專利名稱：壓力平衡的低摩擦密封件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及密封件領(lǐng)域，并且更特別地，涉及用于在具有包括軸向運(yùn)動(dòng)的 相對(duì)運(yùn)動(dòng)的元件之間獲得壓力平衡的密封件的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
活塞環(huán)已廣泛用在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中具有軸向運(yùn)動(dòng)的活塞和靜止的室之間，以防 止從具有高壓的部分到具有低壓的部分的泄漏。此相同的壓力起作用來抵靠活塞推動(dòng)環(huán)并 且引起摩擦負(fù)載。在燃?xì)饣蛘羝麥u輪機(jī)的啟動(dòng)過程期間，因?yàn)榭纱嬖谧兓膲毫λ?，產(chǎn)生 的作用在活塞環(huán)上的壓力可在很大程度上變化。隨著壓力增大，活塞環(huán)和活塞之間產(chǎn)生的 摩擦增大。因此，存在對(duì)開發(fā)更有效的技術(shù)以減少渦輪機(jī)中具有相對(duì)的軸向運(yùn)動(dòng)的元件之間 的摩擦的需要。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種壓力平衡密封件。該壓力平衡密封件包括 面朝向內(nèi)的徑向方向的密封面，和包括與定子交界的至少一個(gè)表面的定子界面。該壓力平 衡密封件還包括摩擦減少特征(結(jié)構(gòu)/部件(feature))。該摩擦減少特征包括密封面上的 腔。該腔被構(gòu)造為接受流體，使得作用在壓力平衡密封件上的法向力被流體的壓力所產(chǎn)生 的力平衡。在一個(gè)實(shí)施例中，壓力平衡密封件被結(jié)合在蒸汽渦輪機(jī)中。根據(jù)另一實(shí)施例，提供了一種用于裝配包括定子、轉(zhuǎn)子和非接觸的表面密封組件 的大型渦輪機(jī)的方法。該用于裝配渦輪機(jī)的方法包括提供至少包括第一密封元件和第二密 封元件的壓力平衡密封件。然后，將該至少一個(gè)密封元件安置在定子組件內(nèi)的環(huán)形空隙內(nèi)。


當(dāng)參考附圖閱讀下文的詳細(xì)描述時(shí)，本發(fā)明的這些和其它特性、方面以及優(yōu)點(diǎn)將 變得更好地理解，貫穿附圖中相似的符號(hào)代表相似的部件，其中圖1圖示了體現(xiàn)本發(fā)明的一方面的密封組件的局部透視圖和一部分的放大視圖。圖2是在圖1的密封組件的環(huán)形腔內(nèi)的壓力平衡密封件的側(cè)視圖。圖3是圖1的壓力平衡密封件的局部前視圖。圖4是體現(xiàn)了本發(fā)明的另一方面的壓力平衡密封件的局部視圖。圖5是圖示了根據(jù)本發(fā)明的若干方面的壓力平衡密封件的通孔構(gòu)造的壓力平衡 密封件的側(cè)視圖。部件清單100密封組件102第一定子元件
104第二定子元件106102和104之間的環(huán)形空隙108防旋轉(zhuǎn)特征，或保持器槽110壓力平衡密封件，或活塞環(huán)112重疊部114與第一定子元件交界的第一表面116面朝用于活塞的運(yùn)動(dòng)的內(nèi)部圓柱形中空體積的密封面118與第二定子元件交界的第二表面120摩擦減少特征——116上的腔或槽121槽120的起(或端)點(diǎn)122通孔或孔124與表面116相反的后表面126114和124的邊緣上的輪廓——斜面128沿著密封元件140的第二表面118的凸出部130第一密封元件140第二密封元件150作用在斜面126的表面上的力152作用在后表面124上的力巧4在向外的徑向方向上作用在凸出部128上的力160軸向方向170徑向方向400壓力平衡的密封元件的第二實(shí)施例402重疊部404 第一表面406密封面408 第二表面410406 上的槽411槽410的起(或端)點(diǎn)412 缺口414后表面416 斜面418沿著密封元件400的第二表面408的凸出部500在后表面124處出現(xiàn)的來自腔120的通孔502在倒角1 處出現(xiàn)的來自腔120的通孔504在第二表面118處出現(xiàn)的來自腔120的通孔
