用于回轉(zhuǎn)機(jī)械的密封組件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于回轉(zhuǎn)機(jī)械的密封組件，具體而言，提供了一種密封組件(10)。該密封組件(10)包括周向地圍繞旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(12)布置的箔片(14)，以及鄰近箔片(14)布置的彈簧系統(tǒng)(20)，箔片(14)構(gòu)造成給位于高壓側(cè)和低壓側(cè)(16,18)之間的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(12)提供主要密封。該彈簧系統(tǒng)(20)包括多個(gè)特征(44)，以便于所述箔片表面跟隨所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(12)的偏移，其中多個(gè)特征(44)在箔片(14)和固定構(gòu)件之間提供從高壓側(cè)至低壓側(cè)(16,18)的輔助密封。
【專利說明】用于回轉(zhuǎn)機(jī)械的密封組件
[0001]本申請(qǐng)為2008年6月13日提交的發(fā)明專利申請(qǐng)“用于回轉(zhuǎn)機(jī)械的密封組件”(申請(qǐng)?zhí)?200810099673.1， 申請(qǐng)人::通用電氣公司)的分案申請(qǐng)。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明大體上涉及用于回轉(zhuǎn)機(jī)械的密封系統(tǒng)，更具體地說，涉及一種用于在回轉(zhuǎn)機(jī)械的運(yùn)行狀態(tài)期間最大限度地減小流體泄漏的適應(yīng)性密封組件。
【背景技術(shù)】
[0003]各種類型的回轉(zhuǎn)機(jī)械是已知的，并且正在使用。典型地，回轉(zhuǎn)機(jī)械的效率取決于發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件的內(nèi)部公差。例如，公差寬松的回轉(zhuǎn)機(jī)械可能在內(nèi)部構(gòu)件之間具有相對(duì)較差的配合，并因此可能呈現(xiàn)低效率，因?yàn)樵谘b置中發(fā)生了從高壓區(qū)域至低壓區(qū)域的相對(duì)較高的泄漏。
[0004]密封系統(tǒng)在回轉(zhuǎn)機(jī)械中用于減少流過回轉(zhuǎn)機(jī)械的流體的泄漏。在各種運(yùn)行階段期間，密封系統(tǒng)時(shí)常遇到相對(duì)較高的溫度、熱梯度以及構(gòu)件的熱膨脹和收縮。在回轉(zhuǎn)機(jī)械的各種運(yùn)行階段期間，間隙可能增大或減小。例如，燃?xì)鉁u輪機(jī)上的級(jí)間密封件受到其性能的限制，因?yàn)殚g隙從起動(dòng)到穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)會(huì)發(fā)生變化。應(yīng)用于這種位置的典型的密封系統(tǒng)包括迷宮式密封和刷式密封。在迷宮式密封的情況下，間隙基于渦輪箍縮(turbine pinch)來設(shè)定，帶有預(yù)定的余量。然而，額外的間隙可能降低回轉(zhuǎn)機(jī)械的效率和性能，因?yàn)榭缭皆撁芊饧?huì)發(fā)生額外的泄漏。此外，在刷式密封的情況下，渦輪箍縮期間的持續(xù)時(shí)間和負(fù)荷導(dǎo)致對(duì)密封件的顯著磨損，從而導(dǎo)致這種密封件的有限性能。
[0005]因此，需要一種具有改進(jìn)的密封性能和減少的損失的密封系統(tǒng)。此外，還需要提供一種即使在出現(xiàn)大的回轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子偏移的情況下也能夠可靠工作的密封系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]簡(jiǎn)要地說，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種密封組件。該密封組件包括箔片和彈簧系統(tǒng)，箔片周向地圍繞旋轉(zhuǎn)構(gòu)件布置，并且構(gòu)造成可給位于高壓側(cè)和低壓側(cè)之間的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件提供主要的密封，彈簧系統(tǒng)鄰近箔片布置。該彈簧系統(tǒng)包括多個(gè)便于箔片表面跟隨旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的偏移的特征，以及構(gòu)造成在箔片和固定構(gòu)件之間提供密封的密封表面，其中所述多個(gè)特征給位于高壓側(cè)和低壓側(cè)之間的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件提供輔助密封。
[0007]在另一實(shí)施例中，提供了一種密封組件。該密封組件包括環(huán)狀分段構(gòu)件，其具有多個(gè)以圓周陣列排列的弓形區(qū)段和多個(gè)聯(lián)接在所述多個(gè)弓形區(qū)段上的箔片密封區(qū)段。各箔片密封區(qū)段包括通過連接機(jī)構(gòu)而聯(lián)接在密封區(qū)段上的箔片，以及彈簧系統(tǒng)，其鄰近箔片布置，并且包括多個(gè)便于箔片表面跟隨旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的偏移的特征。
