一种密封结构的制作方法

1.本技术涉及燃气轮机技术领域，尤其是涉及一种密封结构。


背景技术：

2.在燃气轮机领域，燃气轮机经常使用在机组调峰和分布式能源中，因而燃气轮机需要具备机组快速启停功能。
3.机组快速启停过程对燃气轮机的结构可靠性要求很高，机组不同部件采用不同材料，因而在快速启停时温度升降速率不一致，会导致结构异常甚至失效。
4.此外，在工业汽轮机领域，因其高转速和变工况要求，需要机组在较大转速范围内有较好的工作特性，在高转速和变转速过程中，对结构要求亦很高。
5.在燃气轮机机组和工业汽轮机机组中，因动静间隙直接关乎机组的效率，两者都对动静间隙提出了很高的要求。理想设计要求在运行工况时具备足够小的间隙，使得机组有较高的效率；但是从结构安全而言，间隙应适当增大，保证在快速启停或变工况状态下都能满足正常运行要求。
6.基于上述两方面，在燃气轮机密封领域和工业汽轮机密封领域，对动静间隙密封设计要求较高，不仅要求机组安全可靠性，而且要求机组运行高效率。
7.设计时一般采用可磨蜂窝密封，刷式密封和多级密封齿密封。其中，可磨蜂窝密封和刷式密封因造价较高，一般用于在特殊位置动静密封，密封齿密封因其经济型和工艺优势，在燃气轮机机组和工业汽轮机机组中大量使用，然而目前的密封齿密封机构尚且不能满足快速启停时温度升降速率不一致的要求以及变工况要求。


技术实现要素：

8.本技术的目的在于提供一种密封结构，以在一定程度上解决现有技术中存在的目前的密封齿密封机构尚且不能满足快速启停时温度升降速率不一致的要求以及变工况要求的技术问题。
9.本技术提供了一种密封结构，用于设置在燃气轮机或工业汽轮机的静子基体和/或转子上，所述密封结构包括密封齿和锁紧块；
10.所述静子基体或所述转子上开设有安装槽，所述安装槽包括与所述开口相对设置的底壁以及相对间隔设置的第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁与所述第二侧壁分别位于所述开口的两侧；
11.所述锁紧块压紧于所述密封齿与所述第二侧壁之间，以使所述密封齿压紧于所述第一侧壁与所述锁紧块之间；
12.所述第二侧壁包括沿所述开口至所述底壁顺次连接的平直段和倾斜段，所述平直段与所述第一侧壁相平行，所述倾斜段由所述平直段向所述底壁朝向背离于所述第一侧壁的方向倾斜，以使所述倾斜段与所述平直段呈夹角设置。
13.在上述技术方案中，进一步地，所述倾斜段与所述平直段之间的夹角为2-5
°
。
14.在上述任一技术方案中，进一步地，所述锁紧块的背离于所述底壁的表面开设有施载槽。
15.在上述任一技术方案中，进一步地，所述施载槽呈弧形，所述弧形的半径为0.8-1.1mm。
16.在上述任一技术方案中，进一步地，所述密封齿包括密封部、延伸部与弯折部，所述延伸部连接于所述密封部与所述弯折部之间，所述延伸部压紧于所述第一侧壁与所述锁紧块之间，所述弯折部压紧于所述底壁于所述锁紧块之间，所述密封部伸出所述安装槽。
17.在上述任一技术方案中，进一步地，所述密封部远离所述延伸部的端部形成薄齿部；
18.沿所述第一侧壁与所述第二侧壁相面对的方向，所述薄齿部的厚度小于所述延伸部的厚度。
19.在上述任一技术方案中，进一步地，所述薄齿部的厚度为所述延伸部的厚度的1/8-1/3；
20.所述薄齿部与所述延伸部面向所述第一侧壁的表面相对齐，所述薄齿部与所述延伸部背离于所述第一侧壁的表面由过渡斜面相连接。
21.在上述任一技术方案中，进一步地，所述安装槽的深度为4-5mm；
22.沿所述第一侧壁与所述第二侧壁相面对的方向，所述开口的宽度为3-3.5mm，所述延伸部的厚度为0.7-0.9mm，所述薄齿部的厚度为0.1-0.2mm，所述锁紧块的原始厚度为2.1-2.8mm。
23.在上述任一技术方案中，进一步地，所述静子基体和所述转子上均设置有多个所述密封结构；
24.所述静子基体上的所述密封结构与所述转子上的所述密封结构沿所述转子的轴向交替排布。
25.与现有技术相比，本技术的有益效果为：