具體實(shí)施例方式如本文所用，以單數(shù)敘述并且前面有用詞“一”或“一個(gè)”的元件或功能應(yīng)理解為不 排除多個(gè)所述的元件或功能，除非此類排除被明確地?cái)⑹?。此外，?duì)要求保護(hù)的發(fā)明的“一個(gè)實(shí)施例”的提及不應(yīng)理解為排除了也結(jié)合了所述特征的另外的實(shí)施例的存在。圖1是可用于例如蒸汽渦輪機(jī)中的體現(xiàn)了本發(fā)明的一方面的密封組件100的局部 橫截面視圖。圖1圖示了定子的第一定子元件102和第二定子元件104、在定子元件102、 104之間的環(huán)形空隙106和至少部分地安置在該環(huán)形空隙106內(nèi)的輔助壓力平衡密封件 110。圖示的定子元件102、104限定了用于沿著軸向方向160的活塞(未顯示)的運(yùn)動(dòng)的 圓柱形體積。徑向方向在圖1中由數(shù)字170圖示。根據(jù)特定的實(shí)施例為活塞環(huán)110的壓力 平衡密封件110被構(gòu)造為在蒸汽渦輪機(jī)內(nèi)提供處在不同壓力下的至少兩個(gè)蒸汽(或空氣) 腔之間的密封。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，蒸汽渦輪機(jī)中的高壓區(qū)域典型地可包含大約1200° F的 溫度下的空氣和/或蒸汽，以及典型地高至ISOOpsi并且有時(shí)高達(dá)3000psi的壓力差。本 領(lǐng)域中的技術(shù)人員將領(lǐng)會(huì)的是，溫度和壓力差將隨著不同的渦輪機(jī)應(yīng)用而變化?；钊h(huán)110 包括有包含密封面116的密封界面，以及包括與例如包括定子元件102、104的定子交界的 多個(gè)表面的定子界面。例如，在圖1和圖2的圖示中，定子界面包括大體上與密封面116相 對(duì)的后表面124、大體上與第一定子元件102交界的第一表面114以及大體上與第二定子元 件104交界的第二表面118。定子界面指的是與定子或定子元件102、104交界的壓力平衡 密封件110的所有表面。定子(圖中僅顯示了其一部分)可包括整體單件式定子或可包括 兩部分(如圖1和圖2中所示)或可包括多于兩部分。定子元件102、104被清楚地標(biāo)示， 僅是為了識(shí)別壓力平衡密封件110處于其中的環(huán)形空隙106。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，定子 元件102、104屬于定子的單獨(dú)部分。根據(jù)其它實(shí)施例，定子元件102、104屬于多件式定子 的不同的部分，例如如圖1中所圖示，第一定子元件102和第二定子元件104分別屬于兩件 式定子的第一部分和第二部分。另外，在圖示的示例中，活塞環(huán)110即壓力平衡密封件110分別被分成基本相等的 第一半圓形密封元件130和第二半圓形密封元件140，提供了半分的活塞環(huán)。該半分的活塞 環(huán)110包括通過預(yù)設(shè)計(jì)的重疊部112在第二密封元件140之上延伸的第一密封元件130。 如圖1中所圖示，例如，通過沿著活塞環(huán)110的密封面116的緊密匹配的重疊部的輪廓，預(yù) 設(shè)計(jì)的重疊部112減少了兩個(gè)密封元件130和140之間的泄漏。壓力平衡密封件110環(huán)還 可包括至少一個(gè)抗旋轉(zhuǎn)特征，例如保持器槽108。