CN110017211A - 具有密封件的涡轮发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有密封件的涡轮发动机。具体地，一种涡轮发动机包括发动机核心，其限定较高压力区域和较低压力区域。密封件可流体地分隔较高压力区域与较低压力区域并且可动地装设至涡轮发动机内的构件上，其中，密封件的侧面可面向该构件。

Description

具有密封件的涡轮发动机
背景技术
涡轮发动机且尤其是燃气或燃烧涡轮发动机为从加压的燃烧气体流提取能量的旋转式发动机，其中，加压的燃烧气体流经过发动机传送到旋转涡轮叶片上。
燃气涡轮发动机利用主流流动来驱动旋转涡轮叶片以产生推力。主流流动通过气体的燃烧来推进以增大由发动机产生的推力。气体的燃烧在发动机涡轮内产生极端的温度，从而需要对某些构件进行冷却。此种冷却可经由从绕过燃烧器具有较低温度的主流流动中提供未通过气体燃烧被加热的空气来完成。密封部件可用来引导空气流至发动机内的期望位置，以及防止较热的主流流动气体到达发动机内的非期望位置。
发明内容
在一个方面，本公开内容涉及一种涡轮发动机，该涡轮发动机包括：发动机核心，其具有定子和转子并且还限定较高压力区域和较低压力区域；密封件，其流体地分隔较高压力区域与较低压力区域并且可动地装设至定子，该密封件具有面向定子的第一侧面和面向转子的第二侧面；以及空气供给导管，其流体地联接较高压力区域至密封件的第一侧面和第二侧面中的至少一者。
在另一方面，本公开内容涉及一种涡轮发动机，该涡轮发动机包括：发动机核心，其具有外部壳体、外部转子，以及在与外部转子相反的方向上旋转的内部转子，并且还限定较高压力区域和较低压力区域；密封件，其流体地分隔较高压力区域与较低压力区域并且可动地装设至外部转子或内部转子中的一者，该密封件具有面向外部转子或内部转子中的一者的第一侧面以及面向外部转子或内部转子中的另一者的第二侧面；以及空气供给导管，其流体地联接较高压力区域至密封件的第一侧面和第二侧面中的至少一者。
在又一方面，本公开内容涉及一种密封组件，该密封组件包括：托架（或支座，carrier），其具有构造成用以流体地联接至较高压力区域的第一部分；接触臂，其具有构造成用以流体地联接至较高压力区域的第二部分；密封件，其具有面向托架的第一侧面和面向接触臂的第二侧面；以及空气供给导管，其流体地联接第一侧面和第二侧面中的一者至第一部分和第二部分中的一者。
在还一方面，本公开内容涉及一种减小横跨具有至少一个侧面的密封件的压差的方法，该密封件设置在转子和定子之间以及较高压力区域和较低压力区域之间，其中，空气供给导管流体地联接较高压力区域至该至少一个侧面。该方法包括经由空气供给导管从较高压力区域供给空气至密封件的该至少一个侧面。
具体地，本公开内容提供了以下技术方案。
技术方案1. 一种涡轮发动机，包括：
发动机核心，所述发动机核心包括定子和转子，并且还限定较高压力区域和较低压力区域；
密封件，所述密封件流体地分隔所述较高压力区域与所述较低压力区域并且可动地装设至所述定子，所述密封件具有面向所述定子的第一侧面和面向所述转子的第二侧面；以及
空气供给导管，所述空气供给导管流体地联接所述较高压力区域至所述密封件的第一侧面和第二侧面中的至少一者。
技术方案2. 根据技术方案1所述的涡轮发动机，还包括构造成用以施用轴向力至所述密封件的弹簧。
技术方案3. 根据技术方案2所述的涡轮发动机，还包括构造成用以施用第二力至所述密封件的第二弹簧，所述第二力未与所述轴向力对准。
技术方案4. 根据技术方案1所述的涡轮发动机，还包括在所述定子的面向所述第一侧面的部分中的第一沉孔，其中，所述第一沉孔流体地联接至所述空气供给导管。
技术方案5. 根据技术方案1所述的涡轮发动机，还包括在所述转子的面向所述第二侧面的部分中的第二沉孔，其中，所述第二沉孔流体地联接至所述空气供给导管。
技术方案6. 根据技术方案1所述的涡轮发动机，其特征在于，所述密封件包括碳、钢，或者镍合金中的一种。
技术方案7. 根据技术方案1所述的涡轮发动机，其特征在于，所述密封件还包括多个部段。
技术方案8. 根据技术方案1所述的涡轮发动机，还包括在所述密封件、所述转子，或者所述定子中的一者上的耐磨涂层。
