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一种反动式涡轮的定子叶片扇形段(10)，包括多个叶片(12)的整体式组、连接在叶片的径向内顶部之间的弧形顶部护罩(14)，以及在叶片的径向外顶部上延伸的弧形安装部分(15)，该弧形顶部护罩形成有多个从顶部护罩中径向向内延伸的密封部件(20，26，28)。

1.  一种反动式涡轮的定子叶片扇形段(10)，包括多个叶片(12)的整体式组、连接在所述叶片的径向内顶部之间的弧形顶部护罩(14)，以及在所述叶片的径向外顶部上延伸的弧形安装部分(15)，所述弧形顶部护罩(14)形成有多个从所述顶部护罩(14)中径向向内延伸的密封部件(20，26，28)。

2.  根据权利要求1所述的反动式涡轮的定子叶片扇形段，其特征在于，所述多个密封部件包括密封带(26，28)和刷式密封件(20)的组合。

3.  根据权利要求1所述的反动式涡轮的定子叶片扇形段，其特征在于，所述多个密封部件包括迷宫式密封齿(46，48)和刷式密封件(45)的组合。

4.  根据权利要求1所述的反动式涡轮的定子叶片扇形段，其特征在于，所述多个密封部件包括一对密封带(26，28)，在刷式密封件(20)各侧设有一个。

5.  根据权利要求1所述的反动式涡轮的定子叶片扇形段，其特征在于，所述多个密封部件包括一对迷宫式密封齿(46，48)，在刷式密封件(45)各侧设有一个。

6.  根据权利要求1所述的反动式涡轮的定子叶片扇形段，其特征在于，所述多个密封部件安装在弧形插入物(64)中，而所述弧形插入物容纳在所述顶部护罩的沟槽(62)中。

7.  根据权利要求6所述的反动式涡轮的定子叶片扇形段，其特征在于，所述多个密封部件包括在侧面设有一对迷宫式密封齿(72，74)的刷式密封件(68)。

8.  根据权利要求1所述的反动式涡轮的定子叶片扇形段，其特征在于，所述整体式组(12)由单个实心块体机加工而成。

9.  根据权利要求1所述的反动式涡轮的定子叶片扇形段，其特征在于，所述多个密封部件包括容纳在所述顶部护罩的沟槽(18)中的刷式密封插入物(16)，以及位于所述刷式密封插入物的相对侧上的其它密封部件(26，28)。

