CN107524476B - 用于带一体柔性热屏蔽件的旋转空气密封件的方法和系统 - Google Patents

用于带一体柔性热屏蔽件的旋转空气密封件的方法和系统 Download PDF

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Abstract

提供了一种用于减少可旋转机械(120)中的第一空间(502)与第二空间(504)之间的流体和热的流动的一体密封和热屏蔽件装置(277)。一体密封和热量屏蔽件装置(277)包括环形凸缘(402)和从该凸缘(402)轴向地延伸的多壁密封屏蔽件部件(306)，该环形凸缘(402)构造成联接于可旋转机械(120)的旋转部件(122)。多壁密封屏蔽件部件(306)与凸缘(402)一体地形成。密封屏蔽件部件(306)包括第一壁(401)、第二壁(401)和腔(406)，第一壁(401)包括多个表面特征(312)，第二壁(401)相对于第一壁(401)沿径向向内间隔，该腔(406)形成在第一和第二壁(401)之间。该一体密封和热屏蔽件装置(277)还包括盖端(310)，该盖端(310)一体地形成且构造成密封第一和第二壁(401)。凸缘(402)、密封屏蔽件部件(306)、和盖端(310)中的每一个由烧结金属形成。

Description

用于带一体柔性热屏蔽件的旋转空气密封件的方法和系统
关于联邦政府赞助的研究&开发的声明
本发明是借助政府支持在由美国空军授予的合同号FA8650-09-D-2922下完成的。政府在本发明中可能具有某些权利。
技术领域
本公开的领域大体上涉及燃气涡轮发动机，且更具体而言，涉及用于屏蔽燃气涡轮发动机构件免受热影响的方法和系统。
背景技术
至少一些已知的燃气涡轮发动机尝试通过将燃气涡轮发动机中的某些区域与其他区域密封来延长构件寿命并且/或者改善燃气涡轮发动机的性能特性。例如，燃气涡轮发动机的一些区域包含热生成构件，且邻近的区域可包含热敏感构件。如果将热敏感构件屏蔽免受由热生成构件生成的热，则热敏感构件的寿命可延长。类似地，燃气涡轮发动机的一些区域接收流体，以用于其中的构件的润滑或冷却。其他构件可对润滑和/或冷却流体敏感。此外，此种流体可能被排出，且在一定量的调节之后重新使用。有时利用密封件和/或屏蔽件来实现分离此种构件或含有流体来有助于排出。此种屏蔽件通常由被冲压成期望形状，且与另一冲压金属构件配对以形成期望特性的金属形成。此种屏蔽件可能要求使用阻尼件来补偿冲压金属构造中刚性的相对缺乏。此种构造增大零件数量和形成屏蔽件的复杂度。额外的零件数量还增大屏蔽件的重量。
发明内容
在一个方面中，一种用于在可旋转机械中使用的一体密封和热屏蔽件装置包括环形凸缘和从该凸缘轴向地延伸的多壁密封屏蔽件部件，该可旋转机械包括具有纵向旋转轴线的可旋转部件，该环形凸缘构造成联接于可旋转机械的旋转部件。多壁密封屏蔽件部件与凸缘一体地形成。密封屏蔽件部件包括第一壁、第二壁和腔，第一壁包括多个表面特征，第二壁相对于第一壁沿径向向内间隔，该腔形成在第一和第二壁之间。该一体密封和热屏蔽件装置还包括盖端，该盖端与第一和第二壁一体地形成且构造成密封第一和第二壁。凸缘、密封屏蔽件部件、和盖端中的每一个由烧结金属形成。
在另一方面中，一种减少可旋转机械中的第一空间与第二空间之间的流体和热的流动的方法包括利用添加制造工艺形成烧结超级合金材料的环形密封屏蔽件。密封屏蔽件包括构造成在温度瞬变期间减轻密封屏蔽件中应力的表面特征和构造成朝油排泄开口引导累积在密封屏蔽件的径向内表面上的油流的油行进唇缘中的至少一者。该方法还包括利用从密封屏蔽件的径向内表面延伸的唇缘将密封屏蔽件与可旋转机械的可旋转部件对准，以及在第一空间与第二空间之间将密封屏蔽件轴对称地联接于可旋转部件。
