端面密封件的制作方法
【專利說(shuō)明】端面密封件
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)與名稱為“FACE SEAL WITH LOCALLY COMPLIANT HYDRODYNAMIC PADS” 的美國(guó)非臨時(shí)申請(qǐng)序列號(hào)14/226，617同時(shí)提交，該專利的公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用的方式結(jié)合到本發(fā)明中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明中所公開(kāi)的主題涉及渦輪機(jī)械，并且更具體地，涉及用于減少或阻斷渦輪機(jī)械的各個(gè)部件之間的流泄漏的端面密封件。
【背景技術(shù)】
[0004]渦輪機(jī)械包括壓縮機(jī)和/或渦輪機(jī)，例如燃?xì)鉁u輪機(jī)、蒸汽渦輪機(jī)、和水輪機(jī)?？傮w而言，渦輪機(jī)械包括轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子可以是支承渦輪機(jī)械葉片的軸或鼓。例如，渦輪機(jī)葉片可以沿渦輪機(jī)械的轉(zhuǎn)子以級(jí)布置。渦輪機(jī)械還可以包括多個(gè)密封件，以減少或阻斷渦輪機(jī)的各個(gè)部件之間的流(例如，工作流體流)泄漏。例如，渦輪機(jī)械可以包括一個(gè)或多個(gè)端面密封件(face seal)，該一個(gè)或多個(gè)端面密封件被構(gòu)造成減少或阻斷渦輪機(jī)械的軸(例如，旋轉(zhuǎn)軸)與殼體之間的流泄漏。遺憾的是，傳統(tǒng)的端面密封件可能難以組裝并且/或者易于受到可能造成早于預(yù)期的磨損或性能退化(degradat1n)的巨大的端面變形的影響。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]在一個(gè)實(shí)施例中，一種系統(tǒng)包括蒸汽渦輪機(jī)以及該蒸汽渦輪機(jī)的端面密封件。該蒸汽渦輪機(jī)的端面密封件包括聯(lián)接到蒸汽渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子環(huán)、和聯(lián)接到蒸汽渦輪機(jī)的靜止殼體的定子環(huán)(stator ring)，其中該定子環(huán)周向地分成多個(gè)周向節(jié)段，其中一個(gè)或多個(gè)軸承元件(bearing element)被布置在所述多個(gè)周向節(jié)段中的每一個(gè)之間，其中所述一個(gè)或多個(gè)軸承元件被構(gòu)造成使得多個(gè)節(jié)段能夠相對(duì)于彼此軸向移動(dòng)。
[0006]其中，所述多個(gè)周向節(jié)段包括第一周向節(jié)段和第二周向節(jié)段，并且所述第一周向節(jié)段和所述第二周向節(jié)段通過(guò)具有所述一個(gè)或多個(gè)軸承元件的重疊接頭界面來(lái)配合地形成所述定子環(huán)。
[0007]其中，所述定子環(huán)包括聯(lián)接到所述靜止殼體的支持部分，并且所述定子環(huán)被構(gòu)造成與所述轉(zhuǎn)子環(huán)液動(dòng)力地相接合(hydrodynamically engage)。
[0008]其中，所述定子環(huán)通過(guò)在所述支持部分與所述定子環(huán)之間延伸的彈簧朝向所述轉(zhuǎn)子環(huán)偏置(biased)。
[0009]其中，所述重萱接頭界面包括兩個(gè)L形接頭界面。
[0010]其中，所述兩個(gè)L形接頭界面圍繞所述定子環(huán)的豎直軸線相對(duì)于彼此大致對(duì)稱。
[0011]其中，所述L形接頭界面(joint interface)中的每一個(gè)都包括第一接頭端面(joint face)、第二接頭端面、和滾子接頭端面，其中所述第一接頭端面和所述滾子接頭端面大體彼此平行，并且其中所述第二接頭端面與所述第一接頭端面和所述滾子接頭端面大體垂直。
[0012]其中，所述第二接頭端面在所述第一接頭端面與所述滾子接頭端面之間延伸。
