專(zhuān)利名稱(chēng)：用于渦輪機(jī)的迷宮式密封襯套和用于安裝具有迷宮式密封襯套的迷宮式密封裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于渦輪機(jī)的迷宮式密封襯套、具有迷宮式密封襯套的渦輪機(jī)和一種用于安裝具有迷宮式密封襯套的迷宮式密封裝置的方法。
背景技術(shù)：
渦輪機(jī)，例如蒸汽輪機(jī)，具有殼體和可旋轉(zhuǎn)地安裝在殼體中的轉(zhuǎn)子。在蒸汽輪機(jī)工作時(shí)蒸汽進(jìn)入殼體，所述蒸汽的焓在轉(zhuǎn)子的葉片上降低，以至于轉(zhuǎn)子被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。轉(zhuǎn)子具有軸，所述軸在它的縱端上安裝有各一個(gè)軸承，所述軸承設(shè)置在殼體的外部。因?yàn)檩S在蒸汽輪機(jī)工作時(shí)可相對(duì)于殼體移動(dòng)，在軸和殼體之間設(shè)有縫隙，使得所述軸不能夠觸及殼體。由于在殼體的內(nèi)部的蒸汽的過(guò)壓，通過(guò)所述縫隙調(diào)節(jié)泄漏流。力求將所述縫隙盡可能有效地密封，使得泄漏盡可能地少。傳統(tǒng)上，為了減少泄漏例如在縫隙中設(shè)有不接觸的密封裝置。在蒸汽輪機(jī)的穩(wěn)定的工作中，縫隙的寬度基本上不隨時(shí)間變化。值得追求的目標(biāo)是，密封裝置具有盡可能強(qiáng)的密封效果，以便使蒸汽輪機(jī)的效率高。但是，在蒸汽輪機(jī)的不穩(wěn)定的工作狀態(tài)下，縫隙的寬度能夠變化，其中，應(yīng)阻止密封裝置的接觸。與此相反，所述密封裝置可徑向調(diào)節(jié)地設(shè)置，使得迷宮式密封裝置同樣良好地適用于穩(wěn)定的和不穩(wěn)定的工作狀態(tài)。已知的是，彈性的迷宮式密封部段安裝于在殼體中設(shè)置的槽中，其中，軸的表面平滑地構(gòu)成，迷宮式密封部段在所述表面上密封。為了在沒(méi)有接合部的情況下能夠在結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)迷宮式密封裝置，已知的是， 迷宮式密封裝置安裝在一個(gè)單獨(dú)的軸密封殼體中。傳統(tǒng)的是，所述迷宮式密封裝置構(gòu)成為透明密封裝置或尖端到尖端密封裝置，所述密封裝置具有大的徑向間隙，因此具有內(nèi)部集成有迷宮式密封裝置的軸密封殼體可通過(guò)滑動(dòng)安裝到軸上。但是，透明密封裝置和尖端到尖端密封裝置由于大的徑向間隙具有差的密封效果，因此，損害了蒸汽輪機(jī)的效率。例如在文獻(xiàn)EP 1 243 755和US 5，487，549中說(shuō)明了迷宮式密封裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種用于渦輪機(jī)的迷宮式密封襯套、一種具有迷宮式密封襯套的渦輪機(jī)和一種用于安裝具有迷宮式密封襯套的迷宮式密封裝置的方法，其中，具有迷宮式密封襯套的渦輪機(jī)具有高的效率。根據(jù)本發(fā)明的用于渦輪機(jī)的迷宮式密封襯套具有迷宮式密封支承環(huán)，所述迷宮式密封支承環(huán)在它的內(nèi)側(cè)上具有環(huán)繞的、徑向向內(nèi)延伸的法蘭；以及迷宮式密封環(huán)，所述迷宮式密封環(huán)在圓周上由至少一個(gè)部段組合而成，其中，所述迷宮式密封環(huán)的部段徑向可移動(dòng)地側(cè)向緊貼在法蘭上，因此，所述部段可被帶到工作位置上和安裝位置上，在所述安裝位置上，所述部段相對(duì)于工作位置徑向向外偏移，并且借助預(yù)緊機(jī)構(gòu)徑向向內(nèi)預(yù)緊地支承在迷宮式支承環(huán)上，其中，所述法蘭具有沿軸向方向延伸的貫通孔，并且迷宮式密封環(huán)具有插孔，所述插孔在安裝位置上與貫通孔對(duì)齊，并且在工作位置上相對(duì)于貫通孔徑向向內(nèi)偏移地設(shè)置，使得借助于插入貫通孔和插孔的螺栓將所述部段保持在安裝位置上，并且當(dāng)螺栓從插孔中移除時(shí)，所述部段由預(yù)緊機(jī)構(gòu)壓入工作位置。