用于旋轉(zhuǎn)式機器的固定構(gòu)件的墊片密封組件和組裝方法與流程

本發(fā)明大體涉及用于減少泄漏的密封件，并且更具體而言，涉及用于減少通過旋轉(zhuǎn)式機器的固定構(gòu)件之間的間隙的泄漏的墊片密封件。

背景技術(shù)：
一般來說，在工業(yè)旋轉(zhuǎn)式機器(諸如燃氣渦輪)中使用許多密封件來控制定子的相鄰靜止構(gòu)件(諸如護罩、噴嘴和隔板)內(nèi)的泄漏?；蛘邚臍怏w路徑中出來的或者進入到氣體路徑中、從高壓區(qū)域到低壓區(qū)域的氣體泄漏一般都是不合需要的。例如，燃氣渦輪的渦輪區(qū)域中的氣體路徑泄漏將降低燃氣渦輪的效率，從而導(dǎo)致燃料成本增加。因此，提供密封件來控制從壓縮機抽取的空氣在渦輪周圍或圍繞渦輪的泄漏。而且，燃氣渦輪的燃燒器區(qū)域中的氣體路徑泄漏將需要提高燃燒溫度，以保持期望的功率水平。燃燒溫度提高會導(dǎo)致NOx和CO產(chǎn)量增加。固定構(gòu)件往往具有不同形狀的表面，并且可在高溫條件下以不同的方式膨脹，從而引起失準。已經(jīng)在燃氣渦輪的定子區(qū)中的氣體路徑泄漏間隙中使用織物密封件。一般來說，織物密封件在各側(cè)上包括具有織物層的中心墊片。織物密封件提供耐磨性，而不會對密封件增加顯著的硬度。但是，織物密封件可允許通過兩個側(cè)面有不合需要的泄漏?？椢锩芊饧€可能在兩個固定構(gòu)件之間的間隙內(nèi)起皺或者非彈性地彎曲，并且從而可能無法如期望的那樣有效地密封間隙。因此，減少旋轉(zhuǎn)式機器中的固定構(gòu)件的間隙之間的泄漏將是合乎需要的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供一種用于旋轉(zhuǎn)式機器的密封組件。密封組件包括在大小上設(shè)置成定位在旋轉(zhuǎn)式機器的定子構(gòu)件之間的槽口中的墊片密封件，并且包括形成C形墊片密封件的多個密封板。墊片密封件包括由第一側(cè)部分和第二側(cè)部分聯(lián)接的兩個直面。第一側(cè)部分比第二側(cè)部分具有更小的寬度，并且第二側(cè)部分包括間隙和向內(nèi)的角度，以允許墊片密封件插入定子之間的槽口內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供一種用于渦輪構(gòu)件的墊片密封件。墊片密封件包括一個或多個密封板，密封板形成在大小上設(shè)置成定位在渦輪構(gòu)件之間的槽口中的箱形墊片密封件。箱形墊片密封件包括具有角的長方形橫截面形狀，角具有曲率。根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供一種減少旋轉(zhuǎn)式機器中的泄漏的方法。該方法包括將墊片密封件的第一側(cè)部分插入旋轉(zhuǎn)式機器的第一定子構(gòu)件的第一槽口內(nèi)。該方法還包括將墊片密封件的第二側(cè)部分插入旋轉(zhuǎn)式機器的第二定子構(gòu)件的第二槽口內(nèi)，其中，墊片密封件包括連結(jié)而形成箱形墊片密封件或C形墊片密封件的一個或多個密封板。附圖說明當參照附圖來閱讀以下詳細描述時，本發(fā)明的這些和其它特征、方面與優(yōu)點將變得更好理解，在附圖中，相同符號在所有圖中表示相同部件，其中：圖1是具有根據(jù)本發(fā)明的實施例的、用于減少泄漏的密封組件的旋轉(zhuǎn)式機器的固定構(gòu)件的一部分的橫截面圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的旋轉(zhuǎn)式機器的墊片密封件的橫截面圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施例的旋轉(zhuǎn)式機器的墊片密封件的透視圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的旋轉(zhuǎn)式機器的墊片密封件的透視圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的實施例的、減少旋轉(zhuǎn)式機器中的泄漏的方法的流程圖。