CN111197501A - 用于涡轮机的密封组件 - Google Patents

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Abstract

本公开的一方面涉及一种用于涡轮机的密封组件。密封组件包括流体支承壁，流体支承壁包括支承面，其中支承面限定通过流体支承壁的流体开口。密封组件进一步包括密封体，密封体相对于中心线轴线周向延伸。密封体限定腔，腔至少部分地周向延伸通过密封体。流体通道被限定成通过密封体，与通过流体支承壁的流体开口流体连通。

Description

用于涡轮机的密封组件
技术领域
本主题大体上涉及密封组件。更具体地，本主题大体上涉及用于涡轮机的非接触式密封组件。
背景技术
非接触式密封件，例如抽吸面(aspirating face)密封件，可以被包括在燃气涡轮发动机的静态和旋转部件之间，以在静态结构和转子组件之间提供流体支承(bearing)表面。这种密封件可以在不接触转子组件的情况下，以相对紧密的间隙操作，从而提供相对小的磨损。
然而，在转子组件和涡轮机的某些操作条件下，在密封组件处提供流体支承的流量的不足或瞬时变化会导致在转子组件处的接触，或导致密封组件处的其他损坏、偏转或变形。
因此，需要一种改进的密封组件，其改进了密封组件的性能、耐用性，并减轻了由于转子组件接触或密封组件偏转而引起的损坏。
发明内容
本发明的各方面和优点将部分地在以下描述中阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过实践本发明来学习。
本公开的一方面涉及一种用于涡轮机的密封组件。密封组件包括流体支承壁，流体支承壁包括支承面，其中支承面限定通过流体支承壁的流体开口。密封组件进一步包括密封体，密封体相对于中心线轴线周向延伸。密封体限定腔，腔至少部分地周向延伸通过密封体。流体通道被限定成通过密封体，与通过流体支承壁的流体开口流体连通。
在各种实施例中，流体支承壁处的流体开口限定第一横截面区域，并且流体通道限定第二横截面区域，第二横截面区域与流体开口处的第一横截面区域不同。在一个实施例中，第二横截面区域大于第一横截面区域。在另一实施例中，流体通道处的第二横截面区域与流体开口处的第一横截面区域的比率在1.1∶1至3∶1之间。
在还有的各种实施例中，密封组件进一步包括弹簧构件，弹簧构件联接到密封体和流体支承壁，其中弹簧构件设置在密封体和流体支承壁之间。流体通道被限定成通过弹簧构件、密封体和流体支承壁，与通过流体支承壁的流体开口流体连通。在一个实施例中，流体通道限定通过弹簧构件的蛇形容积。在另一个实施例中，密封体与弹簧构件整体地形成，并且密封体和弹簧构件一起限定一体结构。
在再还有的各种实施例中，腔被限定成相对于密封体处的流体通道径向向外、径向向内或两者。在一个实施例中，密封体包括延伸通过腔的多个肋。在另一个实施例中，多个肋在与密封体的第二部分相对地延伸的密封体的第一部分之间一体地附接到密封体。在又一个实施例中，多个肋包括与中心线轴线基本同向地延伸的轴向肋。在再一个实施例中，多个肋包括与中心线轴线垂直或倾斜地延伸的径向肋。
本公开的另一方面针对一种涡轮机，包括转子组件、定子结构和密封组件，转子组件包括能够相对于中心线轴线旋转的转子面，定子结构与转子组件相邻，密封组件附接到定子结构。密封组件包括流体支承壁，流体支承壁包括支承面。支承面和转子面一起限定在转子面和支承面之间的支承流体通道。支承面限定通过流体支承壁、与支承流体通道流体连通的流体开口。密封组件进一步包括密封体，密封体相对于中心线轴线周向延伸。密封体限定腔，腔至少部分地周向延伸通过密封体。弹簧构件附接到密封体和流体支承壁。流体通道被限定成通过弹簧构件和流体支承壁，与流体支承壁处的流体开口流体连通。
在各种实施例中，流体支承壁处的流体开口限定了直接与支承流体通道相邻的第一横截面区域，并且至少通过弹簧构件的流体通道限定第二横截面区域，第二横截面区域与流体支承壁处的第一横截面区域不同。在一个实施例中，第二横截面区域大于第一横截面区域。在另一实施例中，流体通道处的第二横截面区域与流体开口处的第一横截面区域的比率在1.1∶1至3∶1之间。
在涡轮机的还有的各种实施例中，密封组件的密封体与定子结构整体地形成，并且其中密封体和定子结构一起限定一体结构。在一个实施例中，密封体与弹簧构件整体地形成，并且密封体和弹簧构件一起限定一体结构。
在再还有的各种实施例中，腔被限定成相对于密封体处的流体通道径向向外、径向向内或两者。在一个实施例中，密封体包括附接到密封体并且延伸通过腔的多个肋。
