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具有刷毛护罩的旋转刷式密封件

阅读:589发布:2020-05-13

专利汇可以提供具有刷毛护罩的旋转刷式密封件专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且刷式 密封件 具有 刷毛 ,所述刷毛具有密封抵在静止部件的径向向内表面的自由端。所述刷毛沿轴向成 角 度15度至70度,并且以小于所述轴向角度的角度沿周向成角度。保持板从所述旋转部件径向向 外延 伸,并且在 涡轮 机的操作状态下 支撑 所述刷毛免受离心负载。刷毛护罩沿着所述刷毛的长度径向向外延伸,使得所述刷毛护罩被配置成在所述 涡轮机 的操作状态期间防护所述刷毛不受流动影响。所述柔性刷毛位于所述保持板和所述刷毛护罩之间。周向凹槽具有下游侧和上游侧,并且侧板附接到所述上游侧。所述刷毛的所述固定端通过侧板附接到所述凹槽的所述上游侧。,下面是具有刷毛护罩的旋转刷式密封件专利的具体信息内容。

1.一种在涡轮机中的旋转部件和静止部件之间使用的刷式密封件,所述刷式密封件包括:
一组柔性刷毛,所述一组柔性刷毛具有固定端和自由端,所述一组柔性刷毛的所述自由端密封抵在所述静止部件的径向向内表面上,所述一组柔性刷毛相对于所述旋转部件以约15度至约70度的轴向度沿轴向成角度,所述一组柔性刷毛以小于所述轴向角度的角度沿周向成角度,
截锥形保持板,所述截锥形保持板至少部分地沿着所述一组柔性刷毛的长度从所述旋转部件径向向外延伸,使得所述保持板被配置为在所述涡轮机的操作状态下至少部分地支撑所述保持板的径向内表面上的所述一组柔性刷毛免受离心负载,
刷毛护罩,所述刷毛护罩至少部分地沿着所述一组柔性刷毛的长度从所述旋转部件径向向外延伸,使得所述刷毛护罩被配置为在所述涡轮机的操作状态期间至少部分地防护所述一组柔性刷毛不受流动影响,所述一组柔性刷毛位于所述保持板和所述刷毛护罩之间,所述旋转部件中的周向凹槽,所述周向凹槽具有下游侧和上游侧,
侧板,附接到所述周向凹槽的所述上游侧,并且
其中,所述一组柔性刷毛的所述固定端通过所述侧板附接到所述周向凹槽的所述上游侧,并且所述保持板附接到所述周向凹槽的所述下游侧和上游侧,所述保持板在所述旋转部件中通过所述侧板附接到所述周向凹槽的所述上游侧。
2.如权利要求1所述的刷式密封件,其中所述轴向角度是约30度至约45度。
3.如权利要求1所述的刷式密封件,所述刷毛护罩从所述保持板径向向外延伸,或者邻近所述静止部件的所述径向向内表面,或者与所述保持板大约相同的径向距离。
4.如权利要求1所述的刷式密封件,其中所述一组柔性刷毛弯曲,并且所述一组柔性刷毛的所述固定端附接到所述周向凹槽的轴向位置相对于所述一组柔性刷毛的所述自由端密封抵在所述静止部件的所述径向向内表面的轴向位置轴向地位移。
5.如权利要求1所述的刷式密封件,其中所述锥形保持板通过燕尾组件保持在所述周向凹槽内,所述燕尾组件包括:
保持特征,所述保持特征设置在所述周向凹槽的径向向外部分上,以及入口燕尾槽,用于将所述一组柔性刷毛插入所述周向凹槽。
6.如权利要求1所述的刷式密封件,所述刷毛护罩包括:
第二组刷毛,比所述一组柔性刷毛更硬且直径更大,或
一个或多个金属片构件。
7.如权利要求1所述的刷式密封件,由刷毛构成的所述一组柔性刷毛具有约2.5密尔至约4密尔的直径,并且所述刷毛护罩包括具有约5密尔至约10密尔的直径的刷毛或具有约5密尔至约10密尔的厚度的金属片。
8.一种涡轮机,包括:
旋转部件,其中具有周向凹槽,所述周向凹槽具有上游侧和下游侧;
侧板,附接到所述周向凹槽,
静止部件;以及
刷式密封件,用于在所述旋转部件和所述静止部件之间使用,所述刷式密封件包括:
一组柔性刷毛,具有固定端和自由端,所述一组柔性刷毛的所述固定端通过所述侧板附接到所述周向凹槽,所述一组柔性刷毛的所述自由端密封抵在所述静止部件的径向向内表面,所述一组柔性刷毛相对于所述旋转部件以约15度至约70度的轴向角度沿轴向成角度,
保持板,至少部分地沿着所述一组柔性刷毛的长度延伸,使得所述保持板被配置为在所述涡轮机的操作状态下至少部分地支撑所述一组柔性刷毛免受离心负载,所述保持板附接到所述旋转部件中的所述周向凹槽,刷毛护罩,所述刷毛护罩至少部分地沿着所述一组柔性刷毛的长度从所述旋转部件径向向外延伸,使得所述刷毛护罩被配置为在所述涡轮机的操作状态期间至少部分地防护所述一组柔性刷毛不受流动影响,所述一组柔性刷毛位于所述保持板和所述刷毛护罩之间。
9.如权利要求8所述的涡轮机,其中所述柔性刷毛以小于所述轴向角度的角度沿周向倾斜。
10.如权利要求9所述的涡轮机,所述刷毛护罩包括:
第二组刷毛,比所述一组柔性刷毛更硬且直径更大,或
一个或多个金属片构件。
11.如权利要求10所述的涡轮机,所述一组柔性刷毛包括:
刷毛,在直径上具有约2.5密尔至约4密尔的直径,并且
所述刷毛护罩包括具有约5密尔至约10密尔的直径的刷毛,或具有约5密尔至约10密尔的厚度的金属片。
12.如权利要求11所述的涡轮机,所述刷毛护罩从所述保持板径向向外延伸。
13.如权利要求12所述的涡轮机,其中所述刷毛护罩面向所述刷式密封件的高压侧,并且所述保持板暴露于所述刷式密封件的下游、低压力侧。
14.如权利要求13所述的涡轮机,其中所述一组柔性刷毛弯曲,并且所述一组柔性刷毛的所述固定端附接到所述周向凹槽的轴向位置相对于所述一组柔性刷毛的所述自由端密封抵在所述静止部件的所述径向向内表面的轴向位置轴向地位移。
15.如权利要求8所述的涡轮机,其中所述刷式密封件进一步包括一系列弧形段,所述一系列弧形段共同形成围绕所述周向凹槽内的所述旋转部件的圆周设置的环。
16.一种在涡轮机的旋转部件和静止部件之间使用的刷式密封件,周向凹槽在所述旋转部件中并且侧板附接到所述周向凹槽,所述刷式密封件包括:
一组柔性刷毛,具有固定端和自由端,所述一组柔性刷毛的所述固定端通过所述侧板附接到所述周向凹槽,并且所述一组柔性刷毛的所述自由端密封抵在所述静止部件的径向向内表面,所述一组柔性刷毛相对于所述旋转部件以约15度至约70度的角度沿轴向成角度,并且所述一组柔性刷毛以小于所述轴向角度的角度沿周向成角度,保持板,所述保持板通过燕尾组件附接到所述周向凹槽,所述保持板至少部分地沿着所述一组柔性刷毛的长度从所述旋转部件径向向外延伸,使得所述保持板被配置为在所述涡轮机的操作状态下至少部分地支撑所述保持板的径向内表面上的所述一组柔性刷毛免受离心负载,
刷毛护罩,所述刷毛护罩至少部分地沿着所述一组柔性刷毛的长度从所述旋转部件径向向外延伸,使得所述刷毛护罩被配置为在所述涡轮机的操作状态期间至少部分地防护所述一组柔性刷毛不受流动影响,所述一组柔性刷毛位于所述保持板和所述刷毛护罩之间。
17.如权利要求16所述的刷式密封件,其中所述一组柔性刷毛弯曲,并且所述一组柔性刷毛的所述固定端附接到所述周向凹槽的轴向位置相对于所述一组柔性刷毛的所述自由端密封抵在所述静止部件的所述径向向内表面的轴向位置轴向地位移。
18.如权利要求16所述的涡轮机,所述刷毛护罩包括:
第二组刷毛,比所述一组柔性刷毛更硬且直径更大,或
一个或多个金属片构件。
19.如权利要求18所述的刷式密封件,所述一组柔性刷毛包括:
刷毛,在直径上具有约2.5密尔至约4密尔的直径,以及
所述刷毛护罩包括具有约5密尔至约10密尔的直径的刷毛,或具有约5密尔至约10密尔的厚度的金属片。
20.如权利要求16所述的刷式密封件,所述刷毛护罩从所述保持板径向向外延伸,或者邻近所述静止部件的所述径向向内表面,或者与所述保持板大约相同的径向距离。

说明书全文

具有刷毛护罩的旋转刷式密封件

背景技术