具體實施方式當介紹本發(fā)明的多種實施例的要素時，冠詞“一”、“該”和“所述”意于表示存在一個或多個該要素的意思。用語“包括”、“包含”和“具有”意于為包括性的，并且表示除了列出的要素之外可存在另外的要素的意思。運行參數(shù)的任何示例都不排除公開的實施例的其它參數(shù)。圖1示出了大體標為參考標號10的旋轉(zhuǎn)式機器的定子部分的代表性示例，其具有固定構(gòu)件12以及墊片密封件14，它們形成根據(jù)本發(fā)明實施例的密封組件16。要注意的是，旋轉(zhuǎn)式機器可包括位于多個固定構(gòu)件之間的相應(yīng)的槽口中的多個墊片密封件14。在一個實施例中，墊片密封件14中的各個可包括C形結(jié)構(gòu)。在另一個實施例中，墊片密封件14中的各個可包括箱形結(jié)構(gòu)。如有需要，可使用C形結(jié)構(gòu)和箱結(jié)構(gòu)的組合。要注意的是，定子部分10可為流體流徑周圍的旋轉(zhuǎn)式機器的任何定子區(qū)域。固定構(gòu)件12連同旋轉(zhuǎn)式機器的其它固定構(gòu)件可布置成使得在固定構(gòu)件12之間包括多個槽口18。在一個實施例中，墊片密封件14的第一半部位于第一固定護罩構(gòu)件的槽口18中，并且墊片密封件14的第二半部位于旋轉(zhuǎn)式機器的相鄰的第二固定護罩構(gòu)件(如圖2中的元件19所顯示的那樣)的槽口中。具有多個墊片密封件14的密封組件16確保最大程度地減少通過槽口18的流體流，從而允許旋轉(zhuǎn)式機器在運行期間在泄漏減少的情況下保持高效率。在一個實施例中，墊片密封件14包括位于C形結(jié)構(gòu)或箱形結(jié)構(gòu)內(nèi)、用于進一步最大程度地減少泄漏的層。在下面進一步描述墊片密封件14的細節(jié)。圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例的旋轉(zhuǎn)式機器的墊片密封件14的橫截面圖。如這個實施例中顯示的那樣，墊片密封件14包括形成位于固定構(gòu)件12、13之間的槽口18、19內(nèi)的C形墊片密封件14的多個密封板面22、24、26、28、30、32。如本文所用，“槽口”可表示或者固定構(gòu)件中的一個中的單個槽口，或者由兩個相鄰槽口形成的總區(qū)域。密封板24和30形成C形墊片密封件14的兩個直面。多個密封板面22、26、28、32可用來協(xié)助在組裝期間將墊片密封件定位在固定構(gòu)件12和13之間的槽口18、19內(nèi)。根據(jù)一個實施例，C形墊片密封件14包括第一側(cè)部分34，第一側(cè)部分34具有小于第二側(cè)部分36的寬度d2的寬度d1。第一側(cè)部分34包括連結(jié)在一起而形成角40的密封板26和28，而第二側(cè)部分36具有分別成角度地與密封板24和30連接的密封板22和32，但密封板22和32未直接連接到彼此上。在將墊片密封件14插入旋轉(zhuǎn)式機器中的期間，密封板22和32的成角度的面協(xié)助將墊片密封件14插入固定構(gòu)件之間的槽口18中，而密封板26、28的成角度的面協(xié)助留下空間用于定位旋轉(zhuǎn)式機器的相鄰構(gòu)件，使得其槽口可容納第一側(cè)部分34。在第二側(cè)部分36處，墊片密封件14的C形結(jié)構(gòu)還包括可變間隙37。間隙37設(shè)計成使得在不使用膠水或任何其它附連器件的情況下就可將C形墊片密封件14置于固定構(gòu)件12的槽口18中，并且C形墊片密封件14將穩(wěn)固地與槽口18保持在一起，直到將固定構(gòu)件13組裝到固定構(gòu)件12旁邊為止。