[发明专利]用于旋转机械的密封组件以及用于组装旋转机械的方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及旋转机械，且更确切地说，涉及一种密封组件和组装旋转机械的方法。

背景技术

诸如燃气涡轮发动机等至少一些已知的涡轮机包括燃烧室、连接在燃烧室下游的压缩机、涡轮机以及以可旋转的方式连接在压缩机与涡轮机之间的转子组件。一些已知的转子组件包括转子轴、连接到转子轴的至少一个转子盘，以及从各转子盘向外延伸的多片周向隔开的涡轮机桨叶。每片涡轮机桨叶包括从平台径向向外朝向涡轮机壳体的翼片。

在至少一些已知的涡轮机运行期间，压缩机会压缩空气，空气随后与燃料混合，接着被传送到燃烧室。随后混合物点燃，生成热燃烧气体，然后热燃烧气体被传送到涡轮机。旋转的涡轮机叶片或桨叶将燃烧气体等高温流体传送通过涡轮机。涡轮机从燃烧气体中提取能量，用于为压缩机提供动力，以及产生有用功以便为发电机等负载提供动力，或者推动飞机飞行。

至少一些已知的涡轮发动机包括密封组件，该密封组件包括从涡轮机壳体向外朝向每片涡轮机桨叶延伸的多个定子迷宫齿，用以减少翼片与涡轮机壳体之间的空气泄漏/空气流动。传送通过涡轮机的至少一部分燃烧气体在涡轮机桨叶的尖端与涡轮机壳体之间不当传送，形成尖端间隙损失。随着时间推移，迷宫齿可能会因燃烧气体接触迷宫齿而开始发生氧化和/或磨损，从而可能增加尖端间隙损失和/或降低涡轮机的运行效率。

发明内容

一方面，提供一种用于旋转机械的密封组件。所述密封组件包括连接到旋转机械内的壳体的定子防护罩。所述定子防护罩包括内表面，所述内表面至少部分界定壳体内的腔。至少一个定子迷宫齿从所述定子防护罩的内表面向外朝向定位在所述壳体内的转子组件延伸。至少一个保护性部件连接到位于所述至少一个定子迷宫齿上游的所述定子防护罩，以帮助减少穿过所述至少一个定子迷宫齿的燃烧气体流。

另一方面，提供一种旋转机械。所述旋转机械包括定向在定子壳体与转子组件之间的密封组件。所述密封组件包括连接到旋转机械内的定子壳体的定子防护罩。所述定子防护罩包括内表面，所述内表面至少部分界定了定位在壳体内的腔。至少一个定子迷宫齿从定子防护罩的内表面向外朝向转子组件延伸，并且定位在所述壳体内。至少一个保护性部件连接到位于定子迷宫齿上游的定子防护罩，以帮助减少穿过所述定子迷宫齿的燃烧气体流。

又一方面，提供一种组装旋转机械的方法。所述方法包括将转子连接在定子壳体内。将定子防护罩连接到支撑转子的定子壳体。所述定子防护罩包括从所述定子防护罩向外朝向转子组件延伸的至少一个定子迷宫齿。将至少一个保护性部件连接到位于所述至少一个定子迷宫齿上游的定子防护罩内表面，以帮助减少转子运行期间穿过该定子迷宫齿的燃烧气体流。

附图说明

图1为示例性涡轮发动机的示意图。

图2为可以为图1所示涡轮发动机所用的示例性转子组件的一部分的局部截面图。

图3为图2所示转子组件的一部分沿区域3截得的且包括示例性密封组件的放大的局部截面图。

图4和图5为图3所示密封组件的替代性实施例的放大的局部截面图。

具体实施方式

本专利申请文件所述的示例性方法和系统提供了一种密封组件，所述密封组件包括位于迷宫齿上游的保护性部件，以帮助减少运行期间迷宫齿发生的氧化，因此克服了已知涡轮机的至少一些缺点。具体而言，所述保护性部件经定位与所述迷宫齿的上游表面相邻，从而防止燃烧气体接触到该齿的上游表面。所述保护性部件在迷宫齿的整个高度上延伸，使得燃烧气体基本上无法接触到迷宫齿，从而帮助减少了所述迷宫齿的氧化。

本专利申请文件所用的术语“上游”是指旋转机械的前端或入口端，并且术语“下游”是指所述旋转机械的后端或排放端。

图1为示例性涡轮发动机系统10的示意图。在此示例性实施例中，涡轮发动机系统10包括进气部分12、位于进气部分12下游的压缩机部分14、位于压缩机部分14下游的燃烧室部分16、位于燃烧室部分16下游的涡轮部分18和位于涡轮部分18下游的排气部分20。涡轮部分18经由转子组件22连接到压缩机部分14。转子组件22包括沿着中心线轴26延伸的转子轴24，并且该转子组件连接到涡轮部分18和压缩机部分14。在此示例性实施例中，燃烧室部分16包括多个燃烧室28。燃烧室部分16连接到压缩机部分14，使得各燃烧室28与压缩机部分14流体连通。燃烧室部分16还连接到涡轮部分18，以将工作流体朝向涡轮部分18传送。涡轮部分18还连接到负载30，例如（但不限于），发电机和/或机械驱动应用。