[0001] 本发明实施例大体涉及刷式密封件,并且更具体地涉及附接到旋转部件的旋转刷式密封件,其中刷式密封件的刷毛由刷毛护罩保护,而不只是周向地保护。
[0002] 已知的刷式密封件通常安装或附接到涡轮机的静止部件,其中只有刷式密封件的柔性刷毛尖端在涡轮机的操作期间接合旋转部件以形成动态密封件。已知的刷式密封件通常还包括相对于旋转部件沿周向成度的刷毛。

发明内容

[0003] 在一个方面,提供了一种用于在涡轮机中的旋转部件和静止部件之间使用的刷式密封件。刷式密封件包括一组柔性刷毛,该刷毛具有固定端和自由端。该组柔性刷毛的自由端密封抵在静止部件的径向向内的表面上。该组柔性刷毛相对于旋转部件以约15度至约70度的轴向角度沿轴向成角度。该组柔性刷毛还以小于轴向角度的角度沿周向成角度。截锥形保持板至少部分地沿着该组柔性刷毛的长度从旋转部件径向向外延伸,使得保持板被配置成在涡轮机的操作状态下至少部分地支撑保持板的径向向内表面上的一组柔性刷毛免受离心负载。刷毛护罩至少部分地沿着该组柔性刷毛的长度从旋转部件径向向外延伸,使得刷毛护罩被配置成在涡轮机的操作状态期间至少部分地防护该组柔性刷毛不受流动影响。该组柔性刷毛位于保持板和刷毛护罩之间。周向凹槽位于旋转部件中,并且周向凹槽具有下游侧和上游侧。侧板附接到周向凹槽的上游侧。该组柔性刷毛的固定端通过侧板附接到周向凹槽的上游侧,并且保持板附接到周向凹槽的下游侧和上游侧。保持板通过旋转部件中的侧板附接到周向凹槽的上游侧。
[0004] 在另一方面,涡轮机包括其中具有周向凹槽的旋转部件。周向凹槽具有上游侧和下游侧。侧板附接到周向凹槽。涡轮机还包括静止部件和刷式密封件,该刷式密封件用于在旋转部件和静止部件之间使用。刷式密封件包括一组柔性刷毛,该刷毛具有固定端和自由端。该组柔性刷毛的固定端通过侧板附接到周向凹槽。该组柔性刷毛的自由端密封抵在静止部件的径向向内的表面上。该组柔性刷毛相对于旋转部件以约15度至约70度的轴向角度沿轴向成角度。保持板至少部分地沿着该组柔性刷毛的长度延伸,使得保持板被配置成在涡轮机的操作状态下至少部分地支撑该组柔性刷毛免受离心负载。保持板附接到旋转部件中的周向凹槽。刷毛护罩至少部分地沿着该组柔性刷毛的长度从旋转部件径向向外延伸,使得刷毛护罩被配置成在涡轮机的操作状态期间至少部分地防护该组柔性刷毛不受流动影响。该组柔性刷毛位于保持板和刷毛护罩之间。
[0005] 在又另一个方面,提供了一种用于在涡轮机中的旋转部件和静止部件之间使用的刷式密封件。周向凹槽位于旋转部件中,并且侧板附接到周向凹槽。刷式密封件包括一组柔性刷毛,该刷毛具有固定端和自由端。该组柔性刷毛的固定端通过侧板附接到周向凹槽。该组柔性刷毛的自由端密封抵在静止部件的径向向内的表面上。该组柔性刷毛相对于旋转部件以约15度至约70度的角度沿轴向成角度。该组柔性刷毛以小于轴向角度的角度沿周向成角度。保持板通过燕尾组件附接到周向凹槽。保持板至少部分地沿着该组柔性刷毛的长度从旋转部件径向向外延伸,使得保持板被配置成在涡轮机的操作状态下至少部分地支撑保持板的径向向内表面上的一组柔性刷毛免受离心负载。刷毛护罩至少部分地沿着该组柔性刷毛的长度从旋转部件径向向外延伸,使得刷毛护罩被配置成在涡轮机的操作状态期间至少部分地防护该组柔性刷毛不受流动影响。该组柔性刷毛位于保持板和刷毛护罩之间。附图说明
[0006] 从以下结合描述本发明的各种实施例的附图的本发明的各个方面的详细描述,将更容易理解本发明的这些和其它特征,其中:
[0007] 图1示出了包括本领域已知的刷式密封件的涡轮机的局部剖视图。
[0008] 图2和图3示出了本领域已知的刷式密封件的横截面视图。
[0009] 图4-8示出了根据本发明的各方面的刷式密封件的横截面视图。
[0010] 图9示出了根据本发明的一个方面的刷式密封件的一部分的轴向剖视图。
[0011] 图10-12示出了根据本发明的各方面的刷式密封件的弧形段之间的间隙的分解图。
