CN102900473A - 用于涡轮机械分段的密封件 - Google Patents

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CN102900473A CN2012102606360A CN201210260636A CN102900473A CN 102900473 A CN102900473 A CN 102900473A CN 2012102606360 A CN2012102606360 A CN 2012102606360A CN 201210260636 A CN201210260636 A CN 201210260636A CN 102900473 A CN102900473 A CN 102900473A
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S.N.吉里
A.G.帕蒂尔
N.罗伊
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Abstract

本发明涉及用于涡轮机械分段的密封件。在一个实施例中,密封件具有第一密封端部、第二密封端部、以及位于第一密封端部和第二密封端部之间的中间部分,其中,密封件具有至少一个计量孔,计量孔构造成对越过密封件的泄漏流进行控制。

Description

用于涡轮机械分段的密封件
技术领域
本说明书所公开的主题涉及密封件,更具体地,涉及设置在涡轮机械的分段之间的密封件。
背景技术
各种涡轮机械(例如,涡轮机和压缩机)可以包括设置在分段之间的密封件。例如,燃气涡轮机可以包括环绕转子周向地布置的固定分段,燃气涡轮机包括涡轮机叶片。不幸的是,分段会经历热膨胀和收缩、振动、弯曲和其他力,这会降低中间密封件的有效性。此外,密封件会经历不同流体流(例如,驱动涡轮机叶片的热气流和对分段进行冷却的空气流)之间的大的压力差。结果,密封件会经历非受控量的泄漏,这会降低涡轮机械(例如,燃气涡轮机)的性能和可靠性。相应地,需要密封件来解决现有密封件的这些缺陷中的一项或多项。
发明内容
下面概述与原始要求保护的发明的范围相应的某些实施例。这些实施例并非要限制要求保护的发明的范围,相反,这些实施例只是旨在提供对本发明的可能形式的简要概述。实际上,本发明可以包括各种形式,这些形式可以与下列描述的实施例类似或不同。
在第一实施例中,系统包括密封件,密封件具有第一密封端部、第二密封端部、以及位于第一密封端部和第二密封端部之间的中间部分,其中,密封件包括至少一个计量孔,计量孔构造成对沿着密封件的泄漏流动进行控制。
进一步的,所述至少一个计量孔构造成将所述泄漏流引导至至少一个区域,以对所述至少一个区域进行冷却。
进一步的,所述至少一个计量孔构造成将所述泄漏流导向具有所述第一密封端部的第一密封区域和具有所述第二密封端部的第二密封区域。
进一步的,所述第一密封端部包括围绕第一空间彼此相对设置的第一弯曲密封界面和第二弯曲密封界面,并且所述第二密封端部包括围绕第二空间彼此相对设置的第三弯曲密封界面和第四弯曲密封界面。
进一步的,所述第一弯曲密封界面和所述第二弯曲密封界面构造成彼此相向和彼此远离地弹性偏转,并且所述第三弯曲密封界面和所述第四弯曲密封界面构造成彼此相向和彼此远离地弹性偏转。
进一步的,所述第一弯曲密封界面和所述第二弯曲密封界面构造成使所述第一密封端部能够沿着第一密封区域旋转,并且所述第三弯曲密封界面和所述第四弯曲密封界面构造成使所述第二密封端部能够沿着第二密封区域旋转。
进一步的,所述密封件是一件式结构,所述一件式结构具有所述第一密封端部、所述第二密封端部、以及所述中间部分,所述第一密封端部包括具有所述第一弯曲密封界面和所述第二弯曲密封界面的第一U形端部,并且所述第二密封端部包括具有所述第三弯曲密封界面和所述第四弯曲密封界面的第二U形端部。
进一步的,所述密封件包括第一部件,所述第一部件具有所述第一密封端部的所述第一弯曲密封界面、所述中间部分的第一中间部分、以及所述第二密封端部的所述第三弯曲密封界面,并且所述密封件包括第二部件,所述第二部件具有所述第一密封端部的所述第二弯曲密封界面、所述中间部分的第二中间部分、以及所述第二密封端部的所述第四弯曲密封界面。
进一步的,所述第一部件包括第一金属,并且所述第二部件包括与所述第一金属不同的第二金属。
进一步的,所述第一弯曲密封界面和所述第二弯曲密封界面彼此远离地弯曲、然后沿着远离所述第一中间部分和所述第二中间部分的第一方向彼此相向地弯曲,并且所述第三弯曲密封界面和所述第四弯曲密封界面彼此远离地弯曲、然后沿着远离所述第一中间部分和所述第二中间部分的第二方向彼此相向地弯曲。
进一步的,所述第一弯曲密封界面和所述第二弯曲密封界面沿着远离所述第一中间部分和所述第二中间部分的第一方向彼此远离地弯曲、然后沿着朝向所述第一中间部分和所述第二中间部分的第二方向彼此远离继而彼此相向地弯曲,并且所述第三弯曲密封界面和所述第四弯曲密封界面沿着远离所述第一中间部分和所述第二中间部分的第三方向彼此远离地弯曲、然后沿着朝向所述第一中间部分和所述第二中间部分的第四方向彼此远离继而彼此相向地弯曲。
进一步的,所述中间部分包括沿着相对的方向交替弯曲的波浪形部分。
进一步的,所述密封件是涡轮机械密封件。
进一步的,所述系统包括涡轮机械,所述涡轮机械具有设置在第一涡轮机械分段和第二涡轮机械分段之间的所述密封件。
在第二实施例中,系统包括涡轮机械密封件,涡轮机械密封件具有第一密封端部,第一密封端部具有围绕第一空间彼此相对设置的第一弯曲密封界面和第二弯曲密封界面,第一弯曲密封界面和第二弯曲密封界面构造成彼此相向和彼此远离地弹性弯曲。涡轮机械密封件还包括第二密封端部,第二密封端部包括围绕第二空间彼此相对设置的第三弯曲密封界面和第四弯曲密封界面,第三弯曲密封界面和第四弯曲密封界面构造成彼此相向和彼此远离地弹性弯曲。涡轮机械密封件还包括中间部分,中间部分在第一密封端部和第二密封端部之间延伸。
进一步的,所述中间部分包括至少一个孔,所述至少一个孔构造成将冷却流导向具有所述第一密封端部的第一密封区域和具有所述第二密封端部的第二密封区域。
进一步的,所述涡轮机械密封件构造成轴向地或周向地装载在第一涡轮机械分段和第二涡轮机械分段之间。
进一步的,所述涡轮机械密封件是一件式结构。
进一步的,所述涡轮机械密封件包括第一板和第二板,所述第一板和所述第二板具有不同的热膨胀系数,以使所述涡轮机械密封件响应于所述第一板和所述第二板的不同程度的热膨胀发生热弯曲。
进一步的,所述第一密封端部包括具有所述第一弯曲密封界面和所述第二弯曲密封界面的第一U形端部,并且所述第一U形端部具有联接到所述中间部分的第一固定端、以及与所述第一固定端相对的第一自由端;所述第二密封端部包括具有所述第三弯曲密封界面和所述第四弯曲密封界面的第二U形端部,并且所述第二U形端部具有联接到所述中间部分的第二固定端、以及与所述第二固定端相对的第二自由端。
进一步的,所述第一自由端和所述第二自由端从所述中间部分沿着相对的方向延伸。
进一步的,所述中间部分包括沿着相对的方向交替弯曲的波浪形部分。
进一步的,所述第一弯曲密封界面或第二弯曲密封界面、所述第三密封界面或第四密封界面、所述波浪形部分、或其任意组合构造成在第一涡轮机械分段和第二涡轮机械分段之间提供曲折的空气流路径。
在第三实施例中,系统包括涡轮机械密封件,涡轮机械密封件具有第一板,第一板具有第一弯曲密封界面、第二弯曲密封界面、以及在第一弯曲密封界面和第二弯曲密封界面之间延伸的第一中间部分。涡轮机械密封件还包括第二板,第二板具有第三弯曲密封界面、第四弯曲密封界面、以及在第三弯曲密封界面和第四弯曲密封界面之间延伸的第二中间部分。涡轮机械密封件的第一中间部分和第二中间部分联接在一起。此外,第一弯曲密封界面和第三弯曲密封界面构造成围绕第一空间彼此相向和彼此远离地弹性弯曲,第二弯曲密封界面和第四弯曲密封界面构造成围绕第二空间彼此相向和彼此远离地弹性弯曲。此外,涡轮机械密封件的第一板和第二板具有不同的热膨胀系数,以引起涡轮机械密封件响应于第一板和第二板的不同程度的热膨胀而热弯曲。
进一步的,所述涡轮机械密封件包括延伸穿过所述第一中间部分和所述第二中间部分的至少一个孔,并且所述至少一个孔构造成对泄漏流进行计量并引导所述泄漏流以对至少一个区域进行冷却。
进一步的,所述系统包括涡轮机械,所述涡轮机械具有设置在第一分段和第二分段之间的所述涡轮机械密封件。
附图说明
当参照附图阅读如下详细说明时,将更好理解本发明的这些和其他特征、方面和优点,在各个附图中相同的附图标记表示相同的部件,其中:
图1是根据某些实施例的具有一个或多个密封件的涡轮机系统的框图;
图2是具有多个计量孔的两件式密封件的实施例的透视图,其中,密封件的相对端部向内弯曲以限定相对的U形端部;
图3是安装在涡轮机械的相邻分段之间的图2的两件式密封件的实施例的横截面侧视图;
图4是安装在涡轮机械的相邻分段之间的图2的两件式密封件的实施例的横截面侧视图,其示出密封件响应于热梯度的行为;
图5是图2的两件式密封件的实施例的横截面侧视图,其示出密封件的各种尺寸;
图6是沿着图5的线6-6取得的图2至图5的两件式密封件的俯视图,其示出在相等尺寸圆孔的交错构造中的计量孔的实施例;
图7是沿着图5的线6-6取得的图2至图5的两件式密封件的俯视图,其示出在相等尺寸圆孔的圆形构造中的计量孔的实施例;
图8是沿着图5的线6-6取得的图2至图5的两件式密封件的俯视图,其示出在不等尺寸圆孔的多行构造中的计量孔的实施例;
图9是沿着图5的线6-6取得的图2至图5的两件式密封件的俯视图,其示出在相等尺寸圆孔的单行构造中的计量孔的实施例;
图10是沿着图5的线6-6取得的图2至图5的两件式密封件的俯视图,其示出在不同形状孔(例如,椭圆形、方形和矩形孔)的多行构造中的计量孔的实施例;
图11是沿着图5的线6-6取得的图2至图5的两件式密封件的俯视图,其示出在不同形状孔(例如,人字形、菱形和X形孔)的多行构造中的计量孔的实施例;
图12是沿着图5的线6-6取得的图2至图5的两件式密封件的俯视图,其示出在不同形状孔(例如,三角形和圆形孔)的多行构造中的计量孔的实施例;
图13是沿着图6的线13-13取得的图2至图12的两件式密封件的部分横截面侧视图,其示出计量孔中的一个的实施例,计量孔具有呈垂直角度的恒定直径的圆柱形;
图14是沿着图6的线13-13取得的图2至图12的两件式密封件的部分横截面侧视图,其示出具有可变直径的圆锥形的计量孔中的一个的实施例;
图15是沿着图6的线13-13取得的图2至图12的两件式密封件的部分横截面侧视图,其示出计量孔中的一个的实施例,计量孔具有呈非垂直角度的恒定直径的圆柱形;
图16是沿着图6的线13-13取得的图2至图12的两件式密封件的部分横截面侧视图,其示出具有分叉路径(例如,Y形分开路径)的计量孔中的一个的实施例;
图17是沿着图6的线13-13取得的图2至图12的两件式密封件的部分横截面侧视图,其示出具有分叉路径(例如,V形分开路径)的计量孔中的一个的实施例;
图18是具有多个计量孔的两件式密封件的实施例的透视图,其中,密封件的相对端部向外弯曲以限定相对的W型端部;
图19是安装在涡轮机械的相邻分段之间的图18的两件式密封件的实施例的横截面侧视图;
图20是图18的两件式密封件的实施例的横截面侧视图,其示出密封件的各种尺寸;
图21是具有多个计量孔的一件式密封件的实施例的透视图,其中,密封件的相对端部沿着相对方向弯曲以限定S形的几何形状;
图22是安装在涡轮机械的相邻分段之间的图21的一件式密封件的实施例的横截面侧视图;
图23是图21的一件式密封件的实施例的横截面侧视图,其示出密封件的各种尺寸;
图24是具有多个计量孔的一件式密封件的实施例的透视图,其中,密封件包括中间波浪形部分和相对的弯曲端部(例如,U形端部);
图25是安装在涡轮机械的相邻分段之间的图24的一件式密封件的实施例的横截面侧视图;
图26是图24的一件式密封件的实施例的横截面侧视图,其示出密封件的各种尺寸;
图27是没有计量孔的一件式密封件的实施例的透视图,其中,密封件包括中间波浪形部分和相对的弯曲端部(例如,U形端部);知
图28是安装在密封区域内的图27的一件式密封件的实施例的横截面侧视图。
具体实施方式
下面将描述本发明的一个或多个具体实施例。为了提供对这些实施例的简洁描述,在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。应当理解,在任意这种实际实施方式的开发中,如在任意工程或设计项目中,必须做出众多实施方式专用决策以实现开发者的特定目标(例如符合系统相关和商业相关的限制),这些特定目标会根据实施方式不同而改变。此外,应当理解,这种开发尝试会是复杂且耗时的,但对于受益于本发明的本领域技术人员来说仍然是设计、制造和生产的例行任务。
当介绍本发明的各种实施例的元件时,未定数量术语以及“所述”意欲表示存在一个或多个元件。术语“包括”、“包含”和“具有”意指包括性的,并且表示可以存在除列出的元件之外的附加元件。
