刷式密封組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種刷式密封組件，更詳細(xì)地涉及一種將渦輪機(jī)的固定翼和轉(zhuǎn)子之間間隙進(jìn)行密封(sealing)的刷式密封組件。
【背景技術(shù)】
[0002]禍輪機(jī)(turbine)是將氣體或蒸汽(steam)等流體的熱能轉(zhuǎn)換為作為機(jī)械能的旋轉(zhuǎn)力的動(dòng)力產(chǎn)生裝置，所述渦輪機(jī)包括??轉(zhuǎn)子(rotor)，其具備多個(gè)旋轉(zhuǎn)翼(bucket)，以便通過流體進(jìn)行軸旋轉(zhuǎn)；殼體(casing)，其以包裹轉(zhuǎn)子的周圍的方式進(jìn)行設(shè)置，并且具備多個(gè)固定翼(diaphram)。
[0003]在此，燃?xì)鉁u輪(gas turbine)包括壓縮機(jī)、燃燒器及渦輪機(jī)，通過所述壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)使得外部空氣吸入，壓縮后提供至燃燒器，在燃燒器中通過壓縮空氣和燃料的混合實(shí)現(xiàn)燃燒。在燃燒器中產(chǎn)生的高溫高壓的氣體通過渦輪機(jī)的同時(shí)，對(duì)渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，從而對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
[0004]在蒸汽渦輪機(jī)的情況下，將高壓渦輪機(jī)、中壓渦輪機(jī)及低壓渦輪機(jī)以串聯(lián)或并聯(lián)的方式連接，從而使得轉(zhuǎn)子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，但是在以串聯(lián)結(jié)構(gòu)構(gòu)成的情況下，高壓渦輪機(jī)、中壓渦輪機(jī)及低壓渦輪機(jī)共有一個(gè)轉(zhuǎn)子。
[0005]在蒸汽渦輪機(jī)中，各個(gè)渦輪機(jī)以殼體內(nèi)部的轉(zhuǎn)子為中心具備固定翼和旋轉(zhuǎn)翼，并且蒸汽在通過固定翼和旋轉(zhuǎn)翼的同時(shí)，對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，從而對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
[0006]所述氣體渦輪機(jī)和蒸汽渦輪機(jī)的結(jié)構(gòu)為，相對(duì)于固定體(例如，固定翼)旋轉(zhuǎn)體(例如，轉(zhuǎn)子)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，因此在固定體和旋轉(zhuǎn)體之間間隙產(chǎn)生高溫高壓的流體泄漏，所述的流體泄漏成為由于動(dòng)力損失而使得能源效應(yīng)降低的原因，因此一直致力于減少所述旋轉(zhuǎn)體和固定體之間間隙所產(chǎn)生的流體泄漏。
[0007]為了使得流體泄漏最小化，優(yōu)先地使得固定體和旋轉(zhuǎn)體之間的間隙最小化，但是在縮小間隙時(shí)也存在根據(jù)各種制約的限制。
[0008]例如，間隙過于小的情況下，當(dāng)旋轉(zhuǎn)體軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)體和固定體彼此產(chǎn)生干擾，從而由于摩擦(rubbing)而產(chǎn)生震動(dòng)，其對(duì)機(jī)械產(chǎn)生重大的損傷。
[0009]另外，蒸汽渦輪機(jī)因?yàn)閺腻仩t(boiler)流入的高溫的蒸汽對(duì)旋轉(zhuǎn)體和固定體施加熱，所以運(yùn)轉(zhuǎn)及啟動(dòng)停止時(shí)隨著位置膨脹或收縮至數(shù)毫米(_)到數(shù)十毫米(_)。此時(shí)，旋轉(zhuǎn)體和固定體不僅因材料特性的不同而不同程度地膨脹，而且根據(jù)渦輪機(jī)的結(jié)構(gòu)而膨脹的方向也不同，從而在旋轉(zhuǎn)體和固定體運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生干擾，進(jìn)而產(chǎn)生摩擦。