本发明的这些以及其他特征、方面和优点将通过参考以下描述和所附权利要求书变得更加容易理解。结合在本说明书中并且构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与说明书一起，用于解释本发明的原理。
附图说明
在参考附图的说明书中，针对本领域普通技术人员，阐述了本发明包括其最佳模式的完整且能够实现的公开，在附图中：
图1是包括根据本公开的一方面的示例性密封组件的涡轮机的示例性实施例；
图2是根据本公开的一方面的密封组件的示例性实施例的横截面侧视图；
图3是图2的密封组件的一部分的详细横截面侧视图；
图4是根据本公开的一方面的密封组件的示例性实施例的横截面立体图；
图5-6是根据本公开的方面的密封组件的一部分的示例性实施例的详细横截面侧视图；和
图7-8是根据本公开的方面的密封组件的一部分的示例性实施例的详细横截面侧视图。
在本说明书和附图中重复使用参考字符旨在表示本发明的相同或类似的特征或元件。
具体实施方式
现在将详细地参考本发明的实施例，本发明的实施例的一个或多个实例在附图中示出。提供每个实施例是为了解释本发明，而不是限制本发明。事实上，对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可以在本发明中进行各种修改和变化。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以与另一个实施例一起使用，以产生又一个实施例。因此，本发明旨在覆盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的这些修改和变化。
如本文所使用的，术语“第一”、“第二”和“第三”可以互换使用，以使一个部件区别于另一个部件，并且不旨在表示单个部件的位置或重要性。
术语“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体从其流动的方向，以及“下游”是指流体向其流动的方向。
本文中叙述的近似值可以包括基于本领域中使用的一个以上测量装置的裕度，例如但不限于测量装置或传感器的满量程测量范围的百分比。替代地，本文叙述的近似值可以包括大于上限值的上限值的10％或小于下限值的下限值的10％的裕度。
大体上提供了改进的密封组件的实施例，该改进的密封组件改进了密封组件的性能、耐用性，并减轻了由于转子组件接触或密封组件偏转而引起的损坏。密封组件包括流体支承壁，流体支承壁限定支承面，通过支承面限定流体开口。密封组件进一步包括密封体，密封体限定至少部分地周向延伸通过密封体的腔，以便减轻重量并改进密封组件的效率和性能。腔可以在其中进一步限定多个肋，以提供结构刚度和耐用性。流体通道被限定成通过密封体，与通过流体支承壁的流体开口流体连通。在流体开口和流体通道处进一步限定故障安全装置，以便限制支承面和转子组件之间的压降，从而向其之间的间隙提供最小流量，以确保充分地形成流体支承。
现在参考附图，图1是示例性涡轮机10的示意性局部横截面侧视图，示例性涡轮机10在本文中被称为“发动机10”，可以结合本公开的各种实施例。尽管下面参考燃气涡轮发动机作了进一步的描述，但是本公开通常也适用于支承组件和涡轮机械，包括涡轮风扇发动机、涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴燃气涡轮发动机，包括船用和工业涡轮发动机以及辅助动力单元、蒸汽涡轮发动机、或其他包括支承组件的旋转机械。如图1所示，发动机10具有延伸通过其中以供参考的纵向或轴向发动机中心线轴线12。通常，发动机10可以包括风扇组件14和设置在风扇组件14下游的核心发动机16。
核心发动机16大体上可以包括限定环形入口20的基本管状外壳18。外壳18以串行流动关系包围或至少部分形成具有增压器或低压(LP)压缩机22、高压(HP)压缩机24的压缩机区段，燃烧区段26，包括高压(HP)涡轮28、低压(LP)涡轮30的涡轮区段，和喷射排气喷嘴区段32。高压(HP)转子轴34将HP涡轮28驱动地连接到HP压缩机24。低压(LP)转子轴36将LP涡轮30驱动地连接到LP压缩机22。LP转子轴36也可以连接到风扇组件14的风扇轴38。在特定实施例中，如图1所示，LP转子轴36可以通过减速齿轮40例如以间接驱动或齿轮驱动构造被连接至风扇轴38。在其他实施例中，发动机10可以进一步包括总体限定三轴燃气涡轮发动机的中压压缩机和能够与中压轴一起旋转的涡轮。
如图1所示，风扇组件14包括多个风扇叶片42，多个风扇叶片42联接到风扇轴38并从风扇轴38径向向外延伸。环形风扇壳体或机舱44周向围绕风扇组件14和/或核心发动机16的至少一部分。在一个实施例中，机舱44可以通过多个周向间隔开的出口导向轮叶或支柱46相对于核心发动机16被支撑。此外，机舱44的至少一部分可以在核心发动机16的外部分上延伸，以在其之间限定旁路气流通道48。