[0012] 图13-14示出了根据本发明的方面的柔性刷毛和刷毛护罩的俯视横截面图。
[0013] 应注意,本发明的附图不一定按比例绘制。附图旨在仅描绘本发明的典型方面,因此不应被视为限制本发明的范围。在附图中,相同的附图标记表示附图之间的相同元件。

具体实施方式

[0014] 现在转向附图,图1示出了在涡轮机1中使用的如本领域中已知的传统刷式密封件15的横截面视图。图2和图3中示出了刷式密封件15的两个附加视图。如图2和图3所示,刷式密封件15包括一组刷毛,用于在涡轮机1的旋转部件10(也称为转子)和静止部件20(例如,燃气轮机、蒸汽轮机等)之间。应理解,刷式密封件15在安装在涡轮机1中时形成环,并且通常刷式密封件15包括在安装时形成完整环的一系列弧形段。如本领域中已知的,刷式密封件15具有安装到或附接到静止部件20的固定端14,以及朝向旋转部件10延伸以形成动态密封的柔性自由端16。还可以包括背板22(安装在静止部件10上),当涡轮机1处于操作状态时,背板22用于支撑柔性自由端16,因为它通过压负载压靠在背板22上。如图2中的箭头R所示,在操作状态下,旋转部件10沿箭头R的方向旋转。如图2和图3所示,刷式密封件15的刷毛相对于旋转部件10的轴向轴A轴向和径向轴A径向沿周向成角度。成角度的刷毛易于偏转,并且当旋转部件10经历偏移或振动时,成角度的刷毛将径向移动。
[0015] 如在图2中由角度a所示,刷式密封件15的刷毛相对于旋转部件10的轴向轴和径向轴(A轴向和A径向)沿周向成角度。由于刷毛沿与旋转部件10的旋转方向R相同的周向方向成角度,因此刷毛尖端可以依靠在旋转部件10的表面上而不会引起弯曲或定。刷毛的周向角a也称为“倾斜角”或“铺设角”,其被定向为使得自由端16沿与旋转部件10的旋转方向R相同的方向延伸。
[0016] 图4示出了根据本发明的各方面的刷式密封件100的横截面视图。刷式密封件100用于在涡轮机1(图1)中的旋转部件102和静止部件104之间形成动态密封。刷式密封件100包括一组刷毛110并在安装时形成环。例如,刷式密封件100可以包括一系列弧形段,当安装时形成完整的环。此外,该组刷毛110具有固定端112和自由端114。然而,刷式密封件100在几个方面不同于本领域中已知的密封件。例如,如本文更详细讨论的,固定端112安装到或附接到旋转部件102,而不是静止部件104。并且,该组刷毛110相对于旋转部件102的旋转轴A旋转基本上轴向地成角度,而不是主要地沿周向成角度(如在已知系统中)。刷毛护罩140邻近刷毛110放置,并且刷毛护罩140在涡轮机的操作状态期间保护和防护刷毛不受流动影响。
[0017] 如图4所示,刷式密封件100进一步包括锥形或截锥形保持板116,其至少部分地支撑(即,承载)该组刷毛110的部分负载。截锥形保持板116至少部分地沿该组刷毛110的径向长度延伸,使得在涡轮机的操作状态下,保持板116至少部分地支撑该组柔性刷毛免受离心负载。
[0018] 刷毛110夹在保持板116和刷毛护罩140之间。如图4所示,刷毛护罩140从旋转部件径向向外延伸并且至少部分地沿着该组柔性刷毛110的长度延伸。刷毛护罩140径向向外延伸或经过保持板116,如图4所示。然而,刷毛护罩可以一直延伸到静止部件104的径向向内表面(如图6所示),或者延伸到与保持板116大致相同的外径向距离(如图5所示)。由刷毛护罩140提供的防护和保护的量可以通过刷毛护罩的“高度”来调节。在刷毛保护优先的应用中可以期望更高的刷毛护罩,而在指定旋转和静止部件之间的更大的旋转间隙的情况下,可以更期望更低的刷毛护罩。
