一种用于燃气轮机的柔性非接触式密封装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种用于燃气轮机的柔性非接触式密封装置，柔性非接触式密封装置与燃气轮机的转轴表面形成夹杂有水蒸汽的流体膜，包括前挡板(1)、高压指尖环(2)、低压指尖环(3)及后挡板(4)，低压指尖环(3)上设置有多个轴向靴(5)，轴向靴(5)沿低压指尖环(3)的内环圆周布置，且沿着轴向方向延伸，轴向靴(5)包括朝向后挡板(4)内环面一侧的第一面和与流动边界层接触的第二面，第二面设置有多个用于增加流体膜承载力和/或收集水蒸汽的微型结构，能大幅度地减少密封与转子接触表面的摩擦磨损，并减少泄露。泄露。泄露。

【技术实现步骤摘要】
一种用于燃气轮机的柔性非接触式密封装置


[0001]本专利技术涉及新型氢氧燃气轮机，具体而言，涉及一种氢氧燃气轮机柔性非接触式密封装置。

技术介绍

[0002]在航空发动机及燃气轮机中需要对内部流体进行密封，以降低泄漏，保证燃气涡轮机的正常高效地运行。氢氧燃气轮机是未来新一代具有高效、近零排放的特点的燃气轮机，发展新一代非接触式的密封技术被视为提高未来燃机效率的有效途径。但是氢氧燃气轮机在运行过程中，由于存在高密度、低粘性水蒸汽参与循环，造成了密封间隙内存在着多相凝结流动、高温腐蚀和端面摩擦等特殊问题。
[0003]美国航空宇航局的研究人员为了克服接触柔性密封磨损与易发热的固有缺陷，设计出非接触指尖密封。这种密封在指尖梁的底端增加了轴向靴(5)状结构，并使密封靴底在运转过程中与转轴表面之间形成气膜，实现非接触运行，其难点主要在于既要维持稳定的气膜，又要有效抑制泄漏。其中，专利CN204921054U公开了一种柔性指尖密封，包括前挡板(1)，前挡板(1)上依次连接有垫片、高压指尖密封片、低压指尖密封片和后挡板(4)，高压指尖密封片上设置有弧形的指尖梁b，低压指尖密封片上设置有弧形的指尖梁a，低压指尖密封片上连接有指尖靴；指尖梁b和指尖梁a的凹口分别朝向高压指尖密封片和低压指尖密封片的边沿，指尖梁b和指尖梁a截面为变截面，指尖梁b靠近高压指尖密封片边沿处的截面最大，指尖梁a靠近低压指尖密封片边沿处的截面最大。以上设计虽然在一定程度上提高了气膜的承载力，但由于非接触密封造型的限制，气膜承载力的提高程度有限。
>[0004]鉴于上述问题，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种一种用于燃气轮机的柔性非接触式密封装置，以解决现有技术中的气膜的承载力不能满足要求的问题。
[0006]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于燃气轮机的柔性非接触式密封装置，柔性非接触式密封装置与燃气轮机的转轴表面形成夹杂有水蒸汽的流体膜，包括前挡板、高压指尖环、低压指尖环及后挡板，低压指尖环上设置有多个轴向靴，轴向靴沿低压指尖环的内环圆周布置，且沿着轴向方向延伸，轴向靴包括朝向后挡板内环面一侧的第一面和与流体膜接触的第二面，第二面设置有多个用于增加流体膜承载力和/或收集水蒸汽的微型结构。即微型结构可用来增加流体膜承载力、水蒸汽的微型结构，或可增加流体膜承载力和水蒸汽的微型结构。
[0007]进一步的，微型结构包括第一微结构，第一微结构用于增加流体膜承载力。
[0008]进一步的，第一微结构为收敛结构，收敛结构为几何尺寸逐渐缩小的结构，收敛结构用于提高流体膜的承载力，大幅度地减少密封与转子接触表面的摩擦磨损。
[0009]进一步的，多个收敛结构设置在轴向靴临近低压指尖环的端部，收敛结构的收敛
方向与流体膜中气体的流动方向相同。
[0010]进一步的，收敛结构为水滴型。
[0011]进一步的，微型结构还包括多个第二微结构，第二微结构可以收集水蒸汽，可以实现对燃机中水蒸气的收集。
[0012]进一步的，多个第二微结构沿流体膜中气体的流动方向设置。
[0013]进一步的，在流体膜中气体的流动方向上，多个第二微结构的按几何尺寸由大到小排布，用于降低直通效应。而且气流在进入半球型的几何结构中产生漩涡有利于耗散泄漏气体的动能，减少泄漏。从大到小的排列方式可以将几何结构中的大尺寸漩涡逐步变成小尺寸的漩涡，诱导间隙内气体的流动边界层分离，降低直通效应，进一步减少泄漏。
[0014]进一步的，第二微结构与第一微结构的中心线方向一致。
[0015]进一步的，第二微结构为半球形结构。
[0016]进一步的，轴向靴与低压指尖环一体成型。