26.本技术提供的密封结构包括密封齿或锁紧块，静子基体或所述转子上开设有安装槽，锁紧块压紧于所述密封齿与所述第二侧壁之间，以使所述密封齿压紧于所述第一侧壁与所述锁紧块之间，与锁紧块相抵接的第二侧壁包括平直段和倾斜段，从而在将锁紧块楔入安装槽的过程中，在倾斜段的引导下，锁紧块对应于倾斜段的部分发生胀大并与倾斜段相抵接，进而使得锁紧块卡接于安装槽的内部，达到可靠的防脱出效果，确保密封齿能够长期且稳固地固定在安装槽内，也即密封结构能够长期且稳固地固定在静子基体或转子上。
27.从而该密封结构不仅是在装配阶段不容易留下密封齿未压实的隐患，而且在工业汽轮机变转速运行以及燃气轮机快速启停过程中，即使静子基体、密封齿和锁紧块因为材料、体积和位置因素产生热变形差异，也能够保证密封结构的可靠性。
附图说明
28.为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1为本技术实施例一提供的密封结构的对比例的第一结构示意图；
30.图2为本技术实施例一提供的密封结构的对比例的第二结构示意图；
31.图3为本技术实施例一提供的密封结构的结构示意图；
32.图4为本技术实施例一提供的密封结构的安装槽的结构示意图；
33.图5为本技术实施例一提供的密封结构的锁紧块的结构示意图；
34.图6为本技术实施例一提供的密封结构的密封齿的结构示意图；
35.图7为本技术实施例一提供的密封结构在燃气轮机中的使用状态示意图。
36.附图标记：
37.1-密封结构；10-密封齿；100-弯折部；101-延伸部；102-密封部；1020-薄齿部；1021-过渡斜面；11-锁紧块；110-施载槽；12-安装槽；120-第一侧壁；121-第二侧壁；1210-平直段；1211-倾斜段；1212-过渡圆角；122-底壁；2-燃气轮机；20-静子基体；21-转子；22-动静间隙。
具体实施方式
38.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
39.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
40.在本发明的描述中，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；可以是机械连接，也可以是电连接；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发明中的具体含义。
41.实施例一
42.参见图1至图6并结合图7所示，本技术的实施例提供了一种密封结构1，用于设置在静子基体20或者转子21上，也即密封结构1既可以用于安装在燃气轮机2或工业汽轮机的静子基体20上，也可以用于安装在燃气轮机2或工业汽轮机的转子21上。
43.本实施例提供的密封结构1包括密封齿10和锁紧块11，相应地，静子基体20或转子21上开设有安装槽12。
44.在下文中，将对密封结构1的上述部件进行具体描述。为了便于描述，在该实施例中以安装槽12开设在燃气轮机2的静子基体20上为例进行描述，可以理解的是，安装槽12开设在转子21上的方案同理，或者密封结构1应用在工业汽轮机上也是同理，因而不做赘述。
45.本实施例的可选方案中，如图4所示，安装槽12包括与开口相对设置的底壁122以及相对间隔设置的第一侧壁120和第二侧壁121，第一侧壁120与第二侧壁121分别位于开口的两侧，也就是说，安装槽12由第一侧壁120、底壁122和第二侧壁121呈大致u形顺次连接而
成，第一侧壁120和第二侧壁121相对间隔设置，底壁122与开口相对设置。
46.锁紧块11用于将密封齿10固定在安装槽12内。具体而言，锁紧块11压紧于密封齿10与第二侧壁121之间，以使密封齿10压紧于第一侧壁120与锁紧块11之间。
47.第二侧壁121包括沿开口至底壁122顺次连接的平直段1210和倾斜段1211，平直段1210与第一侧壁120相平行，倾斜段1211由平直段1210向底壁122朝向背离于第一侧壁120的方向倾斜，以使倾斜段1211与平直段1210呈夹角设置。