在又一方面中，一种燃气涡轮发动机包括核心发动机，该核心发动机包括以串联流动的关系联接的多级压缩机、燃烧器、和高压(HP)涡轮。燃气涡轮发动机还包括低压涡轮，该低压涡轮构造成从核心发动机接收燃烧排气气体。密封和热屏蔽件装置定位在燃气涡轮发动机内的相对低温空间和相对高温空间之间。该密封和热屏蔽件装置包括环形径向延伸的凸缘和从该凸缘轴向地延伸的多壁密封屏蔽件部件，该环形径向延伸的凸缘构造成联接于可旋转机械的旋转部件。多壁密封屏蔽件部件与凸缘一体地形成。多壁密封屏蔽件部件包括第一壁和第二壁，第一壁包括多个表面特征，第二壁相对于第一壁沿径向向内间隔。密封屏蔽件部件还包括腔，该腔形成在第一和第二壁之间。该密封和热屏蔽件装置还包括盖端，该盖端一体地形成且构造成密封第一和第二壁。凸缘、密封屏蔽件部件、和盖端中的每一个由烧结金属形成。
实施方案1. 一种用于在可旋转机械中使用的一体密封和热屏蔽件装置，该可旋转机械包括具有纵向旋转轴线的可旋转部件，所述密封和热屏蔽件装置包括：
环形径向延伸的凸缘，其构造成联接于所述可旋转机械的旋转部件；
多壁密封屏蔽件部件，其从所述凸缘轴向地延伸，所述多壁密封屏蔽件部件与所述凸缘一体地形成，所述多壁密封屏蔽件部件包括：
第一壁，其包括多个表面特征；
第二壁，其相对于所述第一壁沿径向向内间隔，所述第二壁构造成将流体流引导至排泄开口；以及
腔，其形成在所述第一和第二壁之间；以及
盖端，其一体地形成且构造成密封所述第一和第二壁，
所述凸缘、所述密封屏蔽件部件、和所述盖端中的每一个由烧结金属形成。
实施方案2. 根据实施方案1所述的装置，其特征在于，所述凸缘、所述密封屏蔽件部件、和所述盖端中的每一个由在层中从第一起始端熔合到第二结束端的金属粉末和金属线材中的至少一种形成。
实施方案3. 根据实施方案1所述的装置，其特征在于，所述第二壁包括沿后方轴向方向发散的表面且构造成沿所述发散的表面且远离所述前方盖端引导油流。
实施方案4. 根据实施方案3所述的装置，其特征在于，所述可旋转机械包括燃气涡轮发动机且所述可旋转部件包括涡轮轴，所述第二壁包括向后延伸的唇缘，其构造成以摩擦配合接合来接合所述涡轮轴。
实施方案5. 根据实施方案4所述的装置，其特征在于，所述凸缘构造成联接于所述涡轮轴。
实施方案6. 根据实施方案1所述的装置，其特征在于，所述多个表面特征包括沿径向向外延伸的凸脊、沿径向向内延伸的槽、以及凸脊和槽的组合中的至少一种。
实施方案7. 根据实施方案1所述的装置，其特征在于，所述多个表面特征中的至少一些相对于所述纵向轴线倾斜大于或等于0°且小于90°的角度。
实施方案8. 根据实施方案7所述的装置，其特征在于，还包括构造成更改所述表面特征的风阻效应的一个或更多个副表面特征。
实施方案9. 根据实施方案1所述的装置，其特征在于，还包括密封件衬片，其联接于所述密封屏蔽件部件的表面。
实施方案10. 根据实施方案9所述的装置，其特征在于，还包括迷宫式密封件蜂窝衬片，其联接于所述密封屏蔽件部件的所述表面。
实施方案11. 根据实施方案1所述的装置，其特征在于，所述腔为在真空下被密封，或在含有隔离流体的情况下被密封中的至少一种。
实施方案12. 根据实施方案1所述的装置，其特征在于，所述腔为利用孔口而被通风和吹扫中的至少一种，所述孔口穿过所述多壁密封屏蔽件部件的所述壁和所述连接凸缘中的至少一者。
实施方案13. 根据实施方案12所述的装置，其特征在于，所述腔被从压缩空气源吹扫。
实施方案14. 根据实施方案1所述的装置，其特征在于，所述发散表面包括轴向后方位置处的第一内直径和轴向前方位置处的第二内直径，所述第一内直径大于所述第二内直径。
实施方案15. 根据实施方案1所述的装置，其特征在于，所述凸缘、所述密封屏蔽件部件、和所述盖端中的所述每一个由烧结金属的连续片形成。
实施方案16. 根据实施方案1所述的装置，其特征在于，所述凸缘、所述密封屏蔽件部件、和所述盖端中的每一个由高温合金、钴铬合金和奥氏体镍钴基超级合金中的至少一种形成。