在組裝期間，在有失準的情況下，密封板22、32和26、28是有幫助的。在一個實施例中，墊片密封件14可通過彎曲工藝由整體板制造而成，以允許容易地形成具有可變間隙37的第二側(cè)部分36。另外，在密封件的運行期間，通過允許高壓流體占據(jù)C形密封件的腔體，以及通過使跨過墊片密封件14的高壓區(qū)段的壓力均衡使得高壓主要作用于墊片密封件14的密封板30的內(nèi)表面上，第二側(cè)部分36中的間隙37是有幫助的。第一側(cè)部分34和第二側(cè)部分36兩者分開長度x，其中，C形墊片密封件的長度‘x’大于寬度‘d1’或‘d2’，從而形成伸長的C形墊片密封件。在插入槽口18中之前，第二側(cè)部分36的寬度‘d2’大于固定構(gòu)件12的槽口18的寬度。第一側(cè)部分34和第二側(cè)部分36的具有可變寬度的C形結(jié)構(gòu)使得墊片密封件14能夠具有確切的固持。由于這個確切的固持的原因，密封板24和30保持與固定構(gòu)件12之間的槽口18、19的壁有緊密接觸，從而在旋轉(zhuǎn)式機器的運行期間保持密封，以及使得墊片密封件14能夠固持在槽口18、19內(nèi)。另外，在一個實施例中，由密封板22、24、26、28、30、32形成的角38、40、42、44和46中的各個具有小的曲率半徑。此外，在一個實施例中，密封板26和28可包括多個切口(在圖2中未顯示，但由例如圖3中的切口60和圖4中的切口80和81表示)，以允許高壓流體較容易地占據(jù)由C形墊片密封件14形成的腔體。在一個實施例中，墊片密封件14的密封板的厚度可為大約千分之15英寸。任何在結(jié)構(gòu)和熱方面適當?shù)牟牧峡捎糜诿芊獍澹扑]用高溫彈性材料。墊片密封件14的材料的非限制性示例可包括諸如可從海恩斯國際(HaynesInternational)獲得的鎳鉬鉻合金。另外，如本文所用，“連結(jié)”或“連接”意于覆蓋其中單獨的板在物理上附連的實施例以及其中整體板彎曲而形成板的實施例。此外，在一個實施例中，圖2的墊片密封件14可包括用于在密封板24或30失效時減少泄漏的層(在圖2中未顯示，但由例如圖3中的層53表示)。這種層也可對墊片密封件14提供額外的結(jié)構(gòu)支承。層的非限制性示例包括玻璃板、陶瓷結(jié)構(gòu)或金屬織物。要注意的是，墊片密封件14和任何額外的層在長度方面的大小可視槽口18、19的長度而定，槽口18、19的長度在旋轉(zhuǎn)式機器的定子的各種位置處可有所不同。圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的旋轉(zhuǎn)式機器的墊片密封件50的透視圖。在圖3的實施例中，墊片密封件50是由密封板52、54、56和58形成的箱形墊片密封件。在旋轉(zhuǎn)式機器的固定構(gòu)件的組裝期間，根據(jù)本發(fā)明的實施例，可將密封板52或56中的一個用膠水連接到一個固定構(gòu)件的槽口上。這個箱形墊片密封件50包括優(yōu)選具有弧形角的長方形橫截面形狀。墊片密封件50能夠緊密地配合在旋轉(zhuǎn)式機器的固定構(gòu)件之間的間隙內(nèi)，以減少泄漏。例如，可根據(jù)在旋轉(zhuǎn)式機器的各種位置處的固定構(gòu)件之間的間隙大小來選擇墊片密封件50的大小，其中，墊片密封件50的側(cè)邊的長度和寬度幾乎等于固定構(gòu)件之間的間隙長度和寬度。在這個實施例中，密封板52和56是伸長的，并且平行于彼此而對準，而在側(cè)邊處的密封板54和58包括多個切口60。在一個實施例中，多個切口60對稱地位于相對的側(cè)邊54、58的中心處。多個切口60允許高壓流體占據(jù)箱形墊片密封件50的腔體。這防止墊片密封件50的箱形結(jié)構(gòu)變形，并且控制泄漏。在一個實施例中，墊片密封件50的密封板52、54、56、58的厚度可為大約15密耳。墊片密封件50的材料的非限制性示例可包括諸如從海恩斯國際獲得的鎳鉬鉻合金。