CN104632295B - 用于使用分段式密封环来密封旋转机器的方法和系统 - Google Patents

用于使用分段式密封环来密封旋转机器的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于使用分段式密封环来密封旋转机器的方法和系统。一种用于在旋转机器(10)中使用的液力面密封环(56)包括支承环(84),支承环(84)具有至少两个支承环节段(86,88)和沿径向延伸的第一面(104)。支承环(84)构造成可释放地联接于旋转机器(10)的外壳(16)的内表面。面密封环(56)还包括与支承环(84)基本上同心的密封环(94)。密封环(94)包括至少两个密封环节段(95)和沿径向延伸的第二面(106)。密封环(94)可释放地联接于支承环(94),使得第一面(104)抵靠第二面(106)匹配。

Description

用于使用分段式密封环来密封旋转机器的方法和系统
技术领域
本申请大体涉及旋转机器,并且更特别地,涉及用于密封旋转机器的系统和方法。
背景技术
至少一些旋转机器(诸如蒸汽涡轮发动机)具有延伸通过其的限定的流体流径。流径包括处于连续流关系的流体入口、涡轮和流体出口。一些旋转机器在流径中使用多个密封组件,以便于提高旋转机器的运行效率。一般而言,已知密封组件联接在固定构件和旋转构件之间,以在高压区域和低压区域之间提供密封。若干已知的密封组件包括迷宫齿、柔性部件(诸如刷式密封件)和液力面密封件。
至少一些刷式密封件包括紧密填充、大体圆柱形的刚毛,其定位在旋转构件附近,并且布置成交错布置,以便于减少泄漏。一般而言,已知的刚毛具有低径向硬度,这使它们能够在旋转构件转子漂移期间移动,同时在稳态运行期间保持紧密的间隙。然而,一些已知的刷式密封件一般仅在横跨密封件存在有限压差时才有效。另外,至少一些密封组件包括朝旋转构件向外延伸的多个迷宫齿。在一些旋转机器的运行期间,由旋转构件的旋转引起的振动可使迷宫齿接触旋转构件。随着时间的推移,迷宫齿可被磨损并且变得不那么有效,这可引起旋转机器的性能退化。
在一些已知旋转机器中,使用液力面密封件来便于减少加压流体通过两个构件之间的间隙泄漏。液力面密封件大体包括匹配(旋转)环和密封(固定)环。在运行期间,旋转环中的凹槽产生液力,该液力使固定环升离旋转环或与其分开,使得在两个环之间产生小间隙。密封气体经由旋转环和固定环之间的间隙流动。但是,因为形成于两个环之间的间隙小,所以将至少一些已知的液力面密封件制成单个连续的环,这限制密封环的直径,并且就此而言,可限制它们的用途。单个连续的环在大小上受限制至少有两个主要原因。一个原因在于,对直径超过12英寸的环实现所需密封面平直度是有挑战性的。另一个关键原因在于,由于横跨密封面的热梯度,故密封面圆锥度以直径的四次方增大。面圆锥度是液力面密封件的一个主要失效模式。另外,在大型蒸汽涡轮和燃气涡轮应用中,存在关于单个连续的环结构的组装问题,因为此类大型涡轮组装成上半部和下半部。因此,为了在大型蒸汽涡轮和燃气涡轮中使用面密封件,密封环中的一个必须是分段的。因为可将匹配环制成与涡轮轴集成,所以优选的是使密封环分段。分段式密封环的一些优点包括可直截了当地实现密封面平直度,以及大大消除热梯度引起的面圆锥度,因为在节段接头处切断了密封环环向应力。然而,如果固定环是分段的并且联接在一起,则在节段接头上面可存在梯级,该梯级大于薄膜厚度,因为液力面密封件大体以大约0.002英寸或更小的间隙运行。此类限制使至少一些已知的液力面密封件不适合在旋转轴直径大的旋转机器中使用。
发明内容
在一方面,提供一种用于在旋转机器中使用的液力面密封环。面密封环包括支承环,该支承环包括至少两个支承环节段和沿径向延伸的第一面。支承环构造成可释放地联接于旋转机器的外壳的内表面。面密封环还包括与支承环基本上同心的密封环。密封环包括至少两个密封环节段和沿径向延伸的第二面。密封环可释放地联接于支承环,使得第一面抵靠第二面匹配。