[0013]其中，所述一個(gè)或多個(gè)軸承元件包括兩個(gè)滾子銷(roller pins)，并且每一個(gè)滾子接頭端面都包括所述兩個(gè)滾子銷中的一個(gè)。
[0014]其中，所述第一周向節(jié)段和所述第二周向節(jié)段被構(gòu)造成在所述第二接頭端面處彼此相接觸。在另一個(gè)實(shí)施例中，一種渦輪機(jī)包括轉(zhuǎn)子、圍繞轉(zhuǎn)子布置的靜止殼體、以及圍繞轉(zhuǎn)子布置的端面密封件。該端面密封件包括聯(lián)接到轉(zhuǎn)子或者與該轉(zhuǎn)子整體形成的轉(zhuǎn)子環(huán)和聯(lián)接到靜止殼體的定子環(huán)。該定子環(huán)包括第一節(jié)段、第二節(jié)段、和至少兩個(gè)軸承元件，其中第一節(jié)段和第二節(jié)段周向分開(kāi)，并且所述至少兩個(gè)軸承元件被布置在第一節(jié)段與第二節(jié)段之間，并且其中第一節(jié)段、第二節(jié)段、和所述至少兩個(gè)軸承元件配合地形成定子環(huán)。
[0015]其中，所述第一節(jié)段和所述第二節(jié)段均包括支持部分，所述支持部分聯(lián)接到所述靜止殼體和主環(huán)部分。
[0016]其中，所述主環(huán)部分通過(guò)在所述支持部分與所述主環(huán)部分之間延伸的至少一個(gè)彈簧朝向所述轉(zhuǎn)子環(huán)偏置。
[0017]其中，所述第一節(jié)段和所述第二節(jié)段在兩個(gè)接頭界面處彼此抵靠和支承，其中所述接頭界面中的每一個(gè)都包括大體彼此垂直的至少兩個(gè)接頭端面。
[0018]其中，所述至少兩個(gè)軸承元件包括兩個(gè)圓柱形滾子銷。
[0019]其中，所述第一節(jié)段和所述第二節(jié)段在兩個(gè)接頭界面處彼此抵靠和支承，并且所述兩個(gè)接頭界面具有L形構(gòu)造。在另一個(gè)實(shí)施例中，一種系統(tǒng)包括定子環(huán)，該定子環(huán)被構(gòu)造成圍繞禍輪機(jī)的轉(zhuǎn)子布置，其中該定子環(huán)包括第一環(huán)節(jié)段(ring segment)和第二環(huán)節(jié)段，該第一環(huán)節(jié)段和第二環(huán)節(jié)段被構(gòu)造成配合地形成定子環(huán)，其中該第一環(huán)節(jié)段和第二環(huán)節(jié)段周向分開(kāi)并且具有被布置在第一環(huán)節(jié)段與第二環(huán)節(jié)段之間的至少一個(gè)軸承元件，并且其中該至少一個(gè)軸承元件被構(gòu)造成使得在該第一環(huán)節(jié)段與第二環(huán)節(jié)段之間的界面處第一環(huán)節(jié)段和第二環(huán)節(jié)段之間能夠相對(duì)軸向移動(dòng)。
[0020]其中，所述界面包括L形界面。
[0021 ] 其中，所述至少一個(gè)軸承元件包括滾子銷。
[0022]其中，所述定子環(huán)被構(gòu)造成與圍繞所述渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子布置的轉(zhuǎn)子環(huán)液動(dòng)力地相接入口 ο
【附圖說(shuō)明】
[0023]當(dāng)參照附圖閱讀下文的詳細(xì)描述時(shí)，本發(fā)明的這些和其它的特征、方面、以及優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解，在附圖中，相似的附圖標(biāo)記在全部附圖中代表相似部件，其中:
[0024]圖1是聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖，該聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)具有燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)、蒸汽渦輪機(jī)、和余熱蒸汽發(fā)生(HRSG)系統(tǒng):
[0025]圖2是蒸汽渦輪機(jī)的實(shí)施例的局部橫截面圖，其中示出了該蒸汽渦輪機(jī)的端面密封件；
[0026]圖3是渦輪機(jī)械的局部橫截面圖，其中示出了該渦輪機(jī)械的端面密封件的實(shí)施例；
