹性支撑有两个弹性机构。
[0026]优选的，密封件的数量为至少三个。
[0027]优选的，密封件由不锈钢耐热钢0Crl8Ni9制成
[0028](三)有益效果
[0029]本发明提供了一种燃气轮机的静子环密封结构，包括第一静子环、第二静子环和密封件；第二静子环与第一静子环相对的一侧设有环形卡槽；密封件滑动插设于环形卡槽；密封件的底部弹性支撑有弹性机构，弹性机构用于使密封件与第一静子环之间形成接触密封。
[0030]密封件通过弹簧与第二静子环的环形卡槽以及第一静子环之间形成柔性接触，在第一静子环与第二静子环间发生距离变化时扔能保持密封。另外，随着第一静子环与第二静子环间的间距逐渐变小，弹簧的弹力逐渐增大，因此具有较强的承载能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1是现有采用O型圈密封结构的燃气轮机的静子环密封结构的示意图；
[0032]图2是现有采用隔板密封结构的燃气轮机的静子环密封结构的示意图；
[0033]图3是本发明实施例一的燃气轮机的静子环密封结构的截面视图；
[0034]图4是本发明实施例一的密封件的安装图；
[0035]图5是本发明实施例二的燃气轮机环形静子环密封结构的示意图。
[0036]附图标记:
[0037]1、第一静子环；2、第二静子环；21、第一凸台；22、第三凸台；3、密封件；31、第二凸台；32、弟四凸台；4、限位块;5、弹黃;6、检塞；7、封堵板;a、O型圈;b、隔板。
【具体实施方式】
[0038]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0039]在本发明的描述中，除非另有说明，术语“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“竖直”等指示的方位或状态关系为基于附图所示的方位或状态关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0040]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0041]实施例一
[0042]静子环是燃气轮机中大量使用的部件，由于燃气轮机的高温环境，以及因静子环间的温差而导致的不规则距离变化，使得静子环间的密封成为一大难题。
[0043]本发明实施例一提供了一种燃气轮机的静子环密封结构，结合图3和图4所示，该密封结构包括第一静子环1、第二静子环2和密封件3 ;第二静子环2与第一静子环I相对的一侧设有环形卡槽；密封件3的数量为多个，其内、外两侧分别为与第二静子环和第一静子环向贴合的弧形结构，为了使其能够承受高温，密封件3优选由不锈钢耐热钢0Crl8Ni9材料制成，多个密封件3均滑动插设于环形卡槽。
[0044]每个密封件3的两端均开设有插接槽，插接槽至少要贯穿密封件3的进气侧，封堵板7设有插接部，封堵板7通过插接部活动插接于相邻两个密封件3的插接槽中，插接部能够随两密封件3之间的距离变化而在插接槽中滑动而保持插设状态，封堵板7的插接部沿密封件的进气侧插入，封堵板的底部和顶部分别与第二静环的外侧和第一静环的内侧贴合，在风力的作用下紧贴在密封件的进气侧，形成良好的密封。
[0045]每个密封件3的底部均弹性支撑有弹性机构5，弹性机构5用于使密封件3与第一静子环I之间形成接触密封。当第一静子环I与第二静子环2之间由于温差的变化而发生相对间隙的变化时，各个密封件3下方的弹性机构5使各个密封件3的顶部时刻与外部的第一静环I保持密封。
[0046]随着第一静环I的膨胀或缩小，各个密封件3之间的间隙会发生变化，各个密封件7的插接部在各个插接槽中具有插接余量，能够时刻保持插接状态；密封件7的密封板的宽度具有余量，能够适应密封件3之间缝隙的变化。另外，随着第一静子环I与第二静子环2间的间距逐渐变小，弹性机构5的弹力逐渐增大，具有较强的承载能力，且能够保持良好的S封效果。
[0047]如图3所示，弹性机构5包括限位块4、设置在环形卡槽下方的弹簧腔以及设置在弹簧腔中的弹簧；弹簧腔贯穿出第二静子环2的底面，弹性5设置在弹簧腔中；弹簧腔与环形卡槽之间通过销轴孔连通，弹性机构5通过限位块4弹性支撑在密封件3的底部；限位块4的一端设有销轴，销轴穿过所述销轴孔并抵在所述密封件3的底部。弹簧限位部插接于弹簧的一端，弹簧的另一端与第二静子环连接。