[0017]进一步的，高压指尖环和低压指尖环位于前挡板和后挡板之间。
[0018]进一步的，前挡板、高压指尖环、低压指尖环及后挡板通过轴向均布的铆钉铆接形成组合结构。
[0019]应用本专利技术的技术方案，设计了一种适用氢氧燃机新工质的、高效的、稳定的柔性非接触式密封装置；三维的水滴型收敛结构可以产生显著的动压效应，增加气膜承载力，可以大幅度地减少密封与转子接触表面的摩擦磨损；半球型的几何结构具有收集氢氧燃机中水蒸气的作用，从大到小的排列方式可以将几何结构中的大尺寸漩涡逐步变成小尺寸的漩涡，诱导间隙内气体的流动边界层分离，降低直通效应，进一步减少泄漏。同时，半球型的几何结构能够产生漩涡有利于耗散泄漏气体的动能，减少泄漏。
附图说明
[0020]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0021]图1示出了根据本专利技术的实施例一的柔性非接触式密封装置示意图；以及
[0022]图2示出了根据图1的局部放大示意图；
[0023]图3示出了根据图2的B
‑
B剖视图；
[0024]图4示出了根据实施例二的轴向靴微型结构示意图；
[0025]图5示出了根据图4的C
‑
C剖视图；
[0026]图6示出了根据实施例三的轴向靴微型结构示意图；
[0027]图7示出了根据图6的D
‑
D剖视图。
[0028]其中，上述附图包括以下附图标记：
[0029]1、前挡板；2、高压指尖环；3、低压指尖环；4、后挡板；5、轴向靴；Z、转子转向；X、轴向方向。
具体实施方式
[0030]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0031]以下结合具体实施例对本专利技术作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本专利技术所要求保护的范围。术语“包括”在使用时表明存在特征，但不排除存在或增加一个或多个其它特征；术语“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、”“内”、“外”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，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专利技术的限制；此外，术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
[0032]在描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。此外，在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0033]氢氧燃气轮机是未来新一代具有高效、近零排放特点的燃气轮机，发展新一代非接触式的密封技术被视为提高未来燃机效率的有效途径。非接触密封结构与转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于燃气轮机的柔性非接触式密封装置，所述柔性非接触式密封装置与所述燃气轮机的转轴表面形成夹杂有水蒸汽的流体膜，其特征在于，包括前挡板(1)、高压指尖环(2)、低压指尖环(3)及后挡板(4)，所述低压指尖环(3)上设置有多个轴向靴(5)，所述轴向靴(5)沿所述低压指尖环(3)的内环圆周布置，且沿着轴向方向延伸，所述轴向靴(5)包括朝向所述后挡板(4)内环面一侧的第一面和与所述流体膜接触的第二面，所述第二面设置有多个用于增加所述流体膜承载力和/或收集所述水蒸汽的微型结构。2.根据权利要求1所述的非接触式密封装置，其特征在于，所述微型结构包括第一微结构，所述第一微结构用于增加所述流体膜承载力。3.根据权利要求2所述的非接触式密封装置，其特征在于，所述第一微结构为收敛结构，所述收敛结构为几何尺寸逐渐缩小的结构，所述收敛结构用于提高所述流体膜的承载力。4.根据权利要求3所述的非接触式密封装置，其特征在于，多个所述收敛结构设置在所述轴向靴(5)临近所述低压指尖环(3)的端部，所述收敛结构的收敛方向与所述流体膜中气体的流动方向相同。5.根据权利要求3所述的非接触式密封装置，其特征在于，所述收敛结构为水滴型。6.根据权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢意，
申请(专利权)人：中国联合重型燃气轮机技术有限公司，
类型：发明
国别省市：