[0019] 刷毛护罩140可以包括比柔性刷毛110中的刷毛更厚和更硬的第二组刷毛。仅作为一个示例,柔性刷毛110可以由具有约2.5密至约4密耳的直径的刷毛构成。刷毛护罩140中的刷毛可以具有约5密耳至约10密耳的直径,所以由此可见,刷毛护罩140中的刷毛比柔性刷毛110中的刷毛更厚和更硬。更薄的刷毛110在密封方面更好,但更容易受到流动或流动扰动的损坏或变形。刷毛护罩140中更厚的刷毛在密封方面效果较差,但更好地抵抗流动造成的损坏。所述的厚/薄刷毛的组合导致更坚固和更好的密封刷密封。
[0020] 如上所述,本发明的实施例包括刷式密封件100,其具有安装到或附接到旋转部件102的固定端112。图4-8示出了可以将刷毛110的固定端112如何安装到或附接到旋转部件
102的各种示例。如图4-8所示,周向凹槽103可以被包括在旋转部件102中。周向凹槽103具有第一前侧103a和第二后侧103b(图4)。该组刷毛110的截锥形保持板116和固定端112可以被插入凹槽103中,并根据需要附接到旋转部件102上。在第一个示例中,如图4所示,保持板
116可以通过填隙和/或熔接的使用附接到后侧(或下游侧)103b。沿着保持板116的表面的填隙120和/或熔接接触凹槽103,并且固定端112可以通过使用侧板118附接到前(或上游)侧103a和保持板116。还应理解,钎焊或者焊接接头可以与本文讨论的填隙和熔接接头结合使用或代替它们使用。
[0021] 在第二个示例中,如图5所示,该组刷毛110被弯曲,使得固定端112相对于自由端114沿轴向位移。因此,保持板116被类似地弯曲,使得保持板116沿着该组刷毛110的长度的至少一部分延伸。再次,如图4所示,保持板116和该组刷毛110可以通过使用填隙和熔接附接到凹槽103。图5中示出的电子束熔接122是该组刷毛110可以如何附接到保持板116的另一示例。刷毛护罩140径向向外延伸到与保持板116大约相同的径向距离。即使在这个配置中,刷毛护罩140仍然防护并保护大部分刷毛110。
[0022] 在图6中,该组刷毛110如图5弯曲,但是在这个示例中,螺钉124(例如,平头螺钉)用于将保持板116附接到旋转部件102。除了在图4和图5中使用的填隙/摩擦组合之外,或替代地,螺钉124可以通过保持板116旋拧入旋转部件102中。还应理解,可以使用除螺钉之外的其他固件,例如,螺栓、销等。刷毛护罩140具有与静止部件104的径向向内表面相邻的端部。这种配置将为刷毛110提供最大的防护和保护,并且在间隙最小的应用中可以是理想的。
[0023] 如图7所示,燕尾组件可用于将保持板116、刷毛护罩140和该组刷毛110附接到旋转部件102。在这个示例中,凹槽103包括保持特征126,一旦该组刷毛110沿周向滑入凹槽103中,保持特征126将保持板116(在这个示例中,通过熔接122和侧板118的使用将保持板
116附接到该组刷毛110)保持在适当的位置。为了便于将该组刷毛110滑入凹槽103中,可以使用入口燕尾槽128(图7中的虚线所示)。刷毛护罩140从保持板116的端部径向向外延伸,并且绝大多数刷毛110被刷毛护罩140防护和保护。
[0024] 在本文所讨论的任何实施例中,保持板116可以整体加工进入旋转部件102,或者可以包括熔接或以其他方式附接到旋转部件102的单独元件。如果保持板116与旋转部件102是一体的,如本文所讨论的,可以使用入口凹槽/槽(类似于图7中所示的槽128)将该组刷毛110和刷毛护罩140插入旋转部件102中。在这个实施例中,可以使用相对小的入口槽
128,并且该实施例可以导致相对更柔顺的刷式密封件100,因为该组刷毛110和刷毛护罩
140在它们被送入凹/槽时可以弯曲。以这种方式弯曲该组刷毛110和刷毛护罩140可以导致刷式密封件100的段之间的较少的间隙泄漏,并且使将该组刷毛110保持在入口槽的区域中的问题最小化。该实施例将进一步减小刷式密封件100的总旋转质量,因为不需要额外的背板。
