CN115680897A - 具有浮动密封组件的涡轮发动机 - Google Patents
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Abstract
一种涡轮发动机,该涡轮发动机包括具有转子和定子的发动机核心,以及相对于较高压区域和较低压区域密封转子和定子的至少一些部分的浮动密封组件。浮动密封组件可以包括至少部分地限定密封腔的托架组件和浮动在密封腔内的密封体。浮动密封组件还可以包括位于密封体与托架组件之间的密封件和位于密封体与托架组件之间的密封面中的至少一个。
Description
关于联邦政府资助的研究或开发的声明
本发明是在美国能源部授予的合同号为DE-FE0024007的政府支持下完成的。政府对本发明享有一定的权利。
技术领域
本公开大体涉及涡轮发动机,并且更具体地,涉及用于涡轮发动机的浮动密封组件。
背景技术
涡轮发动机(特别是燃气涡轮发动机)是旋转发动机,其从串行地通过压缩机区段(其中工作空气被压缩)、燃烧器区段(其中燃料被添加到工作空气中并点燃)和涡轮区段(其中燃烧的工作空气被膨胀并从工作空气中获取功以驱动压缩机区段以及其他系统)的工作空气流中提取能量,并在飞行器实施方式中提供推力。压缩机级和涡轮级包括轴向布置的旋转叶片和静止轮叶对。燃气涡轮发动机可以布置为发动机核心,该发动机核心至少包括以轴向流动布置的压缩机区段、燃烧器区段和涡轮区段,并且限定至少一个旋转元件或转子以及至少一个静止部件或定子。密封组件(特别是迷宫式密封组件)可位于定子和转子之间,用于减少转子和定子之间的泄漏流体。在旁通涡轮风扇实施方式中,围绕核心形成环形旁通气流通路,其中风扇区段位于压缩机区段的轴向上游。
附图说明
在参考附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本说明书的完整且可行的公开,包括其最佳模式,其中:
图1是用于飞行器的燃气涡轮发动机的示意横截面视图。
图2是图1的燃气涡轮发动机的示意横截面视图,进一步包括转子和定子,其中浮动密封组件设置在它们之间。
图3A是图2的浮动密封组件的放大示意立体图,进一步包括相对于转子处于第一位置的托架组件、密封体、密封面、枢轴连接件和密封件。
图3B是图2的浮动密封组件的放大示意立体图,进一步包括相对于转子处于第二位置的托架组件、密封体、密封面、枢轴连接件和密封件。
图4是图2的示例性浮动密封组件的放大示意横截面视图,进一步包括位于托架组件的本体中的内部通路。
图5是图2的示例性浮动密封组件的放大示意横截面视图,进一步包括位于托架组件的本体中的第一内部通路和位于密封体的本体内的第二内部通路。
图6是图2的示例性浮动密封组件的放大示意横截面视图,进一步包括密封体内的内部通路。
图7是图2的示例性浮动密封组件的放大示意横截面视图,进一步包括密封体内的内部通路和形成为搭接接头的枢轴连接件。
图8是图2的示例性浮动密封组件的放大示意横截面视图,进一步包括密封体内的内部通路和形成为铰链的枢轴连接件。
图9是图2的示例性浮动密封组件的放大示意横截面视图,进一步包括密封体内的内部通路、密封面和枢轴连接件。
图10是图2的示例性浮动密封组件的放大示意横截面视图,进一步包括密封体内的内部通路和形成为搭接接头的枢轴连接件,内部通路排至面对密封面的沉孔。
图11是图2的示例性浮动密封组件的放大示意横截面视图,进一步包括密封体内的内部通路和密封面内的气室,其中管将内部通路流体联接到气室。
图12是图2的示例性浮动密封组件的放大示意横截面视图,进一步包括托架组件内的第一内部通路、密封体内的第二内部通路、以及具有将密封件偏压抵靠托架组件的弹簧的密封件。
图13是图2的示例性浮动密封组件的放大示意横截面视图,进一步包括形成在密封体内的内部通路,以及具有将密封件偏压抵靠托架组件的弹簧的密封件。
图14是图2的示例性浮动密封组件的放大示意横截面视图,进一步包括形成在密封体内的内部通路,以及具有将密封件偏压抵靠密封体的弹簧的密封件。
图15是图2的示例性浮动密封组件的放大示意横截面视图,进一步包括形成在密封体内的内部通路和形成为W型密封件的密封件。
图16是图2的浮动密封组件的示意立体图,进一步包括密封坝。
图17是图16的浮动密封组件的示意横截面视图,进一步包括相对于彼此周向间隔开的一组分段密封体。
图18是图2的示例性浮动密封组件的示意横截面视图,进一步包括相对于彼此周向间隔开的一组分段密封体,其中密封件形成为线性密封件。
具体实施方式
本文所描述的本公开的方面广泛涉及浮动密封组件,该浮动密封组件具有至少部分地限定密封座和密封腔的托架组件,以及密封腔内的密封体。密封体可以面对燃气涡轮发动机的转子的至少一部分。作为非限制性示例,提供了可以包括位于密封体和托架组件的第一壁之间的密封面的浮动密封组件。密封面可以经由枢轴连接件连接到密封体或第一壁中的一个。通过这种构造,密封体可以围绕枢轴连接件旋转并跟随转子的轴向、径向和周向移动。作为非限制性示例,浮动密封组件可包括设置在密封体和托架组件的第二壁之间的密封件。密封件可以偏压抵靠第二壁或密封体中的至少一个,并限制泄漏流体进入密封腔。设想密封体可以定位在定子和转子的任何合适部分之间,使得第一壁暴露于低压区域,而第二壁、密封体的至少一部分和密封件暴露于高压区域。作为非限制性示例,密封体可以定位在燃气涡轮发动机的涡轮区段内,使得第一壁在密封体、第一壁和密封件的下游。
浮动密封组件可以通过使用枢轴连接件、密封面以及密封件来提供动态密封环境。为了说明的目的,浮动密封组件可以在其中使用的一个示例性环境将以涡轮发动机的形式进行描述。在非限制性示例中,这种涡轮发动机可以是燃气涡轮发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机或具有动力齿轮箱的涡轮风扇发动机的形式。然而,将理解的是,本文所述的本公开的方面并不受此限制,并且可以在其他密封系统中具有普遍适用性。例如,本公开可适用于其他发动机或运载器中的浮动密封组件,并可用于在工业、商业和住宅应用中提供益处。
如本文所用,术语“上游”是指与流体流动方向相对的方向,而术语“下游”是指与流体流动方向相同的方向。术语“前”或“前部”表示在某物的前面,“后”或“后部”表示某物的后面。例如,当用于流体流动时,前/前部可表示上游,后/后部可表示下游。
此外,如本文所用,术语“径向”或“径向地”是指远离共同中心的方向。例如,在涡轮发动机的整体上下文中,径向是指沿着在发动机的中心纵向轴线和发动机外周之间延伸的射线的方向。此外,如本文所用,术语“组”或一“组”元件可以是任何数量的元件,包括仅一个元件。
此外,如本文所用,术语“流体”或其迭代可以指燃气涡轮发动机内的任何合适流体,燃气涡轮发动机的至少一部分暴露于例如但不限于燃烧气体、环境空气、加压气流、工作气流或其任何组合。还进一步设想燃气涡轮发动机可以是其他合适的涡轮发动机,例如但不限于蒸汽涡轮发动机或超临界二氧化碳涡轮发动机。作为非限制性示例,术语“流体”可以指蒸汽涡轮发动机中的蒸汽,或指超临界二氧化碳涡轮发动机中的二氧化碳。
所有方向参考(例如,径向、轴向、近端、远端、上、下、向上、向下、左、右、侧向、前、后、顶部、底部、上方、下方、竖直、水平、顺时针、逆时针、上游、下游、前部、后部等)仅用于识别目的,以帮助读者理解本公开内容,并且不产生限制,特别是关于本文描述的本公开的方面的位置、取向或用途的限制。除非另有说明,否则连接参考(例如,附接、联接、固定、紧固、连接和接合)将被广义地解释,并且可以包括元件集合之间的中间构件和元件之间的相对移动。因此,连接参考不一定推断两个元件直接连接并且彼此具有固定关系。示例性附图仅用于说明的目的,并且在所附附图中反映的尺寸、位置、顺序和相对大小可以变化。
图1是涡轮发动机(特别是用于飞行器的燃气涡轮发动机10)的示意横截面图。燃气涡轮发动机10具有大致纵向延伸的轴线或发动机中心线12,该轴线或发动机中心线12从前部14延伸到后部16。燃气涡轮发动机10以下游串行流动关系包括:风扇区段18,其包括风扇20;压缩机区段22,其包括增压或低压(LP)压缩机24和高压(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;以及排气区段38。如本文所述的燃气涡轮发动机10意为非限制性示例,并且其他架构是可能的,例如但不限于蒸汽涡轮发动机、超临界二氧化碳涡轮发动机或任何其他合适的涡轮发动机。
风扇区段18包括围绕风扇20的风扇壳体40。风扇20包括绕发动机中心线12径向设置的一组风扇叶片42。HP压缩机26、燃烧器30和HP涡轮34形成燃气涡轮发动机10的发动机核心44,其产生燃烧气体。发动机核心44被核心壳体46包围,核心壳体46可以与风扇壳体40连接。
绕燃气涡轮发动机10的发动机中心线12同轴设置的HP轴或线轴48将HP涡轮34驱动地连接到HP压缩机26。绕燃气涡轮发动机10的发动机中心线12同轴设置在较大直径环形HP线轴48内的LP轴或线轴50将LP涡轮36驱动地连接到LP压缩机24和风扇20。线轴48、50可绕发动机中心线12旋转并联接到一组可旋转元件,该组可旋转元件可以共同限定转子51。
LP压缩机24和HP压缩机26分别包括一组压缩机级52、54,其中一组压缩机叶片56、58相对于对应的一组静态压缩机轮叶60、62(也称为喷嘴)旋转,以压缩或加压通过级的流体流。在单个压缩机级52、54中,多个压缩机叶片56、58可以设置成环,并且可以相对于发动机中心线12从叶片平台径向向外延伸到叶片尖端,而对应的静态压缩机轮叶60、62定位在旋转压缩机叶片56、58的上游并邻近其。应注意,图1中所示的叶片、轮叶和压缩机级的数量仅出于说明性目的而选择,并且其他数量也是可能的。
用于压缩机的一级的叶片56、58可以安装到盘61,盘61安装到HP线轴48和LP线轴50中的对应一个,每个级都具有其自己的盘61。用于压缩机的一级的压缩机轮叶60、62可以以周向布置安装到核心壳体46。
HP涡轮34和LP涡轮36分别包括一组涡轮级64、66,其中一组涡轮叶片68、70相对于对应的一组静态涡轮轮叶72、74(也称为喷嘴)旋转,以从通过级的流体流中提取能量。在单个涡轮级64、66中,多个涡轮叶片68、70可以设置成环,并且可以相对于发动机中心线12从叶片平台径向向外延伸到叶片尖端,而对应的静态涡轮轮叶72、74定位在旋转涡轮叶片68、70的上游并邻近其。应注意,图1中所示的叶片、轮叶和涡轮级的数量仅出于说明性目的而选择,并且其他数量也是可能的。
用于涡轮的一级的涡轮叶片68、70可以安装到盘71,盘71安装到HP线轴48和LP线轴50中的对应一个,其中每个级具有专用的盘71。用于压缩机的一级的涡轮轮叶72、74可以以周向布置安装到核心壳体46。