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，保持器槽108是在沿著 后表面124的預(yù)設(shè)計(jì)的重疊部112內(nèi)的空間，該空間與來自定子(或定子元件102、104的 其中之一)的凸出部(未顯示)互鎖，并且阻止環(huán)形腔106內(nèi)的活塞環(huán)110的相對(duì)的圓周 運(yùn)動(dòng)。此處可理解的是，除非另外陳述，否則關(guān)于密封元件140所討論的概念通常應(yīng)用于壓 力平衡密封件110(包括密封元件130)，并且反之亦然。此處還可理解是，盡管圖示了半分 的壓力平衡密封件110，但本發(fā)明還可包括帶有多于兩個(gè)密封元件的密封件，或例如沿著完 整的環(huán)的圓周分段至少一次的完整的環(huán)形密封件?，F(xiàn)參考圖2，圖示了位于環(huán)形腔106內(nèi)的密封元件140的前視圖。該密封元件140 包括在第一表面114和后表面IM的邊緣上產(chǎn)生的輪廓，例如斜面126。根據(jù)運(yùn)行優(yōu)點(diǎn)的其 中之一，斜面126起到避免密封元件140和定子部件(包括例如第一定子元件102和第二 定子元件104)之間的干涉和互鎖。密封元件140還包括從第二表面118垂直地延伸的凸 出部128。根據(jù)若干實(shí)施例，該凸出部128貫穿密封元件140的長度延伸，例如由圖3所圖 示。凸出部1 可操作來阻止密封元件140例如在向內(nèi)的徑向方向上從環(huán)形腔140移開。 斜面126和凸出部128也可操作來阻止壓力平衡密封件110的扭曲。例如，斜面126(圖2中圖示為位于密封件110橫截面的左上處)和凸出部128(在圖2中圖示，從密封件110橫 截面的左下凸出)可被構(gòu)造成不同于圖2所圖示地定位。在一個(gè)備選實(shí)施例中，斜面1 和 凸出部1 連續(xù)地沿著壓力平衡密封件110橫截面的左下而構(gòu)造。有利的是，斜面1 和 凸出部1 可定位成調(diào)整壓力平衡密封件110(或密封元件140)的橫截面的重心，使得產(chǎn) 生的力在壓力平衡密封件110上作用的點(diǎn)和壓力平衡密封件110的橫截面的重心之間的距 離減小。減小該距離降低了密封元件140在環(huán)形空隙106內(nèi)扭曲的可能性。圖2還圖示了例如通過在渦輪機(jī)(例如，蒸汽渦輪機(jī))的運(yùn)行期間受壓的渦輪機(jī) 內(nèi)的流體所形成的在環(huán)形腔106內(nèi)圍繞壓力平衡密封元件110形成的壓力輪廓的示例，使 得不同的力作用在包括后表面124、斜面1 和凸出部1 的定子界面表面上。圖2還圖示 了由環(huán)形腔106內(nèi)的流體壓力形成的在密封元件140的定子界面上的力150、152和154的 示例。選擇活塞環(huán)110的最大厚度和對(duì)應(yīng)的槽尺寸來提供小的但有限的空隙。這限制了活 塞環(huán)110相對(duì)于環(huán)形空隙106的軸向運(yùn)動(dòng)，和在活塞的軸向運(yùn)動(dòng)和循環(huán)性壓力的聯(lián)合影響 下活塞環(huán)110橫截面的任何扭曲或變形。此處值得注意的是，圖示的圖并不是按比例的，并 且特定方面或特征可為了圖示的清晰而夸大。例如，表面114和第一定子元件102，和/或 第二表面118(或凸出部128)和第二定子元件118之間的空隙距離在圖2中為了便于查看 而被放大。另外，在運(yùn)行中，密封元件140(通常，以及壓力平衡密封件110)的密封面116上 的流體壓力通常小于在環(huán)形腔106內(nèi)作用在密封元件140上的流體壓力。產(chǎn)生的法向力在 向內(nèi)的徑向方向上推動(dòng)密封元件140，抵靠可在軸向方向上移動(dòng)的活塞(未在圖中顯示)而 壓迫密封元件。此類法向力增大了密封元件140和與密封面116交界的活塞之間的摩擦?，F(xiàn)參考圖3，圖示了體現(xiàn)本發(fā)明的一個(gè)方面的圖1的壓力平衡密封件110的密封 元件140的局部視圖。該密封元件140被構(gòu)造成放置在圖1中所圖示的第一定子元件102 和第二定子元件104之間的環(huán)形空隙106(圖1)內(nèi)。