技术方案9. 根据技术方案1所述的涡轮发动机，还包括定子冷却通道，所述定子冷却通道流体地联接所述较高压力区域至所述密封件的第一侧面。
技术方案10.根据技术方案1所述的涡轮发动机，还包括转子冷却通道，所述转子冷却通道流体地联接所述较高压力区域至所述较低压力区域。
技术方案11.一种涡轮发动机，包括：
发动机核心，所述发动机核心包括外部壳体、外部转子，以及在与所述外部转子相反的方向上旋转的内部转子，并且还限定较高压力区域和较低压力区域；
密封件，所述密封件流体地分隔所述较高压力区域与所述较低压力区域并且可动地装设至所述外部转子或内部转子中的一者上，所述密封件具有面向所述外部转子或内部转子中的一者的第一侧面以及面向所述外部转子或内部转子中的另一者的第二侧面；以及
空气供给导管，所述空气供给导管流体地联接所述较高压力区域至所述密封件的第一侧面和第二侧面中的至少一者。
技术方案12.根据技术方案11所述的涡轮发动机，还包括在所述密封件、所述外部转子，或者所述内部转子中的一者上的耐磨涂层。
技术方案13.根据技术方案11所述的涡轮发动机，还包括在所述外部转子和所述内部转子中的至少一者的面向所述第一侧面或第二侧面中的一者的部分中的沉孔，其中，所述沉孔流体地联接至所述空气供给导管。
技术方案14.一种密封组件，包括：
托架，所述托架具有流体地联接至较高压力区域的第一部分；
臂，所述臂具有流体地联接至所述较高压力区域的第二部分；
密封件，所述密封件具有面向所述托架的第一侧面和面向所述接触臂的第二侧面；以及
空气供给导管，所述空气供给导管流体地联接所述第一侧面和第二侧面中的一者至所述第一部分和第二部分中的一者上。
技术方案15.根据技术方案14所述的密封组件，还包括密封件空气供给导管，所述密封件空气供给导管流体地联接所述较高压力区域至所述第一侧面和第二侧面中的一者上。
技术方案16.一种减小横跨具有至少一个侧面的密封件的压差的方法，所述密封件设置在转子和定子之间以及较高压力区域和较低压力区域之间，其中，空气供给导管流体地联接所述较高压力区域至所述至少一个侧面，所述方法包括：
经由所述空气供给导管从所述较高压力区域供给空气至所述密封件的所述至少一个侧面。
技术方案17.根据技术方案16所述的方法，其特征在于，所述供给还包括穿过所述转子供给空气至所述至少一个侧面。
技术方案18.根据技术方案17所述的方法，其特征在于，所述供给还包括穿过所述定子供给空气至所述至少一个侧面。
技术方案19.根据技术方案16所述的方法，其特征在于，所述供给还包括穿过所述密封件供给空气至所述至少一个侧面。
技术方案20.根据技术方案16所述的方法，还包括经由弹簧施加轴向力到所述密封件上。
技术方案21.根据技术方案20所述的方法，还包括经由导管出口施加流体力到所述密封件的所述至少一个侧面上。
技术方案22.根据技术方案21所述的方法，其特征在于，所述流体力对抗所述轴向力。
附图说明
在图中：
图1为用于航空器的涡轮发动机的示意性截面图。
图2为图1的涡轮发动机中的涡轮的一部分的周向视图，包括根据文中所述各个方面的密封件。
图3为根据第一方面的图2的密封件的截面视图。
图4为根据第二方面的图2的密封件的截面视图。
图5为根据第三方面的图2的密封件的截面视图。
图6为用于航空器的另一涡轮发动机的示意性视图，包括根据文中所述各个方面的密封件。
具体实施方式
本公开内容的所述实施例涉及用于涡轮发动机的密封件。为例示目的，本公开内容将关于用于航空器涡轮发动机的压缩机进行描述。然而，将应理解，本公开内容并不受此限制并且可在发动机（包括涡轮）内以及在非航空器应用（例如，其它的机动应用和非机动工业、商业和住宅应用）中具有普遍适用性。
如文中所用，用语“前”或“上游”是指在朝向发动机入口的方向上运动，或者一构件相比于另一构件相对更靠近发动机入口。结合“前”或“上游”使用的用语“后”或“下游”是指朝向发动机的后部或出口的方向或者相比于另一构件相对更靠近发动机出口。
如文中所用，“一组”可包括任何数目的相应描述的元件，包括仅一个元件。另外，如文中所用的用语“径向”或“径向地”是指在发动机的中心纵向轴线和外部发动机圆周之间延伸的维度。