優(yōu)選的是，貫通孔和插孔在工作位置上相互偏移地設(shè)置為，使得貫通孔和插孔不重合，其中，在插孔上設(shè)有用于將螺栓導(dǎo)入插孔中的凹處。根據(jù)本發(fā)明的帶有殼體的渦輪機(jī)具有迷宮式密封襯套和帶有密封面的軸，所述密封面與迷宮式密封襯套共同形成迷宮式密封裝置，其中，迷宮式密封襯套具有徑向向內(nèi)延伸的且環(huán)繞的密封尖端，所述密封尖端朝向密封面的徑向向外延伸的且環(huán)繞的密封尖端設(shè)置，其中，迷宮式密封襯套的密封尖端與密封面的密封尖端在安裝位置上脫離接合，并且在工作位置上處于接合中。根據(jù)本發(fā)明的用于安裝渦輪機(jī)的迷宮式密封裝置的方法具有下述步驟提供迷宮式密封襯套和具有密封面的軸；將螺栓插進(jìn)法蘭的貫通孔和迷宮式密封環(huán)的插孔中，因此迷宮式密封環(huán)被帶到安裝位置上；將迷宮式密封襯套套到密封面上，其中迷宮式密封環(huán)的密封尖端和密封面的密封尖端脫離接合；將螺栓從法蘭的貫通孔和迷宮式密封環(huán)的插孔中抽出，因此迷宮式密封環(huán)由預(yù)緊機(jī)構(gòu)帶到工作位置上，使得迷宮式密封環(huán)和密封面形成迷宮式密封裝置。為了能夠在沒(méi)有接合部的情況下在殼體中實(shí)現(xiàn)在迷宮式密封支承環(huán)中的迷宮式密封裝置，為了安裝迷宮式密封襯套，將所述部段的密封尖端在迷宮式密封襯套中徑向向外移動(dòng)，以便可實(shí)現(xiàn)將其串在密封面上。在安裝后，所述部段再次徑向向內(nèi)移動(dòng)，以便迷宮式密封裝置具有高的密封效果。因此，迷宮式密封裝置具有低的泄漏率，從而渦輪機(jī)的效率高。部段的徑向移動(dòng)在結(jié)構(gòu)上可實(shí)現(xiàn)為，使得將螺栓沿部段的軸向方向插入貫通孔和插孔中。然后，為了安裝，所述部段通過(guò)杠桿力向外移動(dòng)。在完成安裝后，再次移除螺栓，從而所述部段通過(guò)預(yù)緊機(jī)構(gòu)達(dá)到徑向向內(nèi)定向的返回位置，以便形成部段的工作位置。迷宮式密封支承環(huán)優(yōu)選在它的內(nèi)側(cè)上具有環(huán)繞的、徑向向內(nèi)延伸的另一法蘭，其與上述一個(gè)法蘭構(gòu)成槽，迷宮式密封環(huán)插入所述槽中。所述法蘭優(yōu)選具有相互面對(duì)的凸起部，以至于所述槽構(gòu)成為T(mén)形槽，并且所述部段優(yōu)選具有位于徑向外部的且沿圓周方向延伸的T形頭，所述T形頭形狀接合地接合在T形槽中。T形頭的徑向間隙優(yōu)選由所述T形槽限定為，使得當(dāng)所述部段在安裝位置上時(shí)，T形頭徑向向外支承在T形槽的底部上，并且當(dāng)所述部段在工作位置上時(shí)，T形頭徑向向內(nèi)支承在凸起部上。優(yōu)選的是，預(yù)緊機(jī)構(gòu)是螺旋彈簧。在所述部段中優(yōu)選在圓周方向上延伸地設(shè)有環(huán)面形通道，螺旋彈簧插入所述環(huán)面形通道中，并且在圓周方向上預(yù)緊，以至于所述部段借助于螺旋彈簧在徑向方向上向內(nèi)預(yù)緊。