作为转子部分的补充,燃气涡轮发动机10的静止部分(例如压缩机区段22和涡轮区段32中的静态轮叶60、62、72、74)也单独或统称为定子63。因此,定子63可以指代整个燃气涡轮发动机10的非旋转元件的组合。
在操作中,离开风扇区段18的气流被分开,使得一部分气流被引导到LP压缩机24中,LP压缩机24然后将加压气流76供应到HP压缩机26,HP压缩机26进一步加压空气。来自HP压缩机26的加压气流76与燃烧器30中的燃料混合并点燃,从而产生燃烧气体。HP涡轮34从这些气体中提取一些功,HP涡轮34驱动HP压缩机26。燃烧气体被排放到LP涡轮36中,LP涡轮36提取额外的功来驱动LP压缩机24,并且排气最终经由排气区段38从燃气涡轮发动机10排放。LP涡轮36的驱动驱动LP线轴50以旋转风扇20和LP压缩机24。加压气流76和燃烧气体可以一起限定工作气流,该工作气流流过燃气涡轮发动机10的风扇区段18、压缩机区段22、燃烧器区段28和涡轮区段32。
加压气流76的一部分可以作为引气77从压缩机区段22中抽出。引气77可以从加压气流76中抽出并提供给需要冷却的发动机部件。进入燃烧器30的加压气流76的温度显著增加。因此,由引气77提供的冷却对于在升高的温度环境中的这种发动机部件的操作是必要的。
剩余部分的气流78绕过LP压缩机24和发动机核心44,并且在风扇排气侧84处通过静止轮叶排(并且更具体地,包括一组翼型导向轮叶82的出口导向轮叶组件80)离开燃气涡轮发动机10。更具体地,邻近风扇区段18使用径向延伸的翼型导向轮叶82的周向排,以对气流78施加一些方向控制。
由风扇20供应的一些空气可以绕过发动机核心44并用于冷却燃气涡轮发动机10的部分(特别是热部分),和/或用于冷却飞行器的其他方面或为飞行器的其他方面提供动力。在涡轮发动机的背景下,发动机的热部分通常在燃烧器30的下游,特别是涡轮区段32,其中HP涡轮34是最热的部分,因为它直接位于燃烧区段28的下游。冷却流体的其他来源可以是但不限于从LP压缩机24或HP压缩机26排出的流体。
图2进一步示出了从图1的截面II看到的用于燃气涡轮发动机10的转子51、定子63和浮动密封组件100。在所示的示例中,浮动密封组件100的至少一部分可以设置在HP涡轮32(图1)中并且从定子63的一部分悬垂,特别是从涡轮轮叶72悬垂,该涡轮轮叶72从定子63的外部分延伸并且位于两个相邻涡轮叶片68之间。然而,应当理解,浮动密封组件100可以定位在燃气涡轮发动机10的任何部分内(例如,风扇区段18、压缩机区段22或涡轮区段32(图1)中)的燃气涡轮发动机10的任何合适的旋转部件和静止部件之间。因此,浮动密封组件100可以从任何合适的静止部件(例如但不限于压缩机轮叶60、62或涡轮轮叶72、74)悬垂。出于本公开的目的,从定子63悬垂的涡轮轮叶72或任何其他轮叶(例如,静态轮叶60、62、74)可以统称为定子63。
浮动密封组件100可包括由定子63承载并具有限定密封腔108的密封座106的托架组件102。浮动密封组件100还可以包括至少部分地位于密封腔108内的密封体104。密封面112和枢轴连接件110可以设置在密封体104和托架组件102之间。密封件120可以设置在密封体104和托架组件102之间。密封件120可以被构造为限制、约束或以其他方式阻止流体在密封体104的一部分和托架组件102之间进入并到密封腔108中。
在燃气涡轮发动机10的操作期间,工作流体88可以流过涡轮叶片68和涡轮轮叶72。在特定示例中,工作流体88可以由加压气流76(图1)限定,然而,应当理解,工作流体88可以是任何合适的工作流体或气流,例如但不限于加压气流76、燃烧气体、环境气流、它们的任何组合、或如本文所述的任何其他合适的流体。大部分工作流体88可以流过涡轮轮叶72和涡轮叶片68以限定工作流体路径。泄漏流体90从工作流体88分流并进入压缩机叶片58和压缩机叶片62(图1)之间的空间,并且在定子63的径向内部分(例如,涡轮轮叶72的径向内部分)和转子51之间流动。此外,燃气涡轮发动机10的特定部分可以由各种压差限定。作为非限制性示例,浮动密封组件100的一侧(例如,在这种情况下,浮动密封组件100的轴向前方或上游)可以由第一压力92限定,而其他部分(例如,在这种情况下,浮动密封组件100的轴向后方或下游)可以由第二压力94限定。第一压力92可以高于第二压力94,因此限定跨浮动密封组件100的压差。
浮动密封组件100可以减少或以其他方式消除从暴露于第一压力92的涡轮轮叶72的上游部分流向暴露于第二压力94的涡轮轮叶72的下游部分的泄漏流体90的量。这是通过在定子63和转子51之间建立迷宫来完成的。换言之,浮动密封组件100可以为泄漏流体90产生曲折路径,从而减少或消除能够围绕定子63的径向内部分流动的泄漏流体90的量。
图3A-3B是从图2的放大区域III看到的处于第一位置(图3A)和第二位置(图3B)的浮动密封组件100的示意立体图。如图所示,浮动密封组件100的第一位置和第二位置之间的区别在于密封体104相对于枢轴连接件110在轴向方向上枢转。此外,密封件120可以设置在密封体104和托架组件102之间,并且接合托架组件102的一部分。因此,图3A-3B分别示出了浮动密封组件100在第一位置和第二位置之间的比较。
浮动密封组件100的托架组件102可以限定密封座106,密封座106限定密封腔108。密封座106可以采取许多物理形状,但是,如图所示,密封座106包括第一壁114、第二壁116和第三壁118。第一壁114和第二壁116都可以从定子63(特别是涡轮轮叶72)径向向内延伸。第一壁114可以暴露于较低的第二压力94,而第二壁116可以暴露于较高的第一压力92。作为非限制性示例,第二壁116可以在第一壁114的上游或轴向前方。第三壁118可以在轴向方向上延伸并互连第一壁114和第二壁116。第一壁114、第二壁116和第三壁118一起可以限定密封座106,并且因此限定密封腔108。应当理解,第一壁114、第二壁116和第三壁118的尺寸,并且因此密封座106的尺寸,可以设计成使得密封体104可以至少部分地接收在密封腔108内。第一壁114和第二壁116一起限定用于密封体104的径向密封引导件。换言之,密封体104可以在由第一壁114和第二壁116划分的密封腔108内在径向方向上自由移动。
如图所示,托架组件102形成为具有定子63(例如,涡轮轮叶72)的整体结构。作为非限制性示例,定子63和托架组件102的至少一部分可以通过任何合适的制造方法(例如但不限于增材制造、铸造等)形成,以形成整体本体。然而,应当理解,托架组件102可以形成为联接到定子63的离散的单独部件。可以通过任何合适的方法(例如但不限于焊接、紧固、粘合或其任何组合)来完成联接。
可以设想,密封座106可以包括托架组件的任何部分,如图所示,该任何部分可以是任何数量的一个或多个壁。作为非限制性示例,第一壁114、第二壁116或第三壁118中的至少一个可以从托架组件102中排除。作为非限制性示例,浮动密封组件100可以限定为压缩机排放压力(CDP)密封组件。在这种情况下,可以排除第二壁116,使得密封座106至少由在密封体104的下游部分处朝向转子51径向向内延伸的第一壁114和在第二壁116的上游或前方延伸的第三壁118限定。
密封体104可包括面对转子51的第一密封体面122、面对托架组件102的第二壁116的第二密封体面124、与第二密封体面124相对并且面对第一壁114的第三密封体面126、以及与第一密封体面122相对并且面对密封腔108的一部分的第四密封体面128。第二密封体面124可以至少部分地暴露于第一压力92。换言之,第一密封体面122可以限定密封体104的径向内面,第二密封体面124可以限定面对第一压力92的面或者密封体104的轴向前部面或上游面(例如,面对泄漏流体90的至少一部分并暴露于第一压力92的面),第三密封体面126可以限定密封体104的轴向后部面或下游面(例如,至少部分地暴露于第二压力94),并且第四密封体面128可以限定密封体104的径向外面。
密封体104还可以包括从密封体104径向向内延伸并面对转子51的齿130。作为非限制性示例,齿130可以限定第一密封体面122的至少一部分。齿130可以暴露于泄漏流体90,并因此暴露于第一压力92。可以在齿130的与第一压力92相对的一侧上形成腔132。作为非限制性示例,腔132形成在第一密封体面122和转子51之间、齿130的后方。齿130可以在密封体104和转子51之间提供密封(例如,可以减少流体泄漏的量),以在燃气涡轮发动机10的操作期间确保泄漏流体90不围绕密封体104的径向内部分流动。齿130可以是从密封体104突出的形式。齿130和腔132都可以沿密封体104的周向范围延伸。
第一密封体面122可以进一步包括气动升力产生特征(未示出),例如但不限于螺旋槽、瑞利垫,或以其他方式包括密封体104和转子51的半径之间的曲率失配。气动升力产生特征可以在第一密封体面122和转子51之间产生第一流体膜。第一密封体面122(例如,第一密封体面122上的气动升力产生特征)可以沿密封体204的轴向范围不均匀。第一流体膜可以在转子51和密封体104之间产生升力,使得密封体104可以浮动在转子51上,而不摩擦、触碰或以其他方式接触转子51。
一组槽138可以形成在密封体104的一部分内并绕密封体104周向延伸。作为非限制性示例,该组槽138可以形成在第四密封体面128的面对密封腔108的部分内。该组槽138可以包括对应于该组槽的一组偏压元件(未示出)。作为非限制性示例,对应于该组槽的该组偏压元件可以包括但不限于,束紧弹簧(garter spring)、板簧或螺旋弹簧。偏压元件可以将密封体104推向转子51。因此,偏压元件和该组槽138可以一起限定为偏压元件,该偏压元件相对于发动机中心线12径向向内推动密封体104并抵靠转子51。如图所示,槽138可以延伸到密封体104的一部分中,并且形成为密封体104内的通道。然而,应当理解,槽138可以形成在从密封体104延伸并进入密封腔108的突起内。
密封槽134可以形成在密封体104的一部分内并绕密封体104周向延伸。作为非限制性示例,密封槽134可以面对第二壁116并且限定第三密封体面126的一部分。如图所示,密封槽134可以延伸到密封体104中。然而,应当理解,密封槽134可以形成为在密封体104和托架组件102之间延伸的突起。
密封件120可以位于密封体104和托架组件102之间。作为非限制性示例,密封件120可位于第二密封体面124和托架组件102的第二壁116之间。密封件120还可以至少部分地设置在密封槽134内。密封件120可以跨越形成在第二密封体面124和第二壁116之间的整个间隙。可以设想,密封件120可以是任何合适的密封件,例如但不限于活塞环、分段活塞环、活塞杆、叶形密封件、花键密封件、W型密封件、E型密封件、C型密封件或其任何组合。密封件120可以设计成在密封体104上提供最小径向摩擦负载,同时仍确保流体被限制或以其他方式被阻止围绕密封体104流动并进入密封腔108。