对于所有方向的提及（例如，径向、轴向、近侧、远侧、上、下、向上、向下、左、右、侧向、前、后、顶、底、上方、下方、竖直、水平、顺时针方向、逆时针方向、上游、下游、向前、向后等）仅是用于识别目的以帮助读者理解本公开内容，而不是造成限制（尤其是关于本公开内容的位置、定向或使用）。对于连接的提及（例如，附接、联接、连接，以及连结）应广义地解释并且可包括在一系列元件之间的中间部件以及元件之间的相对运动，但另有说明除外。因此，对于连接的提及并非必然地表示两个元件是直接相连并相对于彼此成固定关系。示例性图仅是用于例示目的并且在所附于此的图中反映的尺寸、位置、次序和相对大小可变化。
图1为用于航空器的燃气涡轮发动机10的示意性截面图。发动机10具有从前14向后16延伸的大体纵向延伸轴线或中心线12。发动机10以向下游串行流动关系地包括：风扇区段18，其包括风扇20；压缩机区段22，其包括增压器或低压（LP）压缩机24以及高压（HP）压缩机26；燃烧区段28，其包括燃烧器30；涡轮区段32，其包括HP涡轮34和LP涡轮36；以及排出区段38。
风扇区段18包括环绕风扇20的风扇壳体40。风扇20包括关于中心线12径向地布置的多个风扇叶片42。HP压缩机26、燃烧器30以及HP涡轮34形成发动机10的核心44，其生成燃烧气体。核心44由环形核心壳体46环绕，该核心壳体可与风扇壳体40联接。
HP轴或管轴（spool）48关于发动机10的中心线12同轴地设置，将HP涡轮34驱动地连接至HP压缩机26。LP轴或管轴50在较大直径的环形HP管轴48内关于发动机10的中心线12同轴地设置，将LP涡轮36驱动地连接至LP压缩机24和风扇20。管轴48、50围绕发动机中心线是可旋转的，并且联接至可共同地限定转子51的多个可旋转元件。此外，管轴48、50可沿相同方向或沿相对于彼此的相反方向旋转。
LP压缩机24和HP压缩机26分别包括多个压缩机级52、54，在其中一组压缩机叶片56、58相对于对应组的静止压缩机翼片60、62旋转以压缩经过级传送的流体流或对其加压。在单个压缩机级52、54中，多个压缩机叶片56、58可提供成环并且可相对于中心线12径向地向外延伸，从叶片平台至叶片末端，而对应的静止压缩机翼片60、62定位在旋转叶片56、58的上游并且与其邻近。注意的是，图1中所示叶片、翼片以及压缩机级的数量仅是为例示目的而选择，并且其它数目也是可行的。此外，尽管示例性压缩机翼片60、62在文中描述为静止的，但也构想到的是它们可在与压缩机叶片56、58的方向相反的方向上旋转。
用于压缩机级的叶片56、58可装设至盘61（或与其构成一体），该盘装设至HP和LP管轴48、50中对应的一个。用于压缩机级的翼片60、62可按周向布置装设至核心壳体46。
HP涡轮34和LP涡轮36分别包括多个涡轮级64、66，在其中一组涡轮叶片68、70相对于对应组的静止涡轮翼片72、74（也称为喷嘴）旋转以从经过该级传送的流体流提取能量。尽管示例性涡轮翼片72、74在文中描述为静止的，但也构想到的是它们可在与涡轮叶片68、70的方向相反的方向上旋转。在单个涡轮级64、66中，多个涡轮叶片68、70可提供成环并且可相对于中心线12径向地向外延伸，而对应的静止涡轮翼片72、74定位在旋转叶片68、70的上游并且与其邻近。注意的是，图1中所示叶片、翼片以及涡轮级的数量仅是为例示目的而选择，并且其它数目也是可行的。
用于涡轮级的叶片68、70可装设至盘71，该盘装设至HP和LP管轴48、50中对应的一个。用于压缩机级的翼片72、74可按周向布置装设至核心壳体46。
与转子部分互补，发动机10的静止部分例如在压缩机和涡轮区段22、32之中的静止翼片60、62、72、74也单个地或共同地称为定子63。因此，定子63可指代在整个发动机10中的非旋转元件的组合。
在操作中，离开风扇区段18的空气流分离，使得空气流的一部分导送到LP压缩机24中，该LP压缩机随后将加压空气76供给至HP压缩机26，该HP压缩机进一步地对该空气加压。来自HP压缩机26的加压空气76在燃烧器30中与燃料混合并且点燃，从而生成燃烧气体。通过HP涡轮34，从这些气体提取一些功，其驱动HP压缩机26。燃烧气体排放到LP涡轮36中，该LP涡轮提取附加功以驱动LP压缩机24，并且排出气体经由排出区段38最终从发动机10排放。LP涡轮36的驱动驱动LP管轴50以使风扇20和LP压缩机24旋转。
