一种基于特斯拉阀密封原理的涡轮机匣间密封结构的制作方法

本发明涉及的是一种燃气轮机密封结构，具体地说是涡轮机匣之间的密封结构。

背景技术：

1、相比柴油机及汽轮机，燃气轮机具有功率密度大、起动速度快等优点，燃气轮机已成为船舶的主要动力装置。现代高性能船用燃气轮机为了提高机组效率、增大输出功率，涡轮进口燃气温度和压力不断提高，对涡轮机匣的密封带来了巨大挑战。传统涡轮机匣端面密封的方法是在连接法兰端面之间布置铜丝，使用整圈螺栓压紧两个连接法兰端面，进而使得铜丝变形来实现燃气的密封功能。该方法的主要缺点是需要将机匣配合端面的加工精度设置的较高，均匀压紧铜丝才能获得较好的密封效果，对生产及装配的要求较高。并且在涡轮长时间使用后，由于热胀冷缩，使得涡轮机匣发生变形，间隙增大，而铜丝没有弹性变形能力，无法弥补新产生的间隙，造成高温高压燃气泄漏，给燃气轮机机务人员造成潜在的危险。

2、尽管国内外学者及科研人员在涡轮机匣密封方面已开展了大量的研究，在提高涡轮密封性、减少燃气泄漏方面有了长足的进步，但是这些研究主要关注在机匣之间填充密封元件这方面。填充的密封元件可在短期内获得较好的密封效果，但长期接触高温高压燃气后，密封元件特性恶化，无法长期获得高效、可靠的密封性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供能解决在高温高压燃气环境下涡轮机匣法兰连接位置燃气密封的问题，从而提高燃气轮机可靠性，避免高温高压燃气泄漏的一种基于特斯拉阀密封原理的涡轮机匣间密封结构。

2、本发明的目的是这样实现的：

3、本发明一种基于特斯拉阀密封原理的涡轮机匣间密封结构，其特征是：包括第一涡轮机匣、第二涡轮机匣，第一涡轮机匣包括第一机匣本体，第二涡轮机匣包括第二机匣本体，第一机匣本体的外侧设置第一外连接法兰，第一机匣本体的内侧设置第一内连接法兰，第二机匣本体的外侧设置第二外连接法兰，第二机匣本体的内侧设置第二内连接法兰，第一内连接法兰和第二内连接法兰均设置螺栓孔，且二者之间通过螺栓孔里安装螺栓连接在一起，第一内连接法兰加工有绕流通道，第二内连接法兰加工有绕流板，绕流板嵌入到绕流通道中，构成特斯拉阀密封结构。

4、本发明还可以包括：

5、1、绕流板中间位置，开设有回流通道。

6、2、所述回流通道包括9段，均匀设置。

7、3、燃气通过第一涡轮机匣、第二涡轮机匣之间的间隙泄漏时，燃气首先通过间隙进入特斯拉阀密封结构，燃气流过绕流通道的弧形表面和绕流板构成的回转形通道，进而使得燃气发生旋转，继而通过回流通道流出，反向流动，与进口处的燃气相遇，气流掺混，抵消燃气流动的动能，阻碍燃气继续进入特斯拉阀密封结构，降低相邻燃气挡板间的燃气泄漏。

8、4、第一机匣本体、第二机匣本体为整体环状锥形结构，内表面为光滑表面，第一内连接法兰、第二内连接法兰端面为光滑表面。

9、5、绕流通道内凹于第一内连接法兰端面，绕流板凸出于第二内连接法兰端面。

10、本发明的优势在于：

11、与传统结构相比，本发明结构简单、稳定性高，利用机匣端面的绕流通道，组成特斯拉阀密封结构，利用燃气回转产生的阻碍作用，减少燃气的泄漏，提高燃气密封性。提高了涡轮机匣端面燃气密封的可靠性。避免高温高压燃气的泄漏，降低燃气轮机机务人员烫伤的风险。

12、本发明不需要在机匣之间填充密封元件。避免了密封元件在长期接触高温高压燃气后，密封元件特性恶化，导致密封效果恶化等问题。

13、带有特斯拉阀的密封结构的涡轮机匣使用气流反向运动，抵消进气气流动能的方式进行密封，使得涡轮机匣在长期工作后，即使发生一定量变形，也不会降低燃气密封效果，具有长期有效密封的能力。

技术特征：

1.一种基于特斯拉阀密封原理的涡轮机匣间密封结构，其特征是：包括第一涡轮机匣、第二涡轮机匣，第一涡轮机匣包括第一机匣本体，第二涡轮机匣包括第二机匣本体，第一机匣本体的外侧设置第一外连接法兰，第一机匣本体的内侧设置第一内连接法兰，第二机匣本体的外侧设置第二外连接法兰，第二机匣本体的内侧设置第二内连接法兰，第一内连接法兰和第二内连接法兰均设置螺栓孔，且二者之间通过螺栓孔里安装螺栓连接在一起，第一内连接法兰加工有绕流通道，第二内连接法兰加工有绕流板，绕流板嵌入到绕流通道中，构成特斯拉阀密封结构。

2.根据权利要求1所述的一种基于特斯拉阀密封原理的涡轮机匣间密封结构，其特征是：绕流板中间位置，开设有回流通道。

3.根据权利要求1所述的一种基于特斯拉阀密封原理的涡轮机匣间密封结构，其特征是：所述回流通道包括9段，均匀设置。

4.根据权利要求2所述的一种基于特斯拉阀密封原理的涡轮机匣间密封结构，其特征是：燃气通过第一涡轮机匣、第二涡轮机匣之间的间隙泄漏时，燃气首先通过间隙进入特斯拉阀密封结构，燃气流过绕流通道的弧形表面和绕流板构成的回转形通道，进而使得燃气发生旋转，继而通过回流通道流出，反向流动，与进口处的燃气相遇，气流掺混，抵消燃气流动的动能，阻碍燃气继续进入特斯拉阀密封结构，降低相邻燃气挡板间的燃气泄漏。

5.根据权利要求1所述的一种基于特斯拉阀密封原理的涡轮机匣间密封结构，其特征是：第一机匣本体、第二机匣本体为整体环状锥形结构，内表面为光滑表面，第一内连接法兰、第二内连接法兰端面为光滑表面。

6.根据权利要求1所述的一种基于特斯拉阀密封原理的涡轮机匣间密封结构，其特征是：绕流通道内凹于第一内连接法兰端面，绕流板凸出于第二内连接法兰端面。

技术总结
本发明的目的在于提供一种基于特斯拉阀密封原理的涡轮机匣间密封结构，包括第一涡轮机匣、第二涡轮机匣，第一涡轮机匣包括第一机匣本体，第二涡轮机匣包括第二机匣本体，第一机匣本体的外侧设置第一外连接法兰，第一机匣本体的内侧设置第一内连接法兰，第二机匣本体的外侧设置第二外连接法兰，第二机匣本体的内侧设置第二内连接法兰，第一内连接法兰和第二内连接法兰之间通过螺栓孔里安装螺栓连接在一起，第一内连接法兰加工有绕流通道，第二内连接法兰加工有绕流板，绕流板嵌入到绕流通道中，构成特斯拉阀密封结构。本发明能解决在高温高压燃气环境下涡轮机匣法兰连接位置燃气密封的问题，从而提高燃气轮机可靠性，避免高温高压燃气泄漏。

技术研发人员：李宗全,安仲玉,牛夕莹,林洪飞,李越,霍玉鑫,傅琳
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司第七0三研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11