如下文详细描述的,公开的实施例包括可以用于涡轮机械(例如压缩机和涡轮机)和其他应用中的各种密封件。在某些实施例中,密封件可以包括特别设计用以控制泄漏和/或冷却各种密封表面的孔。在下面的描述中,这些孔可以被称作计量孔或冲击冷却孔,然而孔可以提供计量和冷却功能的任意组合。例如,孔可以具有具体的大小和/或形状以对从密封件的一侧到密封件的相对侧的泄漏的量(例如,泄漏流率)进行控制或计量。以此方式,计量的泄漏流可以确保在密封件和沿着涡轮机械的密封表面之间不产生非受控量的泄漏。此外,孔可以具有具体的大小、形状或角度以向密封件上或附近的热区提供冷却流。在某些实施例中,孔可以构造成提供薄膜冷却(film cooling)或冲击冷却(impingement cooling)。除了公开的孔之外,密封件可以具有弯曲端部,以能够沿着涡轮机械的密封表面进行枢转或旋转。例如,弯曲端部可以确保在密封件和密封表面之间保持接触,而不考虑由热膨胀和收缩、振动等引起的任意移动。弯曲端部还可以用作弹簧,以使得保持沿着密封表面的偏置力。公开的密封件可以包括一件式密封件和多件式密封件(例如由两种不同材料制成的两件式密封件)。在某些实施例中,两件式密封件可以由两种不同材料(例如,双金属)制成,这两种不同材料具有不同的热膨胀系数。因此,密封件的不同材料对于热变化会有不同的响应,从而产生热弯曲以辅助对密封表面进行密封。在下列描述中,尽管是参照涡轮机系统10,然而公开的密封件可以使用在任意类型的涡轮机械、燃烧系统、热流体系统等中。
图1是涡轮机系统10的实施例的框图,涡轮机系统10可以使用下文更详细描述的密封件中的一个或多个。图示的涡轮机系统10包括联接到载荷14(例如发电机)的燃气涡轮发动机12。燃气涡轮发动机12包括压缩机16、多个燃烧器18、涡轮机22和排气部分24,每个燃烧器18具有至少一个燃料喷嘴20。如图所示,一个或多个轴26连接载荷14、压缩机16和涡轮机22。压缩机16和涡轮机22各自包括具有叶片的转子,叶片在定子或护罩内围绕旋转轴线28旋转。在操作中,压缩机16接收空气30并将压缩空气32传输至燃烧器18和/或燃料喷嘴20,然后燃料喷嘴20将燃料34(或空气-燃料混合物)喷射到燃烧器18中的燃烧区域内。转而,空气-燃料混合物在燃烧器18内燃烧以产生热燃烧气体36,热燃烧气体36驱动涡轮机18内的叶片。当驱动涡轮机使得轴26旋转时,压缩机16被驱动以将空气16压缩到燃烧器18和/或燃料喷嘴20中。为进行讨论,可以参照轴向或轴向轴线38、径向或径向轴线40、和周向或周向轴线42。轴向38通常沿着旋转轴线28取向。在某些实施例中,下述密封件可以定向在沿着轴向38、径向40、周向42或其任意组合并排定位的护罩分段之间。但是,密封件可以在涡轮机系统10或其他设备内的任意适合位置中使用。
图2是具有多个计量孔56的两件式密封件50(第一部件52和第二部件54)的实施例的透视图,其中,密封件50包括中间部分58、以及相对的第一密封端部60和第二密封端部62,第一密封端部60和第二密封端部62向内弯曲以限定相对的U形端64和66。在图示实施例中,具有U形端64的第一密封端部60具有围绕第一空间72彼此相对设置的弯曲密封界面68和70。弯曲密封界面68和70彼此远离地弯曲,然后远离中间部分58沿着方向80彼此相向地弯曲。类似地,具有U形端66的第二密封端部62具有围绕第二空间78彼此相对设置的弯曲密封界面74和76。弯曲密封界面74和76彼此远离地弯曲,然后远离中间部分58沿着方向82彼此相向地弯曲。相应地,每个弯曲密封界面68、70、74和76可以描述为杯形、向外弯曲、或相对于纵轴84呈凸形。如下所述,两件式构造(例如,部件52和54)、计量孔56、以及相对的U形端64和66在很大程度上改进了在经受高温、振动、运动、和热膨胀与收缩的环境中的密封件50的性能。
尽管密封件50可以是一件式结构,然而在中间部分58处使用联接在一起的第一部件52和第二部件54制成密封件50的图示实施例。第一部件52包括第一板86,第一板86具有设置在相对的弯曲端板部90和92之间的第一中间板部88,其中,弯曲端板部90包括弯曲密封界面68,弯曲端板部92包括弯曲密封界面74。第二部件54包括第二板94,第二板94具有设置在相对的弯曲端板部98和100之间的第二中间板部96,其中,弯曲端板部98包括弯曲密封界面70,弯曲端板部100包括弯曲密封界面76。如图所示,第一板86的弯曲端板部90和第二板94的弯曲端板部98分别具有弯曲密封界面68和70,弯曲密封界面68和70彼此远离地弯曲、然后远离第一中间板部88和第二中间板部96沿着方向80彼此相向地弯曲。类似地,第一板86的弯曲端板部92和第二板94的弯曲端板部100分别具有弯曲密封界面74和76,弯曲密封界面74和76彼此远离地弯曲、然后远离第一中间板部88和第二中间板部96沿着方向82彼此相向地弯曲。第一中间板部88和第二中间板部96在界面102的沿着纵轴84的一个或多个位置(例如接头104和106)处联接在一起。例如,界面102可以是板部88和96之间的平坦界面,而接头104和106可以是板部88和96之间的线性接头、平面接头或点接头。例如,,线性接头104和106图示为如虚线104和106表示的线性接头。接头104和106可以包括焊接接头、铜焊接头、扩散焊接头、粘结接头或任意其他类型的紧固机构。
在某些实施例中,第一部件52和第二部件54可以由相同材料或不同材料构造。例如,部件52和54可以由相同或不同的金属制成,例如不同的弹簧钢或镍基合金。通过其他示例,可以使用具有相同或不同的热膨胀系数、弹性模量、材质、或其组合的材料来制造部件52和54。第一部件52和第二部件54还可以构造为具有不同厚度或其他尺寸,以改变弯曲端板部90、92、98和100的弯曲刚度。如下所述,两个部件52和54的不同构造可以改进经受高温的密封件50的性能。例如,使用由具有不同热膨胀系数的两种不同材料制成的第一部件52和第二部件54来构造的两件式密封件50,可以引起密封件50沿着其纵轴84弯曲或弯成弓形,从而改进密封表面之间的密封有效性。下文参照图4更详细地描述密封件50的这种热弯曲行为。
密封件50的形状或几何形状也可以改进密封件50的密封有效性,特别是处于经受高温、振动、运动、以及热膨胀和收缩的环境中的密封件50。在图示实施例中,板86和94的中间板部88和96基本为平面或平坦,然而如下进一步详细描述的,板部88和96的其他实施例可以具有波浪形状。此外,中间板部88和96(例如,接头104和106)可以用作板86和94的弯曲端板部90、92、98和100的枢转点、旋转轴线或弯曲轴线。沿着弯曲端板部90和98的弯曲密封界面68和70构造成相对于中间部分58(例如,部分88和96)彼此相向和彼此远离地弹性偏转,沿着弯曲端板部92和100的弯曲密封界面74和76构造成相对于中间部分58(例如,部分88和96)彼此相向和彼此远离地弹性偏转。例如,弯曲端板部90、92、98和100的弹性偏转可以相对于接头104和106产生。因此,由相对的弯曲端板部90和98(例如,弯曲密封界面68和70)限定的U形端64可以用作第一U形弹簧元件,而由相对的弯曲端板部92和100(例如,弯曲密封界面74和76)限定的U形端66可以用作第二U形弹簧元件。U形端64和66、以及中间部分58可以一起描述为形成X形密封件50,例如,弹簧加载的X形密封件50。U形端64和66还可以用作旋转接头、枢转接头、或凸轮构件,从而实现沿着密封表面的旋转运动。例如,弯曲密封界面68和70构造成能够使密封端部60沿着第一密封区域旋转,而弯曲密封界面74和76构造成能够使第二密封端部62沿着第二密封区域旋转。
图示的计量孔56包括多个第一计量孔108和多个第二计量孔110。计量孔56构造成对经过密封件50的泄漏流进行控制或计量。例如,计量孔56可以根据具体应用设计成提供一定流率或百分比的泄漏流。以此方式,计量孔56可以允许受控量的泄漏流,以改进密封件50沿着弯曲密封界面68、70、74和76的密封有效性,从而降低沿着弯曲密封界面68、70、74和76泄漏的可能性。计量孔56还可以用于对沿着密封件50处于密封区域中、或在与密封区域相邻的部分中的各种热区进行冷却。例如,计量孔56可以构造成沿着密封件50的表面或相邻结构提供薄膜冷却(例如,冷却剂流的薄膜),或者计量孔56可以构造成对着密封件50的表面或相邻结构提供冲击冷却(例如,冷却剂流的喷射)。薄膜冷却可以描述为与受冷却表面平行的流动,而冲击冷却可以描述为横向(例如,垂直)于受冷却表面的流动。但是,计量孔56可以相对于热区呈任意角度进行定向,以对热区进行冷却。例如,多个第一计量孔108可以以第一角度112朝向第一密封端部60(例如,弯曲密封界面68或70)或相关密封区域,而多个第二计量孔110可以以第二角度114朝向第二密封端部62(例如,弯曲密封界面74或76)或相关密封区域。角度112和114可以在约0至90度、5至60度、10至45度、或15至30度之间的范围内。下文参照图6至图17更详细地描述计量孔56的各种角度、形状和构造。
图3是安装在涡轮机械124(例如涡轮机系统10)的相邻分段120和122之间的图2的两件式密封件50的实施例的横截面侧视图。在某些实施例中,相邻分段120和122可以沿着轴向38、径向40或周向42并排设置,并且相邻分段120和122具有中间间隙或空间126。例如,间隙126在相邻分段120和122之间具有宽度128。图示的密封件50延伸跨过间隙126进入相邻分段120和122中的相对的第一密封区域130和第二密封区域132(例如,狭缝、凹部或腔室)内。例如,第一密封区域130可以包括第一开口134、第一基壁136、以及从第一开口134延伸到第一基壁136的相对侧壁138和140。第二密封区域132可以包括第二开口142、第二基壁144、以及从第二开口142延伸到第二基壁144的相对侧壁146和148。第一密封端部60设置在第一密封区域130内,以使得弯曲密封界面68沿着侧壁138设置,并且弯曲密封界面70沿着侧壁140设置。第二密封端部62设置在第二密封区域132内,以使得弯曲密封界面74沿着侧壁146设置,并且弯曲密封界面76沿着侧壁148设置。密封件50的中间部分58设置在相应分段120和122的且相对的表面150和152之间的间隙126中,并且包括计量孔56(例如,108和110),以控制泄漏流和/或对密封件50上或附近的热区进行冷却。
在图示实施例中,第一密封端部60和第二密封端部62构造成经由弹簧力和摩擦力与相应的密封区域130和132进行密封。例如,第一密封端部60包括具有相对的弯曲密封界面68和70的U形端64,弯曲密封界面68和70构造成如箭头154所示的彼此相向和彼此远离地偏转,从而对着侧壁138和140提供偏置力或弹簧力156和158。例如,弯曲密封界面68和70可以被压缩在一起并位于侧壁138和140之间,以使得弯曲密封界面68和70保持接触而不用考虑振动或运动。弯曲密封界面68和70还经由相应的摩擦力160和162沿着侧壁138和140以摩擦方式座接。此外,如旋转箭头164和166所示,弯曲密封界面68和70还构造成相对于侧壁138和140枢转或旋转。如下文参照图4更详细地描述的,沿着侧壁138和140的旋转运动164和166可以由弹簧50的弯曲或弓形弯曲引起。类似地,第二密封端部62包括具有相对的弯曲密封界面74和76的U形端66,弯曲密封界面74和76构造成如箭头168所示的彼此相向和彼此远离地偏转,从而对着侧壁146和148提供偏置力或弹簧力170和172。例如,弯曲密封界面74和76可以被压缩在一起并位于侧壁146和148之间,以使得弯曲密封界面74和76保持接触而不用考虑振动或运动。弯曲密封界面74和76还经由相应的摩擦力174和176沿着侧壁146和148以摩擦方式座接。此外,如旋转箭头178和180所示,弯曲密封界面74和76还构造成相对于侧壁146和148枢转或旋转。如下文参照图4更详细地描述的,沿着侧壁146和148的旋转运动178和180可以由弹簧50的弯曲或弓形弯曲引起。
在操作中,密封件50构造成在第一流体区域或流182和第二流体区域或流184之间对相邻分段120和122之间的间隙126进行密封。例如,在某些实施例中,第一流182比第二流184冷得多。在涡轮机械(例如,压缩机或涡轮机)背景下,第一流182可以是冷却流(例如,空气流),而第二流184可以是加热的流体(例如压缩空气、燃烧的热气等)。相应地,密封件50可以在分段120和122之间经受很大的温度、热梯度、振动、运动、以及热膨胀和收缩。例如,间隙126的宽度128可以响应于分段120和122的热膨胀而减小,而宽度128可以响应于分段120和122的热收缩而增大。相应地,偏置力156、158、170和172、摩擦力160、162、174和176、偏转运动154和168、以及旋转运动164、166,178和180可以构造成在密封件50与密封区域130和132的侧壁138、140、146和148之间保持主动且一致的密封界面,而不用考虑系统的状况。
计量孔56还通过控制第一流182和第二流184之间的任意泄漏流而改进密封件50。在图示的实施例中,泄漏流包括经过多个第一计量孔108的第一流体流186(例如,空气流)、以及经过多个第二计量孔110的第二流体流188(例如,空气流)。这些流体流186和188构造成对从区域182至区域184的泄漏流的量进行控制,从而帮助降低沿着弯曲密封界面68、70、74和76泄漏的可能性。流体流186和188还在密封件50附近(例如区域190和192)提供冷却。如图所示,计量孔56(例如,计量孔108和110)朝向相对分段120和122和/或相关密封区域130和132彼此成角度地远离。例如,流体流186和188可以成角度,以流入到密封区域130和132中,从而帮助冷却侧壁138、140、146和148、以及密封件50的弯曲密封界面70和76。以此方式,冷却流体流186和188可以保护密封件50和/或壁138、140、146和148免受任意热损伤、磨损等。冷却流186和188还可以用作屏蔽流体流,以减少由第二流体流184对密封件50造成的化学侵蚀、腐蚀或其他损伤。