加压空气流76的一部分可从压缩机区段22汲取作为泄放空气77。泄放空气77可从加压空气流76汲取并且提供至需要冷却的发动机构件。进入燃烧器30的加压空气流76的温度显著地提高。因此，由泄放空气77提供的冷却为在升高的温度环境中操作此类发动机构件所需要。
剩余部分的空气流78绕过LP压缩机24和发动机核心44并且经由静态翼片行且更具体为出口导向翼片组件80（包括多个翼型导向翼片82）在风扇排出侧84处离开发动机组件10。更具体地，周向成行的径向延伸翼型导向翼片82用来邻近风扇区段18以对空气流78施加些许方向控制。
由风扇20供给的空气中的一些可绕过发动机核心44并且用于冷却发动机10的部分、尤其是热部分，和/或用于冷却航空器的其它方面或对其供以动力。在涡轮发动机的情况下，发动机的热部分通常在燃烧器30、尤其是涡轮区段32的下游，其中，HP涡轮34因为其直接在燃烧区段28下游而为最热部分。其它冷却流体源可为、但不限于从LP压缩机24或HP压缩机26排放的流体。
图2例示在图1的涡轮发动机中的涡轮（例如，HP涡轮34）的一部分的周向视图。HP涡轮34包括具有HP涡轮翼片72、HP涡轮叶片68的示例性涡轮级64，并且主流空气流F例示为穿过如所示那样的环形涡轮级64。环形壳体46（图1）可在围绕发动机中心线12（图1）的周向方向上环绕涡轮级64（包括转子51和定子63）。
密封组件99可定位在壳体46内并且可动地装设至定子63。在非限制性实例中，密封件100可包括在密封组件99中并且可由适用于其环境的任何材料形成，包括碳、钢、镍合金、陶瓷或者任何石墨基材料例如graphaloy（在高压下使熔融金属饱和的石墨）或石墨烯。在发动机10的操作期间，流经涡轮34的空气（由箭头F所示）可经受膨胀而同时还远离燃烧器30（图1）移动，该燃烧器散发辐射热并且对在其附近的空气具有对流效应。结果，涡轮级64下游的空气相比于涡轮级64上游的空气可具有较低的温度和压力，并且密封件100可在如所例示那样的发动机核心44内流体地分隔较高压力区域104与较低压力区域102。尽管例示在HP涡轮34内，但将应理解的是在非限制性实例中，密封组件99可根据需要定位在涡轮发动机10内的任何地方，包括在压缩机区段22内、在泄放空气77经由其流动（图1）用于冷却目的的导管（未示出）内，或者在具有高速管轴和低速管轴的涡轮发动机中。
现在参看图3，密封组件99进一步详细地示出，在其中定子63的一部分（例示为托架106）可面向密封件100的第一侧面111而同时转子51的一部分（例示为臂108）可面向密封件100的第二侧面112。密封件100的第三侧面113可流体地联接至如所示那样的较高压力区域104。以这种方式，密封件100、托架106和转子51可至少部分地限定在涡轮发动机10中采用的密封组件99。
密封件100可经由第一弹簧115可动地装设至定子63，该第一弹簧构造成用以对密封件100施用轴向力115F。密封件100还可经由第二弹簧116联接至定子63，该第二弹簧构造成用以在围绕发动机中心线12（图1）的周向方向上对密封件100施加第二力（未示出）。构想到的是，第二力可在任何期望方向上施加，包括正交于轴向力115F或未与其对准的方向。此外，任何期望的机械构件都可用于第一弹簧115和第二弹簧116，例如弹性部件或其它柔性构件。
由于在转子51和定子63之间的相对旋转和密封件100相对于定子63的可动装设，至少一个间隙可形成在密封件100和转子51或定子63之间。示例性的第一间隙121例示成邻近密封件100的第一侧面111，以及示例性的第二间隙122示出为邻近第二侧面112。应当认识到的是，第一和第二间隙121、122可具有相同或不同的大小，并且这些大小可在发动机10的操作期间变化。以这种方式，较低压力区域102可分别借助于第一或第二间隙121、122而流体地联接至第一或第二侧面111、112。