[0025] 在图8中,示出了对在图6和图7中示出的配置的修改。在这个实施例中,保持特征126(类似于图7)可以与销或平头螺钉124(类似于图6)一起使用,其中一个或多个销124可以用作刷式密封件100元件的防旋转机构。销124的各种配置是可能的(并且适用于本文所示的包括销124的任何实施例)。例如,(1)每个段可以使用一个防旋转销124,其中销124位于段的中间部分,或者恰好在段的端的内侧,以限制可能导致不平衡的段移动,(2)可以使用一个防旋转销124,其位于入口槽128(图7)的每一侧,或者(3)可以使用一个防旋转销
124,位于两个相邻的段端之间,并且在入口槽128(图7)的中间居中。刷毛护罩140靠近静止部件的径向向内表面延伸但不接触。
[0026] 无论刷式密封件100如何安装到旋转部件102上,刷式密封件100的该组刷毛110和/或刷毛护罩140的轴向角度有助于允许刷式密封件100有效地密封。由于刷式密封件100与旋转部件102一起旋转,如果该组刷毛110基本上沿周向成角度,则离心负载将趋于使刷毛伸直并在刷毛的根部引起弯曲应力。此外,如果允许该组刷毛110伸直,则刷毛将不容易向内移动,并且当刷式密封件100在转子偏移或振动期间朝向静止部件104移动时,刷毛可以变弯曲或损坏。因此,对于根据本发明的实施例的旋转刷式密封件100而言,不期望有大的倾斜角。
[0027] 因此,如本文所讨论的,该组刷毛110不如现有技术的刷式密封件那样基本上沿周向成角度,而是主要沿轴向成角度,并且由保持板116支撑并由刷毛护罩140防护/保护。这在图9中进一步示出,示出了刷式密封件100的局部轴向剖视图,示出了该组刷毛110不是基本上沿周向成角度的。当涡轮机处于操作状态时,该组刷毛110通过离心力压靠在保持板116上。根据本发明的实施例,如果密封件100被静止部件104推动,则轴向地使该组刷毛110成角度将使刷毛向前弯曲并远离保持板116。
[0028] 如图9所示,刷式密封件100可以包括一系列弧形段(图9中部分地示出了三个段S1、S2、S3,但是应理解,在实践中,刷式密封件100可以包括将形成完整的环的多个弧形段)。如图9所示,间隙132通常包括在段之间,被称为对接间隙132。如图9所示,弹簧134可以插入一个或多个对接间隙132中。弹簧134可以起到允许由于刷式密封件100在启动时比旋转部件102加热得更快而引起的热膨胀以及考虑到旋转部件102和刷式密封件100之间不同的热膨胀系数的作用。弹簧134还用于保持段上的压力以使空气动力振动减幅。弹簧134可以包括任何所需形状的薄且刚性的弹簧,诸如波形弹簧。弹簧134的不同形状和配置的三个示例在图10-12中的间隙132的分解视图中示出。图9进一步示出了防旋转平头螺钉124(如结合图8所讨论的),其中平头螺钉124位于段S2的中间。
[0029] 在本发明的一个实施例中,压力负载从左到右参考图4-8,刷毛护罩140面向刷毛密封件的更高压力侧,而保持板116暴露于刷毛密封件的具有较低压力的下游侧。在这样的布置中,压力和离心力都用于将该组刷毛110压靠在保持板116上并平衡压力负载。在本发明的另一个实施例中,压力负载可以是从右到左(或从左到右,取决于涡轮机的方向),其中保持板116暴露于更高压力侧,并且刷毛护罩140面向更低压力侧。
[0030] 可以设定该组刷毛110的轴向角度以实现期望的柔性,而不需要过多的轴向空间。在一个实施例中,该组刷毛110可以相对于旋转部件102在轴向方向上以大约15度至大约70度(例如,大约30度至45度)的轴向角度成角度。
[0031] 如本文所讨论的,该组刷毛110的周向角不是使刷式密封件100具有柔性的必要条件。然而,基本上小于轴向角的小周向角(例如,在大约0到15度的范围内)对于密封件100可以是有益的,不是由于柔性原因,而是为了可操作性。因此,可以使用在周向方向上的小倾斜角,其中该组刷毛110将由于倾斜角而收缩,从而在静止或低速下打开密封件100和静止部件104之间的空隙以避免在瞬变期间摩擦。当速度上升到操作状态时,该组刷毛110将伸展,减小倾斜角度,从而封闭该组刷毛110的尖端和静止部件104之间的间隙。