实施方案17. 一种减少可旋转机械中的第一空间与第二空间之间的流体和热的流动的方法，所述方法包括：
利用添加制造工艺形成烧结超级合金材料的环形密封屏蔽件，所述密封屏蔽件包括构造成在温度瞬变期间减轻所述密封屏蔽件中应力的表面特征和构造成朝油排泄开口引导累积在所述密封屏蔽件的径向内表面上的油流的油行进唇缘中的至少一者；
利用从所述密封屏蔽件的径向内表面延伸的唇缘将所述密封屏蔽件与所述可旋转机械的可旋转部件对准；
在所述第一空间和所述第二空间之间将所述密封屏蔽件轴对称地联接于所述可旋转部件。
实施方案18. 根据实施方案17所述的方法，其特征在于，还包括将密封面联接于所述密封屏蔽件，所述密封面构造成接合不可旋转的互补密封装置。
实施方案19. 根据实施方案17所述的方法，其特征在于，形成环形密封屏蔽件包括形成具有周向地间隔且相对于所述可旋转部件的旋转轴线成角度地对准的表面特征的环形密封屏蔽件。
实施方案20. 根据实施方案18所述的方法，其特征在于，形成环形密封屏蔽件包括形成具有相对于所述旋转轴线在0°和89°之间的角度下对准的表面特征中的至少一些的环形密封屏蔽件。
实施方案21. 一种燃气涡轮发动机，其包括：
核心发动机，其包括以串联流动的关系联接的多级压缩机、燃烧器、和高压(HP)涡轮；
低压涡轮，其构造成从所述核心发动机接收燃烧排气气体；以及
密封和热屏蔽件装置，其定位在所述燃气涡轮发动机内的相对低温空间和相对高温空间之间，所述密封和热屏蔽件装置包括：
环形径向延伸的凸缘，其构造成联接于可旋转机械的旋转部件；
多壁密封屏蔽件部件，其从所述凸缘轴向地延伸，所述多壁密封屏蔽件部件与所述凸缘一体地形成，所述多壁密封屏蔽件部件包括：
第一壁，其包括多个表面特征；
第二壁，其相对于所述第一壁径向向内间隔，所述第二壁构造成将流体流引导至排泄开口；以及
腔，其形成在所述第一和第二壁之间；以及
盖端，其一体地形成且构造成密封所述第一和第二壁，
所述凸缘、所述密封屏蔽件部件、和所述盖端中的每一个由烧结金属形成。
附图说明
当参照附图阅读下列详细描述时，本公开的这些和其他的特征、方面以及优点将变得更好理解，其中贯穿附图，相同的特征代表相同的部分，在附图中：
图1是飞行器的透视图。
图2是按照本公开的示例性实施例的图1中示出的燃气涡轮发动机的示意截面图。
图3是从前方径向外侧视点看的图2中示出的密封屏蔽件的透视图。
图4是按照本公开的示例实施例的(图2中示出的)密封屏蔽件的截面图。
图5是按照本公开的示例实施例的(图2中示出的)密封屏蔽件的侧立面视图。
图6是减少可旋转机械中的第一空间与第二空间之间的流体和热的流动的方法的流程图。
除非另外指出，否则本文中提供的附图意图例示本公开的实施例的特征。相信这些特征可在包括本公开的一个或更多个实施例的多种系统中应用。因此，附图不意图包括本文中公开的实施例的实践所需的、本领域技术人员已知的所有常规特征。
零件列表
100 飞行器
102 机身
104 机首
106 尾部
108 主体
110 机翼
112 侧向方向
114 前缘
116 方向
118 后缘
120 燃气涡轮发动机
122 有叶片可旋转部件
202 轴线
204 风扇组件
206 核心涡轮发动机
208 外壳体
220 环形进口
222 LP压缩机
224 HP压缩机
226 燃烧区段
228 HP涡轮
230 LP涡轮
232 排气喷嘴区段
234 HP轴或转轴
236 LP轴或转轴
237 核心空气流动路径
238 风扇
240 风扇叶片
242 风扇盘
244 桨距改变机构
246 功率齿轮箱
248 前毂
250 机舱
252 出口引导导叶
254 下游区段
256 旁通空气流通路
258 一定体积的空气
260 进口
262 第一部分
264 第二部分
266 燃烧气体
268 HP涡轮定子导叶
270 HP涡轮转子叶片
272 LP涡轮定子导叶
274 LP涡轮转子叶片