继续参看图3，密封组件99还可包括至少一个空气供给导管，其流体地联接较高压力区域104至密封件100的任何期望侧面，包括第一侧面111和第二侧面112中的至少一者。在所示的实例中，定子空气供给导管130包括形成在流体地联接至较高压力区域104上的定子63的第一部分107中的定子入口131，以及流体地联接第一间隙121和第一侧面111的定子出口132。此外，转子空气供给导管140包括在流体地联接至较高压力区域104上的转子51的第二部分109中的转子入口141，以及流体地联接第二间隙122和第二侧面112的转子出口142。还构想到的是，密封件100可包括密封件空气供给导管150，其例示为具有流体地联接至较高压力区域104的密封件入口151和流体地联接至第一侧面111的密封件出口152。将应理解在非限制性实例中，任何数量的空气供给导管都可用在密封组件99中，例如，仅提供单个的空气供给导管，或者提供具有流体地联接至第一侧面111上的定子出口132的多个定子空气供给导管130，或者采用具有单个入口和多个出口以提供加压空气至密封件100的多个侧面的分支化空气供给导管。空气供给导管的确切位置或布置可不同于文中所例示的那些。此外，在非限制性实例中，空气供给导管130、140、150可通过任何期望的工艺过程来形成，包括铸造、钻孔或者增材制造。
在操作中，密封件100可通过第一和第二间隙121、122和第三侧面113经受来自较高压力区域104和较低压力区域102的相反的力。密封件100上的差动力110F由较低和较高压力区域102、104之间的压力差异（也称为“差压”）引起。在图3的实例中，差动力110F轴向地指向较低压力区域102，在这种情形中来自第一弹簧115的轴向力115F可与差动力110F相反以帮助将密封件100保持就位。
此外，来自较高压力区域104的空气可流经空气供给导管130、140、150并进入第一或第二间隙121、122中，由此施加流体力104F到密封件100上并且有效地减小在密封件上的差动力110F的量。可认识到的是在具有高差压的环境中，在密封件100上的差动力110F可超出第一弹簧115的用以使密封件100朝向其期望位置偏置的性能。空气供给导管130、140、150的使用可减小差动力110F、保持第一间隙121（例如，由于差动力110F，可防止第一侧面111与托架106的延长接触），以及提高在各种环境中第一弹簧115的有效性。还可认识到的是，第一间隙121的保持也可在发动机10的操作期间减小密封件100和托架106之间的摩擦力；此外，第一间隙121的保持可允许密封件100在第二弹簧116的反向平衡下径向地横动。在还一实例中，转子空气供给导管140可提供空气流路径用以冷却转子51（包括臂108）。
现在参看图4，例示可在图1的涡轮发动机10中采用的另一密封组件199。密封组件199类似于密封组件99；因此，同样的部件将以同样的数字加上100来标识，同时理解的是除非另有说明，对密封组件99的同样部件的描述适用于密封组件199。
密封组件199包括密封件200，其流体地分隔较高压力区域204与较低压力区域202，可动地装设至定子63的托架206并且还面向转子51的臂208。第一间隙221可形成在密封件200的第一侧面211和托架206之间，以及第二间隙222可形成在密封件200的第二侧面212和臂208之间。还构想到的是在图4的实例中，密封件200和转子51可各自由钢、镍合金或者相比于碳具有更高温度性能的任何材料制成。如文中所用，“温度性能”可定义为构想成对于给定材料在涡轮发动机环境中使用的最高操作温度，以及使材料经受比其温度性能更高的温度可导致诸如材料氧化、疲劳或熔化的效应。
