带底部搭叠端的腹带密封件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明总体涉及用于多级涡轮机的密封件，更具体地说，本发明涉及一种用于布置在多级涡轮机的相邻盘之间的优化隔挡密封件。
【背景技术】
[0002]在各种用于能量转换的多级涡轮机(例如汽轮机)中，使用流体产生旋转运动。例如，在燃气轮机中，气体在通过压缩机中的连续级时被压缩，并在燃烧室中与燃料混合。然后，气体与燃料的混合物被点燃，以产生燃烧气体，该燃烧气体被导引至各涡轮机级，以产生旋转运动。通常，涡轮机级和压缩机级具有固定或非转动部件，例如导叶结构，这些部件与转动部件(例如转子叶片)配合，使工作气体压缩和膨胀。
[0003]通常，转子叶片安装至被支撑为在转子轴上转动的盘上。环形臂从相邻盘的相对部分延伸，从而形成成对环形臂。在相邻级的盘之间的成对环形臂的内侧上形成有冷却空气腔，在固定导叶结构的内周面上可提供迷宫式密封件，用于与环形臂配合，从而在高温燃烧气体的气路和冷却空气腔之间形成气封。从相邻盘的相对部分延伸的成对环形臂限定彼此隔开的相对端面。通常，所述相对端面可具有用于接收称为“隔挡密封件”或“腹带密封件”的密封带的槽，该密封条弥合端面之间的缝隙，以防止流过冷却空气腔的冷却空气漏入高温燃烧气体的气路中。该密封带可由沿周向布置的多段构成，它们通常在密封接头(例如端部之间的搭叠接头)处互连起来，以防止气体穿过接头。
【发明内容】
[0004]根据本发明的一个方面，本发明提供一种在具有多个级的涡轮机中使用的密封带，每个级包括转动盘和由该转动盘所承载的叶片。至少一对相邻转动盘限定位于它们之间的环形缝隙，并具有与环形缝隙对正的相应的相对密封带接收槽。密封带包括彼此顺次相邻布置的多个密封条，相邻密封条包括彼此相邻并成相向关系的相对端面。底部搭叠部以与至少一个密封条的端部邻接的方式附着于该至少一个密封条的端部，并且沿所述相邻密封条的径向朝向侧延伸超过所述相邻密封条的所述端面。
[0005]所述底部搭叠部的宽度在所述环形缝隙之间延伸，并且比所述至少一个密封条的宽度小。
[0006]所述至少一个密封条可具有大于环形缝隙的宽度，并且所述的底部搭叠部可具有不大于环形缝隙的宽度。
[0007]所述底部搭叠部可具有小于环形缝隙的宽度。
[0008]所述底部搭叠部可按对接关系附接至所述的至少一个密封条的端面。
[0009]所述底部搭叠部可径向远离所述的至少一个密封条的径向朝向侧延伸。
[0010]相对于所述至少一对相邻转动盘，所述至少一个密封条和所述相邻密封条的所述径向朝向侧的朝向都为径向向内。
[0011]所述底部搭叠部可径向延伸超过密封带接收槽。
[0012]相邻盘可包括相对的盘端面，所述相对的盘端面限定位于它们之间的环形缝隙，所述的底部搭叠部可包括与相对的盘端面相邻并平行地延伸的相对侧。
[0013]根据本发明的另一个方面，本发明提供一种在具有多个级的涡轮机中使用的密封带，每个级包括转动盘和由该转动盘所承载的叶片。至少一对相邻转动盘限定位于它们之间的环形缝隙，并具有与环形缝隙对正的相应的相对密封带接收槽。密封带包括彼此顺次相邻布置的多个密封条。相邻密封条包括彼此相邻并成相向关系的相对端面，每个密封条包括相对的径向向外朝向的密封条面和径向向内朝向的密封条面。底部搭叠部以与至少一个密封条的端面邻接的方式附着于该至少一个密封条的端面，并且沿相邻密封条的向内朝向的密封条面在周向上延伸超过所述相邻密封条的所述端面。所述底部搭叠部包括相对的径向向外的底部搭叠面和向内朝向的底部搭叠面，其中，所述向外朝向的底部搭叠面与所述向内朝向的密封条面共面。
[0014]所述密封带接收槽可形成在与所述相邻盘之中的每一个相关的盘臂中，所述环形缝隙限定在形成于所述盘臂上的相隔盘臂面之间，所述底部搭叠部具有相对侧面，每个底部搭叠部侧面可与相应的盘臂面相邻。
[0015]向外朝向的底部搭叠面可构成所述底部搭叠部侧面之间的平面。
[0016]所述底部搭叠部侧面之间的距离可不大于所述盘臂面之间的距离。
[0017]所述底部搭叠部可包括附接到所述至少一个密封条的所述端部上的独立元件。
[0018]与所述至少一个密封条相邻的所述底部搭叠部的一段具有基本上与所述密封条的宽度相等的宽度。
[0019]所述底部搭叠部包括底部搭叠元件，该底部搭叠元件具有比所述环形缝隙的宽度小的宽度，并且限定所述向外朝向的底部搭叠面。
[0020]所述底部搭叠部可径向地向内延伸超过所述密封带接收槽，并可限定一个密封件，该密封件横跨于所述一对相邻盘之间，并弥合所述至少一个密封条的所述端面与所述相邻密封条的所述端面之间的缝隙。
【附图说明】
[0021]虽然本说明书所附的权利要求书具体、明确地提出了本发明的权利要求，但是通过参照附图做出的以下说明，能够更好地理解本发明。在附图中，相似的标号标示相似的元件，其中:
[0022]图1是根据本发明的包括密封条组件的燃气轮机的一部分的示意性截面图；
[0023]图2是示出本发明的多个方面的分解透视图；