在另一方面,提供一种旋转机器。旋转机器包括包壳和具有中心线轴线的可旋转轴。旋转机器还包括密封系统,该密封系统包括具有第一主密封表面的第一密封环。密封系统进一步包括具有第二主密封表面的第二密封环。第二密封环包括支承环,该支承环包括至少两个支承环节段和沿径向延伸的第一面。支承环层构造成可释放地联接于包壳的内表面。第二密封环还包括具有至少两个密封环节段的密封环和沿径向延伸的第二面。密封环层构造成可释放地联接于支承环,使得第一面抵靠第二面匹配。层。密封系统进一步包括联接于第二密封环且能够随其移动的密封壳体。
在又一方面,提供一种组装密封系统的方法。该方法包括将密封壳体联接于旋转机器的包壳的内表面。该方法还包括将支承环可释放地联接于密封壳体,其中,支承环包括在相应的支承环接头处联接在一起的至少两个支承环节段和沿径向延伸的第一面。该方法进一步包括将密封环同心地可释放地联接于支承环。密封环包括在相应的密封环接头处连结在一起的至少两个密封环节段和沿径向延伸的第二面。
附图说明
图1是示例性蒸汽涡轮发动机的示意图;
图2是绕着图1中限定的区域所得到的图1的蒸汽涡轮发动机的一部分的更详细示意图;
图3是用于图1中显示的蒸汽涡轮发动机的多层分段式液力面密封件的示意性截面图;
图4是图3的面密封件的固定的密封环组件的示意性透视图;以及
图5是图4中显示的固定的密封环组件的接头的备选实施例的示意性透视图。
部件列表
10蒸汽涡轮发动机
11入口侧
12涡轮级
14可旋转轴
16包壳
18上半部区段
20蒸汽入口管道
22蒸汽排出管道
24中心线轴线
26入口碗腔
30可旋转轴端部部分
32多个密封部件
34多个密封部件
36多个密封部件
38涡轮叶片或轮叶
40蒸汽
42定子构件
44内壳
48入口喷嘴
50泄漏区域
52面密封件
54旋转密封环
55主密封件
56固定的密封环组件
58密封壳体
60第一主密封表面
61通道或凹槽
62外径
64弹簧座
66对齐部件
68对齐槽口
70偏置构件
72偏置环
74第二主密封表面
76结构密封件
77联接元件
78凹槽
80第二密封表面
82第二密封件
83凹槽
84支承环
85两个分段式环形环
86上部支承环部件
88下部支承环部件
89接头
90紧固件
92对齐销
94密封环
95至少两个单独的构件
96第一密封环部件
98第二密封环部件
100第三密封环部件
102接头
104前表面
106后表面
108后表面
110外边缘
112外边缘
114端面
116端面。
具体实施方式
本文描述的示例性系统和方法克服了与可在过程流体从旋转机器泄漏到外部环境的情况下运行的旋转机器相关联的缺点中的至少一些。本文描述的实施例提供基本上减少过程流体从旋转机器泄漏的密封组件,从而便于改进旋转机器性能。更特别地,本文描述的密封组件是多层分段式液力面密封环,其包括多个密封件节段,该多个密封件节段可容易地组装在大直径的可旋转轴(诸如蒸汽涡轮发动机的可旋转轴)上,或者从其拆卸。
图1是示例性蒸汽涡轮发动机10的示意图。虽然图1描述了示例性蒸汽涡轮发动机,但应当注意,本文描述的密封设备、系统和方法不限于任何一种特定类型的涡轮发动机。本领域普通技术人员将认识到,本文描述的当前密封设备、系统和方法可用于呈使此类设备、系统和方法能够如本文进一步描述地运行的任何适当的构造的任何旋转机器,包括燃气涡轮发动机。
在示例性实施例中,蒸汽涡轮发动机10是单流蒸汽涡轮发动机。备选地,蒸汽涡轮发动机10可为任何类型的蒸汽涡轮,诸如(但不限于)低压涡轮、相对流、高压和中压蒸汽涡轮的组合、双流蒸汽涡轮发动机和/或类似物。此外,如上面论述的,本发明不限于仅仅在蒸汽涡轮发动机中使用,而是可在其它涡轮系统中使用,诸如燃气涡轮发动机。
在示例性实施例中,蒸汽涡轮发动机10包括联接于可旋转轴14的多个涡轮级12。包壳16水平地分成上半部区段18和下半部区段(未显示)。涡轮发动机10包括高压蒸汽入口管道20和低压蒸汽排出管道22。轴14沿着中心线轴线24延伸通过包壳16。轴14通过轴颈轴承(未显示)支承在轴14的相对的端部部分30处。多个端部填充式区域或密封部件32、34和36联接在可旋转轴端部部分30和包壳16之间,以便于绕着轴14密封包壳16。
在运行期间,高压和高温蒸汽40从蒸汽源(诸如锅炉等(未显示))传送到涡轮级12,其中,热能通过涡轮级12转换成机械旋转能。更特别地,蒸汽40传送通过包壳16,经由蒸汽入口管道20进入入口腕腔26中,其中,蒸汽40冲击联接于轴14的多个涡轮叶片或轮叶38,以引起轴14绕着中心线轴线24旋转。蒸汽40在排出管道22处离开包壳16。接着,蒸汽40可传送到再热锅炉(未显示),其中,蒸汽40可再次加热,或者传送到系统的其它构件,例如低压涡轮区段或冷凝器(未显示)。