10.  根据权利要求9所述的反动式涡轮的定子叶片扇形段，其特征在于，所述其它密封部件包括密封带(26，28)。

带有整体密封装置的成组反动式喷嘴的顶部护罩
技术领域
本发明涉及具有位于旋转部件和非旋转部件之间的密封装置的蒸汽轮机，更具体地涉及结合在反动式涡轮的成组定子叶片的整体式顶部护罩中的密封结构。
背景技术
反动式蒸汽轮机的各级均包括安装在鼓形转子上的多个周向间隔开的涡轮叶片，而鼓形转子被多个固定的反动式定子叶片包围。涡轮叶片和喷嘴形成了一个涡轮级，并限定了主流的流动路径。相比而言，在冲动式涡轮中，涡轮叶片安装在转子叶轮的周边上，而喷嘴隔板支撑在周围的膜片上。在任何情况下都非常需要尽可能地减少或消除众多源于主蒸汽流动路径中的蒸汽泄漏路径。
反动式涡轮的一个泄漏来源是设有整体式顶部护罩的成组反动式定子叶片和相对的转子径向外部之间的径向间隙。一种用于密封这种径向间隙的已知技术涉及到在转子上使用可插入的密封带，其与已涂有耐磨涂层的反动式定子顶部护罩上的密封面相对。另一现有技术涉及到在喷嘴或定子叶片的内部自由端处结合径向突出的迷宫式齿，其与涡轮转子的径向相对的部件形成了迷宫式密封。例如参见共同拥有的美国专利No.6786699。在冲动式涡轮中，迷宫式密封齿和刷式密封件的组合还可用在喷嘴隔板的径向内端处的膜片内连板和转子密封面之间的界面上。例如参见共同拥有的美国专利No.6669443和共同拥有的美国专利No.6290232。
然而，仍然需要一种有效的密封结构，其可用于具有整体式顶部护罩的成组反动式涡轮的定子叶片中，能够有效地减小顶部护罩和相对的转子密封面之间的径向间隙。
发明内容
本发明涉及用于带有整体式顶部护罩的成组反动式定子叶片扇形段(segment)的新颖密封结构。示例性的实施例涉及结合有多个叶片和密封结构的整体式单件定子叶片扇形段，该密封结构可包括与装配好的蒸汽轮机中的转子密封面相对的密封带、刷式密封件或整体式密封齿的组合。
对于本发明的目的来说，用语“带有整体式顶部护罩的成组反动式定子叶片”指通过机加工成一件或一组而成组化在一起的多个(两个或更多，可多达50个)带有整体式护罩的反动式涡轮的定子叶片，其中两组或更多组可构成360°的环；或者通过焊接或铜焊单个叶片以形成叶片组，其中两组或更多组也可构成360°的环。
在第一种结构中，经机加工的单件式定子叶片扇形段包括多个叶片、整体式顶部护罩和整体式燕尾(或其它安装结构)。定子的顶部护罩在多个叶片的上方延伸，与其顶部相连，并设有通常居中设置的插入物。该插入物包括刷式密封件，并且插入物的侧部设有处于刷式密封件的上游和下游的传统填缝式密封带。在第二种示例性结构中，整体式定子顶部护罩设有通常轴向居中设置(即在流动方向上)的插入物，其具有包括设在插入物上游和下游的整体式经机加工的迷宫式密封齿的刷式密封件。在第三种结构中，定子顶部护罩机加工成包括燕尾槽，其内可插入密封带组件。这种可插入的密封带组件设有轴向居中设置的刷式密封件，其带有位于刷式密封件的上游及下游的整体地迷宫式密封齿。
对于所有结构而言，可将相对的转子面机加工成包括高-低-高的面结构，或者低-高-低的面结构，以便与顶部护罩中的类似密封装置相匹配。另外，密封件、相对密封面的具体数量和特定密封件的选择和/或密封件的组合可根据具体应用的情况而变。
因此，本发明就其更广义的方面来说涉及一种反动式涡轮的定子叶片扇形段，其包括多个叶片的整体式组、连接在叶片的径向内顶部之间的弧形顶部护罩，以及在叶片的径向外顶部上延伸的弧形安装部分，该弧形顶部护罩形成有多个从顶部护罩中径向向内延伸的密封部件。
在另一方面，本发明涉及一种反动式涡轮的定子叶片扇形段，其包括多个叶片的经机加工的整体式组、连接在叶片的径向内顶部之间的弧形顶部护罩，以及在叶片的径向外顶部上延伸的弧形安装部分，该弧形顶部护罩形成有多个从顶部护罩中径向向内延伸的密封部件，其中所述多个密封部件包括容纳在顶部护罩的沟槽中的刷式密封插入物，以及位于刷式密封件的两侧上的其它密封部件。
现在将结合以下附图来详细地描述本发明。
图1是成组的反动式定子叶片扇形段的透视图；
图2是包含根据本发明第一示例性实施例的密封结构的成组反动式定子叶片扇形段的局部端视图；