图4是安装在涡轮机械124的相邻分段120和122之间的图2的两件式密封件50的实施例的横截面侧视图,其示出密封件50响应于热梯度的行为。在图示的实施例中,两件式密封件50具有利用两种不同材料和/或热膨胀系数制成的第一部件52和第二部件54(例如,第一板86和第二板94)。例如,第一部件52(例如,板86)可以由具有第一热膨胀系数的第一金属制成,而第二部件54(例如,板94)可以由具有第二热膨胀系数的第二金属制成。如图所示,当密封件50在涡轮机械124操作期间经受热或冷流体时,如分散箭头200和202所示,第一板86会比第二板94经受更大量的热膨胀,或者如会聚箭头204和206所示,第二板94会比第一板86经受更大量的热收缩。结果,整个密封件50沿着其纵轴84受到弯曲或弓形弯曲。例如,热膨胀和/或收缩会引起密封件50的纵轴远离延伸穿过密封区域130和132的轴线208向上弯曲或弯成弓形。具体地,密封件50的中间部分58可以向上弯成弓形或弯曲位于轴线208的上方,以使得轴线84和208彼此偏移距离210。第一密封端部60和第二密封端部62也可以移动离开轴线208。例如,如角度212和214所示,穿过密封端部60和62的纵轴84可以变成相对于轴线208成角度。在某些实施例中,密封件50的弓形弯曲或弯曲还可以改进密封件50在分段120和122之间的密封有效性。例如,密封件50的弓形弯曲或弯曲可以增大在弯曲密封界面68、70、74和76与密封区域130和132的相关侧壁138、140、146和148之间的偏置力156、158、170和172。可以由弯曲密封界面68、70、74和76的更大偏转引起增大的偏置力156、158、170和172,可以由密封端部60和62的形状和/或密封件50的中间部分58的弓形弯曲引起弯曲密封界面68、70、74和76的更大偏转。
如图4进一步示出,在密封件50的热膨胀和/或收缩期间,弯曲密封界面68、70、74和76可以沿着壁滑动和/或枢转。例如,弯曲密封界面68和74显示为与更接近中间部分58的侧壁138和146接触,而弯曲密封界面70和76显示为与更远离中间部分58的侧壁140和148接触。弯曲密封界面68、70、74和76彼此相向地向内弯曲以确保接触,而不用考虑这种滑动和/或枢转运动。例如,弯曲密封界面68和70各自包括中央弯曲部216、会聚弯曲部218和会聚弯曲部220。中央弯曲部216彼此偏移中央距离222,会聚弯曲部218彼此相交(即,没有偏移距离),会聚弯曲部220彼此偏移周边距离224,周边距离224小于中央距离222。结果,弯曲密封界面68和70能够在保持与侧壁138和140接触的同时沿着任一方向旋转。类似的,弯曲密封界面74和76各自包括中央弯曲部226、会聚弯曲部228和会聚弯曲部230。中央弯曲部226彼此偏移中央距离232,会聚弯曲部228彼此相交(即,没有偏移距离),会聚弯曲部230彼此偏移周边距离234,周边距离234小于中央距离232。结果,弯曲密封界面74和76能够在保持与侧壁146和148接触的同时沿着任一方向旋转。
图5是图2的两件式密封件50的实施例的横截面侧视图,其示出密封件50的各种尺寸。如图所示,密封件50包括第一部件52(例如,第一板86)和第二部件54(例如,第二板94)。在某些实施例中,第一板86和第二板94可以例如在U形端64和66中具有相等或不同的厚度240和242,以控制弹簧50的弯曲刚度或其他特性。例如,每个板86和94沿着纵轴84可以纵向地具有均匀或可变的厚度240或242。例如,厚度240或242可以随着与中间部分58的距离而增大或减小。密封件50还包括中间部分58的中央长度244、第一密封端部60的端部长度246、以及密封端部62的端部长度248。这些长度244、246和248可以改变,以控制整个密封件50以及U形端64和66的偏转的范围。此外,中央长度244可以根据相邻分段120和122之间的间隙126的宽度128进行选择,而端部长度246和248可以根据相邻分段120和122中的密封区域130和132的深度进行选择。
密封件50还包括相对于穿过密封件50的纵轴84的各种角度和偏移。例如,弯曲端板部90、92、98和100可以设置成相对于纵轴84呈相应的角度250、252、254、256、258、260、262和264,其中,角度可以为约0至90度、5至75度、10至60度、15至45度、或20至30度。具体地,角度经选择以在每个弯曲端板部90、92、98和100的相对端处提供朝向纵轴84的会聚,从而使得弯曲密封界面68、70、74和76在沿着侧壁138、140、146和148枢转的同时保持接触。例如,弯曲端板部90和98在与中间部分58相邻处具有呈角度250和252的会聚弯曲部218,在最远离中间部分58处具有呈角度254和256的会聚弯曲部220。类似地,弯曲端板部92和100在与中间部分58相邻处具有呈角度258和260的会聚弯曲部228,在最远离中间部分58处具有呈角度262和264的会聚弯曲部230。这些角度可以增大,以实现弯曲密封界面68、70、74和76沿着侧壁138、140、146和148的更大范围的枢转运动。此外,每个弯曲部216、218、220、226、228和230的半径可以经调整以控制枢转运动的斜度。
如图5进一步示出,弯曲端板部90、92、98和100之间的偏移距离可以增大或减小以控制U形端64和66的弹簧刚度(例如,偏置力)、偏转的范围、和其他特性。例如,弯曲端板部90、92、98和100可以设置成相对于纵轴84在偏移距离266、268、270和272处,其中,偏移距离可以基于密封区域130中的侧壁138和140之间的距离274(图3)、以及密封区域132中的侧壁146和148之间的距离276(图3)。例如,在未安装在密封区域130和132中时,偏移距离266、268、270和272可以为距离274和276的约50%至200%、55%至150%、或60%至125%、或75%至100%。在图示的实施例中,偏移距离266、268、270和272限定在相应的U形端64的中央弯曲部216之间和相应的U形端66的中央弯曲部226之间。在其他实施例中,偏移距离可以限定在会聚弯曲部220之间和会聚弯曲部230之间,并且可以具有如上所述的类似范围。相应地,各种尺寸可以经控制以改进密封件50的有效性。
计量孔56还可以具有各种角度、形状、和构造成对泄漏流和冷却进行控制的构造。如图5所示,多个第一计量孔108设置成相对于纵轴84呈角度112,而多个第二计量孔110设置成相对于纵轴84呈角度114。这些角度112和114可以为约0至90度、20至70度、30至60度、或40至50度、或者可以是任意其他适合的角度。例如,计量孔108和110的实施例可以具有约10度、20度、30度、40度、50度或60度的角度112和114。
可以使用各种制造技术来构造图2至图5所示的密封件50。例如,平坦金属板可以经辊压成形以制造第一板86和第二板94。随后,板86和94可以在中间部分58处联接在一起。例如,中间板部88和96可以经由焊接、铜焊、扩散焊、紧固件、或其任意组合而联接在一起。在连接中间板部88和96之后,例如可以通过穿过板86和94冲孔或钻出孔108和110而形成计量孔56。在某些实施例中,还可以使用涂层或热处理对密封件50进行处理。例如,可以将耐磨涂层、耐化学性涂层、热障涂层、密封剂涂层、低摩擦涂层、或其任意组合增加到密封件50的全部或部分的外表面。
图6至图12是沿着图5的线6-6获得的图2至图5的密封件50的俯视图,其示出计量孔56的构造的各种实施例。图示的构造可以应用于图2至图5的一件式或多件式构造的密封件50,或者图18至图28中所示的任意一个密封件。此外,图示的构造可以应用于任意尺寸、形状、或角度的计量孔56,例如图13至图17中示出的那些计量孔56。首先参照图6,提供沿着图5的线6-6取得的图2至图5的两件式密封件50的俯视图,以示出在相同尺寸圆孔292的交错构造290中的计量孔56的实施例。在图示的实施例中,交错构造290具有布置在交错的行294、296、298、300和302中的相同尺寸圆孔292,其中,交替的行彼此对准。具体地,行294、298和302具有沿着平行线(例如,线304)彼此对准的相同尺寸圆孔292,而行296和300具有沿着平行线(例如,线306)彼此对准的相同尺寸圆孔292。如图所示,这些平行线(例如,线304和306)彼此偏移开交错距离308,从而限定交错构造290。在某些实施例中,如下文详细描述的,孔56、292可以是非圆形和/或非均一尺寸的。孔56、292的角度也可以是均一或非均一的。图示的构造290可以经选择以对泄漏流进行计量并增加对密封件50、密封区域130和132、或分段120和122的冷却。
图7是沿着图5的线6-6取得的图2至图5的两件式密封件50的俯视图,其示出在相同尺寸圆孔312的圆形构造310中的计量孔56的实施例。在图示的实施例中,圆形构造310具有沿着圆形线或轴线314布置的相等尺寸圆孔312。在某些实施例中,圆形构造310可以包括相等尺寸圆孔312的多个圆形线314。例如,孔312的圆形线314可以布置成并排、彼此同心、或其任意组合。此外,孔56、312可以具有均一或非均一的角度、形状、尺寸或其他特性。图示的构造310可以经选择以对泄漏流进行计量并增加对密封件50、密封区域130和132、或分段120和122的冷却。
图8是沿着图5的线6-6取得的图2至图5的两件式密封件50的俯视图,其示出在不等尺寸圆孔322的多行构造320中的计量孔56的实施例。在图示的实施例中,多行构造320具有布置在交错的行324、326、328、330和332中的不等尺寸圆孔322。具体地,行324和326具有第一尺寸孔334,行328和330具有第二尺寸孔336,行332具有第三尺寸孔338。在图示的实施例中,孔334、336和338的直径逐渐增大,然而其他实施例可以具有逐渐减小的直径或交替的直径。例如,最小孔334可以设置在最外侧行324和326中以提供对密封件50以及密封区域130和132的薄膜冷却和/或冲击冷却。通过另外的示例,中等孔336和大孔338可以构造成对泄漏流进行计量和/或提供对密封件50的中央冷却。此外,孔56(例如,334、336和338)可以具有均一或非均一的角度、形状、尺寸或其他特性。图示的构造320可以经选择以对泄漏流进行计量并增加对密封件50、密封区域130和132、或分段120和122的冷却。
图9是沿着图5的线6-6取得的图2至图5的两件式密封件50的俯视图,其示出在相等尺寸圆孔342的单行构造340中的计量孔56的实施例。在图示的实施例中,单行构造340可以沿着密封件50的中间部分58设置在中央或任意其他位置处。此外,孔56、342可以具有均一或非均一的角度、形状、尺寸或其他特性。例如,单行构造340可以包括沿着行直径逐渐增大、直径减小、或直径交替增大和减小的孔342。通过另外的示例,单行构造340可以包括沿着共同的方向或者在相对的方向之间交替地成角度的孔342。图示的构造340可以经选择以对泄漏流进行计量并增加对密封件50、密封区域130和132、或分段120和122的冷却。
图10是沿着图5的线6-6取得的图2至图5的两件式密封件50的俯视图,其示出在不同形状孔352(例如,椭圆形、方形和矩形孔)的多行构造350中的计量孔56的实施例。在图示的实施例中,多行构造350具有在交错的行354、356、358、360和362中布置的不同形状孔352。具体地,行354和356具有第一形状孔364,行358和360具有第二形状孔366,行362具有第三形状孔368。在图示的实施例中,第一形状孔364是椭圆形,第二形状孔366是方形,第三形状孔368是矩形。例如,椭圆形孔364可以设置在最外侧行354和356中,并且可以沿着密封区域130和132的方向被拉长。相应地,椭圆形孔364可以构造成提供对密封件50以及密封区域130和132的薄膜冷却和/或冲击冷却。通过另外的示例,方形孔366和矩形孔368可以构造成对泄漏流进行计量和/或提供对密封件50的中央冷却。此外,孔56(例如,364、366和368)可以具有均一或非均一的角度、形状、尺寸或其他特性。图示的构造350可以经选择以对泄漏流进行计量并增加对密封件50、密封区域130和132、或分段120和122的冷却。
图11是沿着图5的线6-6取得的图2至图5的两件式密封件50的俯视图,其示出在不同形状孔372(例如,人字形、菱形和X形孔)的多行构造370中的计量孔56的实施例。在图示的实施例中,多行构造370具有在交错的行374、376、378、380和382中布置的不同形状孔372。具体地,行374和376具有第一形状孔384,行378和380具有第二形状孔386,行382具有第三形状孔388。在图示的实施例中,第一形状孔384是人字形或V形,第二形状孔386是菱形,第三形状孔388是X形。例如,人字形孔384可以设置在最外侧行374和376中,并且可以特别设计成增加对密封区域130和132的冷却(例如,冲击冷却和/或薄膜冷却)。通过另外的示例,菱形孔386和X形孔388可以构造成对泄漏流进行计量和/或提供对密封件50的中央冷却。此外,孔56(例如,384、386和388)可以具有均一或非均一的角度、形状、尺寸或其他特性。图示的构造370可以经选择以对泄漏流进行计量并增加对密封件50、密封区域130和132、或分段120和122的冷却。