密封件120还可以包括设置在密封槽134内的偏压元件136。作为非限制性示例,偏压元件136可以将密封件120偏压抵靠托架组件102的第二壁116。偏压元件136可以是任何合适的偏压元件,例如但不限于扭簧、板簧、压缩弹簧、波形弹簧或其任何组合。偏压元件136、密封件120和密封槽134可以一起限定为流体密封组件,从而控制或以其他方式阻止或减少流体进入密封腔108。
浮动密封组件100还可以包括位于密封体104和托架组件102之间的密封面112。作为非限制性示例,密封面112可以位于第三密封体面126和托架组件102的第一壁114之间。密封面112可以沿密封体104和托架组件102周向延伸。密封面112可以进一步限定为在托架组件102和密封体104之间延伸的本体。
密封面112可以至少部分地由一组流体腔140限定。如图所示,该组流体腔140可以形成为延伸到密封面112的一部分中的圆柱形腔。该组流体腔140可以相对于彼此周向间隔开,并且沿着密封面112的周向范围跨越。应当理解,可以有任何数量的流体腔140形成为任何合适的形状,例如但不限于矩形、卵形或任何其他合适的多边形。如图所示,该组流体腔140面对托架组件102的第一壁114。
枢轴连接件110可以从密封面112的与该组流体腔140相对的部分延伸。作为非限制性示例,枢轴连接件110可以位于密封面112和密封体104之间。作为非限制性示例,枢轴连接件110可以将密封面112可操作地联接到密封体104。可以通过任何合适的方法(例如但不限于焊接、粘合、紧固等)来完成联接。作为非限制性示例,枢轴连接件110和密封面112中的至少一个可以与密封体104一体形成,使得枢轴连接件110、密封面112和密封体104可以形成为整体结构。同样地,枢轴连接件110、密封面112和密封体104可以通过任何合适的制造方法(例如但不限于增材制造、铸造等)形成,以形成整体本体。此外,枢轴连接件110和密封面112可以由与密封体104相同的材料形成。
枢轴连接件110可以跨密封面112的至少一部分延伸。作为非限制性示例,枢轴连接件110可以形成为连续枢轴连接件110,其跨整个密封面112周向延伸。或者,枢轴连接件110可以包括在相对于彼此周向间隔开的一组枢轴连接件110中。作为非限制性示例,该组枢轴连接件110中的每个枢轴连接件110可以形成为从密封面112并朝向密封体104或托架组件102中的至少一个延伸的凸片。换言之,该组枢轴连接件110可以形成为一组分段枢轴连接件110。该组分段枢轴连接件110中的每个枢轴连接件110可以相对于彼此具有相同的尺寸并且绕密封面112等距间隔开,从而在相邻的枢轴连接件110之间形成一组间隙。或者,分段枢轴连接件110中的至少一个的尺寸可以比分段枢轴连接件110中的的其余的尺寸更大或更小,使得间隙绕密封面112的周向范围变化。应当理解,每个密封面可以有沿密封面112的任何部分定位的任何数量的一个或多个枢轴连接件110。作为非限制性示例,两个枢轴连接件110可以相对于彼此在周向远端处从密封面112延伸(例如,枢轴连接件110可以位于密封面112的相对端)。
如图所示,枢轴连接件110可以从密封面112的径向方向上的大致中点延伸。然而,将进一步理解,枢轴连接件110可以沿着密封面112的径向范围的任何部分定位。作为非限制性示例,枢轴连接件110可以相对于发动机中心线12从密封面112的径向内部分延伸。
在燃气涡轮发动机10的操作期间,泄漏流体90的至少一部分可以在密封体104和托架组件102之间流动。泄漏流体90的至少一部分可以流入密封腔108,因此泄漏流体90的该部分在密封体104和托架组件102之间流动(如箭头98所示)。密封件120抵靠托架组件102的接合可以取决于泄漏流体90的存在和压力。作为非限制性示例,泄漏流体90的至少一部分可以沿着箭头98并最终流入密封槽134。通过密封槽134内的泄漏流体90,密封槽134可以被由第一压力92限定的流体加压。可以设想,密封槽134内的流体足以将密封件120相对于密封体104向外推动,使得密封件120接触托架组件102(例如,第二壁116)。作为非限制性示例,偏压元件136将密封件120推向托架组件102。作为非限制性示例,偏压元件136将密封件120推向托架组件102的第二壁116。
在密封槽134中的流体压力没有足够高以将密封件120推向托架组件102的情况下(例如,在流体压力低时涡轮发动机10的启动过程期间),偏压元件136单独可以提供闭合力以确保密封件120与托架组件102接触。这进而避免了密封件120相对于托架组件102的不确定的打开位置(例如,泄漏流体90可能流入密封腔108的位置)。换言之,偏压元件136在低压情况下为密封件120提供闭合力,而偏压元件136和密封槽134内的泄漏流体90的压力一起在高压情况下(例如,在涡轮发动机10的操作期间)提供闭合力。在密封件120上施加闭合力的该偏压元件136和流体压力构造可以最终将密封件120限定为活塞密封件。泄漏流体90的剩余部分可以围绕齿130流动并进入腔132。
密封件120和齿130可以分别限制或阻止泄漏流体90流入密封腔108和腔132。然而,可以设想,泄漏流体90的至少一部分可以流过密封件120和齿130并进入密封腔108和腔132。密封腔108内的流体可以具有第一腔压力,该第一腔压力在密封体104上施加径向向内力,而腔132内的流体可以具有第二腔压力,该第二腔压力在密封体104上施加径向向外力。然而,密封件120和齿130都可以相对于泄漏流体90和第一压力92产生压降,使得第一腔压力和第二腔压力都低于第一压力92。第一密封体面122和转子51之间的流体可以在密封体104上建立径向向外的力(例如,打开力)。可以设想,施加打开力的流体(例如,腔132内的流体)的压力可以被密封腔108内的流体的压力产生的闭合力抵消。因此,密封体104可以在第一和第二腔压力的作用下保持动态力平衡,流体压力作用在第一密封体面122上。
可以使用附加部件来确保存在平衡。作为非限制性示例,在该组槽138内的该组束紧弹簧提供附加的径向向内力。因此,该组束紧弹簧可以向由第一腔压力产生的径向向内力提供附加的径向向内力,以确保基于压差和第二腔压力,径向向内力是足够的。
转子51可以绕发动机中心线12旋转。然而,可以设想,在燃气涡轮发动机10的操作期间,转子51可以在轴向和径向方向上移动。密封体104可以通过绕枢轴连接件110枢转来跟随转子51的轴向和径向移动。换言之,密封体104可以在第一位置(图3A)与第二位置(图3B)之间移动。在所有位置中,密封件120和齿130可以分别密封、限制或阻止泄漏流体90进入密封腔108和腔132。因此,在燃气涡轮发动机10的操作期间,浮动密封组件100的密封能力随着转子51移动而被维持。
可以设想,枢轴连接件110的至少一部分可以进一步由偏压到第一位置(图3A)的弹性构件限定。因此,当密封体104通过转子51的径向或轴向移动而朝向第二位置(图3B)移动时,枢轴连接件110可以弯曲。一旦转子51已经朝着第一位置(图3A)移回,枢轴连接件110就可以回到其偏压位置,从而将密封体104推向第一位置。枢轴连接件110还可以确保密封面112保持与托架组件102的第一壁114接触或以其他方式面对托架组件102的第一壁114。作为非限制性示例,枢轴连接件110可以确保该组流体腔面对托架组件102的第一壁114。尽管枢轴连接件110被示为弹性构件,但是应当理解,枢轴连接件110可以形成为任何合适的枢轴连接件110,该枢轴连接件110偏压到第一位置和第二位置或者能够以其他方式在第一位置和第二位置之间移动密封面112。作为非限制性示例,枢轴连接件110可以包括但不限于机械铰链、活动铰链、弹性构件、搭接接头、波纹管或其任何组合中的至少一种。
图4是图2的示例性浮动密封组件200的横截面视图的示意图。示例性浮动密封组件200类似于浮动密封组件100;因此,相似部件将用200系列中的相似数字来标识,应当理解,除非另有说明,否则浮动密封组件100的相似部件的描述适用于示例性浮动密封组件200。
浮动密封组件200与浮动密封组件100的类似之处在于它包括密封面112,该密封面112通过枢轴连接件110可操作地联接到密封体204。密封体204可以由第一密封体面222、第二密封体面224、第三密封体面126和第四密封体面228限定。与浮动密封组件100的第四密封体面128相似,一组槽238可以沿第四密封体面228设置。如图所示,一组束紧弹簧242可以设置在对应的一组槽238内。托架组件202可以包括第一壁214、第二壁116以及将第一壁214与第二壁116互连的第三壁218。
浮动密封组件200不包括浮动密封组件100的密封件120。相反,浮动密封组件200包括密封齿220,密封齿220从密封体204延伸并面对托架组件202的第二壁116。密封齿220与密封体204形成为整体结构。或者,密封齿220可以形成为托架组件202的一部分。作为非限制性示例,密封齿220可以从第二壁116延伸并面对密封体204。密封齿220可以具有与密封件120类似的功能,因为它用于限制、约束或阻止泄漏流体90在第二壁116和密封体204之间经过并进入密封腔108。
第一内部通路244可以设置在密封体204的一部分内。作为非限制性示例,第一内部通路244可以将沿第二密封体面224定位的入口246流体联接到沿第一密封体面222定位的一组出口248。如图所示,该组出口248可以面对转子51,使得由第一压力92限定的泄漏流体90或空气可以通过第一内部通路244排向转子51。
第二内部通路250可以设置在托架组件202的一部分内。作为非限制性示例,第二内部通路250可以延伸通过第三壁218和第一壁214的至少一部分。第二内部通路250可以将入口252流体联接到出口254。入口252可以位于托架组件202的暴露于第一压力92的部分上。作为非限制性示例,浮动密封组件200可以设置在涡轮区段32内,使得入口252可以设置在托架组件202的上游部分或面上。出口254可以位于第一壁214的面对形成在密封面112内的该组流体腔140的部分上。因此,第二内部通路250可以将该组流体腔140流体联接到第一压力92。