275 LP盘
276 风扇喷嘴排气区段
277 密封屏蔽件
278 热气体路径
302 连接凸缘
304 连接点或孔口
306 密封屏蔽件部件
307 远端
308 前方面
310 前方盖端
312 表面特征
314 角度
316 高度
401 壁
402 凸缘
404 轴向长度
406 腔
408 前方端部
409 孔口
410 吹扫连接件
412 吹扫源
414 唇缘
416 径向内表面
418 径向内壁
502 油槽空间
505 涡轮空间
506 径向外表面
507 流
508 排泄开口
510 后方直径
512 前方直径
514 额外特征
516 密封件衬片
518 密封件
600 方法
602 形成
604 对准
606 联接。
具体实施方式
在以下说明书和权利要求中，将参照多个用语，这些用语应被限定为具有以下含义。
单数形式“一”、“一个”、和“该”包括多个指示物，除非上下文另外清楚地规定。
“可选的”或“可选地”意思是指随后描述的事件或情形可能发生或可能不发生，且该描述包括发生该事件的实例和不发生该事件的实例。
在本文中贯穿说明书和权利要求书使用的近似语言可用于修饰任何量的表现，该表现可以可容许地变化，而不导致其涉及的基本功能的变化。因此，由诸如“大约”、“近似”和“大致”的用语或多个用语修饰的值不限于所指定的准确值。在至少一些实例中，近似语言可与用于测量该值的工具的精度对应。在此，且贯穿说明书和权利要求，范围限制可结合并且/或者互换；确定此种范围并且其包括在本文中包含的所有子范围，除非上下文或语言另外指出。
如在本文中所使用的，用语“轴向”和“轴向地”指基本上平行于涡轮发动机的中心线延伸的方向和定向。此外，用语“轴向”和“轴向地”指基本上垂直于涡轮发动机的中心线延伸的方向和定向。此外，如在本文中所使用的，用语“周向”和“周向地”指围绕涡轮发动机的中心线弧形地延伸的方向和定向。
在本文中描述的具有一体柔性热屏蔽件的旋转空气密封件的实施例提供了用于将油润湿的内排泄腔表面与涡轮下方的热空气隔离的与目前可获得的相比更为成本效益合算的设备和方法。空气密封和热屏蔽件是具有柔性、一体的热屏蔽件的添加制造的旋转密封件，该热屏蔽件包括封闭的孔隙或腔，以有助于将油润湿的内排泄腔表面与燃气涡轮发动机的涡轮部分下方的热空气隔离。封闭的腔有助于在燃气涡轮发动机内从热的区域到冷的区域的热转移。与热的区域接触的空气密封和热屏蔽件构件的壁包括处于螺旋形状的热减轻凸脊，该凸脊允许壁在高热负载下与空气密封和热屏蔽件构件的其余部分独立地周向地且径向地膨胀。该一体热屏蔽件构造成利用螺旋形状在高热负载下弹性地变形。尽管描述为与燃气涡轮发动机中的涡轮相关的旋转密封件。空气密封和热屏蔽件描述构造成定位在任何热空气区域和冷空气区域之间以将这些区域热分离的单个单一构件。
图1是飞行器100的透视图。在示例实施例中，飞行器100包括机身102，机身102包括机首104、尾部106、和在它们之间延伸的中空、细长本体108。飞行器100还包括沿侧向方向112远离机身102延伸的机翼110。机翼110包括在正常飞行期间在飞行器100的运动方向116上的前方前缘114，和在机翼110的相反边缘上的后方后缘118。飞行器100还包括至少一个发动机120，其构造成驱动有叶片可旋转部件122或风扇以生成推力。发动机120例如以接近尾部106的推进器构造(未示出)联接于机翼110和机身102中的至少一者。
图2是按照本公开的示例性实施例的燃气涡轮发动机120的示意截面图。在示例实施例中，燃气涡轮发动机120体现为高旁通涡轮风扇喷气发动机。如图2所示，涡轮风扇发动机120限定(与用于参考而提供的纵向轴线202平行地延伸的)轴向方向A和径向方向R。大体上，涡轮风扇120包括风扇组件204和配置在风扇组件204下游的核心涡轮发动机206。