在運(yùn)行中，在環(huán)形空隙106中在密封 元件130、140和定子(，包括第一定子元件102和第二定子元件104)之間存在(或在其內(nèi) 形成)高的壓力。該高的壓力由于壓力平衡密封件110的定子界面和定子之間的區(qū)域內(nèi)的 流體(例如蒸汽或空氣)而產(chǎn)生。密封面116典型地經(jīng)歷在相對(duì)較低的壓力下的流體，產(chǎn) 生了壓力平衡密封件110上的凈法向力。該法向力在向內(nèi)的徑向方向上作用在壓力平衡密 封件110上，增加了壓力平衡密封件110和活塞之間的摩擦。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)有利的方 面，摩擦減少特征120包括在密封面116上用于接收流體的腔120 (例如槽)，使得作用在密 封元件140上的法向力被腔120中的流體的壓力所平衡。在一個(gè)更具體的實(shí)施例中，如圖 3中所示，腔120包括在密封元件130、140其中之一的密封面116上的閉合的槽，該槽包括 起點(diǎn)121和類似于在圖3的密封元件140的密封面116內(nèi)的起點(diǎn)121的端點(diǎn)(未顯示)。 就是說，槽120并不繼續(xù)穿過分離的密封元件，例如圖1的分離的密封元件130和140。因 此，在運(yùn)行中，除了如由公開的實(shí)施例有利地提供并且在下文中討論的開口(孔或缺口)以 外，槽120限定了在密封表面116上通過活塞表面閉合的(或基本閉合的)腔。換言之，腔 120被密封面116的連續(xù)的邊界所環(huán)繞。除了如由公開的實(shí)施例有利地提供的開口(例如 缺口)以外，在運(yùn)行期間，沿著密封面116環(huán)繞腔120的連續(xù)的邊界與活塞表面接觸。在由圖3所圖示的實(shí)施例中，摩擦減少特征120還包括從密封面116上的腔120 延伸至壓力平衡密封件Iio的定子界面的至少其中一個(gè)表面的通孔，也被稱為孔122。該孔122提供了更高壓力的區(qū)域和在例如密封面116的密封/活塞界面處的槽120之間的路 徑。如所討論的，在運(yùn)行中根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，除孔122外，槽120提供了在密封面116處基 本閉合的腔，并且活塞在接近該密封面116的位置上。在由圖3所圖示的實(shí)施例中，孔122從在密封面116上的摩擦減少特征120的腔 延伸至密封元件140的后表面124。摩擦減少特征120允許接近后表面124的否則被密封 的高壓流體移動(dòng)至鄰近密封面116的更低壓力的區(qū)域，并且更具體地，移動(dòng)至腔120。因此， 鄰近密封面116的區(qū)域中的壓力增加，產(chǎn)生了在向外的徑向方向上作用在密封元件140之 上的力，并且因此減少(或平衡)作用在密封元件140上的凈法向力。在密封元件140上 的凈法向力的減少降低了密封元件140和活塞之間的摩擦。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，圖5圖示了 孔122延伸通過至后表面124，作為孔500出現(xiàn)。根據(jù)另一實(shí)施例，孔122延伸通過腔120 和第二表面118之間，在第二表面118處作為孔504出現(xiàn)。在又另一實(shí)施例中，孔122延伸 通過至斜面126，并且作為孔502出現(xiàn)。此處會(huì)理解的是，孔122起到在靠近壓力平衡密封 件110的具有變化的壓力的區(qū)域之間提供路徑的作用，并且因此，孔122不限于由圖3和5 所圖示的通孔構(gòu)造。此處還會(huì)理解的是，用語“平衡”指通過引入在相反(反向)方向上的 力來減少壓力平衡密封件110的凈力，并且不必然意味著(除非另外指出)力的完全平衡 或無效，使得凈力為零。圖4圖示了體現(xiàn)本發(fā)明的另一方面的密封元件400的局部視圖。