图2是绕着图1中限定的区域2所得到的蒸汽涡轮发动机10的一部分的更详细的示意图。在图2中显示的示例性实施例中,蒸汽涡轮发动机10包括轴14、联接于包壳16的内壳44的定子构件42,以及附连于定子构件42的多个密封部件34。包壳16、内壳44和定子构件42均绕着轴14和密封部件34沿周向延伸。在示例性实施例中,密封部件34在定子构件42和轴14之间形成蜿蜒的密封路径。轴14包括多个涡轮级12,高压高温蒸汽40经由一个或更多个入口腕腔26传送通过多个涡轮级12。涡轮级12包括多个入口喷嘴48。蒸汽涡轮发动机10可包括使蒸汽涡轮发动机10能够如本文描述地运行的任何数量的入口喷嘴48。例如,蒸汽涡轮发动机10可包括比图2中显示的更多或更少的入口喷嘴48。涡轮级12还包括多个涡轮叶片或轮叶38。蒸汽涡轮发动机10可包括使蒸汽涡轮发动机10能够如本文描述地运行的任何数量的轮叶38。例如,蒸汽涡轮发动机10可包括比图2中示出的更多或更少的轮叶38。蒸汽40通过蒸汽入口管道20进入入口腕腔26,并且沿着轴14的长度穿过涡轮级12。
容许的高压高温蒸汽40的一部分经由泄漏区域50穿过端部填充式密封部件34。通过泄漏区域50的蒸汽40的损失导致蒸汽涡轮发动机10的效率损失。如上面描述的,为了减少蒸汽40通过端部填充式区域32泄漏,在示例性实施例中,蒸汽涡轮发动机10包括独特的多层分段式液力面密封件组件,大体以52指示。
图3是可用于蒸汽涡轮发动机10(在图1中显示)的多层分段式液力面密封件52的示意性截面图。在示例性实施例中,面密封件52便于减少或防止加压过程流体(例如蒸汽40)在压力相对高的区域和压力相对低的区域之间泄漏。在示例性实施例中,面密封件52是在涡轮级12的入口侧11上定位在轴14和包壳16的内壳44之间的高压密封件。如上面描述的,虽然示出了蒸汽涡轮发动机10,但面密封件52可在其中自调节式密封件是合乎需要或所需的任何应用中使用。在示例性实施例中,面密封件52包括旋转密封环54、固定的密封环组件56,以及与轴14的中心线轴线24同心且绕着其延伸的密封壳体58。旋转密封环54和固定的密封环组件56共同形成主密封件55。
在示例性实施例中,旋转密封环54联接于轴14,并且能够随其旋转。备选地,旋转密封环54可形成为轴14的组成部分。在示例性实施例中,旋转密封环54大体为盘形,并且包括面向轴向的第一主密封表面60,第一主密封表面60包括形成于其中的通道或凹槽61。通道或凹槽61在旋转密封环54和固定的密封环组件56之间引导过程流体(例如蒸汽40),因而形成过程流体薄膜,该过程流体薄膜大体为大约0.002英寸厚或更少。备选地或另外,通道或凹槽61可形成于固定的密封环组件56的主密封表面74中。
密封壳体58将固定的密封环组件56联接于包壳16的内壳44。密封壳体58是非旋转的、沿轴向延伸的构件,其包括径向第二密封件82,径向第二密封件82允许密封组件56沿轴向滑动,以按轴向平移动态地遵从旋转密封环54,同时提供密封。密封壳体58还包括一个或更多个弹簧座64。密封壳体58可包括沿径向向内延伸的对齐部件66,其联接于固定的密封环组件56的对齐槽口68。固定的密封环组件56联接于密封壳体58,使得固定的密封环组件56能够沿着中心线轴线24沿轴向移动,并且不能够沿侧向移动或可旋转地移动。在一些实施例中,密封壳体58可与包壳16的内壳44集成。此外,在一些备选实施例中,固定的密封环组件56可直接联接于内壳44或定子构件42。在示例性实施例中,密封壳体58组装于内壳44,其中,结构密封件76沿着外径62延伸。结构密封件76定位在密封壳体58中的凹槽78中。在示例性实施例中,结构密封件76是O形环。备选地,结构密封件76可为使面密封件52能够如本文描述地运行的任何类型的密封件,例如(但不限于)V型或C型金属环。