另外，在一個實施例中，墊片密封件50可包括用于在密封板52或56失效時減少泄漏的額外的層53。這種層也可對墊片密封件50提供額外的結(jié)構(gòu)支承。層53的非限制性示例包括玻璃板、陶瓷結(jié)構(gòu)或金屬織物。如在C形實施例中那樣，在箱實施例中，可將單獨的板附連到在一起，或者整體片材可包括彎部。圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的旋轉(zhuǎn)式機器的墊片密封件70的透視圖。在這個實施例中，墊片密封件70是由在弧形角處有多個切口80的平坦密封板72、74、76、78形成的箱形墊片密封件。該多個切口80允許高壓流體占據(jù)箱形墊片密封件70的腔體。這防止墊片密封件70的箱形結(jié)構(gòu)變形，并且控制通過旋轉(zhuǎn)式機器的固定構(gòu)件之間的間隙的泄漏。在一個實施例中，可在平坦密封板74和78處的墊片密封件70的相對的側(cè)邊處沿豎向提供顯示成豎向切口81的多個切口80。在另一個實施例中，墊片密封件70可不包括任何切口。圖5是根據(jù)本發(fā)明的實施例的、減少旋轉(zhuǎn)式機器中的泄漏的方法100的流程圖。在步驟102處，該方法包括將包括箱形墊片密封件或C形墊片密封件的墊片密封件的第一部分插入到第一固定構(gòu)件的第一槽口中。在一個實施例中，該方法包括獲得墊片密封件的C形橫截面。在另一個實施例中，方法包括獲得箱形墊片密封件。在步驟104處，該方法包括將第二固定構(gòu)件設(shè)置在第一固定構(gòu)件旁邊。第二固定構(gòu)件具有第二槽口，并且在定位第二構(gòu)件的期間，將墊片密封件的第二部分插入到該第二槽口中。使用在旋轉(zhuǎn)式機器的定子構(gòu)件之間的多個槽口內(nèi)的多個墊片密封件來減少通過多個槽口的泄漏。在一個實施例中，方法還包括在墊片密封件內(nèi)提供為玻璃或陶瓷或金屬織物的層，以防密封板失效，以減少泄漏，以及進一步對墊片密封件提供額外的結(jié)構(gòu)支承。有利地，本密封組件和方法確保在旋轉(zhuǎn)式機器的固定構(gòu)件的間隙之間的泄漏減少。具有C形或箱形結(jié)構(gòu)的墊片密封件高效地密封，從而使燃氣渦輪或蒸汽渦輪或其它旋轉(zhuǎn)式機器中的固定構(gòu)件的間隙內(nèi)有更少寄生泄漏。這進一步使聯(lián)合循環(huán)效率提高，以及旋轉(zhuǎn)式機器的運行費用降低。由于本密封組件和方法減少泄漏，這使得在旋轉(zhuǎn)式機器的運行期間用于保持功率水平的燃燒溫度能夠降低。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到不同的實施例的各種特征的可互換性。類似地，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可混合和搭配所描述的各種方法步驟和特征以及各個這樣的方法和特征的其它已知等效物，以根據(jù)本公開的原理來構(gòu)建額外的組件和技術(shù)。當然，要理解的是，根據(jù)任何特定實施例，可不必實現(xiàn)上面描述的所有這樣的目標或優(yōu)點。因而，例如，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到，可體現(xiàn)或執(zhí)行本文描述的組件和技術(shù)，使得實現(xiàn)或優(yōu)化本文教導(dǎo)的一個優(yōu)點或一組優(yōu)點，而不必實現(xiàn)本文可能教導(dǎo)或建議的其它目標或優(yōu)點。雖然已經(jīng)在本文示出和描述了本發(fā)明的僅某些特征，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將想到許多修改和變化。因此，要理解的是，所附權(quán)利要求意于覆蓋落在本發(fā)明的真實精神內(nèi)的所有這樣的修改和變化。