除了其它特征之 外，該密封元件400還包括密封面406、包括第一表面404、第二表面408和后表面414的定 子界面。密封元件400還包括摩擦減少特征410，其提供在密封元件400的密封面406上的 腔410 (例如槽)。槽410包括起點(diǎn)411和在密封元件400的密封面406內(nèi)的端點(diǎn)(未顯 示)。摩擦減少特征410還包括至少一個(gè)缺口 412來提供用于接近密封元件400的高壓和 低壓區(qū)域之間的流體的泄漏路徑。具體而言，圖4圖示了在至少兩個(gè)否則實(shí)質(zhì)上密封的區(qū) 域之間的泄漏路徑，這些區(qū)域包括接近密封面406的區(qū)域和接近第二表面408的區(qū)域。根 據(jù)不同的實(shí)施例，缺口 412為沿著密封元件400的表面產(chǎn)生的通道。在該圖示的實(shí)施例中， 缺口 412為在密封元件400的密封面406上產(chǎn)生的通道，從而產(chǎn)生用于從第二表面408到 密封面406的流體的路徑。包括缺口 412的摩擦減少特征410允許接近第二表面408的高 壓流體移動(dòng)至鄰近密封面406的較低的壓力的區(qū)域，并且更具體而言，至腔410。所以，鄰近 密封面406的區(qū)域中的壓力增大，產(chǎn)生了在向外的徑向方向上作用在密封元件400上的力， 并且因此減少了作用在密封元件400上的凈法向力。密封元件400上的凈法向力的減少降 低了密封元件400和可在軸向方向上移動(dòng)的活塞之間的摩擦。如所討論的，在運(yùn)行中，除缺 口 412外，槽410提供在密封面406處的實(shí)質(zhì)上閉合的腔，且活塞在接近密封面406的位置 上。如參考圖3和圖4所討論的，通過維持接近密封元件140(或400)的高壓區(qū)域和 低壓區(qū)域之間的壓力的動(dòng)態(tài)平衡，摩擦減少特征物理地維持壓力補(bǔ)償機(jī)制。另外，貫穿密封 元件140的圓周，類似于圖3的穿過密封元件140的中平面的孔122的多個(gè)徑向通孔可用 于在環(huán)形空隙106內(nèi)的高壓區(qū)域和密封面116處的低壓區(qū)域之間的泄漏路徑中連通平均壓 力。類似地，貫穿密封元件140的圓周，類似于圖4的缺口 412的多個(gè)缺口可用于在環(huán)形空 隙106內(nèi)的高壓區(qū)域和密封面406處的低壓區(qū)域之間的泄漏路徑中連通平均壓力。并且， 如果需要，缺口和孔可與指定的密封元件一起使用。
再次參考圖2和3，斜面1沈有利地提供了壓力平衡密封件110在軸向方向上的改 善的壓力平衡。第一表面114與第一定子元件102接合來形成輔助密封面。在運(yùn)行中，在 向內(nèi)的徑向方向上存在跨越第一表面114的從上游壓力到下游壓力的壓力下降。斜面1 起到減小第一表面114的徑向長度的作用，并且因此減少了承受較低壓力的第一表面116 的面積。例如，如圖所示，由于斜面126的存在，在軸向方向上獲得了壓力平衡密封件(或 活塞環(huán))110的改善的壓力平衡，使得將活塞環(huán)110的第一表面114推向第一定子元件102 的力減小。此活塞環(huán)110的軸向壓力平衡的改善減少了在徑向方向上在第一表面114上的 摩擦力，并且允許活塞環(huán)140在例如環(huán)形腔106內(nèi)在徑向方向上相對(duì)自由地移動(dòng)。對(duì)活塞 環(huán)110的徑向移動(dòng)的減小的阻力降低了在運(yùn)行動(dòng)態(tài)情況下作用在密封面116上的力，這間 接地改善了活塞環(huán)110的摩擦性能。如上文所討論的，壓力平衡密封件110和400有各種運(yùn)行模式，并且有本領(lǐng)域中的 技術(shù)人員將輕易想到的符合上文所展現(xiàn)的描述并且包括在本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)的多種 情形。此類運(yùn)行模式提供了若干優(yōu)勢(shì)。