在发动机10的操作期间，如箭头74示意性指示的一定量的空气通过机舱44和/或风扇组件14的关联入口76进入发动机10。当空气74穿过风扇叶片42时，如箭头78示意性指示的一部分空气被引导或导向到旁路气流通道48中，而如箭头80示意性指示的另一部分空气被引导或导向到LP压缩机22中。当空气80朝向燃烧区段26流过LP和HP压缩机22、24时，例如箭头82示意性地所示，空气80被逐渐压缩。压缩空气82流入燃烧区段26中。
压缩空气82与液体和/或气体燃料混合并燃烧，从而在燃烧区段26内产生燃烧气体，如箭头86示意性指出的。燃烧气体86向下游流动，并且在HP涡轮28和LP涡轮30处膨胀，以驱动附接到其上的相应的HP压缩机24和LP压缩机22。
仍然参考图1，HP压缩机24、HP轴34和HP涡轮28，或LP压缩机22、LP轴36和LP涡轮30的组合，可以限定发动机10的转子组件90。在其他实施例中，如上所述，转子组件90可以包括中间压缩机、中间轴和中间涡轮的组合。在还有的各种实施例中，发动机10包括静态结构91，静态结构91例如但不限于大体上支撑转子组件90的旋转的外壳18或另一壳体。密封组件100被包括在静态结构处，并且直接邻近转子组件90，例如在以下关于图2-7的各种实施例中所示出的。
现在参考图2，大体上提供了密封组件100的示例性实施例的横截面侧视图。密封组件100包括限定支承面112的流体支承壁110。支承面112限定通过流体支承壁110的与支承面112和转子组件90的转子面92之间的间隙95流体连通的流体开口114。密封组件100进一步包括密封体130，密封体130相对于中心线轴线12(图1)周向地延伸。
参考图2-3，密封体130限定至少部分地周向延伸通过密封体130的腔137。在各种实施例中，腔137被限定成相对于密封体130处的流体通道122沿着径向方向R向外。在其他实施例中，另外地或替代地，腔137被限定成相对于密封体130处的流体通道122沿着径向方向R向内。流体通道122被限定成通过密封体130，与通过流体支承壁110的流体开口114流体连通。
参考图1-2，在发动机10的操作期间，来自气体路径的流体流，例如来自风扇组件14和/或压缩机22、24的流体流，经由歧管或导管被引导至密封组件100。关于图2经由箭头171示出的流体流经由流体进入口136进入密封体130处的流体通道122。经由箭头172示出的至少一部分流体经由流体开口114排出到转子组件90和支承面112之间的间隙95中，以便在其之间限定流体支承。在各种实施例中，经由箭头173示出的一部分流体可以流过延伸通过密封体130的轴向延伸横杆(cross bar)的流体通道122的一部分138，以便提供热衰减，该热衰减可以在发动机10的一个或多个瞬态操作状态期间，使例如锥化的变形最小化(例如，进入密封体130的流体171的流动速率、压力和/或温度的变化)。
现在参考图3并且结合图2所示的密封组件100的示例性实施例的一部分，密封体130包括延伸通过腔137的多个肋160。腔137改进了密封组件100和发动机10的性能和效率，以便减轻重量并改进推力输出。多个肋160进一步改进了密封组件100的耐用性、结构完整性和性能。
在各种实施例中，多个肋160在与密封体130的第二部分164相对地延伸的密封体130的第一部分163之间整体地附接到密封体130。例如，密封体130的第一部分163沿着轴向方向A与第二部分164分开，其中腔137限定在其之间。在一个实施例中，多个肋160包括轴向肋162，轴向肋162基本上沿着轴向方向A延伸，例如大体上与中心线轴线12(图1)同向。在另一个实施例中，多个肋160包括径向肋161，径向肋161基本上垂直于或倾斜于中心线轴线12延伸，例如大体上相对于轴向方向A垂直或倾斜。
在各种实施例中，腔137使相对热的空气能够进入密封体130，以便向密封体130和周围结构提供更均匀的热瞬态响应。通过实现周向和/或径向通过密封体130的基本上均匀的热传递，更均匀的热瞬态响应可以改进密封组件100的性能以及发动机10的整体性能和操作。这样，腔137可以减轻由于相对于转子组件90的不均匀的间隙、缝隙或开口而引起的变形和性能损失。另外地或替代地，改进的热瞬态响应可以改进影响发动机10的性能和可操作性的发动机10处的操作间隙和公差。