在示例实施例中，核心涡轮发动机206包括近似管状的外壳体208，该外壳体118限定环形进口220。外壳体208以串联流动的关系包围：压缩机区段，其包括增压机或低压(LP)压缩机222和高压(HP)压缩机224；燃烧区段226；涡轮区段，其包括高压(HP)涡轮228和低压(LP)涡轮230；和喷气排气喷嘴区段232。高压(HP)轴或转轴234将HP涡轮228驱动地连接于HP压缩机224。低压(LP)轴或转轴236将LP涡轮230驱动地连接于LP压缩机222。压缩机区段、燃烧区段226、涡轮区段、和喷嘴区段232一起限定核心空气流动路径237。
在示例实施例中，风扇组件204包括可变桨距风扇238，该可变桨距风扇238具有以间隔开的关系联接于风扇盘242的多个风扇叶片240。风扇叶片240从风扇盘242沿径向向外延伸。各风扇叶片240是相对于风扇盘242围绕桨距轴线P借助于风扇叶片240可旋转的，风扇叶片240操作地联接至合适的桨距改变机构(PCM)244，该桨距改变机构244构造成改变风扇叶片240的桨距。在其他实施例中，桨距改变机构(PCM)244构造成一致共同地改变风扇叶片240的桨距。风扇叶片240、风扇盘242、和桨距改变机构244是通过跨过功率齿轮箱246的LP轴236围绕纵向轴线202一起可旋转的。功率齿轮箱246包括多个齿轮，以用于将风扇238相对于LP轴236的转速调节至更高效的旋转风扇速度。
风扇盘242由可旋转前毂248覆盖，该前毂48空气动力地异型成促进穿过多个风扇叶片240的空气流。此外，风扇组件204包括环形风扇壳体或外机舱250，环形风扇壳体或外机舱250周向地围绕风扇238和/或核心涡轮发动机206的至少一部分。在示例实施例中，机舱250构造成由多个周向地间隔的出口引导导叶252相对于核心涡轮发动机206支撑。此外，机舱250的下游区段254可在核心涡轮发动机206的外部分上方延伸，以便在它们之间限定旁通空气流通路256。
在涡轮风扇发动机120的操作期间，一定体积的空气258穿过机舱250的相关进口260和/或风扇组件204进入涡轮风扇120。在一定体积的空气258行进跨过风扇叶片240时，该一定体积的空气258的第一部分262被引导或发送到旁通空气流通路256中，且该一定体积的空气258的第二部分264被引导或发送到核心空气流动路径237中，或更具体而言到LP压缩机222中。第一部分262与第二部分264之间之比通常称为旁通比。第二部分264的压力然后在其被发送穿过高压(HP)压缩机224且进入燃烧区段226中时增大，在燃烧区段226处，其与燃料混合且被焚烧以提供燃烧气体266。
燃烧气体266被发送穿过HP涡轮228，在此，经由联接于外壳体208的HP涡轮定子导叶268和联接于HP轴或转轴234的HP涡轮转子叶片270的连续级提取来自燃烧气体266的热能和/或动能的一部分，因此促使HP轴或转轴234旋转，HP轴或转轴234然后驱动HP压缩机224的旋转。燃烧气体266然后被发送穿过LP涡轮230，在此，经由联接于外壳体208的LP涡轮定子导叶272和通过低压(LP)盘275联接于LP轴或转轴236的LP涡轮转子叶片274的连续级从燃烧气体266提取热能和动能的第二部分，其驱动LP轴或转轴236和LP压缩机222的旋转和/或风扇238的旋转。密封屏蔽件277联接于LP盘275，以减少沿径向方向R的热流动。
燃烧气体266随后被发送穿过核心涡轮发动机206的喷气排气喷嘴区段232，以提供推进推力。同时，第一部分262的压力显著地增大，因为第一部分262在其从涡轮风扇120的风扇喷嘴排气区段276排出(也提供推进推力)之前被发送穿过旁通空气流通路256。HP涡轮228、LP涡轮230、和喷气排气喷嘴区段232至少部分地限定热气体路径278，以用于将燃烧气体266发送穿过核心涡轮发动机206。
在附图中仅作为示例描绘涡轮风扇发动机120，在其他示例性实施例中，涡轮风扇发动机120可具有任何其他适合的构造，包括例如涡轮螺旋桨发动机、军用发动机、和海洋或陆基航改发动机。