图12是沿着图5的线6-6取得的图2至图5的两件式密封件50的俯视图,其示出在不同形状孔392(例如,三角形和圆形孔)的多行构造390中的计量孔56的实施例。在图示的实施例中,多行构造390具有在交错的行394、396和398中布置的不同形状孔392。具体地,行394和396彼此对准,而行398交错地位于行394和396之间的中央。此外,行394和396具有第一形状孔400,而行398具有第二形状孔402。在图示的实施例中,第一形状孔400是三角形孔,第二形状孔402是圆形孔。例如,三角形孔400可以设置在最外侧行394和396中,并且可以特别设计成增加对密封区域130和132的冷却(例如,冲击冷却和/或薄膜冷却)。通过另外的示例,居中定位的圆孔402可以构造成对泄漏流进行计量和/或提供对密封件50的中央冷却。此外,孔56(例如,400和402)可以具有均一或非均一的角度、形状、尺寸或其他特性。图示的构造390可以经选择以对泄漏流进行计量并增加对密封件50、密封区域130和132、或分段120和122的冷却。
图13至图17是沿着图6的线13-13取得的图2至图12的两件式密封件50的部分横截面侧视图,其示出计量孔56的各种形状和角度。图示的计量孔56可以应用于图2至图5的一件式或多件式构造的密封件50、图6至图12的任意计量孔构造、图18至图28中所示的任意一个密封件、或其任意组合。首先参照图13,提供沿着图6的线13-13取得的图2至图12的两件式密封件50的部分横截面侧视图,以示出计量孔56的实施例,计量孔56(例如,圆柱形计量孔)具有相对于密封件50的表面416呈垂直角度414的、恒定直径412的圆柱形状410。结果,相对的侧壁418和420从表面416至相对表面422为基本彼此平行。图示的孔56、410可以经特别选择和沿着密封件50定位在适合于对泄漏流进行计量和/或增加对密封件50、密封区域130和132、或分段120和122的冷却的区域处。
图14是沿着图6的线13-13取得的图2至图12的两件式密封件50的部分横截面侧视图,其示出具有可变直径432的圆锥形状430的计量孔56(例如,圆锥形计量孔)的实施例。与图13的实施例类似,圆锥形计量孔430的中心线434设置成相对于密封件50的表面438呈垂直角度436。在其他实施例中,圆锥形计量孔430可以以另一个角度436进行取向,例如约5至60度、10至45度、或15至30度。此外,相对的侧壁440和442从表面438至相对表面444彼此相向地逐渐会聚。在某些实施例中,侧壁440和442相对于中心线434的会聚角446可以为约1至60度、5至45度、10至30度、或15至20度。图示的孔56、430可以经特别选择和沿着密封件50定位在适合于对泄漏流进行计量和/或增加对密封件50、密封区域130和132、或分段120和122的冷却的区域处。
图15是沿着图6的线13-13取得的图2至图12的两件式密封件50的部分横截面侧视图,其以示出计量孔56的实施例,计量孔56(例如,圆柱形计量孔)具有相对于密封件50的表面456呈非垂直角度454的、恒定直径452的圆柱形状450。结果,相对的侧壁458和460从表面456至相对表面462为基本彼此平行。图示的孔56、460可以经特别选择和沿着密封件50定位在适合于对泄漏流进行计量和/或增加对密封件50、密封区域130和132、或分段120和122的冷却的区域处。在某些实施例中,图示的孔56、450可以具有与图14的实施类似的圆锥形状。
图16是沿着图6的线13-13取得的图2至图12的两件式密封件50的部分横截面侧视图,其示出具有分叉路径470(例如,Y形分开路径)的计量孔56的实施例。在图示的实施例中,分叉路径470包括进入路径472、分叉区域474、以及一对分叉离开路径476和478。如图所示,分叉区域474设置在相对的表面480和482的中间,以使得路径472在密封件50内部分成路径476和478。例如,进入路径472可以形成于密封件50的第一部件52中,而分叉离开路径476和478可以形成在密封件50的第二部件54中。此外,分叉离开路径476和478可以设置成相对于进入路径472的轴线488分别呈角度484和486,轴线488可以垂直于或不垂直于表面480。在某些实施例中,角度484和486可以彼此相等或不等,并且可以为约5至60度、10至45度、或20至30度。图示的孔56(例如,分叉路径470)可以经特别选择和沿着密封件50定位在适合于对泄漏流进行计量和/或增加对密封件50、密封区域130和132、或分段120和122的冷却的区域处。在某些实施例中,图示的路径472、476和/或478可以具有与图14的实施例类似的圆锥形状。
图17是沿着图6的线13-13取得的图2至图12的两件式密封件50的部分横截面侧视图,其示出具有分叉路径490(例如,V形分开路径)的计量孔56的实施例。在图示的实施例中,分叉路径490包括一对分叉路径492和494,分叉路径492和494开始于表面496处并延伸穿过密封件50到达相对的表面498。与图16的实施例类似,分叉路径492和494可以设置成相对于与表面496和/或498垂直的轴线504分别呈角度500和502。在某些实施例中,角度500和502可以彼此相等或不等,并且可以为约5至60度、10至45度、或20至30度。图示的孔56(例如,分叉路径490)可以经特别选择和沿着密封件50定位在适合于对泄漏流进行计量和/或增加对密封件50、密封区域130和132、或分段120和122的冷却的区域处。在某些实施例中,图示的路径492和494可以具有与图14的实施例类似的圆锥形状。
图18是具有多个计量孔556的两件式密封件550(第一部件552和第二部件554)的实施例的透视图,其中,密封件550包括中间部分558、以及相对的第一密封端部560和第二密封端部562,第一密封端部560和第二密封端部562向外弯曲以限定w形或m形端564和566。在图示实施例中,具有m形端564的第一密封端部560具有围绕第一空间572(即,由中间部分558分成第一腔574和第二腔576的第一空间572)彼此相对设置的弯曲密封界面568和570。弯曲密封界面568和570首先沿着第一方向578(即,远离中间部分558)彼此远离地弯曲。然后,弯曲密封界面568和570沿着第二方向580(即,朝向中间部分558)彼此远离继而彼此相向地弯曲。类似地,具有m形端566的第二密封端部562具有围绕第二空间586(即,由中间部分558分成第三腔588和第四腔590的第二空间586)彼此相对设置的弯曲密封界面582和584。弯曲密封界面582和584首先沿着第一方向592(即,远离中间部分558)彼此远离地弯曲。然后,弯曲密封界面582和584沿着第二方向594(即,朝向中间部分558)彼此远离然后彼此相向地弯曲。相应地,每个弯曲密封界面568、570、582和584可以描述为c形或卷曲部分。如下所述,两件式构造(例如,部件552和554)、计量孔556、和m形端564和566在很大程度上改进了在经受高温、振动、运动、和热膨胀与收缩的环境中的密封件550的性能。
尽管密封件550可以是一件式结构,然而使用在中间部分558处联接在一起的第一部件552和第二部件554制成密封件550的图示实施例。第一部件552包括第一板596,第一板596具有设置在相对的弯曲端板部600和602之间的第一中间板部598,其中,弯曲端板部600包括弯曲密封界面568,弯曲端板部602包括弯曲密封界面582。第二部件554包括第二板604,第二板604具有设置在相对的弯曲端板部608和610之间的第二中间板部606,其中,弯曲端板部608包括弯曲密封界面570,弯曲端板部610包括弯曲密封界面584。如图所示,第一板596的弯曲端板部600和第二板604的弯曲端板部608分别具有弯曲密封界面568和570,弯曲密封界面568和570首先沿着第一方向578(即,远离第一中间板部598和第二中间板部606)彼此远离地弯曲,然后沿着第二方向580(即,朝向第一中间板部598和第二中间板部606)彼此远离继而彼此相向地弯曲。类似地,第一板596的弯曲端板部602和第二板604的弯曲端板部610分别具有弯曲密封界面582和584,弯曲密封界面582和584首先沿着第一方向592(即,远离第一中间板部598和第二中间板部606)彼此远离地弯曲,然后沿着第二方向594(即,朝向第一中间板部598和第二中间板部606)彼此远离继而彼此相向地弯曲。第一中间板部598和第二中间板部606在界面612的沿着纵轴618的一个或多个位置(例如接头614和616)处联接在一起。例如,界面612可以是板部598和606之间的平坦界面,而接头614和616可以是板部598和606之间的线性接头、平面接头或点接头。例如,,线性接头614和616图示为如虚线614和616表示的线性接头。接头614和616可以包括焊接接头、铜焊接头、扩散焊接头、粘结接头、或任意其他类型的紧固机构。
在某些实施例中,第一部件552和第二部件554可以由相同材料或不同材料构造。例如,部件552和554可以由相同或不同的金属制成,例如不同的弹簧钢或镍基合金。通过其他示例,可以使用具有相同或不同的热膨胀系数、弹性模量、材质、或其组合的材料来制造部件552和554。第一部件552和第二部件554还可以构造为具有不同厚度或其他尺寸,以改变弯曲端板部600、602、608和610的弯曲刚度。如下所述,两个部件552和554的不同构造可以改进经受高温的密封件550的性能。例如,可以使用由具有不同热膨胀系数的两种不同材料来制成两件式密封件550(例如,第一部件552和第二部件554),以引起密封件550沿着其纵轴618弯曲或弯成弓形,从而改进密封表面之间的密封有效性,如上文参照图4的实施例所论述的。
密封件550的形状或几何形状也可以改进密封件550的密封有效性,特别是处于经受高温、振动、运动、以及热膨胀和收缩的环境中的密封件550。在图示实施例中,板596和604的中间板部598和606基本为平面或平坦,然而如下进一步详细描述的,板部598和606的其他实施例可以具有波浪形状。此外,中间板部598和606(例如,接头614和616)可以用作板596和604的弯曲端板部600、602、608和610的枢转点、旋转轴线或弯曲轴线。沿着弯曲端板部600和608的弯曲密封界面568和570构造成相对于中间部分558(例如,部分598和606)彼此相向和彼此远离地弹性偏转,沿着弯曲端板部602和610的弯曲密封界面582和584构造成相对于中间部分558(例如,部分598和606)彼此相向和彼此远离地弹性偏转。例如,弯曲端板部600、602、608和610的弹性偏转可以相对于接头614和616产生。因此,由相对的弯曲端板部600和608(例如,弯曲密封界面568和570)限定的m形端564可以用作第一m形弹簧元件,而由相对的弯曲端板部602和610(例如,弯曲密封界面582和584)限定的m形端566可以用作第二m形弹簧元件。m形端564和566、以及中间部分558一起可以描述为形成弹簧加载的密封件550。m形端564和566还可以用作旋转接头、枢转接头、或凸轮构件,从而实现沿着密封表面的旋转运动。例如,弯曲密封界面568和570构造成能够使密封端部560沿着第一密封区域旋转,而弯曲密封界面582和584构造成能够使第二密封端部562沿着第二密封区域旋转。
图示的计量孔556包括多个第一计量孔620和多个第二计量孔622。计量孔556构造成对经过密封件550的泄漏流进行控制或计量。例如,计量孔556可以设计成根据具体应用提供一定流率或百分比的泄漏流。以此方式,计量孔556可以允许受控量的泄漏流,以改进密封件550沿着弯曲密封界面568、570、582和584的密封有效性,从而降低沿着弯曲密封界面568、570、582和584泄漏的可能性。计量孔556还可以用于对沿着密封件550处于密封区域中、或在与密封区域相邻的部分中的各种热区进行冷却。例如,计量孔556可以构造成沿着密封件550的表面或相邻结构提供薄膜冷却(例如,冷却剂流的薄膜),或者计量孔556可以构造成对着密封件550的表面或相邻结构提供冲击冷却(例如,冷却剂流的喷射)。薄膜冷却可以描述为与受冷却表面平行的流动,而冲击冷却可以描述为横向(例如,垂直)于受冷却表面的流动。但是,计量孔556可以相对于热区呈任意角度进行定向,以对热区进行冷却。例如,多个第一计量孔620可以以第一角度624朝向第一密封端部560(例如,弯曲密封界面568或570)或相关密封区域,而多个第二计量孔622可以以第二角度626朝向第二密封端部562(例如,弯曲密封界面582或584)或相关密封区域。角度624和626可以在约0至90度、5至60度、10至45度、或15至30度之间的范围内。上文参照图6至图17详细地描述了计量孔的各种角度、形状和构造。