[0024]图3是一对组合后的密封条的平面图，该对密封条在相邻盘臂之间延伸，并且其底部搭叠部形成密封条的端面之间的密封；
[0025]图4是沿图3中的线4-4截取的截面图；
[0026]图5A是一个平面图，示出了密封条上的底部搭叠部在移动并与相邻密封条形成底部搭叠关系之前的情况；
[0027]图5B是一个侧视图，示出了处于组合位置并形成相邻密封条之间的密封的底部搭萱部；和
[0028]图6是与图5B类似的一个视图，示出了实现底部搭叠部向密封条附接的一种可替代结构。
【具体实施方式】
[0029]在以下优选实施例的详细说明中，将参照构成本说明书的一部分的附图以示例性方式而非限定性方式说明可实施本发明的一个具体优选实施例。应理解，也可以利用其它实施例，并且在不脱离本发明的精神和范围的前提下做出各种变化。
[0030]请参考图1，其中示意性地示出了涡轮发动机10的一部分，其包括相邻的级12、14，每个级12、14包括一系列固定导叶组件16和一系列转动轮叶18，其中，导叶组件16和轮叶18沿周向布置在发动机10内，在涡轮发动机10的轴向上，导叶组件16和轮叶18交替布置。轮叶18支撑在通过转轴螺栓22与相邻盘固定的转子盘20上。导叶组件16和轮叶18延伸至环形气道24中，穿过气道24的高温气体流过导叶组件和轮叶18，并流至其余的转动元件。
[0031]盘的腔体26、28从气道24径向地向内布置。优选从穿过导叶组件16中的内部通道至盘的腔体26、28的冷却气体提供喷吹气体，以冷却轮叶18，并提供压力，以平衡气道24内的高温气体的压力。另外，包括迷宫式密封32的级间密封件支撑在导叶组件16的径向内侦牝并与限定在从相邻盘20的相对部分轴向延伸的成对环形盘臂34、36上的表面结合。在成对环形盘臂34、36的径向内侧，在相邻盘20的相对部分之间形成有环形冷却空气腔38。该环形冷却空气腔38接收穿过盘的通道以冷却盘20的冷却空气。
[0032]请参考图2，为了说明本发明的密封条组件46，在图中示出了两个相邻盘20的盘臂。应理解，盘20和相关的盘臂限定绕转子中心线延伸整周的环形结构。盘臂34、36限定彼此成紧密间隔关系的相应相对盘端面48、50。周向延伸的密封带接收槽52、54形成在相应的盘端面48、50上，其中，槽52、54与限定在盘端面48、50之间的环形缝隙56 (图3和图4)径向对正。
[0033]如图4所示，密封条组件46包括形成周向延伸的腹带密封的密封带60。密封带60包括相对的密封带边缘62、64，密封带边缘62、64处于限定在相对端面48、50上的相应槽52、54中。密封带60弥合端面48、50之间的环形缝隙56，并形成密封，以防止或基本上限制气体在冷却空气腔38和盘的腔体26、28之间流动。而且，密封带60包括多个段，通常为四段，这些段在此称为密封条66 (图3)。
[0034]如图2和图3所不，第一密封条66a和第二密封条66b在相应的密封条端面66ai和66b2处彼此相邻。可以理解的是，每个密封条66在发动机10内形成为周向延伸的细长件，并包括第一端面(例如密封条66a的第一端面66a)和第二端面(例如密封条66b的第二端面66b2)。请参考图4，密封条66还包括径向朝外的密封条面68 (以下称为“外密封条面68”)和相对的径向朝内的密封条面70(以下称为“内密封条面70”)。当处于密封带接收槽52、54中时，外密封条面68与每个槽52、54内的径向朝内面74相邻，内密封条面70与每个槽52、54中的径向朝外面76相邻。密封条66的厚度选择为使得密封条面68、70与槽面74、76之间的空间空隙最小化，以限制通过密封带60的渗漏。
[0035]如上所述，典型情况下，在各密封带段之间的接合处密闭接头布置有密闭接头，例如搭叠接头。根据本发明的一个方面，可以看出，搭叠接头处的减小的材料厚度(在该处，密封带段的端部减小为密封带厚度的一半左右)是密封带上的潜在结构弱点。密封带段在搭叠位置的较薄材料易断裂，这可能形成密封破坏点，最终导致冷却空气通过腹带渗漏。
[0036]而且，根据本发明的一个方面，提供底部搭叠密封件78，以实现最佳密封效果，并提高密封条66之间的接合处的耐用性。如图2、图3和图5A所示，底部搭叠密封件78由底部搭叠部80构成，该底部搭叠部80包括在第一密封条端面66&1处或相邻位置附着至第一密封条66a的细长件。应理解，底部搭叠部80可形成为独立元件，它通过焊接或其它附接技术附接至第一密封条66a，或者，底部搭叠部80可在形成第一密封条66a的制造过程中在第一端面66?处整体形成。因此，在此所用的术语“附着”可指作为独立元件提供的底部搭叠部80的附接，或者底部搭叠部80与密封条66a —体形成，例如在形成第一端面66&1的制造过程中一体形成。
[0037]在此所述的底部搭叠部80具有大致成矩形的横截面，如图4所示。但是，提供与在此所述的功能优点等效的功能优点的其它形状也在本发明的涵盖范围之内。如图5B所示，底部搭叠部80包