封严机构、轴流压气机及燃气轮机的制作方法

本发明涉及燃气轮机技术领域，尤其涉及一种封严机构、轴流压气机及燃气轮机。

背景技术：

燃气轮机是一种以连续流动的气体作为工质，把热能转换为机械功的旋转式动力机械，一般主要由压气机、燃烧室和燃气透平这三大部件组成。其中，常用的压气机有离心压气机、轴流压气机。

轴流压气机是一种用于将机械能转化为压力势能的叶轮机械。轴流压气机一般包括外机匣、内轮毂以及多级叶片，每一级叶片按前后顺序包含一排转子叶片与一排静子叶片。其中，静子叶片固定在外机匣上，转子叶片安装在内轮毂上，内轮毂与动力机构相连接。由于转子叶片与内轮毂为转动部件，而静子叶片为非转动部件，因此，转静子间必然存在间隙，此间隙存在于静子叶片内环与内轮毂之间。工质，如空气，进入轴流自压气机，以合适的角度进入转子叶片后，总压增加，静压增加，机械能转化为压力势能与动能，而后气流进入静子叶片，静压上升，多级叶片周而复始，起到增压的作用。由于静子叶片后的气流压力高于静子叶片前的气流压力，以及间隙的存在，静子叶片内环前后的间隙处存在泄漏流动，造成轴流压气机效率的损失。

为了减少轴流压气机的泄漏流动，通常在上述泄漏处添加封严篦齿。但是，由于封严篦齿的封严效果有限，封严篦齿前后之间的压差依然较大，即使使用了封严篦齿，轴流压气机的流量损失仍旧较高，仍有较大部分被做功的气体流经封严篦齿而泄露到大气，轴流压气机的效率损失依然较大。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种封严机构、轴流压气机及燃气轮机，解决了轴流压气机的效率损失较大的问题。

一方面，本发明实施例提出了一种封严机构，包括静子叶片、内轮毂及封严组件，所述封严组件位于所述静子叶片的内环与所述内轮毂之间，其中，所述封严组件设置于内轮毂上，在工质的泄漏流向上所述封严组件位于封严篦齿的前方，且所述封严组件能够随所述内轮毂的转动而转动以抵消流至所述封严组件的工质的压力能。

根据本发明实施例的一个方面，封严组件包括多个拦阻叶片，多个拦阻叶片环绕内轮毂的周向设置于内轮毂。

根据本发明实施例的一个方面，在工质的泄漏流向上，拦阻叶片依次具备第一端和第二端；在内轮毂的周向上，多个拦阻叶片的第二端呈聚拢状设置，多个拦阻叶片的第一端呈放射状设置。

根据本发明实施例的一个方面，相邻拦阻叶片的第二端的间距相同。

根据本发明实施例的一个方面，相邻拦阻叶片的第一端的间距相同。

根据本发明实施例的一个方面，多个拦阻叶片设置于垂直于内轮毂转动轴的同一横截面上。

根据本发明实施例的一个方面，拦阻叶片相对于内轮毂的转动轴方向倾斜设置。

根据本发明实施例的一个方面，工质由相邻拦阻叶片之间间隙流入的方向与内轮毂的转动方向的趋势相反。

另一方面，本发明实施例提出了一种轴流压气机，包括如前述的封严机构。

又一方面，本发明实施例提出了一种燃气轮机，包括如前述的轴流压气机。

本发明实施例提供的封严机构，部分工质由主流穿过转子叶片及静子叶片的缘板，泄漏进入上述容腔，成为泄露流，由于封严组件随内轮毂转动而存在离心力，封严组件对泄露流做功，泄露流的压力能被离心力抵消，泄露流的流速降低，进入容腔的泄露流的流量减少，从而流至封严篦齿前的泄露流也减少，封严篦齿前的静压大幅降低，封严篦齿前后的压差得到大幅降低，进而提升封严效果，降低泄露流动，减小了轴流压气机的效率损失，提高了轴流压气机的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的封严机构的剖视结构示意图。

图2为本发明实施例的封严机构的内轮毂的左视结构示意图。

附图中：

100-内轮毂，200-静子叶片内环，300-封严篦齿，400-封严组件，500-转子叶片，600-静子叶片；

410-拦阻叶片；

411-第一端，412-第二端。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，术语“第一”和“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；“多个”的含义是两个或两个以上；术语“内”、“外”、“顶部”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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。