在燃气涡轮发动机10的操作期间,泄漏流体90的至少一部分可以通过入口246流入第一内部通路244。泄漏流体90可以由第一压力92限定。泄漏流体90随后可以流过第一内部通路244并最终流出该组出口248。第一流体膜可以由该组内部通路244内的流体产生,该流体通过该组出口248排出。这样,第一流体膜可以形成在转子51和第一密封体面222之间并且在轴向方向上延伸。第一流体膜可以限定低摩擦或低阻力区域,使得密封体204可以跨转子51的其上形成有第一流体膜的部分浮动或滑动。这样,密封体204可以与转子51浮动连通。流出该组出口248的第一内部通路244内的流体可用于使密封体204沿转子51轴向浮动。将进一步理解的是,流入腔132的泄漏流体90也可以形成第一流体膜的至少一部分。因此,腔132也可以用于至少部分地轴向浮动密封体204。
第二内部通路250可以将泄漏流体90或由第一压力92限定的流体流体联接到密封面112的该组流体腔140。因此,该组流体腔140可以被限定为一组高压流体腔。类似于密封腔108内的第一腔压力和腔132内的第二腔压力之间的关系,该组流体腔140内的流体和冲击密封体204的部分(例如,第二密封体面224)的泄漏流体的压力可以处于平衡。因此,该组流体腔140可以确保获得跨密封体204的轴向平衡,而腔132和密封腔108可以确保获得跨密封体204的径向平衡。
该组流体腔140还可以用于在密封面112和托架组件202的第一壁214之间产生第二流体膜。除了第二流体膜可以在径向方向上延伸之外,第二流体膜可以类似于第一流体膜。第二流体膜可以限定低摩擦或低阻力区域,使得密封体204可以跨托架组件202的其上形成有第二流体膜的部分浮动或滑动。因此,密封体204可以与托架组件202浮动连通。通过第一内部通路244和第二内部通路250,密封体204可以沿转子51和托架组件202轴向和径向浮动。
图5是图2的示例性浮动密封组件300的横截面视图的示意图。示例性浮动密封组件300类似于浮动密封组件100、200;因此,相似部件将用300系列中的相似数字来标识,应当理解,除非另有说明,否则浮动密封组件100、200的相似部件的描述适用于示例性浮动密封组件300。
浮动密封组件300可包括由第一密封体面322、第二密封体面324、第三密封体面126和第四密封体面328限定的密封体304。密封体304还可以包括具有一组入口346和一组出口348的第一内部通路344。第二密封体面324类似于第二密封体面224,因为它包括密封齿320。第四密封体面328与第四密封体面228的类似之处在于它包括一组槽338和一组束紧弹簧342。
密封体304还可以包括托架组件302,托架组件302与托架组件202的类似之处在于它可以包括第一壁314、第二壁116以及将第一壁314与第二壁116互连的第三壁318,其中第二内部通路350形成在第一壁314和第三壁318的一部分内。
第一内部通路344可以将入口346流体联接到出口348。入口346可以沿第一密封体面322的一部分定位并与腔132流体连通。出口348可以沿第四密封体面328的一部分定位并且与密封腔108流体连通。因此,第一内部通路344可以将腔132流体联接到密封腔108。
在燃气涡轮发动机10的操作期间,流入腔132的泄漏流体90可以流过入口246,或经过初级齿130并进入腔132。腔132内的流体然后可以流过第一内部通路344并进入密封腔108。因此,密封腔108内的流体和腔132内的流体可以被限定为具有相同压力的相同流体,从而跨密封体304建立径向平衡。因此,第一内部通路344的将腔132流体联接到密封腔108的部分可以进一步限定为平衡通路。
图6是图2的示例性浮动密封组件400的横截面视图的示意图。示例性浮动密封组件400类似于浮动密封组件100、200、300;因此,相似部件将用400系列中的相似数字来标识,应当理解,除非另有说明,否则浮动密封组件100、200、300的相似部件的描述适用于示例性浮动密封组件400。
浮动密封组件400可包括由第一密封体面422、第二密封体面424、第三密封体面126和第四密封体面428限定的密封体404。密封体404还可以包括将入口446流体联接到出口448的内部通路444。第四密封体面428与第四密封体面228、328的类似之处在于它包括该组槽438和该组束紧弹簧442。
浮动密封组件400与浮动密封组件100、200、300不同,因为密封体404不包括接触托架组件102或以其他方式跨越形成在密封体404和托架组件102之间的间隙的至少一部分的密封件(例如,密封件120或密封齿220、320)。作为非限制性示例,第二密封体面424可以面对第二壁116,但是不物理接触第二壁116。换言之,第二密封体面424与第二壁116间隔开,使得在密封体404和托架组件102之间形成间隙。因此,当与浮动密封组件100、200、300相比时,密封腔108的较大部分可以在第二密封体面424和托架组件之间延伸。设想可以调节托架组件102的轴向长度,使得第二壁116比所示出的更靠近或更远离密封体104,使得密封体404和托架组件102之间的间隙可以变化。
密封体404还可以包括设置在密封体404的暴露于第二压力94并且面对转子51的部分上的齿456。齿456与密封体204、304的齿130的类似之处可以在于它从密封体404径向向内延伸,并且限定第一密封体面422的一部分。然而,齿456可以进一步限定腔458,腔458位于密封体404的与密封体204、304的腔132相对的一侧上。如本文所讨论的,腔458与腔132的类似之处可以在于它面对转子51,并且可以包括经历压降的泄漏流体90的一部分。腔458内的流体可以进一步有助于密封体404的至少一部分轴向浮动。应当理解,腔458内的流体的至少一部分可以围绕次级齿456且在密封体404的后方流动。该流体可以以其他方式排放到由第二压力94限定的燃气涡轮发动机10的下游部分。
与内部通路244一样,内部通路444可以轴向延伸通过密封体404。然而,内部通路444的出口448可以沿密封体404的面向腔458的一部分设置。因此,出口448可以在入口446下游排入腔458。因此,腔458可以流体联接到泄漏流体90的至少一部分。
浮动密封组件400还可以包括密封面412和枢轴连接件110,枢轴连接件110将密封面412可操作地连接到密封体404的第三密封体面126。密封面412可以包括与枢轴连接件110相对的加压腔或通道440。加压通道440在功能上可以类似于流体腔140。加压通道440可以径向延伸穿过密封面412的至少一部分。加压通道440的径向远端或外部分可以暴露于密封腔108或以其他方式打开至密封腔108,而与径向外部分相对的径向内部分可以终止于从密封面412轴向延伸并且面对托架组件102的次级齿451处。作为非限制性示例,次级齿451可以面对托架组件102的第一壁114。加压通道440可以包括在绕密封面412周向间隔开的一组加压通道440内。或者,加压通道440可以形成为连续加压通道440。
在操作期间,密封腔108内的流体的至少一部分可以流入加压通道440。次级齿451可以检查、限制、停止或以其他方式约束来自加压通道440内的流体的流动。加压通道440内的流体可用于确保在密封体404的轴向相对部分(例如,第二密封体面424和第三密封体面126)之间获得平衡。加压通道440内的流体可以进一步产生如本文所讨论的第二流体膜。因此,密封体404可以通过使用腔458和内部通路444轴向浮动,并且通过使用密封面412的加压通道440径向浮动。此外,腔458和密封腔108内的流体的压力可以相等,使得密封体404保持径向平衡。
图7是图2的示例性浮动密封组件500的横截面视图的示意图。示例性浮动密封组件500类似于浮动密封组件100、200、300、400;因此,相似部件将用500系列中的相似数字来标识,应当理解,除非另有说明,否则浮动密封组件100、200、300、400的相似部件的描述适用于示例性浮动密封组件500。
浮动密封组件500可以包括由第一密封体面522、第二密封体面524、第三密封体面526和第四密封体面528限定的密封体504。密封体504还可以包括具有入口546和出口548的内部通路544。密封体504与密封体404的类似之处在于它面对但不接触托架组件102。第一密封体面522与第一密封体面422的类似之处在于它包括腔558和齿556。内部通路544可将第二密封体面524上的入口546流体联接到出口548,出口548流体联接到腔558。类似于腔132、458,通过腔558,密封体504可以轴向浮动。第四密封体面528与第四密封体面228、328、428的类似之处在于它包括该组槽538和该组束紧弹簧542。通过腔558和密封腔108,密封体504可以保持径向平衡。
浮动密封组件还可以包括托架组件502,托架组件502与浮动密封组件100的托架组件102的类似之处在于它不包括浮动密封组件200、300的内部通路250、350。托架组件可以包括第一壁514、第二壁116以及将第一壁514与第二壁116互连的第三壁118。
与密封面112、412功能类似的密封面512可以位于第一壁514和密封体504之间。作为非限制性示例,密封面512可以面对密封体504并且经由枢轴连接件510联接到托架组件502的第一壁514。如图所示,密封面512可以包括对应于托架组件502的第二钩564的第一钩562。作为非限制性示例,第二钩564可以是第一壁514的朝向密封面512延伸的一部分。第一钩562可以适配在第二钩564内。第一钩562和第二钩564一起可操作地将密封面512联接到托架组件502。第一钩562和第二钩564可以限定密封面512的枢轴连接件510。作为非限制性示例,枢轴连接件510可以限定为搭接接头。密封面512可以面对密封体504。作为非限制性示例,密封面512可以面对密封体504的第四密封体面528。在燃气涡轮发动机10的操作期间,枢轴连接件510可以允许密封面512跟随密封体504的移动。这样,密封体504可以绕密封面512的枢轴连接件510枢转。
密封体504还可以包括加压腔或通道540,其功能类似于加压通道440和流体腔140。然而,加压通道540沿密封体504的一部分形成而不是沿密封面512形成。作为非限制性示例,加压通道540沿第三密封体面526的一部分形成。与加压通道440类似,加压通道540可以从面对密封腔108的径向外部分延伸到与径向外部分相对的径向内部分,径向内部分由齿556的一部分形成。因此,在燃气涡轮发动机10的操作期间,第二流体膜可以在密封体504和密封面512之间形成。通过加压通道540,密封体504可以径向浮动并保持轴向平衡。加压通道540可以包括在一组加压腔540内,该组加压腔540绕密封体504周向间隔开。或者,加压通道540可以形成为连续加压通道540。
图8是图2的示例性浮动密封组件600的横截面视图的示意图。示例性浮动密封组件600类似于浮动密封组件100、200、300、400、500;因此,相似部件将用600系列中的相似数字来标识,应当理解,除非另有说明,否则浮动密封组件100、200、300、400、500的相似部件的描述适用于示例性浮动密封组件600。