48.在该密封结构1的组装过程中，如图4和图5所示，先将密封齿10靠近第一侧壁120置入安装槽12内，然后将锁紧块11由开口逐渐楔入安装槽12内，从锁紧块11移动至与倾斜段1211相对应的时候开始，如图3所示，锁紧块11在倾斜段1211的引导下逐渐胀大并与倾斜段1211相抵接，从而使得锁紧块11卡接于安装槽12内。
49.可选地，为了提高安装槽12的加工便利性，底壁122与倾斜段1211之间通过过渡圆角1212相连接。
50.图1和图2示出了本实施例提供的密封结构的对比例，该对比例提供的密封结构的安装槽的截面呈矩形，当锁紧块楔入到安装槽内的时候，主要通过锁紧块的挤压轻微变形以及锁紧块与安装槽的槽壁产生的摩擦力实现固定。在实际装配过程中，因密封齿需要弯折成整圈后装入静子基体，密封齿成圈时弹力较大，在压入锁紧块的时候不便于施加载荷，因而容易出现局部未压实的情况，从而在工业汽轮机变转速使用过程中极易出现多次密封齿脱落的问题。
51.此外，在燃气轮机快速停机过程中，机组温度下降速度很快，锁紧块和密封齿因体积小，所以温度下降快于静子基体，从而锁紧块和密封齿体积减小很快，从而容易导致锁紧块、密封齿以及安装槽的槽壁之间的挤压力变小，进而容易引起密封齿松动甚至脱落，影响燃气轮机的运行安全。
52.因而，相较于图1和图2所示的密封结构1，本实施例提供的该密封结构1，如图3和图4所示，通过将安装槽12的第二侧壁121设置为包括平直段1210和倾斜段1211，不仅不影响锁紧块11的楔入安装顺畅性，而且还可以使得锁紧块11的靠近底壁122的局部胀大，实现倒勾式卡接和锁紧，从而能够有效防止密封齿10松动脱出的情况发生，提高了该密封结构1的可靠性，具体而言，不仅是在装配阶段不容易留下密封齿10未压实的隐患，而且在工业汽轮机变转速运行以及燃气轮机快速启停过程中，即使静子基体20、密封齿10和锁紧块11因为材料、体积和位置因素产生热变形差异，也能够保证密封结构的可靠性，进一步地，在实际机组的使用过程中进行对比验证后发现，该密封结构1相较于图1和图2所示的密封结构1，可靠性能够提高至少80％。
53.其中，为了确保该密封结构1的装配过程中，锁紧块11具备发生塑形形变的能力，可以将锁紧块11的材质选择为铁、刚或者其他与该二者的塑性变形能力相当的金属或非金属材质。
54.本实施例中，至少出于安装便利性以及防脱出效果提升两方面考虑，将倾斜段1211与平直段1210之间的夹角α设置为2-5
°
，例如2
°
、3
°
、4
°
或5
°
。将二者之间的夹角α设置于不大于5
°
，能够提高锁紧块11的安装便利性，也即在敲击楔入锁紧块11的过程中，锁紧块11能够发生与倾斜段1211相抵接的塑性形变，而不会导致锁紧块11的形变能力不及倾斜段1211的倾斜程度的情况发生；将二者之间的夹角α设置于不小于2
°
，能够确保锁紧块11的塑
性形变程度能够提供足够大的止挡力，以起到可靠防脱的作用。
55.本实施例的可选方案中，锁紧块11的背离于底壁122的表面开设有施载槽110，在装配密封结构1的时候，便于通过施载槽110向锁紧块11和密封齿10施加载荷，从而能够确保可靠装配密封结构1。
56.本实施例中，为了在不影响锁紧块11的结构强度并便于施加载荷，可以将施载槽110配置呈弧形，弧形的半径r为0.8-1.1mm，例如0.8mm、0.9mm、0.95mm或1.1mm。
57.本实施例的可选方案中，为了增大锁紧块11对于密封齿10的压紧面积，如图6所示，密封齿10包括密封部102、延伸部101与弯折部100，延伸部101连接于密封部102与弯折部100之间，图6中通过横线大致示出了密封部102与延伸部101之间的分界以及延伸部101与弯折部100之间的分界，延伸部101压紧于第一侧壁120与锁紧块11之间，弯折部100压紧于底壁122于锁紧块11之间，密封部102伸出安装槽12。
58.从而锁紧块11不仅将密封齿10压紧于第二侧壁121，还将锁紧块11压紧于底壁122，进一步提高了对于密封齿10的固定可靠性。