[0027]圖4是端面密封件的初級(jí)密封環(huán)的實(shí)施例的透視圖，其中示出了該初級(jí)密封環(huán)的開(kāi)口環(huán)構(gòu)造；
[0028]圖5是渦輪機(jī)械的局部橫截面圖，其中示出了該渦輪機(jī)械的端面密封件的實(shí)施例；
[0029]圖6是端面密封件的初級(jí)密封環(huán)的實(shí)施例的透視圖，其中示出了該初級(jí)密封環(huán)的局部柔性1?、封塾；
[0030]圖7是端面密封件的初級(jí)密封環(huán)的實(shí)施例的透視圖，其中示出了該初級(jí)密封環(huán)的局部柔性1?、封塾；
[0031]圖8是端面密封件的初級(jí)密封環(huán)的實(shí)施例的透視圖，其中示出了該初級(jí)密封環(huán)的局部柔性1?、封塾；
[0032]圖9是端面密封件的初級(jí)密封環(huán)的實(shí)施例的局部透視圖，其中示出了偏置(bias)該初級(jí)密封環(huán)的局部柔性密封墊的彈簧；
[0033]圖10是端面密封件的初級(jí)密封環(huán)的實(shí)施例的透視圖，其中示出了該初級(jí)密封環(huán)的局部柔性密封墊的布置；
[0034]圖11是端面密封件的初級(jí)密封環(huán)的實(shí)施例的透視圖，其中示出了該初級(jí)密封環(huán)的局部柔性密封墊的布置；
[0035]圖12是端面密封件的初級(jí)密封環(huán)的實(shí)施例的透視圖，其中示出了該初級(jí)密封環(huán)的表面特征；以及
[0036]圖13是端面密封件的初級(jí)密封環(huán)的實(shí)施例的透視圖，其中示出了該初級(jí)密封環(huán)的表面特征。
【具體實(shí)施方式】
[0037]本發(fā)明的實(shí)施例涉及改進(jìn)的端面密封件，所述端面密封件具有被構(gòu)造成減少跨過(guò)該端面密封件的泄漏并且改進(jìn)該端面密封件的性能和壽命的特征。如將領(lǐng)會(huì)的，端面密封件可以包括主環(huán)(例如，靜止環(huán))，該主環(huán)(primary ring)與配合環(huán)(例如，旋轉(zhuǎn)環(huán))形成密封關(guān)系或界面。例如，主環(huán)和配合環(huán)可以被構(gòu)造成減少或阻斷跨過(guò)端面密封件的工作流體的泄漏。在某些實(shí)施例中，主環(huán)可以具有帶有軸承元件的分開(kāi)構(gòu)造，例如滾動(dòng)界面。更具體地，主環(huán)可以包括配合地形成主環(huán)的兩個(gè)或多個(gè)節(jié)段，并且主環(huán)可以包括位于該兩個(gè)或多個(gè)節(jié)段之間的一個(gè)或多個(gè)滾動(dòng)界面(例如，軸承元件)。例如，一個(gè)或多個(gè)銷或者其它的圓形元件可以在該兩個(gè)或多個(gè)節(jié)段彼此抵靠時(shí)被布置在該兩個(gè)或多個(gè)節(jié)段之間。以下文所描述的方式，位于兩個(gè)或多個(gè)節(jié)段之間的軸承元件(例如，滾動(dòng)界面)使得主環(huán)的該兩個(gè)或多個(gè)節(jié)段之間能夠低摩擦地相對(duì)移動(dòng)(例如，軸向移動(dòng))。通過(guò)該方式，主環(huán)的節(jié)段中的每一個(gè)都可以實(shí)現(xiàn)其自身相對(duì)于端面密封件的配合(例如，旋轉(zhuǎn))環(huán)的液動(dòng)力平衡。此外，主環(huán)的滾動(dòng)界面可以被構(gòu)造成從主環(huán)的節(jié)段中的每一個(gè)吸收或支承徑向壓力或負(fù)載。
[0038]在某些實(shí)施例中，端面密封件的主環(huán)可以包括局部柔性液動(dòng)力墊(complianthydrodynamic pads)，所述局部柔性液動(dòng)力墊被構(gòu)造成與配合環(huán)相接合。即，主環(huán)的局部柔性液動(dòng)力墊中的每一個(gè)都可以被構(gòu)造成與配合環(huán)形成單獨(dú)的密封關(guān)系。具體而言，液動(dòng)力墊中的每一個(gè)都可以朝向配合環(huán)單個(gè)偏置(例如，通過(guò)聯(lián)接到主環(huán)的彈簧)。通過(guò)該方式，液動(dòng)力墊中的每一個(gè)