现在参考图4，所提供的密封组件100的示例性实施例被构造成基本上类似于关于图1-3所示和所述的构造。在各种实施例中，密封组件100进一步包括联接到密封体130和流体支承壁110的弹簧构件140。弹簧组件140被设置在密封体130和流体支承壁110之间。流体通道122被限定成通过弹簧构件140、密封体130和流体支承壁110，与通过流体支承壁110的流体开口114流体连通。在各种实施例中，更特别地，流体通道122通过密封体130、弹簧构件140和流体支承壁110与流体开口114和在转子组件90与支承面112之间的间隙95直接流体连通。在还有的各种实施例中，密封体130与弹簧构件140整体形成，以便将弹簧构件140和密封体130一起限定为一体的整体结构。
现在参考图5，大体上提供了例如关于图4所述构造的密封组件100的一部分的详细视图。图5所示的实施例进一步将弹簧构件140描绘成限定蛇形或波形弹簧结构，以便能够基于发动机10的操作状态的变化(例如，通过流体通道122并在间隙95处限定的流体支承处的流体的压力、温度、流动速率等的变化)实现沿着轴向方向A(图4)的移动。弹簧构件140的蛇形或波形弹簧结构可以进一步将流体通道122限定为通过弹簧构件140的大体上蛇形的容积。
参考图5-8，在各种实施例中，密封组件100限定故障安全装置，以便限制压降，该压降限定了在支承面112和转子面92之间的间隙95处的流体支承。故障安全装置包括限定第一横截面区域116的流体支承壁110处的流体开口114，和限定与第一横截面区域116不同的第二横截面区域118的流体通道122。流体通道122处的第二横截面区域118大于流体开口114处的第一横截面区域116，以便限制支承面112和转子组件90的转子面92之间的间隙95处的压降。在各种实施例中，流体通道122处的第二横截面区域118与流体开口114处的第一横截面区域116的比率在1.1∶1和3∶1之间(即，第二横截面区域118比第一横截面区域大1.1倍和3倍之间)，以便在发动机10的多个操作状态下提供足够的流量，同时减轻了在不利流动条件下通过流体通道122的过度压力损失。
现在参考图1-8，密封体130和流体支承壁110的各种实施例相对于发动机10的轴向中心线轴线12(图1)周向延伸。在一个实施例中，流体支承壁110、密封体130、弹簧构件140或其组合可以以周向布置限定分开或可拆卸分段。在还有的各种实施例中，由流体支承壁110、密封体130或弹簧构件140或其组合限定的间隙95、通道122、腔137等中的一个或多个可以沿着周向方向延伸。
应当理解的是，流体通道122、流体开口114、流体供给开口136、流体供给通道138或其组合的各种实施例可以限定离散的开口，例如，限定通过其中的一个或多个开口，以便提供期望的压降、压差、损失、增量等，从而相对于发动机10的一个或多个操作状态在转子组件90和流体支承壁110之间限定期望的流体支承。
本文大体上提供的密封组件100的各种实施例可以经由被称为增材制造或3D打印的一个或多个处理来制造。还有的其他实施例可以另外地或替代地经由机械加工、锻造、铸造或接合处理中的一个或多个来制造密封组件100，包括但不限于焊接、铜焊、软钎焊、摩擦结合或粘合剂或机械紧固件(例如，螺母、螺栓、螺钉、拉杆、销等)，其他合适的接合机构或方法。
本文示出和描述的密封组件100的实施例可以基本上限定抽吸面密封组件或其他大体上合适的非接触式密封组件构造。
本书面描述使用实例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使任何本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，以及进行任何结合的方法。本发明的可专利范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他实例。如果这些其他实例包括与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差别的等效结构元件，则这些其他实例旨在权利要求的范围内。
本发明的进一步方面通过以下条项的主题提供：
1.一种用于涡轮机的密封组件，所述密封组件包括：流体支承壁，所述流体支承壁包括支承面，其中所述支承面限定通过所述流体支承壁的流体开口；和密封体，所述密封体相对于中心线轴线周向延伸，其中所述密封体限定腔，所述腔至少部分地周向延伸通过所述密封体，其中流体通道被限定成通过所述密封体，与通过所述流体支承壁的所述流体开口流体连通。
2.根据任何在前条项的密封组件，其中所述流体支承壁处的所述流体开口限定第一横截面区域，并且其中所述流体通道限定第二横截面区域，所述第二横截面区域与所述第一横截面区域不同。
3.根据任何在前条项的密封组件，其中所述第二横截面区域大于所述第一横截面区域。