作為可選方案優(yōu)選的是，在所述部段中分別設(shè)有至少一個(gè)徑向向外開(kāi)口的盲孔，所述螺旋彈簧插入所述盲孔中，并且在徑向方向上張緊，以至于所述部段借助于所述螺旋彈簧在徑向方向上向內(nèi)預(yù)緊。此外優(yōu)選的是，迷宮式密封支承環(huán)在它的內(nèi)側(cè)上具有多個(gè)法蘭，所述法蘭軸向一個(gè)接一個(gè)地設(shè)置，并且在所述法蘭上分別設(shè)有迷宮式密封環(huán)中的一個(gè)，其中，所述法蘭的貫通孔設(shè)置為相互對(duì)齊，并且在迷宮式密封環(huán)中的插孔構(gòu)成為穿透孔，以至于螺栓可軸向穿過(guò)法蘭的一個(gè)接一個(gè)設(shè)置的貫通孔和迷宮式密封環(huán)的所屬的插孔插入。法蘭的貫通孔優(yōu)選設(shè)有用于關(guān)閉貫通孔的可松開(kāi)的栓塞。因此有利地阻止了在渦輪機(jī)工作時(shí)可通過(guò)貫通孔和插孔調(diào)節(jié)泄漏流。渦輪機(jī)例如是蒸汽輪機(jī)。在蒸汽輪機(jī)的栓塞襯套的結(jié)構(gòu)中相應(yīng)地設(shè)有由T形槽限定的徑向間隙。借助根據(jù)本發(fā)明的迷宮式密封襯套，在結(jié)構(gòu)上設(shè)有所述部段的手動(dòng)地通過(guò)推入螺栓而引起的徑向移動(dòng)。因此，360°關(guān)閉的迷宮式密封裝置可安裝在軸上。由此通過(guò)栓塞襯套有利地獲得減少的泄露，這引起改善的總效率。此外，渦輪機(jī)的殼體或所述渦輪機(jī)的組成部分構(gòu)成為不具有接合部的集成的構(gòu)件，其中，迷宮式密封裝置仍然具有良好的密封效果。 例如在蒸汽輪機(jī)中，可在內(nèi)殼體或?qū)蛉~片支架的沒(méi)有安裝葉片的區(qū)域中插入集成的環(huán)， 所述環(huán)在推到軸上后能夠與其余的內(nèi)殼體擰緊。由于在殼體結(jié)構(gòu)中可省去接合部，因此可使用低成本的材料，并且所述殼體整體上可節(jié)省重量地構(gòu)成。


下面借助于所附的示意圖闡述具有根據(jù)本發(fā)明的迷宮式密封襯套的根據(jù)本發(fā)明的渦輪機(jī)的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式。圖1示出渦輪機(jī)的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施形式的縱向端區(qū)域的縱剖視圖。
具體實(shí)施例方式如從圖1中可見(jiàn)，渦輪機(jī)1具有殼體2和軸3。在軸3的縱向端區(qū)域上構(gòu)成密封面 4。迷宮式密封襯套5以圍繞所述密封面4的方式安裝在殼體2中，其中，由密封面4和迷宮式密封襯套5形成迷宮式密封裝置。迷宮式密封襯套5具有迷宮式密封支承環(huán)6，所述迷宮式密封支承環(huán)插入殼體2的相應(yīng)的凹槽中。迷宮式密封支承環(huán)6圍繞密封面4，并且大致具有與密封面4相同的軸向延伸尺寸。在迷宮式密封支承環(huán)6的內(nèi)側(cè)上構(gòu)成五個(gè)軸向并排的、環(huán)繞的T形槽8，在所述T形槽中分別插入迷宮式密封環(huán)11。每個(gè)迷宮式密封環(huán)11在它的徑向外側(cè)的圓周上具有法蘭7，所述法蘭的橫截面構(gòu)成為T(mén)形頭14。所述T形頭14接合在它的為其配設(shè)的T形槽8中，使得迷宮式密封環(huán)11在徑向向內(nèi)的方向上和徑向向外的方向上均固定在迷宮式密封支承環(huán)6中。每個(gè)迷宮式密封環(huán)11以分布在圓周上的方式分為多個(gè)部段12。T形槽8具有一對(duì)凸起部10，所述凸起部與在T形頭14中的相應(yīng)的凹部相符。