[0032] 根据本发明的实施例的刷式密封件100的另一个好处是,由刷式密封件100产生的热量不会像传统的刷式密封件那样引起转子弯曲,因为刷毛尖端在静止部件104上滑动。由静止部件104上的该组刷毛110的尖端的摩擦产生的热量将部分地进入静止部件104,并且部分地通过该组刷毛110泄漏而被带走。因此,几乎没有热量进入旋转部件102。相反,在传统的刷式密封件中,刷毛尖端摩擦旋转部件的表面,直接加热旋转部件。旋转部件的这种加热可以导致旋转部件弯曲并进一步增加不期望的不均匀加热。
[0033] 如图4-8所示,附加密封件也可以与刷式密封件100结合使用。例如,可以使用一个或多个齿密封件,诸如J形带密封件130。J形密封件130可以具有附接到旋转部件102的固定端和从旋转部件102朝向静止部件104径向向外延伸的自由端。J形密封件130可以定位在刷式密封件100的轴向上游和/或下游。
[0034] 图13示出了根据本发明的方面的刷式密封件100的俯视横截面视图。刷毛护罩140包括比柔性刷毛110中的刷毛更厚和更硬的第二组刷毛。仅作为一个示例,柔性刷毛110可以由具有约2.5密耳至约4密耳的直径的刷毛构成。刷毛护罩140中的刷毛具有约5密耳至约10密耳的更厚的直径。更厚和更硬的刷毛140保护和防护更薄和更柔韧的刷毛110。更薄的刷毛在密封方面更好,但更容易受到流动或流动扰动的损坏或变形。更厚的刷毛在密封方面效果较差(与更薄的刷毛相比),但更能抵抗流动造成的损坏。本文的厚/薄刷毛的组合导致更坚固和更好的密封刷密封。层110和140中的刷毛两者都可以由钴合金、哈氏合金25、哈氏合金188或特定应用中所期望的任何其他合适的材料构成。
[0035] 图14示出了根据本发明的方面的刷式密封件100的俯视横截面视图。刷毛护罩1440由金属片构成。金属板可具有约5密耳至约10密耳或更高的厚度,并且还可以由钴合金、哈氏合金25、哈氏合金188或任何其它合适的材料制成。金属板的固体性质为柔性刷毛
110提供了优异的防护和保护,因为当与刷毛层或多层刷毛层相比时不存在“无间隙”。然而,金属板层1440仍然保持柔性并且如果它接触静止部件的径向向内表面则可以径向向内弯曲。在大多数应用中,金属薄板层1440的径向向外边缘将被设计成使其不接触静止部件,但仍为刷毛110提供防护和保护。
[0036] 本文所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的,而不是要对本公开做出限制。如本文所使用的,单数形式“一个”、“一”和“该”也旨在包括复数形式,除非上下文另有明确指示。将进一步理解的是,术语“包括”、“包括有”、“包含”和/或“包含有”当在本申请文件中使用时指明所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在,但并不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或添加。
[0037] 本书面说明使用示例来披露本发明,包括最佳模式,同时也让本领域的任何技术人员能够实践本发明,包括制造并使用任何设备或系统,以及执行任何相关的或所涵盖的方法。本发明的专利保护范围由权利要求书定义,并可包括本领域技术人员知道的其他示例。旨在使该其它示例落在权利要求书的范围内,如果它们具有与权利要求书的文字语言没有区别的结构要素,或者它们包括与权利要求书的文字语言无实质区别的等效结构要素。
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