浮动密封组件600可以包括由第一密封体面622、第二密封体面624、第三密封体面626和第四密封体面628限定的密封体604。密封体604还可以包括将入口646流体联接到出口648的内部通路644。密封体604与密封体404、504的类似之处在于它面对但不接触托架组件102。第一密封体面622与第一密封体面422、522的类似之处在于它包括腔658和齿656。内部通路644可以将第二密封体面624上的入口646流体联接到出口648,出口648流体联接到腔658。类似于腔132、458、558,通过腔658,密封体604可以轴向浮动。第四密封体面628与第四密封体面228、328、428、528的类似之处在于它包括该组槽638和该组束紧弹簧642。通过腔658和密封腔108,密封体604可以保持径向平衡。
浮动密封组件600还可以包括托架组件602,托架组件602与托架组件102、502的类似之处在于它不包括浮动密封组件200、300的内部通路250、350。托架组件602可以包括第一壁614、第二壁116以及将第一壁614与第二壁116互连的第三壁118。
与密封面512类似,密封面612面对或直接接触密封体604,并且可操作地联接到托架组件602。作为非限制性示例,密封面612可以可操作地联接到托架组件602的第一壁614。密封面612还可以包括第一铰链668,而托架组件602还可以包括对应的第二铰链670。作为非限制性示例,第一铰链668可以与密封面612的面对密封体604的部分相对,而第二铰链670可以是托架组件602的第二壁116的一部分。第一铰链668和第二铰链670可以彼此接合,或以其他方式彼此可操作地联接,以形成枢轴连接件610。因此,枢轴连接件610可以限定为铰链连接件。铰链连接件可以包括任何合适的铰链,例如但不限于活动铰链、机械铰链或其任何组合。利用枢轴连接件610,密封面612可以类似于密封面512操作,使得在燃气涡轮发动机10的操作期间,密封面612可以面对密封体604并且跟随密封体604的移动。因此,密封体604可以绕枢轴连接件610枢转。
密封体604还可以包括加压腔或通道640,其功能类似于加压通道440、540和流体腔140。加压通道640可沿密封体604的一部分在径向方向上从由齿656限定的径向内部分延伸到与径向内部分相对的径向外部分。作为非限制性示例,加压通道640可以沿第三密封体面626在径向方向上延伸,并且面对密封面612的至少一部分。
图9是图2的示例性浮动密封组件700的横截面视图的示意图。示例性浮动密封组件700类似于浮动密封组件100、200、300、400、500、600;因此,相似部件将用700系列中的相似数字来标识,应当理解,除非另有说明,否则浮动密封组件100、200、300、400、500、600的相似部件的描述适用于示例性浮动密封组件700。
浮动密封组件700可以包括由第一密封体面722、第二密封体面724、第三密封体面726和第四密封体面728限定的密封体704。密封体704还可以包括具有入口746和一组出口748的内部通路744。第一密封体面722与第一密封体面222的类似之处在于出口748的至少一部分沿第一密封体面722的面对转子51的部分设置。第一密封体面722上的出口748可用于提供跨密封体704的径向平衡,并产生第一流体膜以轴向浮动密封体704。第二密封体面724与第二密封体面224、324的类似之处在于它包括密封齿720。第四密封体面728与第四密封体面228、328、428、528、628的类似之处在于它包括该组槽738和该组束紧弹簧742。
浮动密封组件700还可以包括位于密封体704和托架组件102之间的密封面712。密封面712与密封面112的类似之处在于它包括将密封面712可操作地联接到密封体704的枢轴连接件710。密封面712可以进一步包括面对托架组件102的该组流体腔740(仅示出其中一个)。作为非限制性示例,该组流体腔740可以面对第一壁114。
内部通路744可以将入口746流体联接到该组出口748。入口746可以沿密封体704的暴露于第一压力92和泄漏流体90的部分定位。作为非限制性示例,入口746可以沿第二密封体面724的一部分定位。内部通路744的至少一部分可以延伸通过密封面712的一部分。作为非限制性示例,内部通路744可以延伸通过枢轴连接件710并进入密封面712的本体。出口748的至少一部分可以流体联接到该组流体腔740。因此,该组流体腔740可以通过内部通路744流体联接到泄漏流体90或由第一压力92限定的另一流体。
在燃气涡轮发动机10的操作期间,泄漏流体90的至少一部分可以通过内部通路744流入该组流体腔740。该组流体腔740内的流体可由第一压力92限定,使得冲击第二密封体面724的流体的压力等于该组流体腔740内并冲击托架组件102的一部分(例如,第一壁114)的流体。因此,密封体704可以保持轴向平衡。此外,该组流体腔740内的流体可以在密封面712和托架组件102之间产生第二流体膜,使得密封体704可以如本文所讨论的那样径向浮动。
图10是图2的示例性浮动密封组件800的横截面视图的示意图。示例性浮动密封组件800类似于浮动密封组件100、200、300、400、500、600、700;因此,相似部件将用800系列中的相似数字来标识,应当理解,除非另有说明,否则浮动密封组件100、200、300、400、500、600、700的相似部件的描述适用于示例性浮动密封组件800。
浮动密封组件800可以包括由第一密封体面822、第二密封体面824、第三密封体面826和第四密封体面828限定的密封体804。密封体804还可以包括具有入口846和一组出口848的内部通路844。第一密封体面822与第一密封体面222、722的类似之处在于出口848的至少一部分沿第一密封体面822的面对转子51的部分设置。第一密封体面822上的出口848可用于提供跨密封体804的径向平衡,并且产生第一流体膜以使密封体804轴向浮动。第二密封体面824与第二密封体面724的类似之处在于入口846沿第二密封体面824的暴露于第一压力92的部分设置。第二密封体面824与第二密封体面224、324、724的进一步类似之处在于它包括密封齿820。第四密封体面828与第四密封体面228、328、428、528、628、728的类似之处在于它包括该组槽838和该组束紧弹簧842。
浮动密封组件800还可以包括由第一壁814、第二壁116和第三壁118限定的托架组件802。托架组件802与托架组件502的类似之处在于它包括第二钩864。作为非限制性示例,第一壁814可以包括第二钩864。
浮动密封组件800还可以包括位于密封体804和托架组件102之间的密封面812。密封面812与密封组件512的类似之处在于它包括从密封面812的与密封体804相对的一部分延伸的第一钩862。第一钩862对应于第二钩864并且适配在第二钩864内。第一钩862和对应的第二钩864可以共同将枢轴连接件810限定为搭接接头。尽管示出了搭接接头,但是应当理解,枢轴连接件810可以是任何合适的枢轴连接件,例如枢轴连接件610的铰链连接件。
密封体804还可以包括流体腔840,其功能类似于该组流体腔140、740,唯一的区别是流体腔840形成在密封体804的一部分内并且面对密封面812。作为非限制性示例,流体腔840可以沿第三密封体面826在径向方向上延伸,并且面对密封面812的至少一部分。流体腔840可以包括在一组流体腔840内,该组流体腔840绕密封体804周向间隔开。或者,流体腔840可以形成为连续的流体腔840。出口848的至少一部分可以沿流体腔840的一部分定位。因此,流体腔840可以通过内部通路844流体联接到泄漏流体90或由第一压力92限定的另一流体。
在燃气涡轮发动机10的操作期间,泄漏流体90的至少一部分可以通过内部通路844流入流体腔840。流体腔840内的流体可以由第一压力92限定,使得冲击第二密封体面824的流体的压力等于流体腔840内的流体。因此,密封体804可以保持轴向平衡。此外,流体腔840内的流体可以在密封面812和密封体804之间产生第二流体膜,使得密封体804可以如本文所讨论的那样径向浮动。
图11是图2的示例性浮动密封组件900的横截面视图的示意图。示例性浮动密封组件900类似于浮动密封组件100、200、300、400、500、600、700、800;因此,相似部件将用900系列中的相似数字来标识,应当理解,除非另有说明,否则浮动密封组件100、200、300、400、500、600、700、800的相似部件的描述适用于示例性浮动密封组件900。
浮动密封组件900可以包括由第一密封体面922、第二密封体面924、第三密封体面126和第四密封体面928限定的密封体904。密封体904还可以包括具有入口946和一组出口948的内部通路944。第一密封体面922与第一密封体面222、722、822的类似之处在于出口948的至少一部分沿第一密封体面922的面对转子51的部分设置。第一密封体面922上的出口948可用于提供跨密封体904的径向平衡,并且产生第一流体膜以使密封体904轴向浮动。第二密封体面924与第二密封体面724、824的类似之处在于入口946沿第二密封体面924的暴露于第一压力92的部分设置。第二密封体面924与第二密封体面224、324、724、824的进一步类似之处在于它包括密封齿920。第四密封体面928与第四密封体面228、328、428、528、628、728、828的类似之处在于它包括该组槽938和该组束紧弹簧942。
内部通路944的至少一部分可以朝向密封体904的径向外部分延伸。作为非限制性示例,出口948的至少一部分可以形成在与第一密封体面922相对的第四密封体面928上。
密封面912可以位于密封体904和托架组件102之间。作为非限制性示例,密封面912可以面对托架组件102并且通过枢轴连接件110联接到密封体904。密封面912还包括形成在密封面912的本体内的气室974。如图所示,气室974可以在密封面912内径向延伸。气室974可以通过形成在气室974和该组流体腔940之间的通路976流体联接到该组流体腔940。气室974可以形成为沿密封面912的周向范围的连续气室,或者气室974可以包括在一组周向间隔开的气室974内。管972可以延伸通过密封腔108的一部分。管972可以将沿第四密封体面928定位的出口948中的至少一些流体联接到气室974,该气室974最终流体联接到该组流体腔940。因此,管972可以将密封体904内的内部通路944流体联接到气室974,并且最终流体联接到该组流体腔940。通过内部通路944、管972、气室974和通路976,该组流体腔940可以流体联接到泄漏流体90或由第一压力92限定的任何其他流体。这进而允许产生轴向平衡和第二流体膜。管972可以形成为任何合适的管972,例如但不限于橡胶软管或金属导管。