图19是安装在涡轮机械124(例如涡轮机系统10)的相邻分段120和122之间的图18的两件式密封件550的实施例的横截面侧视图。在某些实施例中,相邻分段120和122可以沿着轴向38、径向40或周向42并排设置,并且相邻分段120和122具有中间间隙或空间126。例如,间隙126在相邻分段120和122之间具有宽度128。图示的密封件550延伸跨过间隙126进入相邻分段120和122中的相对的第一密封区域130和第二密封区域132(例如,狭缝、凹部或腔室)内。例如,第一密封区域130可以包括第一开口134、第一基壁136、以及从第一开口134延伸到第一基壁136的相对侧壁138和140。第二密封区域132可以包括第二开口142、第二基壁144、以及从第二开口142延伸到第二基壁144的相对侧壁146和148。第一密封端部560设置在第一密封区域130内,以使得弯曲密封界面568沿着侧壁138设置,并且弯曲密封界面570沿着侧壁140设置。第二密封端部562设置在第二密封区域132内,以使得弯曲密封界面582沿着侧壁146设置,并且弯曲密封界面584沿着侧壁148设置。密封件550的中间部分558设置在相应分段120和122的相对的表面150和152之间的间隙126中,并且包括计量孔556(例如,620和622),以控制泄漏流和/或对密封件550上或附近的热区进行冷却。
在图示实施例中,第一密封端部560和第二密封端部562构造成经由弹簧力和摩擦力与相应的密封区域130和132进行密封。例如,第一密封端部560包括具有相对的弯曲密封界面568和570的m形端564,弯曲密封界面568和570构造成如箭头640所示的彼此相向和彼此远离地偏转,从而对着侧壁138和140提供偏置力或弹簧力642和644。例如,弯曲密封界面568和570可以被压缩在一起并位于侧壁138和140之间,以使得弯曲密封界面568和570保持接触而不用考虑振动或运动。弯曲密封界面568和570还经由相应的摩擦力646和648沿着侧壁138和140以摩擦方式座接。此外,如旋转箭头650和652所示,弯曲密封界面568和570还构造成相对于侧壁138和140枢转或旋转。如上文参照图4详细描述的,沿着侧壁138和140的旋转运动650和652可以由弹簧550的弯曲或弓形弯曲引起。类似地,第二密封端部562包括具有相对的弯曲密封界面582和584的m形端566,弯曲密封界面582和584构造成如箭头654所示的彼此相向和彼此远离地偏转,从而对着侧壁146和148提供偏置力或弹簧力656和658。例如,弯曲密封界面582和584可以被压缩在一起并位于侧壁146和148之间,以使得弯曲密封界面582和584保持接触而不用考虑振动或运动。弯曲密封界面582和584还经由相应的摩擦力660和662沿着侧壁146和148以摩擦方式座接。此外,如旋转箭头664和666所示,弯曲密封界面582和584还构造成相对于侧壁146和148枢转或旋转。如上文参照图4详细描述的,沿着侧壁146和148的旋转运动664和666可以由弹簧550的弯曲或弓形弯曲引起。
在操作中,密封件550构造成在第一流体区域或流182和第二流体区域或流184之间对相邻分段120和122之间的间隙126进行密封。例如,在某些实施例中,第一流182可以比第二流184冷得多。在涡轮机械(例如,压缩机或涡轮机)背景下,第一流182可以是冷却流(例如,空气流),而第二流184可以是加热的流体(例如压缩空气、燃烧的热气等)。相应地,密封件550可以在分段120和122之间经受很大的温度、热梯度、振动、运动、以及热膨胀和收缩。例如,间隙126的宽度128可以响应于分段120和122的热膨胀而减小,而宽度128可以响应于分段120和122的热收缩而增大。相应地,偏置力642、644、656和658、摩擦力646、648、660和662、偏转运动640和654、以及旋转运动650、652、664和666可以构造成在密封件550与密封区域130和132的侧壁138、140、146和148之间保持主动且一致的密封界面,而不用考虑系统的状况。
计量孔556还通过控制第一流182和第二流184之间的任意泄漏流而改进密封件550。在图示的实施例中,泄漏流包括经过多个第一计量孔620的第一流体流668(例如,空气流)、以及经过多个第二计量孔622的第二流体流670(例如,空气流)。这些流体流668和670构造成对从区域182至区域184的泄漏流的量进行控制,从而帮助降低沿着弯曲密封界面568、570、582和584泄漏的可能性。流体流668和670还在密封件550附近(例如,区域190和192)提供冷却。如图所示,计量孔556(例如,计量孔620和622)朝向相对分段120和122和/或相关密封区域130和132而彼此成角度地远离。例如,流体流668和670可以成角度,以流入到密封区域130和132中,从而帮助冷却侧壁138、140、146和148、以及密封件550的弯曲密封界面570和584。以此方式,冷却流体流668和670可以保护密封件550和/或壁138、140、146和148免受任意热损伤、磨损等。冷却流668和670还可以用作屏蔽流体流,以减少由第二流体流184对密封件550造成的化学侵蚀、腐蚀或其他损伤。
图20是图2的两件式密封件550的实施例的横截面侧视图,其示出密封件550的各种尺寸。如图所示,密封件550包括第一部件552(例如,第一板596)和第二部件554(例如,第二板604)。在某些实施例中,第一板596和第二板604可以例如在m形端564和566中具有相等或不同的厚度680和682,以控制弹簧550的弯曲刚度或其他特性。例如,每个板596和604沿着纵轴618可以纵向地具有均匀或可变的厚度680或682。例如,厚度680或682可以随着与中间部分558的距离而增大或减小。密封件550还包括中间部分558的中央长度684、第一密封端部560的端部长度686、以及密封端部562的端部长度688。这些长度684、686和688可以改变,以控制整个密封件550以及m形端564和566的偏转的范围。此外,中央长度684可以根据相邻分段120和122之间的间隙126的宽度128进行选择,而端部长度686和688可以根据相邻分段120和122中的密封区域130和132的深度进行选择。
密封件550还包括相对于穿过密封件550的纵轴618的各种角度和偏移。例如,弯曲端板部600、602、608和610可以设置成相对于纵轴618呈相应的角度690、692、694和696,其中,角度可以为约0至90度、5至75度、10至60度、15至45度、或20至30度。具体地,角度经选择以在每个弯曲端板部600、602、608和610的相对端部处提供沿着纵轴618远离点698和700的分散。在与点698相距距离702处,弯曲端板部600沿着相对的方向578和580朝着轴线618会聚。类似地,在与点698相距距离704处,弯曲端板部608沿着相对的方向578和580朝着轴线618会聚。也就是说,弯曲端板部600和608围绕点698朝向轴线618彼此向内地弯曲。类似地,在与点700相距距离706处,弯曲端板部602沿着相对的方向592和594朝着轴线618会聚。类似地,在与点700相距距离708处,弯曲端板部610沿着相对的方向592和594朝着轴线618会聚。也就是说,弯曲端板部602和610围绕点700朝向轴线618彼此向内地弯曲。密封端部560和562的这种弯曲提供了m形端564和566,m形端564和566能够使得弯曲密封界面568、570、582和584在沿着侧壁138、140、146和148枢转的同时保持接触。角度690、692、694和696可以增大,以实现弯曲密封界面568、570、582和584沿着侧壁138、140、146和148的更大范围的枢转运动。此外,每个弯曲部600、608、602和610的半径可以经调整以控制枢转运动的斜度。
如图20进一步示出,弯曲端板部600、608、602和610之间的偏移距离可以增大或减小以控制m形端564和566的弹簧刚度(例如,偏置力)、偏转的范围、和其他特性。例如,弯曲端板部600、608、602和610可以设置成相对于纵轴618在相应的偏移距离702、704、706和708处,其中,偏移距离可以基于密封区域130中的侧壁138和140之间的距离710(图19)、以及密封区域132中的侧壁146和148之间的距离712(图19)。例如,在未安装在密封区域130和132中时,偏移距离702、704、706和708可以为距离710和712的约50%至200%、55%至150%、或60%至125%、或75%至100%。在图示的实施例中,偏移距离702、704、706和708限定在相应的点698和700、与相应的弯曲密封界面568、608、582和584的外侧之间。在其他实施例中,偏移距离可以限定在沿着纵轴618的其他点与弯曲密封界面568、608、582和584的其他部分之间,并且可以具有如上所述的类似范围。相应地,各种尺寸可以经控制以改进密封件550的有效性。
计量孔556还可以具有各种角度、形状、和构造成对泄漏流和冷却进行控制的构造。如图20所示,多个第一计量孔620设置成相对于纵轴618呈角度624,而多个第二计量孔622设置成相对于纵轴618呈角度626。这些角度624和626可以为约0至90度、20至70度、30至60度、或40至50度、或者可以是任意其他适合的角度。例如,计量孔620和622的实施例可以具有约10度、20度、30度、40度、50度或60度的角度624和626。
可以使用各种制造技术来构造图18至图20所示的密封件550。例如,平坦金属板可以经辊压成形以制造第一板596和第二板604。随后,板596和604可以在中间部分558处联接在一起。例如,中间板部598和606可以经由焊接、铜焊、扩散焊、紧固件、或其任意组合而联接在一起。在连接中间板部598和606之后,例如可以通过穿过板596和604冲孔或钻出孔620和622而形成计量孔556。在某些实施例中,还可以使用涂层或热处理对密封件550进行处理。例如,可以将耐磨涂层、耐化学性涂层、热障涂层、密封剂涂层、低摩擦涂层、或其任意组合增加到密封件550的全部或部分的外表面。
图21是由具有多个计量孔756的单一部件752形成的密封件750的实施例的透视图。密封件750包括中间部分758、以及第一密封端部760和第二密封端部762,第一密封端部760和第二密封端部762向内弯曲以在中间部分758的相对侧限定c形端764和766,获得具有整体s形状的密封件750。在图示实施例中,具有c形端764的第一密封端部760具有围绕第一空间772彼此相对设置的弯曲密封界面768和770。类似地,具有c形端766的第二密封端部762具有围绕第二空间778彼此相对设置的弯曲密封界面774和776。如下所述,计量孔756、以及相对的c形端764和766在很大程度上改进了在经受高温、振动、运动、和热膨胀与收缩的环境中的密封件750的性能。
尽管密封件750可以是两件式结构,然而使用单一部件752制成密封件750的图示实施例。部件752包括板786,板786具有设置在相对的弯曲端板部790和792之间的中间板部788,其中,弯曲端板部790包括弯曲密封界面768和770,弯曲端板部792包括弯曲密封界面774和776。如图所示,弯曲端板部790具有从中间板部788延伸的弯曲密封界面768,而弯曲密封界面770延伸到自由端771。类似地,弯曲端板部792具有从中间板部788延伸的弯曲密封界面776,而弯曲密封端界面774延伸到自由端775。如图所示,弯曲密封界面774和770设置在板786的中间部分788的相对侧上。
密封件750的形状或几何形状也可以改进密封件750的密封有效性,特别是处于经受高温、振动、运动、以及热膨胀和收缩的环境中的密封件750。在图示实施例中,板786的中间板部788基本为平坦的并且相对于纵轴784倾斜,然而如下进一步详细描述的,中间板部788的其他实施例可以具有波浪形状。此外,中间板部788可以用作板786的弯曲端板部790和792的枢转点、旋转轴线或弯曲轴线。沿着弯曲端板部790的弯曲密封界面768和770构造成相对于纵轴784彼此相向和彼此远离地弹性偏转,沿着弯曲端板部792的弯曲密封界面774和776构造成相对于纵轴784彼此相向和彼此远离地弹性偏转。因此,由弯曲端板部790(例如,弯曲密封界面768和770)限定的c形端764可以用作第一c形弹簧元件,而由弯曲端板部792(例如,弯曲密封界面774和776)限定的c形端766可以用作第二c形弹簧元件。c形端764和766、以及中间部分758一起可以描述为形成s形密封件750,例如,弹簧加载的s形密封件750。c形端764和766还可以用作旋转接头、枢转接头、或凸轮构件,从而实现沿着密封表面的旋转运动。例如,弯曲密封界面768和770构造成能够使密封端部760沿着第一密封区域旋转,而弯曲密封界面774和776构造成能够使第二密封端部762沿着第二密封区域旋转。
图示的计量孔756包括多个第一计量孔808和多个第二计量孔810。计量孔756构造成对经过密封件750的泄漏流进行控制或计量。例如,计量孔756可以设计成根据具体应用提供一定流率或百分比的泄漏流。以此方式,计量孔756可以允许受控量的泄漏流,以改进密封件750沿着弯曲密封界面768、770、774和776的密封有效性,从而降低沿着弯曲密封界面768、770、774和776泄漏的可能性。计量孔756还可以用于对沿着密封件750处于密封区域中、或在与密封区域相邻的部分中的各种热区进行冷却。例如,计量孔756可以构造成沿着密封件750的表面或相邻结构提供薄膜冷却(例如,冷却剂流的薄膜),或者计量孔756可以构造成对着密封件750的表面或相邻结构提供冲击冷却(例如,冷却剂流的喷射)。计量孔756可以相对于热区呈任意角度进行定向,以对热区进行冷却。例如,多个第一计量孔808可以以第一角度812朝向第一密封端部760(例如,弯曲密封界面768或770)或相关密封区域,而多个第二计量孔810可以以第二角度814朝向第二密封端部762(例如,弯曲密封界面774或776)或相关密封区域。角度812和814可以在约0至90度、5至60度、10至45度、或15至30度之间的范围内。上文参照图6至图17详细地描述了计量孔756的各种角度、形状和构造。