请参阅图1，本发明实施例的封严机构，包括静子叶片内环200、内轮毂100及封严组件400，封严组件400设置于静子叶片内环200与内轮毂100之间，其中，封严组件400设置于内轮毂100上，在工质的泄漏流向上封严组件400位于封严篦齿300的前方，且封严组件400能够随内轮毂100的转动而转动以抵消流至封严组件400的工质的压力能。现有技术中的轴流压气机，其静子叶片内环200与内轮毂100之间存在间隙，此间隙附近存在的腔状空间称为容腔。本实施例的部分工质由主流穿过转子叶片500及静子叶片600的缘板，泄漏进入上述容腔，成为泄露流，由于封严组件400随内轮毂100转动而存在离心力，封严组件400对泄露流做功，泄露流的压力能被离心力抵消，泄露流的流速降低，进入容腔的泄露流的流量减少，从而流至封严篦齿300前的泄露流也减少，封严篦齿300前的静压大幅降低，封严篦齿300前后的压差得到大幅降低，进而提升封严效果，降低泄露流动，有效地减小了轴流压气机的效率损失，提高了轴流压气机的效率。

结合图2，作为一个可选实施例，封严组件400包括多个拦阻叶片410，多个拦阻叶片410环绕内轮毂100的周向设置于内轮毂100。

本实施例的多个拦阻叶片410环绕内轮毂100的周向构成环状结构，该环状结构设置于内轮毂100上。

具体地，多个拦阻叶片410设置于内轮毂100与用于设置转子叶片500的转子叶盘的交接处；拦阻叶片410的个数为多个，可根据轴流压气机的具体参数而确定具体数量。

作为一个可选实施例，在工质的泄漏流向上，拦阻叶片410依次具备第一端411和第二端412；在内轮毂100的周向上，多个拦阻叶片410的第二端412呈聚拢状设置，多个拦阻叶片410的第一端411呈放射状设置。

本实施例的多个拦阻叶片410在工质的泄漏流向上聚拢，多个拦阻叶片410之间的间距由宽变窄，或者由宽变接合，即多个拦阻叶片410的第二端412之间具备间距，或者多个拦阻叶片410的第二端412相互接合。

其中，对于拦阻叶片410的结构形式不作限定，拦阻叶片410可为平面状、曲面状等，包括简单的楔形、薄片状，及复杂的叶型，能够实现裹挟工质沿内轮毂100的周向运动均可。

并且，对于拦阻叶片410的径向高度不作具体限定，但应当在起到对工质做负功的同时，不妨碍其它部件的正常运行。

作为一个可选实施例，相邻拦阻叶片410的第二端412的间距相同；相邻拦阻叶片410的第一端411的间距相同。

本实施例的拦阻叶片410沿内轮毂100的周向均匀分布，在内轮毂100的周向上均匀地对工质做负功。

作为一个可选实施例，多个拦阻叶片410设置于垂直于内轮毂100转动轴的同一横截面上。

本实施例的多个拦阻叶片410分布在内轮毂100的同一径向截面上，能够带动工质在内轮毂100的某一径向截面范围内集中形成旋流屏障，在更具工作稳定性的同时，能够提升对工质做负功的效果，进而提升封压效果，降低泄露流动。

作为一个可选实施例，拦阻叶片410相对于内轮毂100的转动轴方向倾斜设置。

在本实施例中，通过拦阻叶片410的倾斜角度来实现拦阻叶片410之间间距的宽窄变化，在工质的泄漏流向上，拦阻叶片410之间的间距由宽变窄，能够裹挟工质沿内轮毂100的周向运动，形成旋流屏障。

需要说明的是，对于具体的拦阻叶片410的安装角度不作限定，但需保证能够沿内轮毂100的周向对工质做功，提高工质的周向速度，加强工质受到的离心力。

作为一个可选实施例，工质由相邻所述拦阻叶片410之间间隙流入的方向与内轮毂100的转动方向的趋势相反，能够有效地带动工质沿内轮毂100的周向运动。

在本实施例中，在工质的泄漏流向上，拦阻叶片410依次具有第一端411和第二端412，拦阻叶片410的第二端412逆反内轮毂100的转动方向而倾斜，也可以理解为拦阻叶片410的第一端411向内轮毂100的转动方向倾斜，即工质流至相邻拦阻叶片410之间间隙的方向与内轮毂100的转动方向的呈相反趋势。

整体上，本实施例的封严机构，在封严组件400施加的离心力的作用下，工质在封严组件400的周向形成旋流，减少进入转静子间容腔的工质，实现降低封严篦齿300前的静压，使得封严篦齿300前后的压差得到大幅降低，提升封严效果，减少泄露流动，减小轴流压气机的效率损失，提高轴流压气机的效率。

本发明实施例还提供一种轴流压气机，包括上述实施例的封严机构。

在本实施例中，工质，如空气，进入轴流压气机后压力大幅提升，由于上述实施例的封严机构的设置，非常少部分气体经由静子叶片内环200与内轮毂100之间存在的间隙泄漏，大部分气体流出轴流压气机，轴流压气机的效率损失小。

本发明实施例还提供一种燃气轮机，包括上述实施例的轴流压气机，轴流压气机的效率较高，燃气轮机的整体效率也得到提升。

本领域内的技术人员应明白，以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。