图3是从前方径向外侧视点看的(图2中示出的)密封屏蔽件277的透视图。在示例实施例中，密封屏蔽件277包括后方环形连接凸缘302，该后方环形连接凸缘302可用于将密封屏蔽件277联接于例如LP盘275。密封屏蔽件277包括多个周向地间隔的连接点或孔口304，连接点或孔口304构造成穿过其接收紧固件(未示出)。密封屏蔽件277包括从连接凸缘302的前方面308向前轴向地延伸的多壁密封屏蔽件部件306。密封屏蔽件部件306从凸缘302延伸到轴向前方的远端307。密封屏蔽件部件306包括前方盖端310，前方盖端310密封多壁密封屏蔽件部件306的多个壁。密封屏蔽件277通常是基本上柱形的，且关于轴线202旋转对称。然而，密封屏蔽件277还可包括更复杂的形状，以在密封屏蔽件277所位于的位置附近与现有构件相配。
密封屏蔽件277包括多个表面特征312，表面特征312可形成为径向向外延伸的凸脊312、径向向内延伸的槽、或凸脊和槽的组合。表面特征312在温度瞬变期间对密封屏蔽件277提供热应力减轻。在各种实施例中，表面特征312是轴向地延伸的凸脊和/或槽。在其他实施例中，表面特征312如以螺旋或螺线的形式轴向地且周向地延伸。表面特征312可关于轴线202以恒定的角度314轴向地延伸，或者角度314可关于轴线202变化。表面特征312的高度(或深度)316和关于轴线202的角度314允许密封屏蔽件277的径向和轴向生长。表面特征312的高度316、角度314和数量中的各个可被选择成提供预定生长量。在各种实施例中，表面特征312的数量在三个和一百个之间，且可相对于轴线202在0°和89°之间成角度。在一个实施例中，表面特征312作用为具有或没有额外翅片的风阻效应器以提高效果。
在示例实施例中，密封屏蔽件277例如利用添加制造工艺由烧结金属材料一体地形成。在一个实施例中，密封屏蔽件277通过添加制造工艺形成。烧结金属材料包括超级合金材料，诸如但不限于钴铬合金和奥氏体镍铬基超级合金等。如在本文中使用的，“添加制造”指形成三维物体的任何工艺，且包括每次一个层地依次形成该物体的形状的步骤。添加制造工艺包括但不限于三维打印、激光近近成形制造、直接金属激光烧结(DMLS)、直接金属激光熔融(DMLM)、选择性激光烧结(SLS)、等离子转移弧、自由制造等。添加制造工艺的一个示例性类型使用激光束来烧结或熔融粉末金属。添加制造工艺可将粉末材料或线材用作原材料。此外，添加制造工艺可大体上涉及依次形成多个薄单元层以生产物体(物品、构件、零件、产品等)的制造该物体的快速方式。例如，可提供(例如，铺设)粉末材料的层，且用能量束(激光束)照射其，使得各层内的粉末材料的颗粒依次烧结(熔合)或熔融以使层凝固。
图4是按照本公开的示例实施例的密封屏蔽件277的截面图。在示例实施例中，多壁密封屏蔽件部件306包括径向地间隔开预定距离402的两个壁401，该预定距离402可在密封屏蔽件277的轴向长度404上变化。腔406形成在壁401之间，其在示例实施例中在前方端408处由盖端310封闭，且在后方端部处由凸缘402封闭。在其他实施例中，腔406一体地封闭或朝密封屏蔽件277的相对较冷侧敞开。腔406可被密封，以防止流体进入和/或离开腔406的交换，可利用例如穿过壁401中的一个或更多个的孔口409而被通风，可利用通过凸缘402去往吹扫源412的吹扫连接件410而被吹扫。腔406可在真空下被密封，或者填充隔离流体，以改善密封屏蔽件277的隔离特性。吹扫源412可体现为来自HP压缩机224的放出空气流，或任何其他吹扫流体源。
轴向延伸唇缘414从密封屏蔽件部件306的径向内壁418的径向内表面416向后延伸至与凸缘402近似等同的轴向位置。在其他实施例中，轴向延伸唇缘414可备选地从密封屏蔽件部件306的径向外壁的径向外表面延伸。在各种实施例中，唇缘414在组装期间在凸缘402的对准期间提供嵌接装载。在操作期间，唇缘414有助于防止如在图5中更详细地描述的油朝凸缘402的回流，且作用为使密封屏蔽件部件306相对于匹配的构件在结构上居中的嵌槽。