59.相较于图1和图2所示的密封齿伸出安装槽的端部呈矩形的方案而言，本实施例中，密封部102远离延伸部101的端部形成薄齿部1020，沿第一侧壁120与第二侧壁121相面对的方向，薄齿部1020的厚度小于延伸部101的厚度。在工业汽轮机和燃气轮机2的极限工况下，转子21与密封齿10发生碰撞时，本实施例中的密封齿10通过薄齿部1020与转子21相接触，薄齿部1020由于较薄，所以强度较弱，薄齿部1020与转子21发生碰磨时对转子21的影响显著减小，提高转子21的运行安全性。
60.本实施例中，为了在确保薄齿部1020不丧失对于动静间隙22之间的气流的阻流功能的前提下，充分降低对于转子21的碰磨影响，将薄齿部1020的厚度配置为延伸部101的厚度的1/8-1/3，例如1/8、1/6、1/4或1/3。
61.本实施例中，薄齿部1020与延伸部101面向第一侧壁120的表面相对齐，薄齿部1020与延伸部101背离于第一侧壁120的表面由过渡斜面1021相连接，换句话说，薄齿部1020面向第一侧壁120的表面与延伸部101面向第一侧壁120的表面相对齐，薄齿部1020背离于第一侧壁120的表面与延伸部101背离于第一侧壁120的表面通过过渡斜面1021相连接，从而能够提高薄齿部1020与延伸部101之间的连接强度，避免密封部102在阻流过程中发生折断。
62.本实施例的可选方案中，安装槽12的深度a为4-5mm，例如4mm、4.5mm或5mm。
63.沿第一侧壁120与第二侧壁121相面对的方向，开口的宽度b为3-3.5mm，例如，3mm、3.2mm或3.5mm，延伸部101的厚度c为0.7-0.9mm，例如0.7mm、0.8mm或0.9mm，薄齿部1020的厚度s为0.1-0.2mm，0.1mm、0.15mm或0.2mm，锁紧块11的原始厚度d为2.1-2.8mm，2.1mm、2.4mm、2.6mm或2.8mm，锁紧块11沿安装槽12的深度方向的尺寸e为3.5-4mm，例如3.5mm、3.8mm或4.0mm，薄齿部1020沿安装槽12的深度方向的尺寸h为1.8-2.2mm，例如1.8mm、2mm或2.2mm。
64.本实施例中，作为一个具体示例，安装槽12的深度a为4.5mm，沿第一侧壁120与第二侧壁121相面对的方向，安装槽的开口的宽度b为3.2mm，延伸部101的厚度c为0.8mm，薄齿部1020的厚度s为0.15mm，锁紧块11的原始厚度d为2.4mm，锁紧块11沿安装槽12的深度方向的尺寸e为3.8mm，薄齿部1020沿安装槽12的深度方向的尺寸h为2mm，施载槽110配置的弧形
的半径r为0.95mm，倾斜段1211与平直段1210之间的夹角α设置为3
°
。
65.值得强调的是，密封结构1的密封齿10、锁紧块11和安装槽12均呈与转子21(或静子基体20)同轴设置的环形，其中，为了确保密封齿10的密封性能沿转子21周向的连续性，将密封齿10和安装槽12均设置为连续的环形，为了便于对锁紧块11进行安装，将锁紧块11设置为包括多个沿安装槽12的周向顺次拼接的子锁紧块，每个子锁紧块呈扇环形，从而可以将多个子锁紧块逐个楔入安装槽12内，以达到对于密封齿10进行整圈固定的目的。
66.本实施例的可选方案中，当将该密封结构应用于燃气轮机2或工业汽轮机时，静子基体20设置于转子21的外侧，静子机构与转子21之间形成动静间隙22，静子基体20与转子21均设置有密封结构1，密封结构1的密封齿10的密封部102均伸入到动静间隙22内，以实现对于动静间隙22的密封。
67.本实施例中，如图7所示，静子基体20和转子21上均设置有多个密封结构1；静子基体20上的密封结构1与转子21上的密封结构1沿转子21的轴向交替排布，从而通过交替排布的多个密封结构1提高密封效果。
68.可以理解的是，燃气轮机2和工业汽轮机均为旋转式动力装置，二者均包括静子基体20和转子21，包括静子基体20和转子21的旋转式动力装置的密封结构1设置在其静子基体20上及转子21上。
69.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。