一种具有内齿槽的径向轮缘密封结构.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109653808A(43)申请公布日2019.04.19(21)申请号201811456646.5(22)申请日2018.11.30(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市碑林区咸宁西路28号(72)发明人李军程舒娴李志刚宋立明(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人徐文权(51)Int.Cl.F01D11/00(2006.01)F01D11/08(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图7页(54)发明名称一种具有内齿槽的径向轮缘密封结构(57)摘要本发明公开了一种具有内齿槽的径向轮缘密封结构，该径向轮缘密封结构(2)设置在燃气透平转-静盘腔(1)内，包括互相配合的径向密封外齿(5)和径向密封内齿(6)；其中，径向密封内齿(6)的内齿上端面(7)均匀开设有若干内齿槽(8)。本发明提供的一种具有内齿槽的径向轮缘密封结构，能够有效地减小高温燃气入侵的程度，改善轮缘密封的封严性能，从而避免涡轮盘过热失效，同时还可以降低从压气机处引入的低温冷却气流的使用量，进而使得机组的效率得以提高。CN109653808ACN109653808A权利要求书1/1页1.一种具有内齿槽的径向轮缘密封结构，其特征在于，该径向轮缘密封结构(2)设置在燃气透平转-静盘腔(1)内，包括互相配合的径向密封外齿(5)和径向密封内齿(6)；其中，径向密封内齿(6)的内齿上端面(7)均匀开设有若干内齿槽(8)。2.根据权利要求1所述的一种具有内齿槽的径向轮缘密封结构，其特征在于，内齿槽槽宽(14)取值范围为3～5mm，内齿槽槽深(9)取值范围为2～4mm。3.根据权利要求1所述的一种具有内齿槽的径向轮缘密封结构，其特征在于，当内齿槽倾斜角度(16)在0°与90°之间时，内齿槽(8)为斜向槽，且内齿槽(8)的沟槽方向与透平静叶喷嘴(3)出口气流方向一致。4.根据权利要求1所述的一种具有内齿槽的径向轮缘密封结构，其特征在于，当内齿槽倾斜角度(16)为0°时，内齿槽(8)为周向槽，周向槽的槽数由内齿槽槽宽(14)、内齿槽槽间隔板厚度(15)和内齿长度(17)共同决定，多个周向槽等宽或者不等宽。5.根据权利要求1所述的一种具有内齿槽的径向轮缘密封结构，其特征在于，当内齿槽倾斜角度(16)为90°时，内齿槽(8)为轴向槽。6.根据权利要求1所述的一种具有内齿槽的径向轮缘密封结构，其特征在于，内齿槽(8)槽间由内齿槽槽间隔板(13)隔开，内齿槽槽间隔板厚度(15)为1mm。7.根据权利要求1所述的一种具有内齿槽的径向轮缘密封结构，其特征在于，径向密封内齿(6)的内齿上端面(7)上设置有内齿槽前端挡板(10)，且内齿槽前端挡板厚度(11)为1mm。2CN109653808A说明书1/4页一种具有内齿槽的径向轮缘密封结构技术领域[0001]本发明涉及一种轮缘密封结构，具体涉及一种具有内齿槽的径向轮缘密封结构，用于燃气透平及高温蒸汽透平转-静盘腔间隙处，具有减少盘腔燃气入侵的作用。背景技术[0002]在航空发动机、重型燃气轮机、超临界以及超超临界蒸汽轮机等叶轮机械中，主流流道高温气体流过静叶喷嘴后，由于受到动静尾迹和动叶势位流场的共同作用，会在转-静部件中间区域沿周向交替形成高压流动区以及低压流动区。在高压流动区处因主流流道压力高于涡轮盘腔内部压力，会发生高温燃气入侵的现象。研究表明燃气入侵现象是导致涡轮盘过热失效的重要因素。面对燃气入侵现象引起涡轮盘过热失效问题，目前工程中主要通过从压气机级引入冷却气流来冷却涡轮盘以及安装先进结构的轮缘密封等措施来解决。[0003]轮缘密封安装在由静叶隔板与旋转涡轮盘等转静部件所构成的转-静盘腔的边缘处，通过增加高温燃气侵入涡轮盘的流动阻力，从而阻遏燃气入侵，因而对涡轮盘的安全性能具有重要作用。研究表明在轮盘轮缘位置设置轮缘密封可以有效的减少高温燃气入侵量，而密封的几何结构会对其性能产生显著影响。目前常用的轮缘密封结构有轴向密封，径向密封等。根据安装位置的不同又分为涡轮盘前腔轮缘密封以及涡轮盘后腔轮缘密封。研究表明：在涡轮盘内，由于转盘泵送效应，从压气机引入的冷气流会沿着静盘上升，会与从主流进入涡轮盘的入侵流在密封间隙处相遇并掺混；增加入侵流在盘面的流动阻力能够显著减小燃气入侵程度，同时增强冷气流和入侵高温气流的掺混程度也能够使得燃气入侵程度减小。目前实际工程应用中通常采用径向轮缘密封代替传统的轴向轮缘的方法能够减小燃气入侵的程度，但是减小程度有限。研究表明：相比于使用轴向密封结构，采用径向密封时，由于径向密封内齿的设置可以迫使沿动盘面上升的冷气流向静盘面流动，从而使得入侵气流与冷气流在由径向密封内齿构成的密封径向间隙内充分混合