图3是包含根据本发明第二示例性实施例的密封结构的成组反动式定子叶片扇形段的局部端视图；和
图4是包含根据本发明第三示例性实施例的密封结构的成组反动式定子叶片扇形段的局部端视图。
图中各标号的含义如下：10成组反动式定子叶片扇形段；12多个反动式叶片；14顶部护罩；15安装部分；16刷式密封插入物；18沟槽；19径向内表面；20刷式密封件；22密封面；24涡轮转子；26，28密封带；30，32沟槽；34，36密封面；38反动式定子叶片扇形段；40顶部护罩；42刷式密封插入物；43沟槽；44径向内表面；45刷式密封件；46，48迷宫式密封齿；50，52密封面；54转子；56涡轮密封面；58反动式叶片扇形段；60整体式顶部护罩；61径向内表面；62燕尾槽；64弧形的密封带组件插入物；66轴向居中设置的刷式密封件；68刷式密封件；70涡轮密封面；72，74迷宫式密封齿；76，78密封面；80转子。
参见图1，成组的反动式定子叶片扇形段10包括多个反动式叶片12、位于叶片径向内端处的整体式弧形顶部护罩14，以及位于叶片径向外端处的燕尾或其它安装结构14。虽然图中显示了一组四个叶片12，然而应当理解，该扇形段可包括其它数量的叶片，例如6个、8个、12个叶片，并且可多达50个或更多个叶片，它们形成了180°的扇形段。两个或更多个这样的扇形段一起形成了反动式叶片的360°的封闭环。
在该优选设计中，叶片扇形段14由单块金属材料、优选为不锈钢合金机加工而成，然而，各叶片还可通过焊接、铜焊或其它合适的手段来成组化，从而形成一个扇形段。
现在来看图2，叶片扇形段10、具体地说是顶部护罩14设有组合的带式密封和刷式密封装置。具体地说，刷式密封插入物16可滑动地容纳在形成于顶部护罩14的径向内表面19上的沟槽18内。该插入物结合有刷式密封件20，其径向向内地延伸至紧邻于涡轮转子24的密封面22的位置。在顶部护罩的表面19中的处于刷式密封插入物两侧上的相应沟槽30，32中设有一对密封带26，28，并通过如冷作硬化来固定。这些密封带向内延伸，使其顶部紧邻于转子24的相应密封面34，36。应注意的是，密封带26，28以与涡轮密封面面对面的高-低-高结构而分别设在通常轴向居中设置的刷式密封件16的上游和下游(相对于蒸汽流动的方向)。
图3显示了与反动式定子叶片扇形段38相关的另一种设置。在这个实施例中，顶部护罩40设有通常轴向居中设置的刷式密封插入物42，其处于形成在顶部护罩的径向内表面44上的凹槽43中，并带有类似于图2所示插入物16的刷式密封件45。在刷式密封插入物42的上游和下游分别与顶部护罩40整体式地形成有迷宫式密封齿46，48，它们与转子54上的密封面50和52相互作用。刷式密封件45向内延伸至涡轮的密封面56。这里再次显示了高-低-高的密封面结构，但是如图2中的情况一样，这种结构可转变成低-高-低的结构。
图4显示了本发明的又一实施例，其中反动式叶片扇形段58包括整体式顶部护罩60，其径向内表面61形成有容纳了密封带组件插入物64的燕尾槽62。插入物64设有通常轴向居中设置的刷式密封件66，其具有向内延伸至紧邻于涡轮密封面70的位置处的刷式密封件68。插入物64还形成有整体式的上游迷宫式密封齿72和下游迷宫式密封齿74，它们径向向内地延伸至紧邻于转子80的相应密封面76，78的位置。如之前实施例中的一样，通过对密封件进行适当的修改，便可将高-低-高的密封面结构转变成低-高-低的结构。可以理解，迷宫式密封齿72，74可由类似于图2所示的密封带替代。
上述密封结构减小了转子和反动式定子叶片的顶部护罩之间的径向间隙，同时减少了转子的装配时间，并消除了在反动式定子叶片的顶部护罩上喷涂耐磨涂层的需求。可以理解，顶部护罩可包含带有密封带、刷式密封件或迷宫式密封齿的任意组合的密封装置和/或密封插入物。
虽然已经结合目前被认为是最实际且最优选的实施例来介绍了本发明，然而应当理解，本发明并不局限于所公开的实施例，相反，本发明旨在覆盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种改型和等效装置。