4.根据任何在前条项的密封组件，其中所述流体通道处的所述第二横截面区域与所述流体开口处的所述第一横截面区域的比率在1.1∶1和3∶1之间。
5.根据任何在前条项的密封组件，进一步包括：弹簧构件，所述弹簧构件联接到所述密封体和所述流体支承壁，并且设置在所述密封体和所述流体轴之间，其中所述流体通道被限定成通过所述弹簧构件、所述密封体和所述流体支承壁，与通过所述流体支承壁的所述流体开口流体连通。
6.根据任何在前条项的密封组件，其中所述流体通道限定通过所述弹簧构件的蛇形容积。
7.根据任何在前条项的密封组件，其中所述密封体与所述弹簧构件整体形成，并且其中所述密封体和所述弹簧构件一起限定一体结构。
8.根据任何在前条项的密封组件，其中所述腔被限定成相对于所述密封体处的所述流体通道径向向外、径向向内或两者。
9.根据任何在前条项的密封组件，其中所述密封体包括延伸通过所述腔的多个肋。
10.根据任何在前条项的密封组件，其中所述多个肋在与所述密封体的第二部分相对地延伸的所述密封体的第一部分之间整体地附接到所述密封体。
11.根据任何在前条项的密封组件，其中所述多个肋包括与所述中心线轴线同向地延伸的轴向肋。
12.根据任何在前条项的密封组件，其中所述多个肋包括与所述中心线轴线垂直或倾斜地延伸的径向肋。
13.一种涡轮机，所述涡轮机包括：转子组件，所述转子组件能够相对于中心线轴线旋转，其中所述转子组件包括转子面，所述转子面相对于所述中心线轴线径向和周向延伸；定子结构，所述定子结构与转子组件相邻；和密封组件，所述密封组件附接到所述定子结构，其中所述密封组件包括：流体支承壁，所述流体支承壁包括支承面，其中所述支承面和所述转子面一起限定其间的支承流体通道，并且其中所述支承面限定通过所述流体支承壁、与所述支承流体通道流体连通的流体开口；密封体，所述密封体相对于所述中心线轴线周向延伸，其中所述密封体限定腔，所述腔至少部分地周向延伸通过所述密封体；和弹簧构件，所述弹簧构件附接到所述密封体和所述流体支承壁，其中流体通道被限定成通过所述弹簧构件和所述流体支承壁，与所述流体支承壁处的所述流体开口流体连通。
14.根据任何在前条项的涡轮机，其中所述流体支承壁处的所述流体开口限定直接与所述支承流体通道相邻的第一横截面区域，并且其中至少通过所述弹簧构件的所述流体通道限定第二横截面区域，所述第二横截面区域与所述流体支承壁处的所述第一横截面区域不同。
15.根据任何在前条项的涡轮机，其中所述第二横截面区域大于所述第一横截面区域。
16.根据任何在前条项的涡轮机，其中所述流体通道处的所述第二横截面区域与所述流体开口处的所述第一横截面区域的比率在1.1∶1和3∶1之间。
17.根据任何在前条项的涡轮机，其中所述密封组件的所述密封体与所述定子结构整体地形成，并且其中所述密封体和所述定子结构一起限定一体结构。
18.根据任何在前条项的涡轮机，其中所述密封体与所述弹簧构件整体地形成，并且其中所述密封体和所述弹簧构件一起限定一体结构。
19.根据任何在前条项的涡轮机，其中所述腔被限定成相对于所述密封体处的所述流体通道径向向外、径向向内或两者。
20.根据任何在前条项的涡轮机，其中所述密封体包括附接到所述密封体并且延伸通过所述腔的多个肋。

Claims (10)

1.一种用于涡轮机的密封组件，其特征在于，所述密封组件包括：
流体支承壁，所述流体支承壁包括支承面，其中所述支承面限定通过所述流体支承壁的流体开口；和
密封体，所述密封体相对于中心线轴线周向延伸，其中所述密封体限定腔，所述腔至少部分地周向延伸通过所述密封体，其中流体通道被限定成通过所述密封体，与通过所述流体支承壁的所述流体开口流体连通。
2.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，其中所述流体支承壁处的所述流体开口限定第一横截面区域，并且其中所述流体通道限定第二横截面区域，所述第二横截面区域与所述第一横截面区域不同。
3.根据权利要求2所述的密封组件，其特征在于，其中所述第二横截面区域大于所述第一横截面区域。
4.根据权利要求3所述的密封组件，其特征在于，其中所述流体通道处的所述第二横截面区域与所述流体开口处的所述第一横截面区域的比率在1.1∶1和3∶1之间。
5.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，进一步包括：
弹簧构件，所述弹簧构件联接到所述密封体和所述流体支承壁，并且设置在所述密封体和所述流体轴之间，其中所述流体通道被限定成通过所述弹簧构件、所述密封体和所述流体支承壁，与通过所述流体支承壁的所述流体开口流体连通。