[0010]現(xiàn)有技術(shù)中，通常使用迷宮式密封(labyrinth seal)而進(jìn)行密封(sealing)，但是最近正開發(fā)以如下形態(tài)進(jìn)行密封的技術(shù):使用在迷宮式密封上結(jié)合刷子(brush)的刷式密封(brush seal)，消除固定體和旋轉(zhuǎn)體之間間隙，從而相互柔和接觸。
[0011]圖1是表示在蒸汽渦輪機(jī)的固定體和旋轉(zhuǎn)體之間間隙適用迷宮式密封I和刷式密封2的一個(gè)例子的圖，固定體包括殼體3和固定翼4，旋轉(zhuǎn)體包括轉(zhuǎn)子5和旋轉(zhuǎn)翼6。
[0012]固定翼4固定結(jié)合于殼體3，鄰接于旋轉(zhuǎn)翼6，旋轉(zhuǎn)翼6以鄰接于固定翼4的狀態(tài)與轉(zhuǎn)子5 —體地進(jìn)行軸旋轉(zhuǎn)。
[0013]此時(shí)，在固定翼4和旋轉(zhuǎn)翼6之間的間隙及固定翼4和轉(zhuǎn)子5之間的間隙需要實(shí)現(xiàn)氣密性的密封。
[0014]圖2是表示美國登記專利US6，790, 001 (專利文獻(xiàn)I)中所公開的刷式密封，在密封(sealring)40的底面具備迷宮式密封50和刷式密封42，并且刷子44的末端部52接觸于轉(zhuǎn)子14外周面的例子的圖。
[0015]在此，刷式密封42包括刷子44和一對(duì)平板(plate) 46、48，所述一對(duì)平板46、48配置于刷子44的前后兩側(cè)，從而支撐刷子44，為了防止平板46、48和轉(zhuǎn)子14接觸時(shí)產(chǎn)生熱，平板46、48的末端部從轉(zhuǎn)子14的外周面分離而設(shè)置。
[0016]此時(shí)，存在如下問題:如果平板46、48的末端部和轉(zhuǎn)子14之間的間距遠(yuǎn)，則使得泄漏至其之間的流體量增加，如果間距窄，則由于平板46、48和轉(zhuǎn)子14的摩擦(rubbing)而產(chǎn)生熱和震動(dòng)。
[0017][先行技術(shù)文獻(xiàn)]
[0018][專利文獻(xiàn)]
[0019](專利文獻(xiàn)1)US6790001B2(2004.9.14 登記)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0020]本發(fā)明是為了解決所述問題而提出，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的目的在于，提供一種刷式密封組件，其可減少由于與轉(zhuǎn)子的摩擦而產(chǎn)生的熱和磨損。
[0021]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的另一個(gè)目的在于，提供一種刷式密封組件，其可通過提高密封效果來使得渦輪機(jī)效率增大。
[0022]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的又另一個(gè)目的在于，提供一種刷式密封組件，其為簡(jiǎn)單的構(gòu)成，從而易于組裝，具有價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的刷式密封組件，包括:
[0024]刷子，其一端插入于固定翼的與轉(zhuǎn)子面對(duì)的面，另一端向所述轉(zhuǎn)子方向凸出；支撐條(strip)，其一側(cè)端部以與所述刷子的一側(cè)間隔的方式固定，另一側(cè)端部支撐所述刷子的一側(cè)。
[0025]所述刷子的一端插入于刷子插入槽，所述刷子插入槽形成于所述固定翼的與所述轉(zhuǎn)子面對(duì)的面，所述支撐條的一側(cè)端部插入于支撐條插入槽，所述支撐條插入槽以與所述刷子插入槽的一側(cè)間隔的方式形成。
[0026]所述支撐條包括:插入部，其插入于所述支撐條插入槽；延長(zhǎng)部，其從所述插入部的一端沿著所述刷子方向延長(zhǎng)；支撐部，其從所述延長(zhǎng)部的一端進(jìn)行彎曲，從而支撐所述刷子的一側(cè)。
[0027]在所述支撐部形成至少一個(gè)以上的曲折部。
[0028]所述刷子插入槽包括:第一插入槽，其插入有所述刷子的一端；第二插入槽，其從所述第一插入槽以比所述第一插入槽窄的寬度向所述轉(zhuǎn)子方向延長(zhǎng)而形成。