图5是按照本公开的示例实施例的密封屏蔽件277的侧立面视图。在示例实施例中，将相对较冷的油槽空间502与相对较热的涡轮空间504分离。因为径向外表面406面对相对较热的涡轮空间504且与其接触，且表面416面对相对较冷的油槽空间502且与其接触，所以密封屏蔽件277由于温度瞬变和密封屏蔽件277的材料的伴随着温度变化不同膨胀和旋转时的离心力而经历变形。在径向外表面506相对热且表面416相对冷的情况下，外表面506倾向于膨胀比表面416大的量。径向外表面506的膨胀倾向于促使特征312在轴向方向A上伸展，且还周向地伸长。
如果油从油槽腔泄漏，则径向内表面416可被油润湿。油被通过LP轴236引导到排泄开口508中，而不是被允许沿表面416流到凸缘402。表面416形成为密封屏蔽件277的后方直径510大于密封屏蔽件277的前方直径512。表面416的倾斜构造成将累积的油流507沿表面416离心地泵送穿过排泄开口508，从而防止回流到凸缘402。
表面特征312可调节，以改善表面特征312的风阻效应。风阻对于穿过发动机油槽和腔的流而言通常不是合乎需要的。然而，与密封屏蔽件277相关的风阻可调节，以降低由表面特征312提供的动态效应或动态和声音效应。如果需要额外的流、压力、和/或增量压力，则可在尺寸方面或通过定向来修改表面特征312，以使其作用为泵。此外，额外的特征514可添加至表面特征312或表面506。此种额外的特征可体现为如通过添加制造工艺与密封屏蔽件277一体地形成的戽斗或桨。
密封屏蔽件部件306构造成接收迷宫式密封件蜂窝衬片(facing)516，迷宫式密封件蜂窝衬片516可在密封屏蔽件部件306的远端307附近连结于、粘附于表面416或与表面416一起形成。迷宫式密封件蜂窝衬片516形成迷宫式密封件518的以下部分，该部分构造成使油槽空间502与涡轮空间504之间的流体流最小化。特别地，在示例实施例中，密封屏蔽件277不包括阻尼件，阻尼件用于在操作期间更改密封屏蔽件277的振动模式。表面特征构造成对密封屏蔽件277提供足够的刚性，以将模式的大部分推出操作范围外。还应注意的是，在一个实施例中，密封屏蔽件277仅由凸缘402支撑，且迷宫式密封件518处的接触和唇缘414处的摩擦配合不支撑密封屏蔽件277。
图6是减少可旋转机械中的第一空间与第二空间之间的流体和热的流动的方法600的流程图。在示例实施例中，方法包括利用添加制造工艺形成602为烧结超级合金材料的环形密封屏蔽件，该密封屏蔽件包括构造成在温度梯度期间减轻密封屏蔽件中应力的表面特征和构造成朝油排泄开口508引导累积在密封屏蔽件的径向内表面上的油流的油行进唇缘中的至少一者。方法600还包括利用从密封屏蔽件的径向内表面延伸的唇缘将密封屏蔽件与可旋转机械的可旋转部件对准604，以及在第一空间与第二空间之间将密封屏蔽件轴对称地联接606于可旋转部件。
尽管本公开的各种实施例的具体特征可在一些图中而不在其他图中显示，但这仅是为了便利。按照本公开的原理，图的任何特征可结合任何其他图的任何特征来被参照和/或要求保护。
本书面描写使用示例以公开实施例(包括最佳实施方式)，并且还使任何本领域技术人员能够实践本公开，包括制造并且使用任何设备或系统，以及实行任何合并的方法。本公开的可申请专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果此类其它实例包括并非不同于权利要求的书面语言的结构元件，或如果它们包括与权利要求的书面语言无实质差别的等同结构元件，则此类其它实例意图在权利要求的范围内。

Claims (15)