6.根据权利要求5所述的密封组件，其特征在于，其中所述流体通道限定通过所述弹簧构件的蛇形容积。
7.根据权利要求5所述的密封组件，其特征在于，其中所述密封体与所述弹簧构件整体形成，并且其中所述密封体和所述弹簧构件一起限定一体结构。
8.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，其中所述腔被限定成相对于所述密封体处的所述流体通道径向向外、径向向内或两者。
9.根据权利要求8所述的密封组件，其特征在于，其中所述密封体包括延伸通过所述腔的多个肋。
10.根据权利要求9所述的密封组件，其特征在于，其中所述多个肋在与所述密封体的第二部分相对地延伸的所述密封体的第一部分之间整体地附接到所述密封体。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4093975A1 (en) * 2020-02-26 2022-11-30 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Rotor structure for a turbomachine with venting/sealing arrangement in tie bolt

Citations (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2408548A (en) * 2003-11-25 2005-06-01 Alstom Technology Ltd Finned seals for turbomachinery
CN101074610A (zh) * 2006-05-01 2007-11-21 通用电气公司 用于装配燃气轮机的方法和装置
US20090058013A1 (en) * 2007-09-04 2009-03-05 General Electric Company Labyrinth compression seal and turbine incorporating the same
EP2154348A2 (en) * 2008-08-13 2010-02-17 Cummins Turbo Technologies Limited Engine braking method and system
CN101910692A (zh) * 2007-11-20 2010-12-08 费德罗-莫格尔公司 非接触迷宫式密封组件及其构造方法
CN101922353A (zh) * 2009-03-31 2010-12-22 通用电气公司 从密封槽供给薄膜冷却孔
CN102733865A (zh) * 2011-03-29 2012-10-17 阿尔斯通技术有限公司 涡轮机的膜控式密封件
JP2012211615A (ja) * 2011-03-30 2012-11-01 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 回転軸のシール構造
CN102926972A (zh) * 2011-08-08 2013-02-13 通用电气公司 用于涡轮机中的流动热气的密封组件和方法
CN103270250A (zh) * 2010-12-27 2013-08-28 三菱重工业株式会社 轴密封装置及具有该轴密封装置的旋转机械
CN103291378A (zh) * 2012-02-28 2013-09-11 通用电气公司 用于旋转式装置的密封件和生产该密封件的方法
US20140234076A1 (en) * 2013-02-15 2014-08-21 Ching-Pang Lee Outer rim seal assembly in a turbine engine
CN203835470U (zh) * 2014-05-21 2014-09-17 南京博沃科技发展有限公司 具有间隙控制功能的叶片式密封装置
CN104632297A (zh) * 2013-11-11 2015-05-20 通用电气公司 旋转机械抽吸密封组件及其装配方法
CN204921051U (zh) * 2015-09-06 2015-12-30 湖南天雁机械有限责任公司 一种使用于涡轮增压器涡轮箱与轴承体之间的密封装置
CN105378247A (zh) * 2013-07-26 2016-03-02 博格华纳公司 包括轴对称供给空腔的涡轮增压器吹扫密封件
CN105723134A (zh) * 2013-11-14 2016-06-29 斯奈克玛 具有两行互补密封元件的密封系统