图12是图2的示例性浮动密封组件1000的横截面视图的示意图。示例性浮动密封组件1000类似于浮动密封组件100、200、300、400、500、600、700、800、900;因此,相似部件将用1000系列中的相似数字来标识,应当理解,除非另有说明,否则浮动密封组件100、200、300、400、500、600、700、800、900的相似部件的描述适用于示例性浮动密封组件1000。
除了浮动密封组件1000不像浮动密封组件100、200、300、400、500、600、700、800、900那样包括密封面或枢轴连接件之外,浮动密封组件1000类似于浮动密封组件100、200、300、400、500、600、700、800、900。然而,应当理解,浮动密封组件1000可以包括如本文所讨论的任何合适的密封面和枢轴连接件。
浮动密封组件1000可以包括由第一密封体面1022、第二密封体面1024、第三密封体面1026和第四密封体面1028限定的密封体1004。密封体1004还可以包括具有入口1046和一组出口1048的第一内部通路1044。第一密封体面1022与第一密封体面222、722、822、922的类似之处在于出口1048的至少一部分沿第一密封体面1022的面对转子51的一部分设置。第一密封体面1022上的出口1048可用于提供跨密封体1004的径向平衡,并且产生第一流体膜以使密封体1004轴向浮动。第二密封体面1024与第二密封体面724、824、924的类似之处在于入口1046沿第二密封体面1024的暴露于第一压力92的一部分设置。第二密封体面1024与第二密封体面1024的进一步类似之处在于它包括密封件120、密封槽134和限定活塞密封件的偏压元件136。第三密封体面1026与第三密封体面826的类似之处在于它包括流体腔1040。流体腔1040可用于提供跨密封体的轴向平衡,并且产生第二流体膜以使密封体1004径向浮动。第四密封体面1028与第四密封体面228、328、428、528、628、728、828、928的类似之处在于它包括该组槽1038和该组束紧弹簧1042。
浮动密封组件1000还可以包括托架组件1002,托架组件1002与托架组件202的类似之处在于它包括至少部分地形成在第一壁1014的一部分和第三壁1018的一部分内的第二内部通路1050。托架组件1002还可以包括第二壁116,其中第三壁1018将第二壁116与第一壁1014互连。
第二内部通路1050可以将位于托架组件1002的暴露于第一压力92的一部分上的入口1052流体联接到位于托架组件1002的面对密封腔108的一部分上的出口1054。作为非限制性示例,流体腔1040可以面对第一壁1014,并且出口1054可以沿第一壁1014的对应于流体腔1040的一部分定位。因此,流体腔1040可以流体联接到出口1054,出口1054流体地联接到暴露于第一压力92的入口1052。因此,流体腔1040可以用于提供跨密封体的轴向平衡,并且产生第二流体膜以使密封体1004径向浮动。
图13是图2的示例性浮动密封组件1100的横截面视图的示意图。示例性浮动密封组件1100类似于浮动密封组件100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000;因此,相似部件将用1100系列中的相似数字来标识,应当理解,除非另有说明,否则浮动密封组件100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000的相似部件的描述适用于示例性浮动密封组件1100。
浮动密封组件1100与浮动密封组件1000的类似之处在于浮动密封组件1100不像浮动密封组件100、200、300、400、500、600、700、800、900那样包括密封面或枢轴连接件。然而,应当理解,浮动密封组件1100可以包括如本文所讨论的任何合适的密封面和枢轴连接件。
浮动密封组件1100可以包括由第一密封体面1122、第二密封体面1124、第三密封体面1126和第四密封体面1128限定的密封体1104。密封体1104还可以包括将入口1146流体联接到一组出口1148的内部通路1144。第一密封体面1122与第一密封体面222、722、822、922、1022的类似之处在于出口1148的至少一部分沿第一密封体面1122的面对转子51的部分设置。第一密封体面1122上的出口1148可用于提供跨密封体1104的径向平衡,并且产生第一流体膜以使密封体1104轴向浮动。第二密封体面1124与第二密封体面724、824、924、1024的类似之处在于入口1146沿第二密封体面1124的暴露于第一压力92的一部分设置。第三密封体面1126与第三密封体面826的类似之处在于它包括流体腔1140。第三密封体面1126与第三密封体面826的类似之处在于流体腔1140可以流体联接到出口1148的至少一部分,出口1148的至少一部分流体联接到暴露于第一压力92的入口1146。流体腔1140可以用于提供跨密封体的轴向平衡,并且产生第二流体膜以使密封体1104径向浮动。第四密封体面1128与第四密封体面228、328、428、528、628、728、828、928、1028的类似之处在于它包括该组槽1138和该组束紧弹簧1142。
图14是图2的示例性浮动密封组件1200的横截面视图的示意图。示例性浮动密封组件1200类似于浮动密封组件100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100;因此,相似部件将用1200系列中的相似数字来标识,应当理解,除非另有说明,否则浮动密封组件100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100的相似部件的描述适用于示例性浮动密封组件1200。
浮动密封组件1200与浮动密封组件1000、1100的类似之处在于浮动密封组件1200不像浮动密封组件100、200、300、400、500、600、700、800、900那样包括密封面或枢轴连接件。然而,应当理解,浮动密封组件1200可以包括如本文所讨论的任何合适的密封面和枢轴连接件。
浮动密封组件1200可以包括由第一密封体面1222、第二密封体面1224、第三密封体面1226和第四密封体面1228限定的密封体1204。密封体1204还可以包括具有入口1246和一组出口1248的内部通路1244。第一密封体面1222与第一密封体面222、722、822、922、1022、1122的类似之处在于出口1248的至少一部分沿第一密封体面1222的面向转子51的一部分设置。第一密封体面1222上的出口1248可用于提供跨密封体1204的径向平衡,并且产生第一流体膜以使密封体1204轴向浮动。第二密封体面1224与第二密封体面724、824、924、1024、1124的类似之处在于入口1246沿第二密封体面1224的暴露于第一压力92的部分设置。第三密封体面1226与第三密封体面826、1026、1126的类似之处在于它包括流体腔1240。第四密封体面1228与第四密封体面228、328、428、528、628、728、828、928、1028、1128的类似之处在于它包括该组槽1238和该组束紧弹簧1242。
浮动密封组件1200还可以包括由第一壁1214、第二壁1216和第三壁1218限定的托架组件1202。第一壁1214和第三壁1218与第一壁214、314、1014和第三壁218、318、1018的类似之处在于它们至少部分地限定将入口1252流体联接到出口1254的第二内部通路1250。入口1252可以位于托架组件1202的暴露于第一压力92的一部分上,而出口1254可位于托架组件的一部分(例如,第一壁1214)上。出口1254可以流体联接到密封体1204的流体腔1240。因此,流体腔1240可以用于提供跨密封体的轴向平衡,并且产生第二流体膜以使密封体1204径向浮动。
至少部分地接收在密封槽1234内并且包括偏压元件1236的密封件1220可以被包括在托架组件1202的一部分内并且面对密封体1204。作为非限制性示例,密封槽1234可以形成在第二壁1216的一部分内,使得密封件1220从第二壁1216并且朝向密封体1204延伸。密封件1220与密封件120的类似之处在于它是活塞密封件,然而,唯一的区别在于它部分地接收在形成于托架组件1202而不是密封体1204内的密封槽1234中。
图15是图2的示例性浮动密封组件1300的横截面视图的示意图。示例性浮动密封组件1300类似于浮动密封组件100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200;因此,相似部件将用1300系列中的相似数字来标识,应当理解,除非另有说明,否则浮动密封组件100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200的相似部件的描述适用于示例性浮动密封组件1300。
浮动密封组件1300与浮动密封组件1000、1100、1200的类似之处在于浮动密封组件1300不像浮动密封组件100、200、300、400、500、600、700、800、900那样包括密封面或枢轴连接件。然而,应当理解,浮动密封组件1300可以包括如本文所讨论的任何合适的密封面和枢轴连接件。
浮动密封组件1300可以包括由第一密封体面1322、第二密封体面1324、第三密封体面1326和第四密封体面1328限定的密封体1304。密封体1304还可以包括具有入口1346和一组出口1348的内部通路1344。第一密封体面1322与第一密封体面222、722、822、922、1022、1122、1222的类似之处在于出口1348的至少一部分沿第一密封体面1322的面对转子51的一部分设置。第一密封体面1322上的出口1348可用于提供跨密封体1304的径向平衡,并且产生第一流体膜以使密封体1304轴向浮动。第二密封体面1324与第二密封体面724、824、924、1024、1124、1224的类似之处在于入口1346沿第二密封体面1324的暴露于第一压力92的一部分设置。第三密封体面1326与第三密封体面826、1026、1126、1226的类似之处在于它包括流体腔1340。第三密封体面1326与第三密封体面1326的进一步类似之处在于出口1348的至少一部分可以流体联接到流体腔1340。流体腔1340可以用于提供跨密封体的轴向平衡,并且产生第二流体膜以使密封体1304径向浮动。第四密封体面1328与第四密封体面228、328、428、528、628、728、828、928、1028、1128、1228的类似之处在于它包括该组槽1338和该组束紧弹簧1342。