1.一种用于在可旋转机械(120)中使用的一体密封和热屏蔽件装置(277)，该可旋转机械(120)包括具有纵向旋转轴线(202)的可旋转部件(122)，所述密封和热屏蔽件装置(277)包括：
环形径向延伸的凸缘(302)，其构造成联接于所述可旋转机械(120)的所述可旋转部件(122)；
多壁密封屏蔽件部件(306)，其从所述凸缘(302)轴向地延伸，所述多壁密封屏蔽件部件(306)与所述凸缘(302)一体地形成，所述多壁密封屏蔽件部件(306)包括：
第一壁，其包括多个表面特征(312)；
第二壁，其相对于所述第一壁沿径向向内间隔，所述第二壁构造成将流体流引导至排泄开口(508)；以及
腔(406)，其形成在所述第一和第二壁之间；以及
盖端(310)，其一体地形成且构造成密封所述第一和第二壁，
所述凸缘(302)、所述密封屏蔽件部件(306)、和所述盖端(310)中的每一个由烧结金属形成。
2.根据权利要求1所述的装置(277)，其特征在于，所述凸缘(302)、所述密封屏蔽件部件(306)、和所述盖端(310)中的每一个由在层中从第一起始端熔合到第二结束端的金属粉末和金属线材中的至少一种形成。
3.根据权利要求1所述的装置(277)，其特征在于，所述第二壁包括沿后方轴向方向(A)发散的表面(416)且构造成沿所述发散的表面(416)且远离所述盖端(310)引导油流。
4.根据权利要求3所述的装置(277)，其特征在于，所述可旋转机械(120)包括燃气涡轮发动机(120)且所述可旋转部件(122)包括涡轮轴(234、236)，所述第二壁包括向后延伸的唇缘(414)，其构造成以摩擦配合接合来接合所述涡轮轴(234、236)。
5.根据权利要求4所述的装置(277)，其特征在于，所述凸缘(302)构造成联接于所述涡轮轴(234、236)。
6.根据权利要求1所述的装置(277)，其特征在于，所述多个表面特征(312)包括沿径向向外延伸的凸脊、沿径向向内延伸的槽、以及凸脊和槽的组合中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的装置(277)，其特征在于，所述多个表面特征(312)中的至少一些相对于所述纵向旋转轴线(202)倾斜大于或等于0°且小于90°的角度(314)。
8.根据权利要求7所述的装置(277)，其特征在于，一个或更多个副表面特征(514)构造成更改所述多个表面特征(312)的风阻效应。
9.根据权利要求1所述的装置(277)，其特征在于，还包括密封件衬片(516)，其联接于所述密封屏蔽件部件(306)的沿后方轴向方向(A)发散的表面(416)。
10.根据权利要求9所述的装置(277)，其特征在于，还包括迷宫式密封件蜂窝衬片(516)，其联接于所述密封屏蔽件部件(306)的所述发散的表面(416)。
11.根据权利要求1所述的装置(277)，其特征在于，所述腔(406)为在真空下被密封，或在含有隔离流体的情况下被密封中的至少一种。
12.根据权利要求1所述的装置(277)，其特征在于，所述腔(406)为利用孔口(409)而被通风和吹扫中的至少一种，所述孔口(409)穿过所述多壁密封屏蔽件部件(306)的所述壁和所述凸缘(302)中的至少一者。
13.根据权利要求12所述的装置(277)，其特征在于，所述腔(406)被压缩空气源(412)吹扫。
14.根据权利要求3所述的装置(277)，其特征在于，所述发散的表面(416)包括轴向后方位置处的第一内直径(510)和轴向前方位置处的第二内直径(512)，所述第一内直径(510)大于所述第二内直径(512)。
15.根据权利要求1所述的装置(277)，其特征在于，所述凸缘(302)、密封屏蔽件部件(306)、和盖端(310)中的所述每一个由烧结金属的连续片形成。
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