CN105916736A (zh) * 2014-01-24 2016-08-31 大众汽车有限公司 隔音元件以及机动车
CN105980685A (zh) * 2014-06-25 2016-09-28 三菱重工业株式会社 轴流式涡轮机的迷宫式密封装置及具备该装置的排气涡轮增压器
US20170314409A1 (en) * 2016-05-02 2017-11-02 General Electric Company Aspirating face seal assembly and a method of operating the same
US20180030986A1 (en) * 2016-07-28 2018-02-01 General Electric Company Engine with face seal
CN108431372A (zh) * 2015-12-30 2018-08-21 西门子股份公司 燃气轮机、密封盖板、密封遥测组件及其制造方法
CN108691659A (zh) * 2017-03-30 2018-10-23 通用电气公司 用于压力触发的盖密封件的方法和系统
CN108799189A (zh) * 2017-05-05 2018-11-13 曼柴油机和涡轮机欧洲股份公司 密封系统、具有密封系统的涡轮机和用于清洁该密封系统的方法

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3912342A (en) * 1974-01-09 1975-10-14 Dresser Ind Turbo-machines
DE2550889C2 (de) * 1975-11-13 1985-05-23 Wankel Gmbh, 8990 Lindau Innendichtung für Rotationskolbenmaschinen
US5056935A (en) * 1990-11-05 1991-10-15 General Electric Company Oil film damper seal ring
US5375852A (en) * 1991-04-08 1994-12-27 Chicago-Allis Manufacturing Corporation Rotating seal body for face type seal
US5127660A (en) * 1991-04-08 1992-07-07 Dresser-Rand Company Support mechanism for fluid film seals
DE4337281A1 (de) * 1993-11-02 1995-05-04 Abb Management Ag Verdichter
US5729979A (en) * 1996-09-25 1998-03-24 General Motors Corporation Variable rate brake pedal feel emulator
US20040201176A1 (en) * 1999-07-27 2004-10-14 Bjornson Carl C. Mechanical split seal
US6565095B2 (en) * 2001-07-12 2003-05-20 Honeywell International, Inc. Face seal with internal drain
US7066470B2 (en) 2001-12-05 2006-06-27 General Electric Company Active seal assembly
US6676369B2 (en) 2002-03-26 2004-01-13 General Electric Company Aspirating face seal with axially extending seal teeth
US6758477B2 (en) 2002-03-26 2004-07-06 General Electric Company Aspirating face seal with axially biasing one piece annular spring
US8919781B2 (en) 2003-05-01 2014-12-30 Advanced Technologies Group, Inc. Self-adjusting non-contact seal
NL1025631C2 (nl) * 2004-03-03 2005-09-08 Berkin Bv Afdichtingsamenstel.