定子空气供给导管230可提供成具有流体地联接至较高压力区域204的定子入口231和流体地联接至第一间隙221的定子出口232。构想到的是在图4的实例中，定子出口232还可包括具有流体地联接至定子空气供给导管230的一组开口261的沉孔260，其中，流经空气供给导管230的加压空气可流经开口261并且提供对于密封件200或托架206的膜冷却。在非限制性实例中，开口261可具有任何期望的截面轮廓，包括圆形的、锥形的、不规则的，或者具有方形拐角。沉孔260可面向第一间隙221，而第二沉孔262还可用在转子空气供给导管240的转子出口242处，该转子空气供给导管具有流体地联接较高压力区域204和第二间隙222的转子入口241。附加的沉孔260还可用在流体地联接较高压力区域204至第一或第二间隙221、222的密封件空气供给导管（未示出）中，或者根据需要用在任何期望的空气供给导管中。以这种方式，沉孔260可位于面向第一侧面211的定子63的部分中，而第二沉孔262可位于面向密封件200的第二侧面212的转子51的部分中。
此外，如在图1中所述转子51相对于定子63的运动可产生在密封件200和转子51的臂208之间的偶发接触；而且，在该环境中的高温气体可沿着密封件200或转子51产生磨损。构想到的是密封件200和臂108中的任一个或两者都可包括耐磨涂层270；在一个非限制性实例中，等离子喷洒（PS）涂层例如PS300或PS400可用来进一步提高密封组件199的温度性能和耐用性以便在涡轮发动机10内的各种位置中使用。应当认识到的是，耐磨涂层270可结合文中所述的空气供给导管（包括定子空气供给导管230或转子空气供给导管240）中的任一个使用，以及沉孔260可根据需要形成在耐磨涂层270中或穿过其形成。
转到图5，例示可在图1的涡轮发动机10中采用的另一密封组件299。密封组件299类似于密封组件99；因此，同样的部件将以同样的数字另外加上100来标识，同时理解的是除非另有说明，对密封组件99的同样部件的描述适用于密封组件299。
密封组件299包括密封件300(以虚线部分地示出)，其流体地分隔较高压力区域304与较低压力区域302，可动地装设至定子63的托架306并且还面向转子51的臂308。还构想到的是，密封件300可由部段365形成，该部段可密封在一起，包括通过重叠或互补几何特征例如搭叠装置（shiplap），或者经由聚合物或者适用于环境的任何其它密封剂，以最大程度地减小部段365之间的任何流体泄漏，包括在其中密封件300由碳制成的非限制性实例中。部段365示意性地例示在轴向方向，并且将应理解在非限制性实例中，部段365可形成在周向布置中，或者形成在多个重叠方向上。在其中部段365由碳制成的一个实例中，碳部段365可在如在图3中所述的操作中所施用力的作用下对密封件300提供增加的稳健性。在其中部段365包括搭叠装置的另一非限制性实例中，搭叠部段365可在涡轮发动机10（图1）的操作期间滑动或膨胀。还将应理解，如在图5的实例中所述的分段式密封件可在文中所述的任何实施例中采用。
此外，臂308可包括转子冷却通道380，其具有流体地联接至较高压力区域204的转子冷却入口381和流体地联接至较低压力区域202的转子冷却出口382。此外，托架306可包括定子冷却通道390，其具有流体地联接至较高压力区域304的定子冷却入口391和流体地联接至较低压力区域302的定子冷却出口392。在所示的实例中，定子冷却通道390可包括多个冷却通道390，包括穿过定子63的一个或多个第一定子冷却通道391，其如所示那样与穿过密封件300的第二定子冷却通道392配准。以这种方式，加压空气可供给至接近较低压力区域202的转子51和定子63的部分用于冷却目的，并且经由冷却通道380、390所供给的空气的量可基于它们相应的冷却入口381、391或冷却出口382、392的形状或大小，或者基于冷却通道380、390它们自身的形状或轮廓来调整或调节。
转到图6，例示可在涡轮发动机10A中采用的另一密封组件399。密封组件399类似于密封组件99；因此，同样的部件将以同样的数字另外加上100来标识，同时理解的是除非另有说明，对密封组件99的同样部件的描述适用于密封组件399。此外，密封组件399构想成在类似于涡轮发动机10的另一涡轮发动机10A中使用；因此，涡轮发动机10A的同样部件将以同样的数字附以‘A’来标识，同时理解的是除非另有说明，涡轮发动机10的同样部件适用于涡轮发动机10A。