一个或更多个偏置构件70(诸如弹簧)在弹簧座64和固定的密封环组件56的沿径向延伸的偏置环72之间延伸。偏置构件70使固定的密封环组件56偏置远离第一密封构件54,所以可旋转轴14可在没有初始密封面接触的情况下开始旋转。备选地,偏置构件70可构造成使固定的密封环组件56偏置向第一密封构件54,所以可旋转轴14开始在初始密封面接触的情况下旋转。
固定的密封环组件56具有沿径向延伸的表面,该沿径向延伸的表面在第二主环94上限定面向轴向的第二主密封表面74。第二主密封表面74定位成以与第一主密封表面60的面对面匹配关系抵靠第一密封构件54。第一主密封表面60和第二主密封表面74对过程流体流(例如蒸汽40)形成迂回或蜿蜒的路径。固定的密封环组件56具有在第二主环94后面的支承环84。支承环84和第二主环94面对面地接触,并且通过元件77联接在一起,元件77提供抗旋转、定位和附连功能。第二主环94分段成至少两件。支承环84也可为分段式,但支承环84的节段接头从第二主环94的节段接头偏移。该两层固定的密封环组件56允许第二主环94节段接头依靠在支承环84上的连续表面上,从而避免节段接头上有潜在梯级。支承环84和第二主环94两者可双重互搭,以在两个侧表面上实现预定的平直度要求(典型地小于0.001英寸)。在示例性实施例中,为了便于制造,支承环84和偏置环72是单独的件。备选地,可将它们制成分段的集成部件。
在示例性实施例中,第二密封件82定位在固定密封组件56和密封壳体58之间。在示例性实施例中,第二密封件82是O形环。备选地,第二密封件82可为使固定的密封件组件56能够相对于密封壳体58沿轴向滑动的任何类型的密封件,诸如例如,刷式密封件、活塞环或特氟纶环。第二密封件82抵靠密封壳体58的第二密封表面80提供密封,以防止过程流体56通过固定的密封组件56和密封壳体58泄漏,同时允许固定的密封件组件56沿轴向移动,以遵从由于热膨胀、反推力或由制造容差引起的密封面摇晃而引起的旋转密封环54移动。在示例性实施例中,第二密封件82定位在形成于偏置环72中的凹口或凹槽83中。备选地,第二密封件82可定位在密封壳体58上的凹槽(未显示)中,并且抵靠偏置环72上的埋头孔(未显示)提供密封。
图4是固定的密封环组件56的示意性透视图。在示例性实施例中,固定的密封环组件56是多层分段式密封环组件,其由至少两个分段式环形环(大体以85指示)制成。在示例性实施例中,固定的密封环组件56包括支承环84,支承环84分成上部支承环部件86和下部支承环部件88,它们沿着接头89接触彼此。备选地,支承环84可分成使支承环84能够如本文描述地运行的任何数量的构件。在示例性实施例中,接头89是对接接头。备选地,接头89可为使支承环84能够如本文描述地运行的任何类型的接头。上部支承环部件86和下部支承环部件88均包括至少一个对齐槽口68,其便于与密封壳体58的相应的对齐部件66对齐和可滑动地联接。对齐槽口68形成为通过相应的支承环部件86和/或88,绕着相应的支承环部件86和/或88的外边缘110。备选地,上部支承环部件86和下部支承环部件88可包括任何数量的对齐槽口68,其绕着相应的支承环部件86和/或88的外边缘110隔开。
上部支承环部件86和下部支承环部件88可释放地联接在一起以形成环形环。在示例性实施例中,使用机械紧固件90(例如,诸如螺栓的螺纹紧固件和/或诸如铆钉的非螺纹紧固件),将上部支承环部件86和下部支承环部件88沿着接头89联接在一起。另外,在示例性实施例中,使用对齐销92(诸如开槽销和/或弹簧销)将上部支承环部件86和下部支承环部件88联接在一起。对齐销92便于确保上部支承环部件86相对于下部支承环部件88适当地对齐。
固定的密封环组件56还包括密封环94,密封环94分成至少两个单独的构件,大体以95指示。更特别地,在示例性实施例中,密封环94分成三个大致相同的构件:第一密封环部件96、第二密封环部件98和第三密封环部件100。备选地,密封环94可分成使密封环94能够如本文描述地运行的任何数量的构件。各个密封环部件96、98和100可包括与密封壳体58的对齐部件66对齐的至少一个对齐槽口68。各个对齐槽口68形成为通过相应的密封环部件96、98和100,绕着相应的支承环部件96、98和100的外边缘112。备选地,密封环部件96、98和/或100可包括多于一个对齐槽口68。在备选实施例中,不需要对齐槽口68,而是用图3中显示的联接元件77代替它。备选地,可采用对齐槽口68和联接元件77两者来实现各种水平的对齐。