例如，如圖4中所圖示的分離的活塞環(huán)設(shè)計(jì)的使用允 許轉(zhuǎn)子的水平安裝。更具體而言，通過使用由兩半組成的活塞環(huán)設(shè)計(jì)，有可能允許在靜止的 燃?xì)鉁u輪機(jī)和蒸汽渦輪機(jī)應(yīng)用上裝配轉(zhuǎn)子?？紤]了重疊部的設(shè)計(jì)來減小活塞環(huán)兩半之間的 泄漏。還提出了阻止密封件的兩半的旋轉(zhuǎn)的額外的特性。通過在活塞環(huán)中獲得壓力平衡， 所提出的活塞環(huán)概念減小了發(fā)生在活塞環(huán)和活塞表面之間的摩擦力。在起到在非接觸的面 密封上的輔助密封件作用的環(huán)中的摩擦力的減小導(dǎo)致主要密封件的動(dòng)態(tài)響應(yīng)的改善。此書面描述使用示例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使任何本領(lǐng)域中的技 術(shù)人員能夠制造和使用本發(fā)明。本發(fā)明的可授予專利權(quán)的范圍由權(quán)利要求限定，并且可包 括本領(lǐng)域中的技術(shù)人員想到的其它實(shí)例。如果它們具有并非不同于權(quán)利要求的字面語言的 結(jié)構(gòu)元件，或如果它們包括并非實(shí)質(zhì)上不同于權(quán)利要求的字面語言的等價(jià)的結(jié)構(gòu)元件，則 此類其它實(shí)例意在處在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。除非另外限定，否則本文使用的技術(shù)和科學(xué)用語具有與本發(fā)明所屬的領(lǐng)域中的技 術(shù)人員通常所理解的同樣的含義。如本文所使用，用語“第一”、“第二”等不指示任何順序、 數(shù)量或重要性，而是用來區(qū)別一種元件和另一種元件。同樣，用語“一”和“一個(gè)”不指示 數(shù)量的限制，而是指示至少一個(gè)所指示項(xiàng)的出現(xiàn)，并且，除非另外指出，用語“前”、“后”、“底 部”和/或“頂部”僅用于描述的方便，并且不限制于任一位置或空間方向。如果公開了范 圍，則指向同樣的部件或?qū)傩缘乃蟹秶亩它c(diǎn)為包含的并且可獨(dú)立地聯(lián)合(例如，“多達(dá) 大約25wt. %，或更具體而言，大約5wt. %至大約20wt. 的范圍包含端點(diǎn)和“大約5wt. % 至大約25wt. 的范圍的所有中間值，等)。與數(shù)量結(jié)合使用的修飾語“大約”包括所述的 值，并且具有由上下文所指示的含義(例如，包括與特定的量的測(cè)量相關(guān)聯(lián)的誤差度)。
權(quán)利要求
1.一種壓力平衡密封件(110)，其位于包括第一定子元件(10 和第二定子元件(104) 的定子的環(huán)形腔(106)內(nèi)，所述壓力平衡密封件(110)包括面向向內(nèi)的徑向方向的密封面(116)；包括與所述定子交界的至少一個(gè)表面的定子界面；以及包括在所述密封面(116)上的腔的摩擦減少特征(120)，所述腔被構(gòu)造為沿著所述密 封面(116)的槽(120)，以允許流體從鄰近所述定子界面的至少一部分的至少一個(gè)更高壓 力的區(qū)域移動(dòng)至鄰近所述密封面(116)的至少一個(gè)更低壓力的區(qū)域，使得作用在所述壓力 平衡密封件(110)上的法向力被由所述流體的壓力產(chǎn)生的力平衡，從而減少所述壓力平衡 密封件(110)和在軸向方向(160)上運(yùn)動(dòng)的活塞之間的摩擦。