带有转子密封系统的流体机械,尤其是燃气轮机技术方案

本发明专利技术涉及一种流体机械（１），尤其是燃气轮机，它有一个沿旋转轴（１５）延伸的转子（２５）。该转子（２５）包括一个由其沿径向的外部界面确定的圆周面（３１），一个承接结构（３３），以及第一工作叶片（１３Ａ）和第二工作叶片（１３Ｂ），它们分别具有一个叶根（４３Ａ、４３Ｂ）和一个叶片平台（１７Ａ、１７Ｂ）。第一工作叶片（１３Ａ）的叶片平台（１７Ａ）和第二工作叶片（１３Ｂ）的叶片平台（１７Ｂ）彼此相邻接，以及在叶片平台（１７Ａ、１７Ｂ）与圆周面（３１）之间形成一空隙（４９）。在空隙（４９）内的圆周面（３１）上设有一密封系统（５１），此密封系统（５１）有一迷宫式密封装置。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
,尤其是燃气轮机的制作方法
本专利技术涉及一种，尤其是燃气轮机，转子沿旋转轴线延伸，它具有第一工作叶片和沿转子周向与第一工作叶片邻接的第二工作叶片。流体机械，例如涡轮或压缩机的可旋转的工作叶片，按不同的设计沿整个圆周固定在转子轴的圆周面上，转子轴例如由工作轮构成。一个工作叶片通常包括叶身、叶片平台以及有固定结构的叶根，叶根的固定结构相配地装在转子轴圆周面上对应的互补设计的承接装置内，承接装置例如制成周向槽或轴向槽，以此方式固定工作叶片。在将工作叶片装在转子轴上后在结构上通过各个彼此相邻的区域形成间隙，在涡轮工作时成为冷却介质或驱动转子的热工作流体泄漏的诱因。这种间隙例如出现在沿周向相邻的工作叶片两个彼此相邻的叶片平台之间，或在转子轴的圆周面与沿径向相邻于此圆周面的叶片平台之间。为了限制在燃气轮机流动通道内可能的泄漏流，如冷却介质(例如冷却空气)的逸出，努力寻求恰当的密封设计，它们能耐产生的温度和由于在旋转系统中巨大的离心力产生的机械负荷。由DE 19810567A1可知一种用于燃气轮机工作叶片的密封板。当供给工作叶片的冷却空气逸入流动通道中时，首先导致降低燃气轮机的效率。装在相邻工作叶片叶片平台之间间隙内的密封板，应防止由于冷却空气逸出的泄漏流。除了通过所述的密封板外，密封还可借助不同的密封销钉实现，这些密封销钉同样装在两个相邻工作叶片的叶片平台之间。在这里需要许多密封件，以达到期望的防止冷却空气从相邻叶片平台逸出的密封效果。在美国专利文件5599170中描述了一种用于燃气轮机工作叶片的密封方案。通过两个彼此邻接的固定在可绕轴线旋转的工作轮圆周面上的工作叶片，构成一个基本上沿径向延伸的间隙和一个基本上沿轴向延伸的间隙。密封件密封径向间隙的同时密封轴向的间隙。为此，密封件装在由工作叶片的叶片平台形成的空隙中。此密封件有第一和第二密封面，它与轴向或径向间隙毗连。此外，此密封件还有一相对于径向倾斜延伸的滑移面。该滑移面直接与一反作用面相邻，这个反作用面是设在空隙内可运动的反作用件的部分表面。密封效果借助工作轮旋转时作用在该可运动的反作用件上的离心力达到。反作用件将一个力传到倾斜的滑移面上，其径向分力作用在密封件上，使第一密封面密封轴向间隙，而其轴向分力在密封件上导致第二密封面密封径向间隙。这种密封设计不能阻止冷却空气通过在工作轮圆周面与工作叶片沿径向与圆周面相邻的叶片平台之间形成的间隙、沿工作轮圆周面逸入燃气轮机的流动通道中。此外，如在DE 19810567A1或US专利文件5599170中所说明的那样，具有一个或多个密封件的类似的复杂结构，在流体机械内还用于防止流动的热工作流体、例如热烟气或蒸汽，进入间隙区和转子的空隙内。这种工作流体的侵入可能导致严重损坏工作叶片。为避免发生这种危险，在工作叶片的叶片平台面朝工作流体流的那一侧，通常在叶片平台内装入多个密封件。由EP 0761930A1和GB 905582分别可知一种具有涡轮转子的涡轮机。在这里，涡轮转子设计为盘式结构并由一个个沿轴向彼此相邻地设置的转子盘组成。在转子盘的圆周上设有工作叶片，这些工作叶片分别通过其各自的叶根固定在转子盘的轴向槽内，例如轴向的枞树形榫槽或锤头形榫槽内。借助在端面固定安装在转子盘上的固定片实现工作叶片在叶根榫槽区的轴向固定。通过此端面的固定片还能获得一定程度的防止工作流体、例如热烟气，侵入叶根榫槽区内的密封效果。不过，这些固定片的初衷是用于工作叶片的轴向固定。本专利技术的目的是，为具有一个沿旋转轴线延伸的转子的流体机械提供一种高效密封系统。转子具有第一工作叶片和沿转子周向与第一工作叶片相邻的第二叶片。此密封系统尤其应保证有效限制通过间隙区和转子空隙可能的泄漏流，并能耐产生的热负荷和机械负荷。此外，密封系统应设计为能便于生产并能在不同的转子中使用。