在示例性实施例中,第一密封环部件96、第二密封环部件98和第三密封环部件100沿着相应的接头102联接于彼此。接头102定位成使得它们不与支承环84的接头89交迭。例如,在示例性实施例中,接头89位于大约3点钟和9点钟的位置处,而接头102位于大约12点钟、4点钟和8点钟的位置处。因而,当组装好时,节段接头89和102与彼此旋转地偏移。
接头102是非紧固的接头,即,密封环部件96、98和/或100定位在相应的其它密封环部件96、98和/或100附近,使得接头102以面对面彼此接触的方式匹配,而不是以机械的方式紧固在一起。在示例性实施例中,接头102是对接接头。备选地,如图5中显示的,接头102的特征可在于梯级式交迭,以帮助定位密封环部件96、98和/或100,以及减少横跨接头102的泄漏。在各个接头102处,存在两组端面114和116。在接头102闭合之后,端面组114接触,并且在端面组116闭合之前关闭。因而,端面组116暴露于高压,该高压在端面组114上导致较小的接触压力。备选地,接头102可为使密封环94能够如本文描述地运行的任何类型的接头,诸如舌式凹槽接头。
回头参照图4,在示例性实施例中,使用紧固件90和对齐销92将支承环84联接在一起。使用互搭机使支承环84的前表面104和后表面108互搭至精确的预定平直度规范。组装和固定密封环94,使得密封环部件96、98和/或100相对于彼此固定。使用互搭机使密封环94的后表面106和前表面或第二主密封表面74互搭至精确的预定平直度规范。使用紧固件90和对齐销92将支承环84联接在一起。密封环94组装和固定于支承环84,使得前表面104和后表面106以面对面接触的方式匹配,从而形成固定的密封环组件56。节段接头89和102旋转地彼此偏移,并且使用互搭机使密封环94的前表面或第二主密封表面74和支承环84的后表面108互搭至精确的预定平直度规范。在示例性实施例中,在将面密封件52组装在蒸汽涡轮发动机10中时,以相同的顺序组装支承环84和密封环94,其中,支承环84和密封环94可释放地联接在一起,以面对面接触的方式匹配,并且密封壳体58将它们保持就位。用语前和后用来便于指示相对位置关系。
在运行期间,在示例性实施例中,面密封件52便于减少蒸汽涡轮发动机10中的过程流体或蒸汽40泄漏。示例性面密封件52还便于将大直径面密封环组装和保持在大直径轴上,诸如在蒸汽涡轮发动机10中发现的大直径轴。在一个实施例中,在安装轴14之前,可将密封壳体58的一部分联接于包壳16的下半部区段。将轴14安装到包壳16的下半部区段中。接着,可绕着轴14组装支承环84。另外,接着,密封环94可围绕轴14组装,以面对面接触的方式与支承环84匹配。如上面论述的,以相同的顺序组装支承环84和密封环94,其中,它们平搭(lap flat)。
在示例性实施例中,高压高温蒸汽40的一部分经由泄漏区域50穿过端部填充式密封部件34,如图2中显示的。高压蒸汽40接触面密封件52,并且提供足以克服偏置构件70的力,如果偏置力构造成拉回密封组件56,从而使固定的密封环组件56朝旋转密封环54移动。在固定的密封环组件56和旋转密封环54接近彼此时,旋转密封环54中的凹槽61捕获蒸汽40的一部分,并且迫使蒸汽在固定的密封环组件56和旋转密封环54之间,其中,蒸汽的压力基于旋转密封环54的旋转速度和固定的密封环组件56和旋转密封环54之间的距离而增大。随着固定的密封环组件56和旋转密封环54之间的间隙减小,固定的密封环组件56和旋转密封环54之间的蒸汽40的压力增大,直到其等于泄漏区域50中的高压蒸汽40和偏置构件70对固定的密封环组件56施加的闭合力。面密封件52设计成以大约0.002英寸或更小的间隙运行,这便于基本上减少过程流体或蒸汽40泄漏。如前面论述的,分段式固定的密封环组件56便于组装和保持在蒸汽涡轮发动机10中使用的密封环组件56。