图22是安装在涡轮机械124(例如涡轮机系统10)的相邻分段120和122之间的图21的一件式密封件750的实施例(与图3和图19的实施例类似)的横截面侧视图。在某些实施例中,相邻分段120和122可以沿着轴向38、径向40或周向42并排设置,并且相邻分段120和122具有中间间隙或空间126。例如,间隙126在相邻分段120和122之间具有宽度128。如上文参照图3和图19所述的,图示的密封件750延伸跨过间隙126进入相邻分段120和122中的相对的第一密封区域130和第二密封区域132(例如,狭缝、凹部或腔室)内。第一密封端部760设置在第一密封区域130内,以使得弯曲密封界面768沿着侧壁138设置,并且弯曲密封界面770沿着侧壁140设置。第二密封端部762设置在第二密封区域132内,以使得弯曲密封界面774沿着侧壁146设置,并且弯曲密封界面776沿着侧壁148设置。密封件750的中间部分758设置在相应分段120和122的相对的表面150和152之间的间隙126中,并且包括计量孔756(例如,808和810)以控制泄漏流和/或对密封件750上或附近的热区进行冷却。
在图示实施例中,第一密封端部760和第二密封端部762构造成经由弹簧力和摩擦力与相应的密封区域130和132进行密封。例如,第一密封端部760包括具有相对的弯曲密封界面768和770的c形端764,弯曲密封界面768和770构造成如箭头854所示的彼此相向和彼此远离地偏转,从而对着侧壁138和140提供偏置力或弹簧力856和858。例如,弯曲密封界面768和770可以被压缩在一起并位于侧壁138和140之间,以使得弯曲密封界面768和770保持接触而不用考虑振动或运动。弯曲密封界面768和770还经由相应的摩擦力860和862沿着侧壁138和140以摩擦方式座接。此外,如旋转箭头864和866所示,弯曲密封界面768和770还构造成相对于侧壁138和140枢转或旋转。如上文参照图4详细描述的,沿着侧壁138和140的旋转运动864和866可以由弹簧750的弯曲或弓形弯曲引起。类似地,第二密封端部762包括具有弯曲密封界面774和776的c形端766,弯曲密封界面774和776构造成如箭头868所示的彼此相向和彼此远离地偏转,从而对着侧壁146和148提供偏置力或弹簧力870和872。例如,弯曲密封界面774和776可以被压缩在一起并位于侧壁146和148之间,以使得弯曲密封界面774和776保持接触而不用考虑振动或运动。弯曲密封界面774和776还经由相应的摩擦力874和876沿着侧壁146和148以摩擦方式座接。此外,如旋转箭头878和880所示,弯曲密封界面774和776还构造成相对于侧壁146和148枢转或旋转。如上文参照图4详细描述的,沿着侧壁146和148的旋转运动878和880可以由弹簧750的弯曲或弓形弯曲引起。
在操作中,密封件750构造成在第一流体区域或流182和第二流体区域或流184之间对相邻分段120和122之间的间隙126进行密封。例如,在某些实施例中,第一流182可以比第二流184冷得多。在涡轮机械(例如,压缩机或涡轮机)背景下,第一流182可以是冷却流(例如,空气流),而第二流184可以是加热的流体(例如压缩空气、燃烧的热气等)。相应地,密封件750可以在分段120和122之间经受很大的温度、热梯度、振动、运动、以及热膨胀和收缩。例如,间隙126的宽度128可以响应于分段120和122的热膨胀而减小,而宽度128可以响应于分段120和122的热收缩而增大。相应地,偏置力856、858、870和872、摩擦力860、862、874和876、偏转运动854和868、以及旋转运动864、866,878和880可以构造成在密封件750与密封区域130和132的侧壁138、140、146和148之间保持主动且一致的密封界面,而不用考虑系统的状况。
计量孔756还通过控制第一流182和第二流184之间的任意泄漏流而改进密封件750。在图示的实施例中,泄漏流包括经过多个第一计量孔808的第一流体流886(例如,空气流)、以及经过多个第二计量孔810的第二流体流888(例如,空气流)。这些流体流886和888构造成对从区域182至区域184的泄漏流的量进行控制,从而帮助降低沿着弯曲密封界面768、770、774和776泄漏的可能性。流体流886和888还在密封件750附近(例如,区域190和192)提供冷却。如图所示,计量孔756(例如,计量孔808和810)朝向相对分段120和122和/或相关密封区域130和132彼此成角度地远离。例如,流体流886和888可以成角度,以流入到密封区域130和132中,从而帮助冷却侧壁138、140、146和148、以及密封件750的弯曲密封界面770和776。以此方式,冷却流体流886和888可以保护密封件750和/或壁138、140、146和148免受任意热损伤、磨损等。冷却流886和888还可以用作屏蔽流体流,以减少由第二流体流184对密封件750造成的化学侵蚀、腐蚀或其他损伤。
图23是图21的一件式密封件750的实施例的横截面侧视图,其示出密封件750的各种尺寸。如图所示,密封件750包括单一部件752(例如,板786)。在某些实施例中,板786可以例如在c形端764和766中具有厚度940以提供弹簧750的期望特性(例如,弯曲刚度)。例如,板786沿着纵轴784可以纵向地具有均匀或可变的厚度940。例如,厚度940可以随着与中间部分758的距离而增大或减小。密封件750还包括中间部分758的中央长度944,中央长度944在位于第一空间772的中心的点946(即,线947)和位于第二空间778的中心的点948(即,线949)之间延伸。密封件的长度的剩余部分分给了第一密封端部760和第二密封端部762之间。中央长度944、以及密封端部760和762的长度可以改变,以控制整个密封件750以及c形端764和766的偏转的范围。此外,中央长度944可以根据相邻分段120和122之间的间隙126的宽度128进行选择,而密封端部760和762的长度可以根据相邻分段120和122中的密封区域130和132的深度进行选择。
密封件750还包括遍布密封件750的各种角度和偏移。例如,中间部分758的轴线950可以设置成相对于纵轴784呈角度952。在某些实施例中,角度952可以为约0至90度、5至75度、10至60度、15至45度、或20至30度。弯曲端板部790和792从中间部分758(即,从线947和949)延伸到自由端771和775,并相对于中间部分758弯曲。例如,弯曲端板部790和792可以分别从线947和949延伸经过圆弧958和960到达自由端771和775,其中,圆弧的角度可以为约180至270度、190至260度、200至250度、205至245度、或210至240度。具体地,圆弧958和960的角度经选择以提供弯曲端板部790和792朝向密封件750的中间部分758的会聚。密封端760和762的弯曲使得弯曲密封界面768、770、774和776在沿着侧壁138、140、146和148枢转的同时保持接触。圆弧958和960的角度可以增大以实现弯曲密封界面768、770、774和776沿着侧壁138、140、146和148的更大范围的枢转运动。此外,密封端760和762的半径可以经调整以控制枢转运动的斜度。
如图23进一步示出,弯曲端板部790和792的外侧与纵轴784(即,点946和948)之间的偏移距离可以增大或减小,以控制c形端764和766的弹簧刚度(例如,偏置力)、偏转的范围、和其他特性。例如,弯曲端板部790和792可以设置成相对于纵轴784在偏移距离966、968、970和972处,其中,偏移距离可以基于密封区域130中的侧壁138和140之间的距离974(图22)、以及密封区域132中的侧壁146和148之间的距离976(图22)。例如,在未安装在密封区域130和132中时,偏移距离966、968、970和972可以为距离974或976的约50%至200%、55%至150%、或60%至125%、或75%至100%。相应地,各种尺寸可以经控制以改进密封件750的有效性。
计量孔756还可以具有各种角度、形状、和构造成对泄漏流和冷却进行控制的构造。如图23所示,多个第一计量孔808设置成相对于纵轴784呈角度812,而多个第二计量孔810设置成相对于纵轴784呈角度814。这些角度812和814可以为约0至90度、20至70度、30至60度、或40至50度、或者可以是任意其他适合的角度。例如,计量孔808和810的实施例可以具有约10度、20度、30度、40度、50度或60度的角度812和814。可以使用各种制造技术来构造图21至图23所示的密封件750。例如,平坦金属板可以经辊压成形以制造板786。在形成金属板之后,例如可以通过穿过板786冲孔或钻出孔808和810而形成计量孔756。在某些实施例中,还可以使用涂层或热处理对密封件750进行处理。例如,可以将耐磨涂层、耐化学性涂层、热障涂层、密封剂涂层、低摩擦涂层、或其任意组合增加到密封件750的全部或部分的外表面。
图24是由具有多个计量孔1056的单一部件1052形成的密封件1050的实施例的透视图。密封件1050包括沿相对方向交替弯曲的波浪形中间部分1058、以及第一密封端部1060和第二密封端部1062,第一密封端部1060和第二密封端部1062向内弯曲以在中间部分1058的相同侧限定c形端1064和1066。在图示实施例中,具有c形端1064的第一密封端部1060具有围绕第一空间1072彼此相对设置的弯曲密封界面1068和1070。类似地,具有c形端1066的第二密封端部1062具有围绕第二空间1078彼此相对设置的弯曲密封界面1074和1076。如上所述,波浪形中间部分1058、计量孔1056、以及相对的c形端1064和1066在很大程度上改进了在经受高温、振动、运动、和热膨胀与收缩的环境中的密封件1050的性能。
尽管密封件1050可以是两件式结构,然而使用单一部件1052制成了密封件1050的图示实施例。部件1052包括板1086,板1086具有设置在相对的弯曲端板部1090和1092之间的波浪形中间板部1088,其中,弯曲端板部1090包括弯曲密封界面1068和1070,弯曲端板部1092包括弯曲密封界面1074和1076。如图所示,弯曲端板部1090具有从中间板部1088延伸的弯曲密封界面1070,而弯曲密封界面1068延伸到自由端1069。类似地,弯曲端板部1092具有从波浪形中间部分1088延伸的弯曲密封界面1076,而弯曲密封界面1074延伸到自由端1075。如图所示,弯曲密封界面1068和1074设置在板1086的波浪形中间部分1088的相同侧上。
密封件1050的形状或几何形状也可以改进密封件1050的密封有效性,特别是处于经受高温、振动、运动、以及热膨胀和收缩的环境中的密封件1050。在图示实施例中,板1086的中间板部1088基本为波浪形,以能够沿着纵轴1084使板1086的中间部分1088压缩和膨胀。此外,波浪形中间板部1088可以用作板1086的弯曲端板部1090和1092的枢转点、旋转轴线或弯曲轴线。沿着弯曲端板部1090的弯曲密封界面1068和1070构造成相对于纵轴1084彼此相向和彼此远离地弹性偏转,沿着弯曲端板部1092的弯曲密封界面1074和1076构造成相对于纵轴1084彼此相向和彼此远离地弹性偏转。因此,由弯曲端板部1090(例如,弯曲密封界面1068和1070)限定的c形端1064可以用作第一c形弹簧元件,而由弯曲端板部1092(例如,弯曲密封界面1074和1076)限定的c形端1066可以用作第二c形弹簧元件。c形端1064和1066、以及中间部分1058一起可以描述为形成牛角形密封件1050,例如,弹簧加载的牛角形密封件1050。c形端1064和1066还可以用作旋转接头、枢转接头、或凸轮构件,从而实现沿着密封表面的旋转运动。例如,弯曲密封界面1068和1070构造成能够使密封端部1060沿着第一密封区域旋转,而弯曲密封界面1074和1076构造成能够使第二密封端部1062沿着第二密封区域旋转。
图示的计量孔1056包括多个第一计量孔1108和多个第二计量孔1110。计量孔1056构造成对经过密封件1050的泄漏流进行控制或计量。例如,计量孔1056可以设计成根据具体应用提供一定流率或百分比的泄漏流。以此方式,计量孔1056可以允许受控量的泄漏流,以改进密封件1050沿着弯曲密封界面1068、1070、1074和1076的密封有效性,从而降低沿着弯曲密封界面1068、1070、1074和1076泄漏的可能性。计量孔1056还可以用于对沿着密封件1050处于密封区域中、或在与密封区域相邻的部分中的各种热区进行冷却。例如,计量孔1056可以构造成沿着密封件1050的表面或相邻结构提供薄膜冷却(例如,冷却剂流的薄膜),或者计量孔1056可以构造成对着密封件1050的表面或相邻结构提供冲击冷却(例如,冷却剂流的喷射)。计量孔1056可以相对于热区呈任意角度进行定向,以对热区进行冷却。例如,多个第一计量孔1108可以以第一角度1112朝向第一密封端部1060(例如,弯曲密封界面1068或1070)或相关密封区域,而多个第二计量孔1110可以以第二角度1114朝向第二密封端部1062(例如,弯曲密封界面1074或1076)或相关密封区域。角度1112和1114可以在约0至90度、5至60度、10至45度、或15至30度之间的范围内。上文参照图6至图17详细地描述了计量孔1056的各种角度、形状和构造。