浮动密封组件1300还可以包括由第一壁114、第二壁1316和第三壁118限定的托架组件1302。与第二壁1216一样,第二壁1316可以包括密封槽1334。至少部分地接收在密封槽1334内的密封件1320可以包括在托架组件1302的一部分内并且面对密封体1304。作为非限制性示例,密封槽1334可以形成在第二壁1316的一部分内,使得密封件1320从第二壁1316并且朝向密封体1304延伸。如图所示,密封件1320形成为至少部分地接收在密封槽1334内并且延伸穿过托架组件1302和密封体1304之间的间隙的W型密封件。可以设想,W型密封件的任一端可通过密封件1320的固有接触导致的弹簧偏压位置(例如,密封件1320的相对端被偏压抵靠托架组件1302和密封体1304)和跨密封件1320的压力加载联接到密封体1304或托架组件1302的相应部分。W型密封件可以基于密封体1304的定位而伸展和收缩。因此,在燃气涡轮发动机10的操作期间,密封件1320可以跟随密封体1304的移动。此外,虽然密封槽1334被示为包括在托架组件1302内,但是应当理解,密封槽1334也可以包括在密封体1304内。还进一步设想,密封槽1334可以至少部分地由密封体1304和托架组件1302两者限定。
图16是图2的浮动密封组件100的示意立体图,进一步包括密封坝182。尽管根据浮动密封组件100进行了描述,但是应当理解,本文所述的方面可以应用于本文所述的任何合适的浮动密封组件。如图所示,托架组件102被切割以便示出沿第二密封体面124设置的密封件120。
如图所示,密封体104可以绕转子51周向延伸,并跟随转子51的外周或曲率。然而,在某些情况下,密封体104仅跨转子51或发动机中心线12的一部分延伸。换言之,密封体104可以包括在绕发动机中心线12分段的一组密封体104内。在这种情况下,密封体104可以从一个周向远端180延伸到另一个周向相对的远端180(未示出)。相邻密封体104可以在它们的周向远端180处相遇。作为非限制性示例,相邻密封体104可以包括将一个密封体104的远端180与相邻密封体104的相邻远端180分开的段间间隙。或者,密封体104可以形成为单个密封体104,其围绕整个发动机中心线12(图1)延伸并完全包围转子51。托架组件102可以分段或以其他方式形成为绕整个发动机中心线12延伸的单个整体件。
如图所示,密封件120、密封槽134和偏压元件136可以沿密封体104的至少一部分周向延伸。在远端180附近,密封体104可以包括密封坝182。密封坝182可以界定密封件120的周向远端部分。换言之,密封坝182表示密封件120的周向延伸的端部。如图所示,密封件120和密封槽134可以是弧形的或以其他方式形成为跟随密封体104和/或转子51的曲率的圆弧。因此,密封件120可以被限定为弧形密封件120,并且槽134可以被限定为弧形槽134。然而,应当理解,密封件120、密封槽134或偏压元件136可以形成为与密封体104和/或转子51的曲率对应或不对应的任何合适的形状。作为非限制性示例,密封件120、密封槽134、偏压元件136可以形成为从一个远端180到另一个远端180的线性(例如,直的)形状,或者形成为对应于转子51的曲率的弧形形状。
图17是图16的浮动密封组件100的示意横截面视图。该图示是从垂直于第二密封体面124的平面看到的浮动密封组件100的示意图。应当理解,出于说明目的,已经移除了托架组件102。尽管根据浮动密封组件100进行了描述,但是应当理解,本文所述的方面可以应用于本文所述的任何合适的浮动密封组件。
如图所示,密封体104包括在绕转子51周向定位的该组密封体104内。每个密封体104可以在周向相对且间隔开的远端180之间延伸。如图所示,通过将五个密封体104彼此相邻放置,该组密封体104可以跨越整个转子51。然而,应当理解,浮动密封组件100可以包括任何数量的一个或多个密封体104。然而,在所有情况下,浮动密封组件100周向跨越整个转子51和发动机中心线12(图1)。如图所示,每个密封体104包括接收在对应密封槽134(图16)内的对应密封件120。作为非限制性示例,密封槽134可以设置在密封体104中或沿如本文所述的托架组件102的一部分设置。每个密封件120可以在密封体104的相应密封坝182之间延伸。
图18是图2的示例性浮动密封组件1400的示意横截面视图。示例性浮动密封组件1400类似于浮动密封组件100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300;因此,相似部件将用1400系列中的相似数字来标识,应当理解,除非另有说明,否则浮动密封组件100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300的相似部件的描述适用于示例性浮动密封组件1400。
浮动密封组件1400可以包括类似于密封件120(图3A)的密封件1420。然而,密封件1420可以是本文所讨论的任何合适的密封件1420。此外,浮动密封组件1400被示出为包括一组密封体1404,类似于图16-17中所示的浮动密封组件100。然而,应当理解,该组密封体1404可以包括相对于彼此周向间隔开的任何数量的一个或多个密封体1404。作为非限制性示例,该组密封体1404可以包括单个密封体1404,其跨转子51和发动机中心线12的整个圆周延伸。
如图所示,密封件1420可以包括在与图17的该组密封件120类似的一组密封件1420内。如图所示,每个密封件1420从密封体1404的一个远端180线性地延伸到同一密封体1404的另一个周向相对的远端180。作为非限制性示例,密封件1420可以被限定为线性密封件1420,其终止于密封件1420延伸通过其中的密封体1404的远端180附近。密封件1420可以恰好在远端180之前终止,使得密封件1420的远端和密封体1404的对应远端180之间的空间可以由密封坝182限定。这种布置可以减少密封件1420的制造成本和负担,并且放置它的密封槽不需要制造成跟随密封体1404的曲率。这又确保了最少量的泄漏流体90可以进入对应的密封腔或以其他方式围绕定子63流动。
应当理解,每个密封件1420可以线性地延伸通过每个对应的密封体1404。或者,密封件1420中的至少一个可以非线性地延伸,而密封件1420的剩余部分线性地延伸。作为非限制性示例,密封体1404中的一个可以包括密封件120,密封件120跨密封体1404延伸同时跟随密封体1404的曲率或转子51的外周,并且另一个密封体1404可以包括线性延伸的密封件1420。还应当理解,密封件1420(或密封件120)可以延伸通过完整一个密封体1404和相邻密封体1404的至少一部分。换言之,密封件1420可以延伸通过密封体1404的远端180,进入另一个相邻密封体1404的远端180,并通过密封体1404的至少一部分。因此,单个密封件1420可以用于密封多于一个密封体1404。作为非限制性示例,单个密封件1420可以环绕转子51,使得密封件1420绕转子51的外围形成连续密封件1420并且延伸通过每个密封体1404的整个圆周。在任一种情况下,密封件1420可以线性地或非线性地形成,并且跟随围绕转子51的周边并通过密封体1404的任何多边形或圆形路径。这种布置可以确保不需要在每个密封体1404内形成多个离散的密封件1420,因此如果每个密封体1404包括其自己的密封件1420,则可以降低制造成本和负担。这种布置可以进一步确保转子的整个圆周包括密封件1420。这又确保了最少量的泄漏流体90可以进入对应的密封腔或以其他方式围绕定子63流动。
与传统转子密封组件(例如,位于定子和转子之间的密封组件,在位置上与本文所述的浮动密封组件类似)相比,本公开的益处包括具有增加的密封能力的浮动密封组件。例如,传统转子密封组件可以依赖于通过从转子延伸部件(例如,从转子延伸的齿)在定子和转子之间形成迷宫。来自转子和定子的部件之间的空间最终决定了浮动密封组件限制或防止泄漏流体通过转子-定子间隙的有效性。该空间只能通过将浮动密封组件的静止部件定位成更靠近从转子延伸的部件来缩放。基于密封直径、振动响应和其他因素,传统迷宫式密封件也具有有限的泄漏控制能力。迷宫式密封齿到定子(通常为蜂窝状可磨损)的密封间隙或间隔只能在燃气涡轮发动机操作中保持如此紧密,通常物理间隙为4到100密耳,这取决于密封件尺寸和位置。然而,如本文所述的浮动密封组件可以通过使用内部通路(在托架和/或密封体内)跨密封体建立径向和轴向平衡。平衡确保密封体在燃气涡轮发动机的所有操作期间保持在转子附近,并且密封部件不会随着转子移动而失去其密封能力。平衡可以通过内部通路的实施来获得。与传统的浮动密封组件相比,这又提高了密封效果。
与传统转子密封组件相比,本公开的进一步益处包括在移动中具有更大灵活性的浮动密封组件。例如,传统转子密封组件可以包括静态部分和从转子延伸的部件(例如,指形密封件),如前一节所述,以产生迷宫来限制可围绕定子流动的泄漏流体的量。然而,在操作期间,转子可以轴向或径向平移,从而使从转子延伸的部件与浮动密封组件的静态部分接触。这最终导致浮动密封组件的磨损或疲劳量更大,因为这些部分彼此接触,并进一步导致涡轮发动机内的更大摩擦力。随着浮动密封组件磨损并且转子与浮动密封组件的静态部分之间的空间增加,增加的磨损会导致密封能力随着时间的推移而降低,从而允许更大量的泄漏流体通过。增加的摩擦力和增加的磨损最终降低了涡轮发动机的整体性能。然而,如本文所述,浮动密封组件包括托架组件内的部件(例如,内部通路)、密封体内的部件(例如,内部通路、加压腔、该组出口、腔、次级腔)、和/或密封面内的部件(例如,该组流体腔、加压腔),其产生第一流体膜和第二流体膜或以其他方式与第一流体膜和第二流体膜相互作用。第一流体膜和第二流体膜可以各自限定低摩擦或低阻力区域,使得密封体可浮动在转子、密封面或托架组件上。浮动允许密封体在与托架组件、密封面或转子的相对低的摩擦状态(例如,与传统转子密封组件相比)下容易且准确地跟随转子的移动。这最终减少了浮动密封组件的磨损并降低了在密封组件和托架组件,以及密封组件和转子之间产生的总摩擦力。与包括传统转子密封组件的传统涡轮发动机相比,减少的磨损可以增加浮动密封组件的寿命和浮动密封组件的密封能力,而减小的摩擦力最终可以提高涡轮发动机的效率。
在尚未描述的范围内,各个方面的不同特征和结构可以根据需要彼此组合使用。不能在所有方面中示出的一个特征并不意味着被解释为其不能有,而是为了描述的简洁而这样做。因此,可以根据需要混合和匹配不同方面的各种特征以形成新方面,无论新方面是否被明确描述。本文描述的特征的组合或排列被本公开覆盖。