通过提供基本上减少旋转机器内的过程流体泄漏的密封组件,本文描述的系统和方法便于提高旋转机器性能。特别地,描述了多层分段式液力面密封环,其包括多个密封节段。以上面描述的方式构建的面密封件可实现需要的面平直度,并且可分段地组装在大直径可旋转轴(诸如蒸汽涡轮发动机的可旋转轴)上,或者从该大直径可旋转轴分段地拆卸。因此,与形成为一体的已知液力面密封环相比,本文描述的设备、系统和方法便于组装和保持大直径面密封环,并且便于减少过程流体从旋转机器泄漏。
本文描述的方法和系统不限于本文描述的具体实施例。例如,各个系统的构件和/或各个方法的步骤可独立地和与本文描述的其它构件和/或步骤分开来使用和/或实践。另外,各个构件和/或步骤还可用于其它组件和方法,并且/或者以其它组件和方法实践。
虽然已经按照各种具体实施例来描述了本发明,但本领域技术人员将认识,可用在权利要求的精神和范围内的修改来实践本发明。

Claims (12)

1.一种用于与旋转机器(10)一起使用的液力面密封环(56),所述面密封环(56)包括:
支承环(84),其包括至少两个支承环节段(86,88)和沿径向延伸的第一面(104),所述支承环(84)构造成可释放地联接于所述旋转机器(10)的外壳(16)的内表面;以及
与所述支承环(84)基本上同轴地联接的密封环(94),所述密封环(94)包括至少两个密封环节段(95)和沿径向延伸的第二面(106),所述密封环(94)可释放地联接于所述支承环(84),使得所述第一面(104)在直接的面对面接触中抵靠所述第二面(106)匹配。
2.根据权利要求1所述的面密封环(56),其特征在于,所述至少两个支承环节段(86,88)在相应的支承环接头(89)处连结在一起,其中,所述至少两个密封环节段(95)在相应的密封环接头(102)处连结在一起,并且其中,所述相应的密封环接头(102)和所述相应的支承环接头(89)绕着由所述面密封环(56)限定的中心线轴线(24)旋转地彼此偏移。
3.根据权利要求1所述的面密封环(56),其特征在于,所述支承环(84)进一步包括构造成将所述至少两个支承环节段(86,88)可释放地联接在一起的至少一个机械紧固件(90)。
4.根据权利要求1所述的面密封环(56),其特征在于,所述支承环(84)进一步包括构造成使所述至少两个支承环节段(86,88)彼此对齐的至少一个对齐销(92)。
5.根据权利要求1所述的面密封环(56),其特征在于,所述至少两个支承环节段(86,88)中的各个包括限定成通过其的至少一个对齐槽口(68),所述至少一个对齐槽口(68)构造成可滑动地联接于密封壳体(58)的相应的对齐部件(66)。
6.根据权利要求1所述的面密封环(56),其特征在于,所述至少两个密封环节段(95)中的各个包括限定成通过其的至少一个对齐槽口(68),所述至少一个对齐槽口(68)构造成可滑动地联接于密封壳体(58)的相应的对齐部件(66)。
7.一种旋转机器(10),包括:
包壳(16);
可旋转轴(14),其具有中心线轴线(24);以及
密封系统(52),其包括:
包括第一主密封表面(60)的第一密封环(54);
支承环(84),其包括至少两个支承环节段(86,88)和沿径向延伸的第一面(104),所述支承环(84)构造成可释放地联接于所述包壳(16)的内表面;
第二密封环,其包括至少两个密封环节段、第二主密封表面和相对的沿径向延伸的第二面,所述第二密封环可释放地联接于所述支承环,使得所述第一面在直接的面对面接触中抵靠所述第二面匹配;以及
密封壳体(58),其联接于所述第二密封环和支承环中至少一个,并且能够随其移动。
8.根据权利要求7所述的旋转机器(10),其特征在于,所述密封系统(52)进一步包括联接于所述支承环的偏置环(72)。
9.根据权利要求7所述的旋转机器(10),其特征在于,所述密封系统(52)进一步包括联接在所述密封壳体(58)和所述第二密封环之间的偏置构件(70)。
10.根据权利要求9所述的旋转机器(10),其特征在于,所述偏置构件(70)构造成使所述第二密封环沿轴向沿着所述可旋转轴(14)的中心线轴线(24)偏置远离所述第一密封环(54)。
11.根据权利要求7所述的旋转机器(10),其特征在于,所述至少两个支承环节段(86,88)在相应的支承环接头处连结在一起,其中,所述至少两个密封环节段在相应的密封环接头处连结在一起,并且其中,所述相应的密封环接头和所述相应的支承环接头绕着所述轴的中心线轴线旋转地彼此偏移。