[0029]在所述第二插入槽的與所述刷子面對(duì)的面形成段差部，從而在所述刷子和所述段差部之間形成規(guī)定的縫隙。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的刷式密封組件包括:刷子，其一端插入于固定翼的與轉(zhuǎn)子面對(duì)的面，另一端向所述轉(zhuǎn)子方向凸出；第一支撐條，其支撐所述刷子的一側(cè)；第一錨定(anchoring)部件，其支撐所述刷子的另一側(cè)；以及第二支撐條，其一側(cè)端部以與所述刷子的一側(cè)間隔的方式固定，另一側(cè)端部支撐所述刷子的一側(cè)。
[0031]所述刷子和所述第一支撐條的一端插入于刷子插入槽，所述刷子插入槽形成于所述固定翼的與所述轉(zhuǎn)子面對(duì)的面，并且所述第二支撐條的一側(cè)端部插入于第二支撐條插入槽，所述第二支撐條插入槽以與所述刷子插入槽的一側(cè)間隔的方式形成。
[0032]為了將所述第二支撐條固定于所述第二支撐條插入槽內(nèi)，進(jìn)一步包括第二錨定部件，所述第二錨定部件壓入于所述第二支撐條插入槽。
[0033]所述第一支撐條包括:第一支撐部，其支撐所述刷子的一側(cè)面；拱形(round)部，其以從所述第一支撐部的一端包裹所述刷子的一端的方式形成；第一延長(zhǎng)部，其以從所述拱形部的一端覆蓋所述刷子的另一側(cè)面一部分的方式延長(zhǎng)。
[0034]所述第二支撐條包括:插入部，其插入于所述第二支撐條插入槽；第二延長(zhǎng)部，其從所述插入部的一端向所述刷子方向延長(zhǎng)；第二支撐部，其從所述第二延長(zhǎng)部的一端彎曲，從而支撐所述刷子的一側(cè)。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的刷式密封組件包括:刷子，其一端插入于固定翼的一偵牝另一端向所述轉(zhuǎn)子方向凸出；支撐條，其支撐所述刷子的一側(cè)；以及輔助條，其包裹所述刷子和所述支撐條的周圍。
[0036]所述輔助條的中間部插入于刷子插入槽，所述刷子插入槽形成于所述固定翼的底面，所述輔助條的兩側(cè)分別插入于輔助條插入槽，所述輔助條插入槽形成于所述刷子插入槽的兩側(cè)。
[0037]所述輔助條沿著所述刷子插入槽的內(nèi)壁和所述輔助條插入槽的內(nèi)壁及所述固定翼的底面而緊貼。
[0038]所述輔助條包括:第一插入部，其插入于所述刷子插入槽；第二插入部，其插入于所述輔助條插入槽；連接部，其連接所述第一插入部的兩端和所述第二插入部的一端；翼部，其從所述第二插入部的另一端向所述轉(zhuǎn)子方向延長(zhǎng)而形成。
[0039]將錨定部件壓入于所述輔助條插入槽，以便使得所述輔助條的一側(cè)固定于所述輔助條插入槽內(nèi)。
[0040]所述支撐條包括:支撐部，其支撐所述刷子的一側(cè)面；拱形部，其以從所述支撐部的一端包裹所述刷子的一端的方式形成。
[0041]所述支撐條的所述拱形部由具有彈性恢復(fù)力的材料構(gòu)成。
[0042]所述支撐條的所述支撐部由彈性材料形成，以便在長(zhǎng)度方向保持彈性恢復(fù)力。
[0043]所述翼部由保持彈性恢復(fù)力的彈性材料構(gòu)成。
[0044]所述翼部包括:第一彈性部，其從下端朝上部延長(zhǎng)；第二彈性部，其從所述第一彈性部的上端向橫向方向延長(zhǎng)。
[0045]所述錨定部件包括:錨定主體，其具有與所述輔助條插入槽對(duì)應(yīng)的形狀，并被插入；錨定延長(zhǎng)部，其以緊貼于輔助條的狀態(tài)從所述錨定主體向下側(cè)延長(zhǎng)。
[0046]通過根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的刷式密封組件，較薄厚度的支撐條支撐刷子的一面，因此與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下效果:能夠減少因與轉(zhuǎn)子的摩擦而產(chǎn)生的熱和磨損。
[0047]縮小支撐刷子的支撐條和轉(zhuǎn)子之間間距，從而使得流體泄漏最小化，進(jìn)而可提高密封效果及渦輪機(jī)效率。
[0048]作為簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，可提供易于組裝且價(jià)格低廉的刷式密封組件。
【附圖說明】
[0049]圖1是表示在蒸汽渦輪機(jī)的固定體和旋轉(zhuǎn)體之間間隙適用迷宮式密封和刷式密封的一個(gè)例子