图25是安装在涡轮机械124(例如,涡轮机系统10)的相邻分段120和122之间的图24的一件式密封件1050的实施例(与图3、图19和图22的实施例类似)的横截面侧视图。在某些实施例中,相邻分段120和122可以沿着轴向38、径向40或周向42并排设置,并且相邻分段120和122具有中间间隙或空间126。例如,间隙126在相邻分段120和122之间具有宽度128。如上文参照图3、图19和图22所述的,图示的密封件1050延伸跨过间隙126进入相邻分段120和122中的相对的第一密封区域130和第二密封区域132(例如,狭缝、凹部或腔室)内。第一密封端部1060设置在第一密封区域130内,以使得弯曲密封界面1068沿着侧壁138设置,并且弯曲密封界面1070沿着侧壁140设置。第二密封端部1062设置在第二密封区域132内,以使得弯曲密封界面1074沿着侧壁146设置,并且弯曲密封界面1076沿着侧壁148设置。密封件1050的中间部分1058设置在相应分段120和122的相对的表面150和152之间的间隙126中,并且包括计量孔1056(例如,1108和1110)以控制泄漏流和/或对密封件1050上或附近的热区进行冷却。
在图示实施例中,第一密封端部1060和第二密封端部1062构造成经由弹簧力和摩擦力与相应的密封区域130和132进行密封。例如,第一密封端部1060包括具有相对的弯曲密封界面1068和1070的c形端1064,弯曲密封界面1068和1070构造成如箭头1154所示的彼此相向和彼此远离地偏转,从而对着侧壁138和140提供偏置力或弹簧力1156和1158。例如,弯曲密封界面1068和1070可以被压缩在一起并位于侧壁138和140之间,以使得弯曲密封界面1068和1070保持接触而不用考虑振动或运动。弯曲密封界面1068和1070还经由相应的摩擦力1160和1162沿着侧壁138和140以摩擦方式座接。此外,如旋转箭头1164和1166所示,弯曲密封界面1068和1070还构造成相对于侧壁138和140枢转或旋转。如上文参照图4详细描述的,沿着侧壁138和140的旋转运动1164和1166可以由弹簧1050的弯曲或弓形弯曲引起,可以通过弹簧状波浪形中间部分1058来进一步增加弹簧1050的弯曲或弓形弯曲。类似地,第二密封端部1062包括具有弯曲密封界面1074和1076的c形端1066,弯曲密封界面1074和1076构造成如箭头1168所示的彼此相向和彼此远离地偏转,从而对着侧壁146和148提供偏置力或弹簧力1170和1172。例如,弯曲密封界面1074和1076可以被压缩在一起并位于侧壁146和148之间,以使得弯曲密封界面1074和1076保持接触而不用考虑振动或运动。弯曲密封界面1074和1076还经由相应的摩擦力1174和1176沿着侧壁146和148以摩擦方式座接。此外,如旋转箭头1178和1180所示,弯曲密封界面1074和1076还构造成相对于侧壁146和148枢转或旋转。如上文参照图4详细描述的,沿着侧壁146和148的旋转运动1178和1180可以由弹簧1050的弯曲或弓形弯曲引起。
在操作中,密封件1050构造成在第一流体区域或流182和第二流体区域或流184之间对相邻分段120和122之间的间隙126进行密封。例如,在某些实施例中,第一流182可以比第二流184冷得多。在涡轮机械(例如,压缩机或涡轮机)背景下,第一流182可以是冷却流(例如,空气流),而第二流184可以是加热的流体(例如压缩空气、燃烧的热气等)。相应地,密封件1050在分段120和122之间可以经受很大的温度、热梯度、振动、运动、以及热膨胀和收缩。例如,间隙126的宽度128可以响应于分段120和122的热膨胀而减小,而宽度128可以响应于分段120和122的热收缩而增大。相应地,偏置力1156、1158、1170和1172、摩擦力1160、1162、1174和1176、偏转运动1154和1168、以及旋转运动1164、1166,1178和1180可以构造成在密封件1050与密封区域130和132的侧壁138、140、146和148之间保持主动且一致的密封界面,而不用考虑系统的状况。
计量孔1056还通过控制第一流182和第二流184之间的任意泄漏流而改进密封件1050。在图示的实施例中,泄漏流包括经过多个第一计量孔1108的第一流体流1186(例如,空气流)、以及经过多个第二计量孔1110的第二流体流1188(例如,空气流)。这些流体流1186和1188构造成对从区域182至区域184的泄漏流的量进行控制,从而帮助降低沿着弯曲密封界面1068、1070、1074和1076泄漏的可能性。流体流1186和1188还在密封件1050附近(例如,区域190和192)提供冷却。如图所示,计量孔1056(例如,计量孔1108和1110)朝向相对分段120和122和/或相关密封区域130和132彼此成角度地远离。例如,流体流1186和1188可以成角度,以流入到密封区域130和132中,从而帮助冷却侧壁138、140、146和148、以及密封件1050的弯曲密封界面1070和1076。以此方式,冷却流体流1186和1188可以保护密封件1050和/或壁138、140、146和148免受任意热损伤、磨损等。冷却流1186和1188还可以用作屏蔽流体流,以减少由第二流体流184对密封件1050造成的化学侵蚀、腐蚀或其他损伤。
图26是图24的一件式密封件1050的实施例的横截面侧视图,其示出密封件1050的各种尺寸。如图所示,密封件1050包括单一部件1052(例如,板1086)。在某些实施例中,板1086可以例如在c形端1064和1066或波浪形中间部分1058中具有厚度1240以提供弹簧1050的期望特性(例如,弯曲刚度)。例如,板1086沿着纵轴1084可以纵向地具有均匀或可变的厚度1240。例如,厚度1240可以随着与中间部分1058的距离而增大或减小。密封件1050还包括中间部分1058的中央长度1244,中央长度1244在位于第一空间1072的中心处的点1246(即,线1247)和位于第二空间1078的中心处的点1248(即,线1249)之间延伸。密封件1050的长度的剩余部分分给第一密封端部1060和第二密封端部1062之间。中央长度1244、以及密封端部1060和1062的长度可以改变,以控制整个密封件1050以及c形端1064和1066的偏转的范围。此外,中央长度1244可以根据相邻分段120和122之间的间隙126的宽度128进行选择,而密封端部1060和1062的长度可以根据相邻分段120和122中的密封区域130和132的深度进行选择。
密封件1050还包括遍布密封件1050的各种角度和偏移。例如,波浪形中间部分1058的轴线1250可以从纵轴1084偏移可变偏移距离1252,可变偏移距离1252可以在线1247和1249之间交替地增大和减小。在图示实施例中,距离1252在点1246和1248之间的中点1249处更大,而在点1251和1253处更小。也就是说,点1249、1251和1253可以描述为极值、或描述为波浪形中间部分1058的轴线1250最接近或最远离纵轴1084的点。在某些实施例中,波浪形中间部分1058可以具有1至10、或更多的极值或拐点。弯曲端板部1090和1092依据特定圆弧从中间部分1258(即,从线1247和1249)的边缘弯曲到自由端1069和1075。例如,弯曲端板部1090和1092可以分别相对于线1247和1249延伸经过圆弧1258和1260,其中,圆弧的角度可以为约180至270度、190至260度、200至250度、205至245度、或210至240度。具体地,圆弧1258和1260的角度经选择以提供弯曲端板部1090和1092朝向密封件1050的中间部分1058的会聚。密封端部1060和1062的弯曲使得弯曲密封界面1068、1070、1074和1076在沿着侧壁138、140、146和148枢转的同时保持接触。所述的角度1258和1260可以增大以实现弯曲密封界面1068、1070、1074和1076沿着侧壁138、140、146和148的更大范围的枢转运动。此外,密封端部1060和1062的半径可以经调整以控制枢转运动的斜度。
如图26进一步示出,弯曲端板部1090和1092的外侧与纵轴1084(即,点1246和1248)之间的偏移距离可以增大或减小,以控制c形端1064和1066的弹簧刚度(例如,偏置力)、偏转的范围、和其他特性。例如,弯曲端板部1090和1092可以设置成相对于纵轴1084在偏移距离1266、1268、1270和1272处,其中,偏移距离可以基于密封区域130中的侧壁138和140之间的距离1274(图25)、以及密封区域132中的侧壁146和148之间的距离1276(图25)。例如,在未安装在密封区域130和132中时,偏移距离1266、1268、1270和1272可以为距离1274和1276的约50%至200%、55%至150%、或60%至125%、或75%至100%。相应地,各种尺寸可以经控制以改进密封件1050的有效性。
计量孔1056还可以具有各种角度、形状、和构造成对泄漏流和冷却进行控制的构造。如图26所示,多个第一计量孔1108设置成相对于纵轴1084呈角度1112,而多个第二计量孔1110设置成相对于纵轴1084呈角度1114。这些角度1112和1114可以为约0至90度、20至70度、30至60度、或40至50度、或者可以是任意其他适合的角度。例如,计量孔1108和1110的实施例可以具有约10度、20度、30度、40度、50度或60度的角度1112和1114。可以使用各种制造技术来构造图24至图26所示的密封件1050。例如,平坦金属板可以经辊压成形以制造板1086。在形成金属板之后,可以例如通过穿过板1086冲孔或钻出孔1108和1110而形成计量孔1056。在某些实施例中,还可以使用涂层或热处理对密封件1050进行处理。例如,可以将耐磨涂层、耐化学性涂层、热障涂层、密封剂涂层、低摩擦涂层、或其任意组合增加到密封件1050的全部或部分的外表面。
图27是与图24至图26的密封件1050类似的一件式密封件1350的实施例的横截面侧视图,其示出密封件1350的各种尺寸。密封件1350包括沿着相对的方向交替地弯曲的波浪形中间部分1352、以及第一密封端部1354和第二密封端部1356,第一密封端部1354和第二密封端部1356向内弯曲以在中间部分1352的相同侧上限定c形端1358和1360。在图示实施例中,具有c形端1358的第一密封端部1354具有围绕第一空间1366彼此相对设置的弯曲密封界面1362和1364。类似地,具有c形端1360的第二密封端部1356具有围绕第二空间1372彼此相对设置的弯曲密封界面1368和1370。如下所述,波浪形中间部分1352、以及相对的c形端1358和1360在很大程度上改进了在经受高温、振动、运动、和热膨胀与收缩的环境中的密封件1350的性能。
尽管密封件1350可以是两件式结构,然而使用单一板1374制成了密封件1350的图示实施例。板1374包括设置在相对的弯曲端板部1378和1380之间的波浪形中间板部1376,其中,弯曲端板部1378包括弯曲密封界面1362和1364,弯曲端板部1380包括弯曲密封界面1368和1370。如图所示,弯曲密封界面1362和1364设置在板1374的波浪形中间部分1376的相同侧上。
密封件1350的形状或几何形状也可以改进密封件1350的密封有效性,特别是处于经受高温、振动、运动、以及热膨胀和收缩的环境中的密封件1350。在图示实施例中,板1374的中间板部1376基本为波浪形,以能够沿着纵轴1382使板1374的中间部分1376压缩和膨胀。此外,波浪形中间板部1376可以用作板1374的弯曲端板部1378和1380的枢转点、旋转轴线或弯曲轴线。沿着弯曲端板部1378的弯曲密封界面1362和1364构造成相对于纵轴1382彼此相向和彼此远离地弹性偏转,沿着弯曲端板部1380的弯曲密封界面1368和1370构造成相对于纵轴1382彼此相向和彼此远离地弹性偏转。因此,由弯曲端板部1378(例如,弯曲密封界面1362和1364)限定的c形端1358可以用作第一c形弹簧元件,而由弯曲端板部1380(例如,弯曲密封界面1368和1370)限定的c形端1360可以用作第二c形弹簧元件。c形端1358和1360还可以用作旋转接头、枢转接头、或凸轮构件,从而实现沿着密封表面的旋转运动。例如,弯曲密封界面1362和1364构造成能够使密封端部1354沿着第一密封区域旋转,而弯曲密封界面1368和1370构造成能够使第二密封端部1356沿着第二密封区域旋转。
