[發明專利]用于渦輪機的密封組件

有效

• 申請號: 201911134915.0
• 申請日: 2019-11-19
• 公開（公告）號: CN111197501B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 羅德里戈·羅德里格斯·埃爾德蒙格爾;內森·埃文·麥柯迪·吉布森;宣光·圖厄·阮·陳;安東尼奧·古吉亞羅·巴倫西亞
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01D11/04
• 分類號: F01D11/04;F01D11/02
• 代理公司: 上海華誠知識產權代理有限公司 31300
• 代理人: 肖華

本公開的一方面涉及一種用于渦輪機的密封組件。密封組件包括流體支承壁，流體支承壁包括支承面，其中支承面限定通過流體支承壁的流體開口。密封組件進一步包括密封體，密封體相對于中心線軸線周向延伸。密封體限定腔，腔至少部分地周向延伸通過密封體。流體通道被限定成通過密封體，與通過流體支承壁的流體開口流體連通。

技術領域

本主題大體上涉及密封組件。更具體地，本主題大體上涉及用于渦輪機的非接觸式密封組件。

背景技術

非接觸式密封件，例如抽吸面(aspirating face)密封件，可以被包括在燃氣渦輪發動機的靜態和旋轉部件之間，以在靜態結構和轉子組件之間提供流體支承(bearing)表面。這種密封件可以在不接觸轉子組件的情況下，以相對緊密的間隙操作，從而提供相對小的磨損。

然而，在轉子組件和渦輪機的某些操作條件下，在密封組件處提供流體支承的流量的不足或瞬時變化會導致在轉子組件處的接觸，或導致密封組件處的其他損壞、偏轉或變形。

因此，需要一種改進的密封組件，其改進了密封組件的性能、耐用性，并減輕了由于轉子組件接觸或密封組件偏轉而引起的損壞。

發明內容

本發明的各方面和優點將部分地在以下描述中闡述，或者可以從描述中顯而易見，或者可以通過實踐本發明來學習。

本公開的一方面涉及一種用于渦輪機的密封組件。密封組件包括流體支承壁，流體支承壁包括支承面，其中支承面限定通過流體支承壁的流體開口。密封組件進一步包括密封體，密封體相對于中心線軸線周向延伸。密封體限定腔，腔至少部分地周向延伸通過密封體。流體通道被限定成通過密封體，與通過流體支承壁的流體開口流體連通。

在各種實施例中，流體支承壁處的流體開口限定第一橫截面區域，并且流體通道限定第二橫截面區域，第二橫截面區域與流體開口處的第一橫截面區域不同。在一個實施例中，第二橫截面區域大于第一橫截面區域。在另一實施例中，流體通道處的第二橫截面區域與流體開口處的第一橫截面區域的比率在1.1∶1至3∶1之間。

在還有的各種實施例中，密封組件進一步包括彈簧構件，彈簧構件聯接到密封體和流體支承壁，其中彈簧構件設置在密封體和流體支承壁之間。流體通道被限定成通過彈簧構件、密封體和流體支承壁，與通過流體支承壁的流體開口流體連通。在一個實施例中，流體通道限定通過彈簧構件的蛇形容積。在另一個實施例中，密封體與彈簧構件整體地形成，并且密封體和彈簧構件一起限定一體結構。

在再還有的各種實施例中，腔被限定成相對于密封體處的流體通道徑向向外、徑向向內或兩者。在一個實施例中，密封體包括延伸通過腔的多個肋。在另一個實施例中，多個肋在與密封體的第二部分相對地延伸的密封體的第一部分之間一體地附接到密封體。在又一個實施例中，多個肋包括與中心線軸線基本同向地延伸的軸向肋。在再一個實施例中，多個肋包括與中心線軸線垂直或傾斜地延伸的徑向肋。

本公開的另一方面針對一種渦輪機，包括轉子組件、定子結構和密封組件，轉子組件包括能夠相對于中心線軸線旋轉的轉子面，定子結構與轉子組件相鄰，密封組件附接到定子結構。密封組件包括流體支承壁，流體支承壁包括支承面。支承面和轉子面一起限定在轉子面和支承面之間的支承流體通道。支承面限定通過流體支承壁、與支承流體通道流體連通的流體開口。密封組件進一步包括密封體，密封體相對于中心線軸線周向延伸。密封體限定腔，腔至少部分地周向延伸通過密封體。彈簧構件附接到密封體和流體支承壁。流體通道被限定成通過彈簧構件和流體支承壁，與流體支承壁處的流體開口流體連通。

在各種實施例中，流體支承壁處的流體開口限定了直接與支承流體通道相鄰的第一橫截面區域，并且至少通過彈簧構件的流體通道限定第二橫截面區域，第二橫截面區域與流體支承壁處的第一橫截面區域不同。在一個實施例中，第二橫截面區域大于第一橫截面區域。在另一實施例中，流體通道處的第二橫截面區域與流體開口處的第一橫截面區域的比率在1.1∶1至3∶1之間。