涡轮发动机10A的一部分在图6中例示，更具体为HP涡轮34A（类似于图1的HP涡轮34），其中涡轮发动机10A可包括环绕转子51A的核心壳体46A（类似于图1的核心壳体）。更具体地，转子51A包括外部转子47A和在与外部转子47A的方向相反的方向上旋转的内部转子49A。
HP涡轮34A可包括分别装设至外部转子47A和内部转子49A的至少一个外部叶片B1和至少一个内部叶片B2，从而在涡轮级64A中形成成对的反向旋转叶片B1、B2。将应理解，此类成对的外部和内部叶片B1、B2可在涡轮发动机1内的任何地方形成级，包括在压缩机区段或涡轮区段中。此外，密封组件399例示在外部和内部转子47A、49A之间邻近叶片B1的第一位置L1中；还构想到的是在非限制性实例中，密封组件399可定位在外部转子47A和核心壳体46A之间的第二位置L2处，或者在外部和内部转子47A、49A之间邻近叶片B2的第三位置L3处。
密封组件399包括密封件400，其流体地分隔较高压力区域404与较低压力区域402并且可动地装设至外部转子47A。如所示那样，密封件400包括面向外部转子47A的第一侧面411和面向内部转子49A的第二侧面412。
外部转子47A可包括外部转子空气供给导管430，其以类似于图3至图5中所描述的方式流体地联接较高压力区域404至第一侧面411。内部转子49A还可包括内部转子空气供给导管440，其流体地联接较高压力区域404至第二侧面412，从而如上文所述那样减小横跨密封件400的压差。
尽管未例示，但涡轮发动机1中的密封组件399还可如图4中所述那样包括在密封件400、外部转子47A或内部转子49A中的任一个或全部上的耐磨涂层。冷却通道（未示出）也可如图5中所述那样包括在外部转子47A或内部转子49A中的任一个或两者上。将应理解，密封组件99、199、299、399的方面可采用任何期望次序结合，以及在各种涡轮发动机中使用，包括具有固定定子或者反向旋转的外部和内部转子的那些涡轮发动机。
一种减小横跨密封件100的压差（包括差动力110F）的方法，包括经由定子、转子或者密封件空气供给导管130、140、150从较高压力区域104供给空气至密封件100（图1）的第一或第二侧面111、112。因此，空气可供给穿过转子51、穿过定子63，或者穿过密封件100；由此，出口132、142、152中的任一个可施加流体力到密封件100的至少一个侧面上。该方法还可包括通过第一弹簧115施加轴向力115F到密封件100上，其中轴向力115F可至少部分地对抗（或反作用于）密封件100上的差动力110F。
本发明的方面提供多种益处。碳密封件的使用可允许最大限度地减小密封件和转子之间的间隙大小，从而在转子和定子之间提供可改善密封性能的较小间隔。在一个实例中，相比于涡轮发动机中的传统密封布置，间隔减小到差不多1/8。
另外，在发动机操作期间横跨密封件的大的压差可导致密封破损或不期望的泄漏；可认识到的是，通过空气供给导管减小差动力可允许密封件在更极端环境中采用。耐磨涂层或诸如钢或镍合金的材料的选择还可增加对于密封件放置的环境选项，例如在超出碳材料的温度性能的环境中。
将应理解，所公开设计的应用不限于具有风扇和增压器区段的涡轮发动机，而是也可适用于涡轮喷气发动机以及涡轮轴发动机。
就尚未描述的程度来说，各种实施例的不同特征和结构可根据需要彼此结合或替代地使用。一个特征未在所有实施例中例示不应解释为其不能如此例示，而是为了描述简便起见。因此，不同实施例的各种特征可根据需要混合和匹配以形成新的实施例，而不管这些新的实施例是否已清楚地描述。文中所述特征的所有组合或排列均由本公开内容所涵盖。
本书面描述使用实例来公开包括最佳方式的本发明，并且还使得本领域普通技术人员能够实施本发明，包括制作和使用任何装置或系统以及执行任何所并入的方法。本发明可取得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它实例。如果此类其它实例具有与权利要求的字面语言并无不同的结构元件或者如果此类其它实例包括与权利要求的字面语言并无实质差异的同等结构元件，则认为它们处在权利要求的范围内。
零件清单
10 发动机
10A 涡轮发动机
12 中心线
14 前
16 后
18 风扇区段
20 风扇
22 压缩机区段
24 LP压缩机