该书面描述使用示例来描述本文描述的本公开的方面,包括最佳模式,并且还使本领域的任何技术人员能够实践本公开的方面,包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本公开的方面的可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没有区别的结构元件,或者如果它们包括与权利要求的文字语言没有实质差异的等效结构元件,则这样的其他示例意图落入权利要求的范围内。
本公开的进一步方面由以下条项的主题提供:
一种涡轮发动机,包括:发动机核心,所述发动机核心至少包括处于轴向流动布置的压缩机区段和涡轮区段,所述发动机核心限定轴向延伸的发动机中心线并且布置为转子和定子;以及浮动密封组件,所述浮动密封组件相对于较高压区域和较低压区域密封所述转子和所述定子的至少一些部分,所述浮动密封组件包括:托架组件,所述托架组件具有暴露于所述较低压区域的第一壁,所述托架组件由所述定子承载,其中所述第一壁至少部分地限定具有密封腔的密封座;密封体,所述密封体浮动在所述密封腔内;密封面,所述密封面位于所述密封体与所述第一壁之间;以及枢轴连接件,所述枢轴连接件将所述密封面联接到所述密封体或所述第一壁中的一个。
根据任何前述条项所述的涡轮发动机,其中,所述枢轴连接件和所述密封面与所述密封体一体地形成,并且所述密封面面对所述第一壁,并且其中所述密封面进一步包括面对所述第一壁或所述密封体中的一个的一组流体腔。
根据任何前述条项所述的涡轮发动机,进一步包括内部通路,所述内部通路位于所述密封体或所述托架组件中的至少一个中,并且将所述较高压区域流体连接到所述密封面上的所述流体腔。
根据任何前述条项所述的涡轮发动机,进一步包括气室,所述气室设置在所述密封面的一部分内并且流体联接到所述流体腔中的至少一个。
根据任何前述条项所述的涡轮发动机,进一步包括将所述内部通路流体联接到所述气室的管。
根据任何前述条项所述的涡轮发动机,其中,所述密封体或所述密封面中的至少一个包括分别面对所述第一壁或所述密封面的加压通道,其中所述加压通道的至少一部分被暴露于所述密封腔。
根据任何前述条项所述的涡轮发动机,其中,所述枢轴连接件是机械铰链、活动铰链、弹性构件、搭接接头或波纹管中的至少一种。
根据任何前述条项所述的涡轮发动机,其中,所述浮动密封组件设置在所述涡轮区段内,并且所述托架组件包括第二壁,所述第二壁在所述第一壁的上游并且暴露于所述较高压区域,其中所述第一壁和所述第二壁至少部分地限定所述密封座。
根据任何前述条项所述的涡轮发动机,其中,所述密封体进一步包括:齿,所述齿从所述密封体径向向内延伸并且面对所述转子,其中所述齿包括暴露于高压区域的第一侧;以及腔,所述腔面对所述转子并且设置在所述齿的第二侧上,所述第二侧与所述第一侧相对。
根据任何前述条项所述的涡轮发动机,其中,所述枢轴连接件包括在一组分段的枢轴连接件内。
一种涡轮发动机,包括:发动机核心,所述发动机核心至少包括处于轴向流动布置的压缩机区段和涡轮区段,所述发动机核心限定轴向方向和发动机中心线,所述发动机核心进一步具有转子和定子;以及浮动密封组件,所述浮动密封组件相对于较高压区域和较低压区域密封所述转子和所述定子的至少一些部分,所述浮动密封组件包括:托架组件,所述托架组件具有暴露于所述较低压区域的第一壁和暴露于所述较高压区域的第二壁,所述托架组件由所述定子承载,其中所述第一壁和所述第二壁至少部分地限定具有密封腔的密封件;密封体,所述密封体浮动在所述密封腔内,并且包括面对所述第二壁的密封体面;以及密封件,所述密封件位于所述密封体和所述第二壁之间,所述密封件偏压抵靠所述第二壁或所述密封体面中的至少一个,以限制或阻止泄漏流体进入所述密封腔。
根据任何前述条项所述的涡轮发动机,进一步包括形成在所述第二壁或所述密封体面中的一个内的密封槽,以及将所述密封件偏压抵靠所述第二壁或所述密封体面中的一个的弹簧。
根据任何前述条项所述的涡轮发动机,其中,所述密封件是W型密封件、活塞环、活塞杆、板簧、花键密封件、分段活塞环、E型密封件或C型密封件中的至少一种。
根据任何前述条项所述的涡轮发动机,其中,所述密封体和所述密封件绕所述发动机中心线分段。
根据任何前述条项所述的涡轮发动机,进一步包括位于所述浮动密封组件的周向远端上的密封坝。
根据任何前述条项所述的涡轮发动机,其中,所述密封体绕所述发动机中心线分段,并且所述密封件形成为线性密封件。
根据任何前述条项所述的涡轮发动机,其中,所述浮动密封组件设置在所述涡轮区段内,并且所述第一壁在所述第二壁的上游。
一种涡轮发动机,包括:发动机核心,所述发动机核心至少包括处于轴向流动布置的压缩机区段和涡轮区段,所述发动机核心限定轴向方向和发动机中心线,所述发动机核心进一步具有转子和定子;以及浮动密封组件,所述浮动密封组件相对于较高压区域和较低压区域密封所述转子和所述定子的至少一些部分,所述浮动密封组件包括:托架组件,所述托架组件具有暴露于所述较低压的第一壁和暴露于所述较高压的第二壁,所述托架组件由所述定子承载,其中所述第一壁和所述第二壁至少部分地限定具有密封腔的密封座;密封体,所述密封体浮动在所述密封腔内,并且包括面对所述第二壁的密封体面;密封件,所述密封件位于所述密封体和所述第二壁之间,所述密封件偏压抵靠所述第二壁或所述密封体面中的至少一个,以限制或阻止泄漏流体进入所述密封腔;密封面,所述密封面位于所述密封体与所述第一壁之间;以及枢轴连接件,所述枢轴连接件将所述密封面联接到所述密封体或所述第一壁中的一个。
根据任何前述条项所述的涡轮发动机,其中,所述枢轴连接件是机械铰链、活动铰链、弹性构件、搭接接头或波纹管中的至少一种。
根据任何前述条项所述的涡轮发动机,进一步包括:一组流体腔,所述一组流体腔形成在所述密封面内并且面对所述第一壁;以及内部通路,所述内部通路位于所述密封体或所述托架组件中的至少一个中,并且将所述较高压区域流体连接到所述密封面上的所述流体腔;其中,所述枢轴连接件和所述密封面与所述密封体一体地形成,并且所述密封面面对所述第二壁;并且其中,所述密封体绕所述发动机中心线分段,并且所述密封件形成为线性密封件或弧形密封件中的至少一种,并且可以绕所述发动机中心线是分段的或连续的中的至少一种。
Claims (10)
1.一种涡轮发动机,其特征在于,包括:
发动机核心,所述发动机核心至少包括处于轴向流动布置的压缩机区段和涡轮区段,所述发动机核心限定轴向延伸的发动机中心线并且布置为转子和定子;以及
浮动密封组件,所述浮动密封组件相对于较高压区域和较低压区域密封所述转子和所述定子的至少一些部分,所述浮动密封组件包括:
托架组件,所述托架组件具有暴露于所述较低压区域的第一壁,所述托架组件由所述定子承载,其中所述第一壁至少部分地限定具有密封腔的密封座;
密封体,所述密封体浮动在所述密封腔内;
密封面,所述密封面位于所述密封体与所述第一壁之间;以及
枢轴连接件,所述枢轴连接件将所述密封面联接到所述密封体或所述第一壁中的一个。
2.根据权利要求1所述的涡轮发动机,其特征在于,其中,所述枢轴连接件和所述密封面与所述密封体一体地形成,并且所述密封面面对所述第一壁,并且其中所述密封面进一步包括面对所述第一壁或所述密封体中的一个的一组流体腔。
3.根据权利要求2所述的涡轮发动机,其特征在于,进一步包括内部通路,所述内部通路位于所述密封体或所述托架组件中的至少一个中,并且将所述较高压区域流体连接到所述密封面上的所述流体腔。
4.根据权利要求3所述的涡轮发动机,其特征在于,进一步包括气室,所述气室设置在所述密封面的一部分内并且流体联接到所述流体腔中的至少一个。
5.根据权利要求4所述的涡轮发动机,其特征在于,进一步包括将所述内部通路流体联接到所述气室的管。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的涡轮发动机,其特征在于,其中,所述密封体或所述密封面中的至少一个包括分别面对所述第一壁或所述密封面的加压通道,其中所述加压通道的至少一部分被暴露于所述密封腔。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的涡轮发动机,其特征在于,其中,所述枢轴连接件是机械铰链、活动铰链、弹性构件、搭接接头或波纹管中的至少一种。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的涡轮发动机,其特征在于,其中,所述浮动密封组件设置在所述涡轮区段内,并且所述托架组件包括第二壁,所述第二壁在所述第一壁的上游并且暴露于所述较高压区域,其中所述第一壁和所述第二壁至少部分地限定所述密封座。
9.一种涡轮发动机,其特征在于,包括:
发动机核心,所述发动机核心至少包括处于轴向流动布置的压缩机区段和涡轮区段,所述发动机核心限定轴向方向和发动机中心线,所述发动机核心进一步具有转子和定子;以及
浮动密封组件,所述浮动密封组件相对于较高压区域和较低压区域密封所述转子和所述定子的至少一些部分,所述浮动密封组件包括:
托架组件,所述托架组件具有暴露于所述较低压区域的第一壁和暴露于所述较高压区域的第二壁,所述托架组件由所述定子承载,其中所述第一壁和所述第二壁至少部分地限定具有密封腔的密封件;
密封体,所述密封体浮动在所述密封腔内,并且包括面对所述第二壁的密封体面;以及
密封件,所述密封件位于所述密封体和所述第二壁之间,所述密封件偏压抵靠所述第二壁或所述密封体面中的至少一个,以限制或阻止泄漏流体进入所述密封腔。
10.一种涡轮发动机,其特征在于,包括:
发动机核心,所述发动机核心至少包括处于轴向流动布置的压缩机区段和涡轮区段,所述发动机核心限定轴向方向和发动机中心线,所述发动机核心进一步具有转子和定子;以及
浮动密封组件,所述浮动密封组件相对于较高压区域和较低压区域密封所述转子和所述定子的至少一些部分,所述浮动密封组件包括:
托架组件,所述托架组件具有暴露于所述较低压的第一壁和暴露于所述较高压的第二壁,所述托架组件由所述定子承载,其中所述第一壁和所述第二壁至少部分地限定具有密封腔的密封座;
密封体,所述密封体浮动在所述密封腔内,并且包括面对所述第二壁的密封体面;
密封件,所述密封件位于所述密封体和所述第二壁之间,所述密封件偏压抵靠所述第二壁或所述密封体面中的至少一个,以限制或阻止泄漏流体进入所述密封腔;
密封面,所述密封面位于所述密封体与所述第一壁之间;以及
枢轴连接件,所述枢轴连接件将所述密封面联接到所述密封体或所述第一壁中的一个。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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