一种燃气轮机静叶密封环结构的制作方法

本发明涉及燃气轮机，具体涉及一种燃气轮机静叶密封环结构。

背景技术：

1、在燃气轮机或航空发动机等旋转机械中，高压空气进入燃烧室经过燃烧后形成高温高压的主流燃气进入涡轮，在涡轮转子和涡轮静子之间会留有转静间隙，由于主流与转静间隙存在内外压差，会导致主流燃气侵入这些间隙中，通常情况下主流燃气会在转静间隙内从高压侧向低压侧流动，由于主流燃气的温度非常高，入侵转静间隙会导致转子和静子表面的温度升高从而造成涡轮部件的损坏。为了防止这一现象的出现，需要在转-静间隙之间设计密封结构，同时从压气机级间引入部分空气通入转静间隙使其作为密封空气阻止主流燃气的入侵。

2、目前，许多燃气轮机是通过从压气机抽取空气引入静子实现静叶冷却及转静间隙的密封，具体如下，将空气从压气机级间抽出后通过管路引入涡轮缸内，经过分割环后进入带内部冷却流路的静叶中，在静叶叶根开有通气孔，密封空气通过通气孔进入静叶与密封环组成的环腔中，再经密封环上周向布置的通气孔流入转静间隙，在经过前后密封结构后密封空气由转静间隙的低半径向高半径区域流动，最后分别从静叶前后汇入主流。但是仅仅依靠密封空气的径向流动并不能很好地对转静间隙进行密封，虽然部分燃机会在转静间隙与主流的交界位置设计轮缘密封结构，但轮缘密封会随着转、静子的轴、径向位移及变形发生变化，当位移变化较大时可能会导致密封失效。

技术实现思路

1、为解决以上技术问题，本发明提供了一种燃气轮机静叶密封环结构，在主流燃气出现入侵现象时能够对主流燃气形成阻碍同时可以与主流燃气掺混降低其温度，保护转子、静子壁面。

2、本发明采用以下技术方案：

3、一种燃气轮机静叶密封环结构，包括转子、静叶环、涡轮缸，所述静叶环包括相互配合形成环形腔室的静叶和密封环，静叶环固定在涡轮缸内；所述密封环包括底板、上游挡板和下游挡板，所述上游挡板设有向所述环形腔室延伸的外环板和内环板；所述外环板与所述静叶之间形成射流间隙，空气经过密封环的贯通孔和静叶的径向通孔从所述环形腔室向所述射流间隙流动并沿所述射流间隙向所述转子喷射形成气幕密封，在主流燃气出现入侵现象时能够对主流燃气形成阻碍同时可以与主流燃气掺混降低其温度，保护转子、静子壁面。

4、作为优选，静叶的内环面设有周向延伸的第一挂钩和第二挂钩，所述密封环上设有与所述第一挂钩和第二挂钩相对应的第一环形槽和第二环形槽，所述第一环形槽设置在上游挡板，所述第二环形槽设置在所述下游挡板，密封环通过所述第一环形槽和所述第二环形槽与所述第一挂钩和所述第二挂钩进行装配并与静叶间形成环形腔室。

5、作为优选，所述第一挂钩上设有周向分布的径向通孔，所述贯通孔与所述径向通孔位置对应、孔径相等，所述贯通孔贯通所述外环板和内环板。

6、作为优选，所述密封环上设有盖板，所述盖板与所述内环板、所述底板围成稳压腔，所述盖板上设有周向布置的通气孔。

7、作为优选，还包括从涡轮缸外部径向穿过所述静叶内部后插入所述环形腔室并与所述通气孔连接的供气管。

8、作为优选，所述底板上设有径向通气孔和/或所述下游挡板上设有轴向通气孔，径向通气孔和轴向通气孔可以视实际情况进行设置，密封环上可以既有通气孔又有轴向通气孔，也可以只有其中的一种。

9、作为优选，所述底板的内表面设有迷宫密封或刷式密封。

10、作为优选，所述转子在所述射流间隙相对应的表面设有向所述静叶环凸出的密封凸起；所述密封凸起上设有凹槽，所述凹槽接收所述射流间隙喷射的气幕密封，气幕密封离喷射间隙越远其密封效果越差，凹槽能够更好的接收气幕密封喷射后分散的气体，同时密封凸起可以减小转子与静子之间的轴向距离，使气幕密封始终保持在气体较为集中的喷射距离。