26 HP压缩机
28 燃烧区段
30 燃烧器
32 涡轮区段
34 HP涡轮
34A HP涡轮
36 LP涡轮
38 排出区段
40 风扇壳体
42 风扇叶片
44 核心
46 核心壳体
46A 核心壳体
47A 外部转子
49A 内部转子
48 HP管轴
50 LP管轴
51 转子
51A 转子
52 HP压缩机级
54 HP压缩机级
56 LP压缩机级叶片
58 HP压缩机级叶片
60 LP压缩机翼片
61 盘
62 HP压缩机翼片
63 定子
64 HP涡轮级
66 LP涡轮级
68 HP涡轮叶片
70 LP涡轮叶片
71 盘
72 HP涡轮翼片
74 LP涡轮翼片
76 加压环境空气
77 泄放空气
78 空气流
80 出口导向翼片组件
82 翼型导向翼片
84 风扇排出侧
99 密封组件
100 密封件
102 较低压力区域
104 较高压力区域
104F 流体力
106 托架
107 第一部分
108 臂
109 第二部分
110F 差动力
111 第一侧面
112 第二侧面
113 第三侧面
115 第一弹簧
115F 轴向力
116 第二弹簧
121 第一间隙
122 第二间隙
130 定子空气供给导管
131 定子入口
132 定子出口
140 转子空气供给导管
141 转子入口
142 转子出口
150 密封件空气供给导管
151 密封件入口
152 密封件出口
199 密封组件
200 密封件
202 较低压力区域
204 较高压力区域
206 托架
208 臂
211 第一侧面
212 第二侧面
221 第一间隙
222 第二间隙
230 定子空气供给导管
231 定子入口
232 定子出口
240 转子空气供给导管
241 转子入口
242 转子出口
260 沉孔
261 开口
270 耐磨涂层
299 密封组件
300 密封件
302 较低压力区域
304 较高压力区域
306 托架
308 臂
365 部段
380 转子冷却通道
381 转子冷却入口
382 转子冷却出口
390 定子冷却通道
391 定子冷却入口
392 定子冷却出口
400 密封件
402 较低压力区域
404 较高压力区域
411 第一侧面
412 第二侧面
430 外部转子空气供给导管
440 内部转子空气供给导管
B1 外部叶片
B2 内部叶片
L1 第一位置
L2 第二位置
L3 第三位置。

Claims (10)

1.一种涡轮发动机，包括：
发动机核心，所述发动机核心包括定子和转子，并且还限定较高压力区域和较低压力区域；
密封件，所述密封件流体地分隔所述较高压力区域与所述较低压力区域并且可动地装设至所述定子，所述密封件具有面向所述定子的第一侧面和面向所述转子的第二侧面；以及
空气供给导管，所述空气供给导管流体地联接所述较高压力区域至所述密封件的第一侧面和第二侧面中的至少一者。
2.根据权利要求1所述的涡轮发动机，还包括构造成用以施用轴向力至所述密封件的弹簧。
3.根据权利要求2所述的涡轮发动机，还包括构造成用以施用第二力至所述密封件的第二弹簧，所述第二力未与所述轴向力对准。
4.根据权利要求1所述的涡轮发动机，还包括在所述定子的面向所述第一侧面的部分中的第一沉孔，其中，所述第一沉孔流体地联接至所述空气供给导管。
5.根据权利要求1所述的涡轮发动机，还包括在所述转子的面向所述第二侧面的部分中的第二沉孔，其中，所述第二沉孔流体地联接至所述空气供给导管。
6.根据权利要求1所述的涡轮发动机，其特征在于，所述密封件包括碳、钢，或者镍合金中的一种。
7.根据权利要求1所述的涡轮发动机，其特征在于，所述密封件还包括多个部段。
8.根据权利要求1所述的涡轮发动机，还包括在所述密封件、所述转子，或者所述定子中的一者上的耐磨涂层。
9.根据权利要求1所述的涡轮发动机，还包括定子冷却通道，所述定子冷却通道流体地联接所述较高压力区域至所述密封件的第一侧面。
10.根据权利要求1所述的涡轮发动机，还包括转子冷却通道，所述转子冷却通道流体地联接所述较高压力区域至所述较低压力区域。
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