在某些实施例中,板1374可以例如在c形端1358和1356或波浪形中间部分1376中具有厚度1384,以提供弹簧1350的期望特性(例如,弯曲刚度)。例如,板1374沿着纵轴1382可以纵向地具有均匀或可变的厚度1384。例如,厚度1384可以随着与中间部分1352的距离而增大或减小。密封件1350还包括中间部分1352的中央长度1386,中央长度1386在位于第一空间1366的中心处的点1388(即,线1390)和位于第二空间1372的中心处的点1392(即,线1394)之间延伸。密封件1350的长度的剩余部分分给第一密封端部1354和第二密封端部1356之间。中央长度1386、以及密封端部1354和1356的长度可以改变,以控制整个密封件1350以及c形端1358和1360的偏转的范围。此外,中央长度1386以及密封端部1060和1062的长度可以根据相邻分段之间的间隙的宽度进行选择,如下文参照图28更详细地描述的。
密封件1350还包括遍布密封件1350的各种角度和偏移。例如,板1374的轴线1396可以在极值1398之间前后交替地弯曲,在极值1398处轴线1396最接近和最远离纵轴1382。即,在极值1398处,轴线1382和1396之间的偏移距离在局部极小值和局部极大值之间变化。在某些实施例中,板1374可以包括1至10、或更多的极值1398或拐点。如图所示,距离1400是在线1390和1394、以及在线1390和1394之间的中点1402处的极值1398的局部极大值。距离1400是在中点1402与线1390和1394之间的极值1398处的局部极小值。此外,板1374可以具有任意数量的极值1398(例如,局部极小或极大值)或拐点。弯曲端板部1378和1380依据特定圆弧分别从中间部分1352(即,从线1390和1394)延伸到线1406和1408。例如,弯曲端板部1378和1380可以分别相对于线1390和1394以及线1406和1408延伸经过圆弧1410和1412,其中,圆弧1410和1412可以为约180至270度、190至260度、200至250度、205至245度、或210至240度。越过线1406和1408,弯曲端板部1378和1380分别具有朝着纵轴1382会聚的向内弯曲部1414和1416。具体地,向内弯曲部1414和1416经选择以提供弯曲端板部1378和1380的自由端1418和1420朝向密封件1350的波浪形中间部分1376的会聚。密封端部1354和1356的弯曲使得弯曲密封界面1362、1364、1368和1370在沿着涡轮机分段的侧壁枢转的同时保持接触。所述圆弧1410和1412可以增大以实现弯曲密封界面1362、1364、1368和1370在涡轮机分段之间的更大范围的枢转运动。
图28是安装在涡轮机械1454(例如,涡轮机系统10)的相邻分段1450和1452之间的图27的一件式密封件1350的实施例的横截面侧视图。在某些实施例中,相邻分段1450和1452可以沿着轴向38、径向40或周向42并排设置,并且相邻分段1450和1452具有中间间隙或空间1456。例如,间隙1456在相邻分段1450和1452之间可以具有宽度1458。图示的密封件1350被轴向加载,并延伸跨过间隙1456进入相邻分段1450和1452之间相对的第一密封区域1460和第二密封区域1462(例如,相对的密封表面)。第一密封端部1354设置在第一密封区域1460和第二密封区域1462的下部1464,以使得弯曲密封界面1362沿着侧壁1468设置,并且弯曲密封界面1364沿着侧壁1470设置。此外,因为图示的密封件1350被轴向加载,所以密封端部1354的一部分也可以用作沿着侧壁1474设置的密封界面1472。第二密封端部1356设置在第一密封区域1460和第二密封区域1462的上部1466,以使得弯曲密封界面1368沿着侧壁1468设置,并且弯曲密封界面1370沿着侧壁1470设置。此外,因为图示的密封件1350被轴向加载,所以密封端部1356的一部分也可以用作沿着侧壁1478设置的密封界面1476。密封件1350的中间部分1352设置在相应分段1450和1452的相对的表面1460和1462之间的间隙1456中,并且与密封端部1354和1356一起在分段1450和1452之间提供空气流的曲折路径。
在图示实施例中,第一密封端部1354和第二密封端部1356构造成经由弹簧力(例如,加载的弹簧)与相应的密封区域1460和1462进行密封。例如,第一密封端部1354包括具有弯曲密封界面1362、1364和1472的c形端1358,弯曲密封界面1362、1364和1472构造成如箭头1480所示地偏转,从而对着侧壁1468、1470和1474提供偏置力或弹簧力1482、1484和1486。例如,弯曲密封界面1362和1364可以被压缩在一起并位于侧壁1468和1470之间,以使得弯曲密封界面1362和1364保持接触而不用考虑振动或运动。此外,如旋转箭头1488和1490所示,弯曲密封界面1362和1364还构造成相对于侧壁1468和1470枢转或旋转。如上文参照图4详细地描述的,沿着侧壁1468和1470的旋转运动1488和1490可以由弹簧1350的弯曲或弓形弯曲引起,可以通过弹簧状波浪形中间部分1352来进一步增加弹簧1350的弯曲或弓形弯曲。类似地,第二密封端部1356包括具有弯曲密封界面1368、1370和1476的c形端1360,弯曲密封界面1368、1370和1476构造成如箭头1492所示地偏转,从而对着侧壁1468、1470和1478提供偏置力或弹簧力1494、1496和1498。例如,弯曲密封界面1368和1370可以被压缩在一起并位于侧壁1468和1470之间,以使得弯曲密封界面1368和1370保持接触而不用考虑振动或运动。此外,如旋转箭头1500和1502所示,弯曲密封界面1368和1370还构造成相对于侧壁1468和1470枢转或旋转。如上文参照图4详细地描述的,沿着侧壁1468和1470的旋转运动1500和1502可以由弹簧1350的弯曲或弓形弯曲引起。
在操作中,密封件1350构造成在第一流体区域或流1504和第二流体区域或流1506之间对相邻分段1450和1452之间的间隙1456进行密封。例如,在某些实施例中,第一流1504可以比第二流1506冷得多。在涡轮机械(例如,压缩机或涡轮机)背景下,第一流1504可以是冷却流(例如,空气流),而第二流1506可以是加热的流体(例如压缩空气、燃烧的热气等)。相应地,密封件1350在分段1450和1452之间可以经受很大的温度、热梯度、振动、运动、以及热膨胀和收缩。例如,间隙1456的宽度1458可以响应于分段1450和1452的热膨胀而减小,而宽度1458可以响应于分段1450和1452的热收缩而增大。此外,密封端1354和1356的圆弧1410和1412可以增大或减小,以控制c形端1358和1360的弹簧刚度(例如,偏置力)、偏转的范围、和其他特性。例如,弯曲端板部1378和1380可以从正常状态被压缩约5%至100%、10%至75%、或25%至50%到达压缩状态,弯曲端板部1378和1380安装在密封区域1460和1462内。相应地,偏置力1482、1484、1486、1494、1496和1498、偏转运动1492和1480、以及旋转运动1488、1490、1500和1502可以构造成在密封件1350与密封区域1460和1462的侧壁1468、1470、1474和1478之间保持主动且一致的密封界面,而不用考虑系统的状况。
与前述实施例相比,图27至图28的密封件1350的实施例没有计量孔。如此,通过利用在第一流1504和第二流1506之间的曲折流动路径提供多密封点,密封件1350在第一流体流1504和第二流体流1506(例如,空气流)之间阻止和/或控制了任意泄漏流1508(例如,空气流)。例如,密封件1350在沿着弯曲密封界面1362、1364、1368和1370的密封点处接触密封区域1460和1462。密封件1350还在沿着波浪形中间部分1352(例如,波浪形中间板部1376)的一个或多个密封点1510处接触密封区域1462。如上所述,波浪形中间板部1376包括一个或多个极值1398。密封点1510对应于在中间板部1352的中点1402处的极值1398。在其他实施例中,1至10或更多个极值1398可以用作沿着密封区域1462的密封点1510。此外,中间板部1376的波浪形状可以在侧壁1474和1478之间提供附加弹簧力1486和1498。也就是说,更大数量的极值1398可以实现沿着密封件1350的轴线1382的更大压缩,从而改进了在分段1450和1452的图示布置中的密封件1350的有效性。
可以使用各种制造技术来构造图27至图28所示的密封件1350。例如,平坦金属板可以经辊压成形以制造板1374。在某些实施例中,还可以使用涂层或热处理对密封件1350进行处理。例如,可以将耐磨涂层、耐化学性涂层、热障涂层、密封剂涂层、低摩擦涂层、或其任意组合增加到密封件1350的全部或部分的外表面。
本发明的技术效果在于,在涡轮机械分段之间使用弹簧加载的密封件改进了密封有效性。本发明还通过密封件的受控热膨胀和弯曲改进了密封有效性,其中,密封件的热膨胀和弯曲帮助在涡轮机械操作期间保持密封座接。此外,本发明通过引入计量孔增加了涡轮机械密封件的附加功能,计量孔提供了可以用于对热分段表面进行冲击冷却的受控泄漏流路径。
本书面说明书使用示例来公开本发明(包括最佳实施方式),还使得本领域技术人员能够实施本发明(包括制造和使用任意装置或系统和执行任意结合的方法)。本发明的专利范围由权利要求限定,并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这样的其他示例具有与权利要求的文字语言并非不同的结构元件、或者如果这样的其他示例包括与权利要求的文字语言具有非实质性区别的等同结构元件,则这样的其他示例旨在落入权利要求的范围。

Claims (14)

1.一种系统,其包括:
密封件,其具有第一密封端部、第二密封端部、以及位于所述第一密封端部和所述第二密封端部之间的中间部分,其中所述密封件包括至少一个计量孔,所述至少一个计量孔构造成对越过所述密封件的泄漏流进行控制。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述至少一个计量孔构造成将所述泄漏流引导至至少一个区域,以对所述至少一个区域进行冷却。
3.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述至少一个计量孔构造成将所述泄漏流导向具有所述第一密封端部的第一密封区域和具有所述第二密封端部的第二密封区域。
4.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述第一密封端部包括围绕第一空间彼此相对设置的第一弯曲密封界面和第二弯曲密封界面,并且所述第二密封端部包括围绕第二空间彼此相对设置的第三弯曲密封界面和第四弯曲密封界面。
5.根据权利要求4所述的系统,其特征在于,所述第一弯曲密封界面和所述第二弯曲密封界面构造成彼此相向和彼此远离地弹性偏转,并且所述第三弯曲密封界面和所述第四弯曲密封界面构造成彼此相向和彼此远离地弹性偏转。
6.根据权利要求4所述的系统,其特征在于,所述第一弯曲密封界面和所述第二弯曲密封界面构造成使所述第一密封端部能够沿着第一密封区域旋转,并且所述第三弯曲密封界面和所述第四弯曲密封界面构造成使所述第二密封端部能够沿着第二密封区域旋转。
7.根据权利要求4所述的系统,其特征在于,所述密封件是一件式结构,所述一件式结构具有所述第一密封端部、所述第二密封端部、以及所述中间部分,所述第一密封端部包括具有所述第一弯曲密封界面和所述第二弯曲密封界面的第一U形端部,并且所述第二密封端部包括具有所述第三弯曲密封界面和所述第四弯曲密封界面的第二U形端部。
8.根据权利要求4所述的系统,其特征在于,所述密封件包括第一部件,所述第一部件具有所述第一密封端部的所述第一弯曲密封界面、所述中间部分的第一中间部分、以及所述第二密封端部的所述第三弯曲密封界面,并且所述密封件包括第二部件,所述第二部件具有所述第一密封端部的所述第二弯曲密封界面、所述中间部分的第二中间部分、以及所述第二密封端部的所述第四弯曲密封界面。
9.根据权利要求8所述的系统,其特征在于,所述第一部件包括第一金属,并且所述第二部件包括与所述第一金属不同的第二金属。
10.根据权利要求8所述的系统,其特征在于,所述第一弯曲密封界面和所述第二弯曲密封界面彼此远离地弯曲、然后沿着远离所述第一中间部分和所述第二中间部分的第一方向彼此相向地弯曲,并且所述第三弯曲密封界面和所述第四弯曲密封界面彼此远离地弯曲、然后沿着远离所述第一中间部分和所述第二中间部分的第二方向彼此相向地弯曲。
11.根据权利要求8所述的系统,其特征在于,所述第一弯曲密封界面和所述第二弯曲密封界面沿着远离所述第一中间部分和所述第二中间部分的第一方向彼此远离地弯曲、然后沿着朝向所述第一中间部分和所述第二中间部分的第二方向彼此远离继而彼此相向地弯曲;所述第三弯曲密封界面和所述第四弯曲密封界面沿着远离所述第一中间部分和所述第二中间部分的第三方向彼此远离地弯曲、然后沿着朝向所述第一中间部分和所述第二中间部分的第四方向彼此远离继而彼此相向地弯曲。
12.根据权利要求4所述的系统,其特征在于,所述中间部分包括沿着相对的方向交替弯曲的波浪形部分。
13.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述密封件是涡轮机械密封件。
14.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述系统包括涡轮机械,所述涡轮机械具有设置在第一涡轮机械分段和第二涡轮机械分段之间的所述密封件。
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