此外，T形槽8通過(guò)它的槽底9徑向向外限界。通過(guò)槽底9的位置限定部段12的最大徑向位置。反之，部段12的最小徑向位置通過(guò)凸起部10的徑向向外的法蘭和T形頭14的凹部的徑向向內(nèi)的法蘭限定。因此，對(duì)于每個(gè)部段12而言獲得最大可能的徑向間隙，在所述徑向間隙的范圍中，部段12可在T形槽8中移動(dòng)。每個(gè)部段12在徑向向內(nèi)的側(cè)面上具有多個(gè)密封尖端13，所述密封尖端與密封面4配合以構(gòu)成迷宮式密封裝置。徑向間隙限定為，使得當(dāng)部段12徑向向內(nèi)地設(shè)置時(shí)，所述部段12位于它們的工作位置上。如果所述部段12徑向向外設(shè)置，那么所述部段12位于它們的安裝位置上，因此，密封尖端13與密封面4脫離接合。因此，迷宮式密封襯套5可被推到密封面4上，而所述密封尖端13不會(huì)彎曲或受到損壞。在迷宮式密封環(huán)11中，在圓周上環(huán)繞地分別設(shè)有螺旋彈簧15，所述螺旋彈簧將部段12徑向向內(nèi)加載有徑向向內(nèi)作用的預(yù)緊力。此外，法蘭7具有插孔17，并且迷宮式密封支承環(huán)6在T形槽8的法蘭7中具有貫通孔16。對(duì)于軸向并排地設(shè)置的部段12而言，貫通孔16和插孔17軸向并排地設(shè)置，其中，貫通孔16和插孔17相互在軸向方向上對(duì)齊。通過(guò)螺旋彈簧15的預(yù)緊力導(dǎo)致部段12預(yù)緊在工作位置19上，其中，與貫通孔16的徑向位置相比，插孔17大約徑向向內(nèi)偏移地設(shè)置。貫通孔16和插孔17的徑向偏移選擇為，使得當(dāng)螺栓18穿過(guò)貫通孔16和插孔17插入時(shí)，部段12移動(dòng)到安裝位置20上，其中，通過(guò)螺栓18 的定中心作用，貫通孔16和插孔17在軸向方向上相互精確地對(duì)齊。在所述狀態(tài)下，迷宮式密封襯套5在密封面4上軸向移動(dòng)，而所述密封面4不接觸迷宮式密封襯套5。如果螺栓 18再次從貫通孔16和插孔17中沿軸向方向抽出，那么，通過(guò)螺旋彈簧15的預(yù)緊力導(dǎo)致部段12移動(dòng)至它們的工作位置19上。
權(quán)利要求
1.一種用于渦輪機(jī)(1)的迷宮式密封襯套(5)，具有迷宮式密封支承環(huán)(6)，所述迷宮式密封支承環(huán)在它的內(nèi)側(cè)上具有環(huán)繞的、徑向向內(nèi)延伸的法蘭(7)；以及迷宮式密封環(huán)(11)，所述迷宮式密封環(huán)在圓周上由至少一個(gè)部段(12) 組合而成，其中，所述迷宮式密封環(huán)(11)的所述部段(1 徑向能移動(dòng)地側(cè)向緊貼在所述法蘭(7) 上，因此，所述部段(1 能夠被帶到工作位置上和安裝位置上，在所述安裝位置上，所述部段(12)相對(duì)于工作位置徑向向外偏移，并且借助預(yù)緊機(jī)構(gòu)(15)徑向向內(nèi)預(yù)緊地支承在所述迷宮式支承環(huán)(6)上，其特征在于，所述法蘭(7)具有沿軸向方向延伸的貫通孔(16)，并且所述迷宮式密封環(huán)(11)具有插孔(17)，所述插孔在所述安裝位置上與所述貫通孔(16)對(duì)齊，并且在所述工作位置上相對(duì)于所述貫通孔(16)徑向向內(nèi)偏移地設(shè)置，使得借助于插入所述貫通孔(16)和所述插孔 (17)的螺栓(18)將所述部段(1 保持在所述安裝位置上，并且，當(dāng)所述螺栓(18)從所述插孔(17)中移除時(shí)，所述部段(1 由所述預(yù)緊機(jī)構(gòu)(1 