[0048]应当说明的是，弹簧限位部也可以是套筒状而套接在弹簧外，只要使限位块4的外径与弹簧腔的内径相适应，对限位块4形成径向上的限位即可，以避免弹簧发生倾斜而降低弹性支撑效果；限位块4的另一端设有销轴，销轴穿过销轴孔并抵在密封件3的底部，销轴沿销轴孔上下穿梭，从而使弹簧两端无相对错位而降低弹性性能。弹簧腔的开口处活动插设有栓塞6，栓塞6优选为与弹簧腔螺纹配合连接，弹簧的底端还可以是与限位块4固定连接，使得限位块4和弹簧方便安装。
[0049]优选的，密封件3的数量至少为三个，这样将多个密封件3组成的环形的整体扩展或缩小量分摊到各个间隙上，避免相邻两个密封件3之间的间距变化量过大，若密封件3的间距变化量过大，需要使插接槽开设得较深，而由于密封件3的厚度有限，过深的插接槽容易导致密封件3的整体密封效果下降，或密封件3的厚度根本无法满足插接槽的深度要求。
[0050]另外，每个密封件3的底部至少弹性支撑有两个弹性机构5，以使密封件3的各处受力均衡，保证各个密封件3的顶部均匀地与第一静子环形成密封压接。
[0051]环形卡槽的一侧设有第一凸台21，密封件3的一侧设有第二凸台31，第二静子环2为分体式结构，可以是由两个180°的半圆形的第二静环拼接而成，用于使第二凸台31通过第二静环2的衔接断面卡设到第一凸台21的下方形成限位。并且密封件3的第二凸台32设置在密封件3的进气侧，密封件3的背面与环形卡槽的另一侧侧壁为平面接触，密封件3在风力的作用下其背面与环形卡槽的侧壁滑动密封接触。
[0052]本实施例一的安装过程及使用状态为:
[0053]将各个密封件依次有第二静子环的断面处卡入到环形卡槽中，在各个密封件之间插入封堵板，将限位块装入到弹簧腔中，使其销轴穿过销轴孔而抵在密封件的底部，此时一只手可以将限位块按在弹簧孔内，另一只手持握栓塞，使栓塞顶部的弹簧套在限位块底部的弹簧限位部上，再上紧栓塞，栓塞表面可涂防咬合剂，防止高温条件下，螺纹发生咬合无法拆卸；限位块在弹簧弹力作用下将密封件顶起，使密封件的顶部与第一静子环之间形成压力密封，密封件的第二凸台与环形卡槽的第一凸台之间形成压力密封，由此完成安装。
[0054]使用时，由于封堵板的密封板朝向气体吹动方向，封堵板在风力的作用下会与密封件贴合，对密封件间的缝隙形成密封；多个密封件的在风压作用下整体后移，各个密封件的背面与环形卡槽的侧壁形成相对压力而密封。
[0055]当第一静子环的直径增大时，各个密封件间的缝隙也会随之增大，而各个封堵板的插接部在两两密封件间的插接槽中滑动，由于插接部具有插接余量，不会从插接槽中滑出；封堵板的密封板相对于两两密封件间的缝隙也具有余量，也会保持遮挡而密封。
[0056]当第一静子环与第二静子环的间距增大时，各个密封件会在弹性机构的作用下时刻保持与第一静环的密封，各个密封件间的密封状态同上。另外由于第一静子环与第二静子环的间距变化，封堵板的密封面可能会出现无法遮挡整条密封件间的间隙的现象，但由于第一静子环与第二静子环的间距变化不会很大，在一般情况下其变化量仅为I?2_，而且未遮挡部分又在密封件间的缝隙处，其漏气量十分微小，不会对静子间的密封产生影响。
[0057]实施例二
[0058]本实施例二提供的一种燃气轮机的静子环密封结构，其结构形式与实施例一基本相同，相同之处不再赘述，不同之处在于:
[0059]如图5所示，第一凸台21位于环形卡槽的开口处，其下表面在环形卡槽的径向上向内倾斜；第二凸台31的上表面沿环形卡槽的径向向内倾斜，使第一凸台21与第二凸台31的接触面沿环形卡槽的径向斜向内倾斜，当弹性机构5对密封件3的支撑力等于第一静子环I对密封件3的压力与第一凸台21对第二凸台31的纵向压力之和时(密封件3的重力忽略不计)，即第一静子环I对密封件3的压力较小时，在密封件3的顶端与第一静子环I之间，以及密封件3的第二凸台31与第一静子环I的第一凸台21之间保持压接状态而密封，第一静子环I与第二静子环2之间形成密封。在第一凸台21与第二凸台31之间存在相对压力的前提下，当第一静子环I与第二静子环2间的距离发生变化时，第二凸台31会与第一凸台21之间发生相对滑动，而密封件3在纵向上亦产生位移，因此使密封件3的顶端与第一静子环I与第二静子环2之间，通过第一静子环I与密封件3之间的接触以及第一凸台21与第二凸台31之间的接触而动态接触式密封。