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力平衡密封件，其特征在于，所述摩擦減少特征(120)還包 括延伸通過所述活塞環(huán)的至少一個(gè)通孔(122)，以將來自所述至少一個(gè)更高壓力的區(qū)域的 流體提供至接近所述密封面(116)的區(qū)域，并且其中所述通孔在所述槽(120)以及所述定 子界面的后表面(IM)、第二表面(118)和斜面(126)的至少其中一個(gè)之間延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力平衡密封件，其特征在于，所述摩擦減少特征(120/410) 包括從所述密封面(116/406)延伸至第二表面008)的至少一個(gè)缺口 012)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力平衡密封件，其特征在于，所述壓力平衡密封件還包括 在所述第一表面(114)的邊緣上產(chǎn)生的斜面(126)和所述壓力平衡密封件(110)的后表面 (IM)，所述斜面(126)構(gòu)造成減少所述壓力平衡密封件(110)的扭曲的可能性。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力平衡密封件，其特征在于，所述壓力平衡密封件還包括 垂直于第二表面(118)延伸的凸出部(1 )，所述凸出部(128)構(gòu)造成減少所述壓力平衡密 封件(110)的扭曲的可能性。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力平衡密封件，其特征在于，所述壓力平衡密封件包括分 段至少一次的完整的環(huán)，或多段環(huán)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的壓力平衡密封件，其特征在于，所述多段環(huán)包括以預(yù)設(shè)計(jì)的 重疊部(11 在半個(gè)第二密封元件(140)之上延伸的半個(gè)第一密封元件(130)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的壓力平衡密封件，其特征在于，所述壓力平衡密封件還包括 構(gòu)造成阻止所述壓力平衡密封件和所述第一定子元件(102)以及所述第二定子元件(104) 之間的所述環(huán)形空隙(106)的相對(duì)旋轉(zhuǎn)的至少一個(gè)防旋轉(zhuǎn)特征，其中所述至少一個(gè)防旋轉(zhuǎn) 特征包括保持器槽(108)和從所述定子凸出的保持器，以阻止所述多段環(huán)相對(duì)于所述定子 的旋轉(zhuǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力平衡密封件，其特征在于，所述腔(120)被沿著所述密封 面(116)的連續(xù)的邊界包圍，環(huán)繞所述腔(120)的所述連續(xù)的邊界構(gòu)造為在運(yùn)行期間至少 部分地接觸所述活塞。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力平衡密封件，其特征在于，所述壓力平衡密封件(110) 包括在渦輪機(jī)內(nèi)的非接觸的面密封組件(100)的活塞環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明涉及壓力平衡的低摩擦密封件，具體而言，一種壓力平衡密封件(110)包括面朝向內(nèi)的徑向方向的密封面(116)和包括與定子交界的至少一個(gè)表面的定子界面。該壓力平衡密封件(110)還包括摩擦減少特征(120)。該摩擦減少特征(120)包括在密封面(116)上的腔。該腔(120)被構(gòu)造為接受流體，使得作用在壓力平衡密封件(110)上的法向力被由流體的壓力所產(chǎn)生的力所平衡。
文檔編號(hào)F01D11/00GK102086783SQ20101058502
公開日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月4日
發(fā)明者A·K·辛普森, K·M·帕克, N·A·特恩奎斯特, R·C·潘內(nèi)基特, R·R·埃爾德蒙格, 方飆, 鄭小清 申請(qǐng)人:通用電氣公司