11、作为优选，所述下游挡板上设有蜂窝密封，所述转子上设有与所述蜂窝密封相对应的单齿密封，所述蜂窝密封与所述单齿密封配合形成所述静叶环与所述转子间的轮缘密封。

12、作为优选，所述射流间隙一侧设有沿轴向延伸的导流部，所述导流部可以设置于内环面或者密封环上，静子在燃机运行中会发生热变形，热变形会导致射流间隙的径向高度发生改变，导流部防止径向高度变化较大导致的射流间隙被挤压闭合，另一方面导流部轴向延伸使经过贯通孔径向喷射出的气流在变为轴向流动时获得更好的轴向导流的效果。

13、与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明提供了一种燃气轮机静叶密封环结构，包括转子、静叶环、涡轮缸，静叶环包括静叶和密封环，密封环的外环板与静叶之间形成射流间隙，空气经过密封环的贯通孔和静叶的径向通孔从所述环形腔室向所述射流间隙流动并沿所述射流间隙向所述转子喷射形成气幕密封，在主流燃气出现入侵现象时能够对主流燃气形成阻碍同时可以与主流燃气掺混降低其温度，保护转子、静子壁面。

技术特征：

1.一种燃气轮机静叶密封环结构，其特征在于，包括转子(3)、静叶环、涡轮缸(4)，所述静叶环包括相互配合形成环形腔室的静叶(1)和密封环(2)，静叶环固定在涡轮缸(4)内；

2.根据权利要求1所述的一种燃气轮机静叶密封环结构，其特征在于，静叶(1)的内环面(14)设有周向延伸的第一挂钩(11)和第二挂钩(12)，所述密封环(2)上设有与所述第一挂钩(11)和第二挂钩(12)相对应的第一环形槽(24)和第二环形槽(25)，所述第一环形槽(24)设置在上游挡板(22)，所述第二环形槽(25)设置在所述下游挡板(23)。

3.根据权利要求2所述的一种燃气轮机静叶密封环结构，其特征在于，所述第一挂钩(11)上设有周向分布的径向通孔(111)，所述贯通孔(26)与所述径向通孔(111)位置对应、孔径相等，所述贯通孔(26)贯通所述外环板(221)和内环板(222)。

4.根据权利要求1所述的一种燃气轮机静叶密封环结构，其特征在于，所述密封环(2)上设有盖板(6)，所述盖板(6)与所述内环板(222)、所述底板(21)围成稳压腔，所述盖板(6)上设有周向布置的通气孔(61)。

5.根据权利要求4所述的一种燃气轮机静叶密封环结构，其特征在于，还包括从涡轮缸(4)外部径向穿过所述静叶(1)内部后插入所述环形腔室并与所述通气孔(61)连接的供气管(5)。

6.根据权利要求1所述的一种燃气轮机静叶密封环结构，其特征在于，所述底板(21)上设有径向通气孔(211)和/或所述下游挡板(23)上设有轴向通气孔(231)。

7.根据权利要求1所述的一种燃气轮机静叶密封环结构，其特征在于，所述底板(21)的内表面设有迷宫密封或刷式密封。

8.根据权利要求1所述的一种燃气轮机静叶密封环结构，其特征在于，所述转子(3)在所述射流间隙相对应的表面设有向所述静叶环凸出的密封凸起(31)；所述密封凸起(31)上设有凹槽(32)，所述凹槽(32)接收所述射流间隙喷射的气幕密封。

9.根据权利要求1所述的一种燃气轮机静叶密封环结构，其特征在于，所述下游挡板(23)上设有蜂窝密封(232)，所述转子(3)上设有与所述蜂窝密封(232)相对应的单齿密封(33)，所述蜂窝密封(232)与所述单齿密封(33)配合形成所述静叶环与所述转子间的轮缘密封。

10.根据权利要求1所述的一种燃气轮机静叶密封环结构，其特征在于，所述射流间隙一侧设有沿轴向延伸的导流部(13)。

技术总结本发明公开一种燃气轮机静叶密封环结构，包括转子、静叶环、涡轮缸，所述静叶环包括相互配合形成环形腔室的静叶和密封环，静叶环固定在涡轮缸内；所述密封环包括底板、上游挡板和下游挡板，所述上游挡板设有向所述环形腔室延伸的外环板和内环板；所述外环板与所述静叶之间形成射流间隙，空气经过密封环的贯通孔和静叶的径向通孔从所述环形腔室向所述射流间隙流动并沿所述射流间隙向所述转子喷射形成气幕密封，在主流燃气出现入侵现象时能够对主流燃气形成阻碍同时可以与主流燃气掺混降低其温度，保护转子、静子壁面。技术研发人员：赵旭洋,赵鸿琛,张伟,于滨,谢健,李柳明,陶新中,初鹏受保护的技术使用者：杭州汽轮动力集团股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/18