壓入所述工作位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的迷宮式密封襯套(5)，其中，所述迷宮式密封支承環(huán)(6)在它的內(nèi)側(cè)上具有環(huán)繞的、徑向向內(nèi)延伸的另一法蘭，其與所述一個(gè)法蘭(7)構(gòu)成槽(8)，所述迷宮式密封環(huán)(11)插入所述槽中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的迷宮式密封襯套(5)，其中，所述法蘭(7)具有相互面對(duì)的凸起部(10)，以至于所述槽構(gòu)成為T(mén)形槽(8)，并且所述部段(12)具有位于徑向外部的且沿圓周方向延伸的T形頭(14)，所述T形頭形狀接合地接合至所述T形槽(8)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的迷宮式密封襯套(5)，其中，所述T形頭(14)的徑向間隙由所述T形槽(8)限定為，使得當(dāng)所述部段(1 在所述安裝位置上時(shí)，所述T形頭(14)徑向向外支承在所述T形槽(8)的底部上，并且，當(dāng)所述部段(1 在工作位置上時(shí)，所述T形頭 (14)徑向向內(nèi)支承在所述凸起部(10)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4之一所述的迷宮式密封襯套(5)，其中，所述預(yù)緊機(jī)構(gòu)是螺旋彈簧(15)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的迷宮式密封襯套(5)，其中，在所述部段(1 中沿圓周方向延伸地設(shè)有環(huán)面形通道，所述螺旋彈簧(1 插入所述環(huán)面形通道中，并且在圓周方向上預(yù)緊，以至于所述部段(12)借助于所述螺旋彈簧(15)在徑向方向上向內(nèi)預(yù)緊。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的迷宮式密封襯套(5)，其中，在所述部段(1 中分別設(shè)有至少一個(gè)徑向向外開(kāi)口的盲孔，所述螺旋彈簧插入所述盲孔中，并且在徑向方向上張緊，以至于所述部段(12)借助于所述螺旋彈簧在徑向方向上向內(nèi)預(yù)緊。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7之一所述的迷宮式密封襯套(5)，其中，所述迷宮式密封支承環(huán) (6)在它的內(nèi)側(cè)上具有多個(gè)法蘭(7)，所述法蘭軸向一個(gè)接一個(gè)地設(shè)置，并且在所述法蘭上分別設(shè)有所述迷宮式密封環(huán)(11)中的一個(gè)，其中，所述法蘭(7)的所述貫通孔(16)設(shè)置為相互對(duì)齊，并且在所述迷宮式密封環(huán)(11)中的所述插孔(17)構(gòu)成為穿透孔，以至于所述螺栓(18)能夠軸向穿過(guò)所述法蘭(7)的一個(gè)接一個(gè)設(shè)置的所述貫通孔(16)和所述迷宮式密封環(huán)(11)的所屬的所述插孔(17)插入。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8之一所述的迷宮式密封襯套(5)，其中，所述貫通孔(16)和所述插孔(17)在所述工作位置上相互偏移地設(shè)置，使得所述貫通孔(16)和所述插孔(17)不重合，其中，在所述插孔(17)上設(shè)有用于將所述螺栓(18)導(dǎo)入所述插孔(17)中的凹處。