US8167313B2 (en) * 2005-11-21 2012-05-01 General Electric Company Seal member, assembly and method
US8109717B2 (en) 2007-08-17 2012-02-07 United Technologies Corp. Gas turbine engine systems involving hydrostatic face seals with integrated back-up seals
US7797941B2 (en) 2007-10-26 2010-09-21 United Technologies Corporation Gas turbine engine systems involving hydrostatic face seals
GB2461506B (en) 2008-06-30 2010-08-25 Rolls Royce Plc A seal arrangement
US8087881B1 (en) * 2008-11-22 2012-01-03 Florida Turbine Technologies, Inc. Damped stator assembly
US8777563B2 (en) * 2011-01-31 2014-07-15 General Electric Company Axial brush seal
US8888441B2 (en) 2011-08-03 2014-11-18 General Electric Company Segmented seal assembly
US9097350B2 (en) 2012-04-02 2015-08-04 United Technologies Corporation Axial non-contact seal
US9255642B2 (en) 2012-07-06 2016-02-09 General Electric Company Aerodynamic seals for rotary machine
US20140062032A1 (en) * 2012-07-27 2014-03-06 General Electric Company Spring-loaded seal assembly
US9394799B1 (en) 2014-07-09 2016-07-19 S & J Design Llc Air riding seal for a turbine
US9732621B1 (en) 2014-11-20 2017-08-15 Florida Turbine Technologies, Inc. Air riding seal with purge cavity
US9976420B2 (en) 2015-07-23 2018-05-22 General Electric Company Aspirating seal assembly and method of assembling
US10156159B1 (en) * 2017-08-22 2018-12-18 General Electric Company Squeeze film damper for a gas turbine engine

Patent Citations (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2408548A (en) * 2003-11-25 2005-06-01 Alstom Technology Ltd Finned seals for turbomachinery
CN101074610A (zh) * 2006-05-01 2007-11-21 通用电气公司 用于装配燃气轮机的方法和装置
US20090058013A1 (en) * 2007-09-04 2009-03-05 General Electric Company Labyrinth compression seal and turbine incorporating the same
CN101910692A (zh) * 2007-11-20 2010-12-08 费德罗-莫格尔公司 非接触迷宫式密封组件及其构造方法
EP2154348A2 (en) * 2008-08-13 2010-02-17 Cummins Turbo Technologies Limited Engine braking method and system
CN101922353A (zh) * 2009-03-31 2010-12-22 通用电气公司 从密封槽供给薄膜冷却孔
CN103270250A (zh) * 2010-12-27 2013-08-28 三菱重工业株式会社 轴密封装置及具有该轴密封装置的旋转机械
CN102733865A (zh) * 2011-03-29 2012-10-17 阿尔斯通技术有限公司 涡轮机的膜控式密封件
JP2012211615A (ja) * 2011-03-30 2012-11-01 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 回転軸のシール構造
CN102926972A (zh) * 2011-08-08 2013-02-13 通用电气公司 用于涡轮机中的流动热气的密封组件和方法
CN103291378A (zh) * 2012-02-28 2013-09-11 通用电气公司 用于旋转式装置的密封件和生产该密封件的方法
US20140234076A1 (en) * 2013-02-15 2014-08-21 Ching-Pang Lee Outer rim seal assembly in a turbine engine
CN105378247A (zh) * 2013-07-26 2016-03-02 博格华纳公司 包括轴对称供给空腔的涡轮增压器吹扫密封件
CN104632297A (zh) * 2013-11-11 2015-05-20 通用电气公司 旋转机械抽吸密封组件及其装配方法
CN105723134A (zh) * 2013-11-14 2016-06-29 斯奈克玛 具有两行互补密封元件的密封系统
CN105916736A (zh) * 2014-01-24 2016-08-31 大众汽车有限公司 隔音元件以及机动车
CN203835470U (zh) * 2014-05-21 2014-09-17 南京博沃科技发展有限公司 具有间隙控制功能的叶片式密封装置
CN105980685A (zh) * 2014-06-25 2016-09-28 三菱重工业株式会社 轴流式涡轮机的迷宫式密封装置及具备该装置的排气涡轮增压器
CN204921051U (zh) * 2015-09-06 2015-12-30 湖南天雁机械有限责任公司 一种使用于涡轮增压器涡轮箱与轴承体之间的密封装置
CN108431372A (zh) * 2015-12-30 2018-08-21 西门子股份公司 燃气轮机、密封盖板、密封遥测组件及其制造方法
US20170314409A1 (en) * 2016-05-02 2017-11-02 General Electric Company Aspirating face seal assembly and a method of operating the same
US20180030986A1 (en) * 2016-07-28 2018-02-01 General Electric Company Engine with face seal
CN108691659A (zh) * 2017-03-30 2018-10-23 通用电气公司 用于压力触发的盖密封件的方法和系统
CN108799189A (zh) * 2017-05-05 2018-11-13 曼柴油机和涡轮机欧洲股份公司 密封系统、具有密封系统的涡轮机和用于清洁该密封系统的方法

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