12.根据权利要求7所述的旋转机器(10),其特征在于,所述至少两个支承环节段(86,88)中的各个以及所述至少两个密封环节段(95)中的各个均包括限定成通过其的至少一个对齐槽口(68),所述至少一个对齐槽口(68)构造成可滑动地联接于所述密封壳体的相应的对齐部件。
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9982604B2 (en) * 2015-01-20 2018-05-29 United Technologies Corporation Multi-stage inter shaft ring seal
US10415707B2 (en) * 2016-06-30 2019-09-17 General Electric Company Face seal assembly and an associated method thereof
US10626743B2 (en) * 2016-06-30 2020-04-21 General Electric Company Segmented face seal assembly and an associated method thereof
US10487687B1 (en) 2016-09-15 2019-11-26 United Technologies Corporation Gas turbine engine having a seal damper assembly
DE102017216345A1 (de) * 2017-09-14 2019-03-28 Volkswagen Ag Hybrid-Dichtring und Dichtungsanordnung mit einem solchen Hybrid-Dichtring
SE543132C2 (en) * 2018-04-25 2020-10-13 Scania Cv Ab Sealing Arrangement, Hydrodynamic Machine, and Vehicle
CN110410596B (zh) * 2019-08-06 2020-12-25 内蒙古科技大学 一种化工管道接管用安全防护组件
KR102291086B1 (ko) * 2020-02-21 2021-08-18 두산중공업 주식회사 씰링 어셈블리 및 이를 포함하는 가스터빈
KR102440256B1 (ko) * 2020-08-27 2022-09-05 두산에너빌리티 주식회사 씰링 어셈블리 및 이를 포함하는 터보머신
US20220099185A1 (en) * 2020-09-25 2022-03-31 Flowserve Management Company Pressure retained gasket seal with enhanced unloading resistance
CN112901285B (zh) * 2021-01-27 2023-03-03 中国电建集团四川工程有限公司 一种密封高压汽轮机的密封装置以及拆除方法
CN115681508B (zh) * 2022-08-05 2023-07-28 江苏中车电机有限公司 一种电机用分瓣式迷宫密封结构

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5820129A (en) * 1996-07-11 1998-10-13 Power Packing Co., Inc. Mechanical split double seals
US5913521A (en) * 1997-08-29 1999-06-22 John Crane Sealol Inc. Rotating seal ring component kit for a mechanical split seal
US6068264A (en) * 1997-12-17 2000-05-30 A.W. Chesterton Company Split mechanical face seal with negative pressure control system