本专利技术的目的通过一种流体机械、尤其是一种燃气轮机来实现，它具有一个沿旋转轴线延伸的转子，该转子包括一个由转子沿径向的外部界面确定的圆周面、一个承接结构、以及第一工作叶片和第二工作叶片，该第一和第二工作叶片分别具有叶根和邻接叶根的叶片平台，第一工作叶片的叶根和第二工作叶片的叶根装在承接结构内，使第一工作叶片的叶片平台与第二工作叶片的叶片平台彼此接壤，并在叶片平台与圆周面之间形成一空隙，其中，在空隙内的圆周面上设有一密封系统，此密封系统至少具有一个迷宫式密封装置。本专利技术基于如下考虑，在流体机械工作时，转子受流动的热工作流体的作用。热工作流体由于膨胀在工作叶片上作功并使之绕旋转轴线转动。因此转子和工作叶片不仅有很大的热负荷，而且尤其由于旋转产生的离心力受到很大的机械负荷。为了冷却转子和尤其冷却工作叶片，采用冷却介质、例如冷却空气，它通常通过适当的冷却介质供给装置供入转子。在这种情况下，既可能在空隙内产生冷却介质的漏流也可能产生热工作流体的漏流，造成所谓的间隙损失。在这里，空隙由在这里通过转子沿径向在外部的界面确定的圆周面以及沿转子周向相邻排列的工作叶片上沿径向设在此圆周面外面的各自的平台之间形成。这些漏流对于冷却效率以及工作叶片在圆周面承接结构内的机械安装强度(运行稳定性和持久强度)有很不利的影响。在这一方面有特别重要意义的是沿旋转轴线定向的例如沿圆周面的漏流(轴向漏流)。除此之外，还应注意垂直于旋转轴线的漏流(径向漏流)，它们沿径向并因而基本上垂直于圆周面定向。本专利技术公开了一种新的途径，以便在流体机械内针对可能的漏流有效地密封具有第一工作叶片和沿转子周向与第一工作叶片邻接的第二工作叶片的转子。在这里既顾及轴向的也顾及径向的漏流。为做到这一点，在空隙内，在由转子沿径向在外部的界面确定的转子圆周面上设有带有迷宫式密封装置的密封系统。通过所说明的设计，密封系统密封了在叶片平台与圆周面之间形成的空隙。在这里此空隙沿转子径向和轴向以及沿周向延伸。间隙的轴向尺寸通常处于支配地位，而其沿周向的尺寸大于沿径向的尺寸。空隙准确的几何尺寸取决于彼此接壤的叶片平台和圆周面的具体设计。所说明的这种带有迷宫密封装置的密封系统在其设计方面，可个性化地适应于各自的几何尺寸和对于所要限制的漏流方面提出的要求，在这里，采用迷宫密封装置特别高效地适用于空隙密封。迷宫密封装置的工作方式基于热工作流体和/或冷却介质在密封系统内尽可能有效地节流以及由此造成的轴向漏流(泄漏的质量流量)通过此空隙时在很大程度上的降压。通过例如在迷宫式间隙密封装置中存在的密封间隙往往产生的剩余漏流可在考虑到所谓的重叠系数的情况下计算。当密封装置前后的流动参数相同和迷宫密封装置主要尺寸(密封间隙直径、密封间隙宽度、密封装置轴向总长度)相同时，又称为可透视的密封装置(Durchblickdichtung)的迷宫式间隙密封装置，与所谓的齿-槽密封装置(Kamm-Nut-Dichtsystem)相比，通过密封间隙有高达3.5倍的较大的漏流。但是，迷宫式间隙密封装置与齿-槽密封装置相比，由于留下密封间隙，所以有一个突出的优点，亦即它们甚至适用于转子内有大的因热和/或机械原因引发的相对膨胀的情况下。由在圆周面上配置迷宫密封装置提供了一个与传统的密封设计相比为重要的优点。由此成功做到迷宫密封装置直接与圆周面毗邻和产生密封作用。这样做特别好地适用于防止沿轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流体机械（１），尤其是燃气轮机，它具有一个沿旋转轴线（１５）延伸的转子（２５），该转子（２５）包括一个由其沿径向的外部界面确定的圆周面（３１），一个承接结构（３３），以及第一工作叶片（１３Ａ）和第二工作叶片（１３Ｂ），它们各有一个叶根（４３Ａ、４３Ｂ）和邻接叶根（４３Ａ、４３Ｂ）的叶片平台（１７Ａ、１７Ｂ），第一工作叶片（１３Ａ）的叶根（４３Ａ）和第二工作叶片（１３Ｂ）的叶根（４３Ｂ）装在承接结构（３３）内，使第一工作叶片（１３Ａ）的叶片平台（１７Ａ）与第二工作叶片（１３Ｂ）的叶片平台（１７Ｂ）彼此相邻接并与此同时在叶片平台（１７Ａ、１７Ｂ）与圆周面（３１）之间形成一空隙（４９），其特征在于：在空隙（４９）内的圆周面（３１）上设有一密封系统（５１），此密封系统（５１）至少有一个迷宫式密封装置（５１Ａ）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：彼得蒂曼，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]