10.一種渦輪機(jī)，具有帶有根據(jù)權(quán)利要求1到7之一所述的迷宮式密封襯套(5)的殼體和帶有密封面(4)的軸(3)，所述密封面與所述迷宮式密封襯套( 共同形成迷宮式密封裝置，其中，所述迷宮式密封襯套( 具有徑向向內(nèi)延伸的且環(huán)繞的密封尖端，所述密封尖端朝向所述密封面的徑向向外延伸的且環(huán)繞的密封尖端設(shè)置，其中，所述迷宮式密封襯套(5)的所述密封尖端與所述密封面(4)的所述密封尖端在安裝位置上脫離接合，并且在工作位置上處于接合中。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的渦輪機(jī)，其中，所述法蘭(7)的所述貫通孔(16)設(shè)有用于關(guān)閉所述貫通孔(16)的能松開(kāi)的栓塞。
12.一種用于安裝根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的渦輪機(jī)的迷宮式密封裝置的方法，具有下述步驟提供根據(jù)權(quán)利要求1到9之一所述的迷宮式密封襯套( 和具有所述密封面(4)的所述軸⑶；將所述螺栓(18)插入所述法蘭(7)的所述貫通孔(16)和所述迷宮式密封環(huán)(11)的所述插孔(17)中，因此，所述迷宮式密封環(huán)(11)被帶到安裝位置上；將所述迷宮式密封襯套( 套到所述密封面(4)上，其中，所述迷宮式密封環(huán)(11)的所述密封尖端和所述密封面(4)的所述密封尖端脫離接合；將所述螺栓(18)從所述法蘭(7)的所述貫通孔(16)和所述迷宮式密封環(huán)(4)的所述插孔(17)中抽出，因此，所述迷宮式密封環(huán)(11)由所述預(yù)緊機(jī)構(gòu)(1 帶到所述工作位置上，使得所述迷宮式密封環(huán)(11)和所述密封面(4)形成所述迷宮式密封裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于渦輪機(jī)(1)的迷宮式密封襯套(5)，其具有迷宮式密封支承環(huán)(6)，所述迷宮式密封支承環(huán)在它的內(nèi)側(cè)上具有環(huán)繞的、徑向向內(nèi)延伸的法蘭(7)；以及迷宮式密封環(huán)(11)，所述迷宮式密封環(huán)在圓周上由至少一個(gè)部段(12)組合而成，其中，所述迷宮式密封環(huán)(11)的所述部段(12)徑向可移動(dòng)地側(cè)向緊貼在所述法蘭(7)上，因此，所述部段(12)可被帶到工作位置(19)上和安裝位置(20)上，在所述安裝位置上，所述部段(12)相對(duì)于工作位置(19)徑向向外偏移，并且借助預(yù)緊機(jī)構(gòu)(15)徑向向內(nèi)預(yù)緊地支承在所述迷宮式支承環(huán)(6)上，其中，所述法蘭(7)具有沿軸向方向延伸的貫通孔(16)，并且所述迷宮式密封環(huán)(11)具有插孔(17)，所述插孔在所述安裝位置上與所述貫通孔(16)對(duì)齊，并且在所述工作位置(19)上相對(duì)于所述貫通孔(16)徑向向內(nèi)偏移地設(shè)置，使得借助于插入所述貫通孔(16)和所述插孔(17)的螺栓(18)將所述部段(12)保持在所述安裝位置(20)上，并且，當(dāng)所述螺栓(18)從所述插孔(17)中移除時(shí)，所述部段(12)由所述預(yù)緊機(jī)構(gòu)(15)壓入所述工作位置(19)。
文檔編號(hào)F16J15/44GK102341628SQ201080010808
公開(kāi)日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2010年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月6日
發(fā)明者羅蘭·西韋特, 諾貝特·皮珀 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司