[0060]环形卡槽中与第一凸台21相对的一侧侧壁上设有第三凸台22，第三凸台22接近环形卡槽的槽底，第三凸台22的上表面沿环形卡槽的径向斜向外倾斜；密封件3上与第二凸台31相对的一侧设有第四凸台32，第四凸台32的下表面沿密封件3的径向斜向外倾斜，从而第三凸台22与第四凸台32的接触面沿环形卡槽的径向斜向外倾斜。当第一静子环I对密封件3的压力等于第三凸台22对第四凸台32的纵向压力与弹性机构5对密封件3的支撑力之和时(不计密封件3的自身重力)，即第一静子环I对密封件3的压力较大时，密封件3的顶端与第一静子环I之间，以及第三凸台22与第四凸台32之间形成密封，即第一静子环I与第二静子环2之间保持密封。在第三凸台22与第四凸台32之间存在相对压力的前提下，当第一静子环I与第二静子环2间的距离发生变化时，第三凸台22与第四凸台32之间发生相对滑动，密封件3在纵向上也产生位移，由此使第一静子环I与第二静子环2之间通过第一静子环I与密封件3之间的接触以及第三凸台22与第四凸台32之间的接触而始终保持密封。
[0061]实施例二的使用状态为:
[0062]当第一静子环距离第二静子环较远时，弹簧通过限位块对密封件产生向上的支撑力，第一静环和第一凸台对密封件产生向下的压力，此时第一静子环与密封件之间，以及第一凸台与第二凸台之间形成密封；
[0063]当第一静子环逐渐靠近第二静子环时，密封件随之发生向下的位移，第二凸台与第一凸台之间发生相对滑动，并且二者之间的相对压力逐渐减小，直至减小到零，此时第三凸台与第四凸台之间逐渐产生相对压力而形成密封。
[0064]随着密封件的下压，限位块沿弹簧槽向下滑动，弹簧受到限位部的限位而纵向压缩，弹簧的弹力随着压缩量的递增而增大，因此承载能力也随之增强，并且在第一静子环与第二静子环之间的间距变化时，密封件与第二静子环之间始终保持密封状态。
[0065]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种燃气轮机的静子环密封结构，包括第一静子环(I)、第二静子环(2)和密封件(3);其特征在于，所述第二静子环(2)与第一静子环(I)相对的一侧设有环形卡槽；所述密封件(3)的数量为多个，多个所述密封件(3)均滑动插设于所述环形卡槽，每相邻的两个所述密封件(3)之间设有一个封堵板(7);每个所述密封件(3)的底部均弹性支撑有弹性机构(5)，所述弹性机构(5)用于使所述密封件(3)与所述第一静子环(I)之间形成接触密封。
2.根据权利要求1所述的燃气轮机的静子环密封结构，其特征在于，每个所述密封件(3)的两端均开设有插接槽，所述封堵板(7)设有插接部，所述封堵板(7)通过所述插接部活动插接于相邻两个所述密封件(3)的插接槽中。
3.根据权利要求1所述的燃气轮机的静子环密封结构，其特征在于，所述环形卡槽的一侧设有第一凸台(21)，所述密封件(3)的一侧设有第二凸台(31)，所述第二静子环(2)为分体式结构，用于使所述第二凸台(31)通过所述第二静环(2)的衔接断面卡设到所述第一凸台(21)的下方形成限位。
4.根据权利要求3所述的燃气轮机的静子环密封结构，其特征在于，所述第二凸台(32)位于所述密封件(3)的进气侧。
5.根据权利要求3所述的燃气轮机的静子环密封结构，其特征在于，所述第一凸台(21)与第二凸台(31)的接触面向内倾斜。
6.根据权利要求5所述的燃气轮机的静子环密封结构，其特征在于，所述环形卡槽的另一侧设有第三凸台(22);所述密封件(3)的另一侧设有第四凸台(32);所述第三凸台(22)与所述第四凸台(32)的接触面向外倾斜。
7.根据权利要求1-6任一项所述的燃气轮机的静子环密封结构，其特征在于，所述弹性机构(5)包括限位块(4)、设置在所述环形卡槽下方的弹簧腔，以及设置在所述弹簧腔中的弹黃； 所述弹簧腔与所述环形卡槽之间连通有销轴孔； 所述限位块(4)的一端设有销轴，所述销轴穿过所述销轴孔并抵在所述密封件(3)的底部；所述限位块(4)的一端设有弹簧限位部，所述弹簧限位部插接或套接于所述弹簧的一端，所述弹簧的另一端与所述第二静子环(2)连接。
8.根据权利要求1-6所述的燃气轮机的静子环密封结构，其特征在于，所述弹簧腔贯穿出所述第二静子环(2)，所述弹簧腔的开口处活动插设有栓塞￠)，所述弹簧的通过所述栓塞(6)与所述第二静子环(2)连接。
9.根据权利要求1-6任一项所述的燃气轮机的静子环密封结构，其特征在于，每个所述密封件(3)的底部至少弹性支撑有两个弹性机构(5)。
10.根据权利要求1-6任一项所述的燃气轮机的静子环密封结构，其特征在于，所述密封件(3)的数量为至少三个。
【文档编号】F02C7/28GK104234840SQ201410446220
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月3日 优先权日:2014年9月3日
【发明者】于宁, 韩冲, 沈自荣, 朱锦灿 申请人:北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司