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3612630A (en) 1970-01-23 1971-10-12 Ferrofluidics Corp Bearing arrangement with magnetic fluid defining bearing pads
US3841787A (en) 1973-09-05 1974-10-15 Westinghouse Electric Corp Axial flow turbine structure
US4579349A (en) 1984-12-27 1986-04-01 Westinghouse Electric Corp. Single ring gland seal for a dynamoelectric machine rotating shaft
US4576384A (en) 1985-01-03 1986-03-18 A. W. Chesterton Company Split mechanical face seal
US5192085A (en) * 1990-12-17 1993-03-09 Mconie Robert Rubber drive system mechanical seal
US5961122A (en) * 1995-07-21 1999-10-05 Flowserve Management Company Split mechanical face seal and method of assembly thereof
JP2899261B2 (ja) * 1997-09-01 1999-06-02 日本ピラー工業株式会社 シール装置
US6059293A (en) 1997-12-17 2000-05-09 A.W. Chesterton Company Split mechanical face seal with seal face fluid introducing structure
US6131912A (en) 1997-12-17 2000-10-17 A.W. Chesterton Company Split mechanical face seal
US20040201176A1 (en) * 1999-07-27 2004-10-14 Bjornson Carl C. Mechanical split seal
US20050242515A1 (en) 2004-04-28 2005-11-03 Brooks Melvin D Dry gas seal and method for making the same
JP5379038B2 (ja) * 2010-02-09 2013-12-25 日本ピラー工業株式会社 軸周シール
KR20130139885A (ko) * 2010-10-29 2013-12-23 가부시키가이샤 단켄시루세코 메카니컬 씰

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5820129A (en) * 1996-07-11 1998-10-13 Power Packing Co., Inc. Mechanical split double seals
US5913521A (en) * 1997-08-29 1999-06-22 John Crane Sealol Inc. Rotating seal ring component kit for a mechanical split seal
US6068264A (en) * 1997-12-17 2000-05-30 A.W. Chesterton Company Split mechanical face seal with negative pressure control system

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