[0008]在另一實(shí)施例中，提供了一種回轉(zhuǎn)機(jī)械。該回轉(zhuǎn)機(jī)械包括固定構(gòu)件、旋轉(zhuǎn)構(gòu)件和密封組件。這種密封組件包括箔片和彈簧系統(tǒng)，箔片周向地圍繞旋轉(zhuǎn)構(gòu)件布置，并且構(gòu)造成在箔片和旋轉(zhuǎn)構(gòu)件之間保持所需的間距，以給位于高壓側(cè)和低壓側(cè)之間的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件提供主要密封，彈簧系統(tǒng)鄰近箔片布置，并且包括多個(gè)便于箔片表面跟隨旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的偏移的特征，其中所述多個(gè)特征給位于高壓側(cè)和低壓側(cè)之間的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件提供輔助密封，其中彈簧系統(tǒng)包括密封表面，其構(gòu)造成在箔片和固定構(gòu)件之間提供密封。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]當(dāng)參照附圖閱讀以下詳細(xì)說明時(shí)，將更好地理解本發(fā)明的這些以及其它特征、方面和優(yōu)勢(shì)，其中在所有附圖中相似的標(biāo)號(hào)表示相似的部件，其中:
圖1顯示了根據(jù)本技術(shù)多方面的一種用于回轉(zhuǎn)機(jī)械的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的示范性密封組件。
[0010]圖2顯示了根據(jù)本技術(shù)多方面的用于圖1的回轉(zhuǎn)機(jī)械的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的密封組件的另一示范性構(gòu)造。
[0011]圖3顯示了根據(jù)本技術(shù)多方面的用于圖1的回轉(zhuǎn)機(jī)械的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的密封組件的另
一示范性構(gòu)造。
[0012]圖4顯示了圖1的密封組件中所采用的彈簧系統(tǒng)的展開的箔片的示范性構(gòu)造。
[0013]圖5是根據(jù)本技術(shù)多方面的圖4的彈簧系統(tǒng)的示范性構(gòu)造的概略圖。
[0014]圖6是根據(jù)本技術(shù)多方面的圖4的彈簧系統(tǒng)的另一示范性構(gòu)造的概略圖。
[0015]圖7是根據(jù)本技術(shù)多方面的圖4的彈簧系統(tǒng)中所采用的示范性彈簧元件的概略圖。
[0016]圖8是根據(jù)本技術(shù)多方面的一種示范性箔片-彈簧模塊的概略圖，其具有多個(gè)用于圖4的彈簧系統(tǒng)的圖7的彈簧元件。
[0017]圖9是根據(jù)本技術(shù)多方面的圖4的彈簧系統(tǒng)的另一示范性構(gòu)造的概略圖。
[0018]圖10是根據(jù)本技術(shù)多方面的圖4的彈簧系統(tǒng)的示范性構(gòu)造的概略圖。
[0019]圖11是根據(jù)本技術(shù)多方面的圖1的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的示范性構(gòu)造的概略圖，其具有圖10的彈黃系統(tǒng)。
[0020]圖12顯示了根據(jù)本技術(shù)多方面的一種示范性箔片，其具有圖1的密封組件中所采用的圖案。
[0021]圖13是根據(jù)本技術(shù)多方面的用于環(huán)狀分段構(gòu)件的分段密封件的示范性構(gòu)造的概略圖。
[0022]圖14是根據(jù)本技術(shù)多方面的圖13的分段密封件的另一示范性構(gòu)造的概略圖。
[0023]圖15顯示了根據(jù)本技術(shù)多方面的圖14的密封組件的密封區(qū)段的示范性構(gòu)造。
[0024]圖16是根據(jù)本技術(shù)多方面的圖15的密封組件的示范性備選構(gòu)造的概略圖。
[0025]圖17顯示了根據(jù)本技術(shù)多方面的圖15的密封區(qū)段的另一示范性構(gòu)造。
[0026]圖18顯示了根據(jù)本技術(shù)多方面的圖14的密封組件的密封區(qū)段的示范性構(gòu)造。
[0027]圖19顯示了根據(jù)本技術(shù)多方面的圖18的密封區(qū)段的示范性備選構(gòu)造。
[0028]圖20顯示了根據(jù)本技術(shù)多方面的圖18的密封區(qū)段的另一示范性構(gòu)造。
[0029]圖21顯示了根據(jù)本技術(shù)多方面的圖14的密封系統(tǒng)的密封區(qū)段的示范性構(gòu)造。
[0030]圖22顯示了根據(jù)本技術(shù)多方面的圖21的密封區(qū)段的另一示范性構(gòu)造。
[0031]圖23顯示了根據(jù)本技術(shù)多方面的圖21和圖22的密封區(qū)段的另一示范性構(gòu)造，其具有聯(lián)接在該密封區(qū)段上的額外的箔片。
[0032]圖24顯示了根據(jù)本技術(shù)多方面的圖14的密封系統(tǒng)的密封區(qū)段的示范性構(gòu)造。[0033]圖25顯示了根據(jù)本技術(shù)多方面的圖21的密封區(qū)段的示范性備選構(gòu)造。
[0034]圖26顯示了根據(jù)本技術(shù)多方面的圖14的密封系統(tǒng)的密封區(qū)段的示范性構(gòu)造。
[0035]圖27顯示了根據(jù)本技術(shù)多方面的一種示范性連接機(jī)構(gòu)，其用于將多個(gè)彈簧元件
連接在圖26的密封區(qū)段上。
[0036]圖28顯示了根據(jù)本技術(shù)多方面的另一示范性連接機(jī)構(gòu)，其用于將多個(gè)彈簧元件
連接在圖26的密封區(qū)段上。
[0037]圖29顯示了根據(jù)本技術(shù)多方面的另一示范性連接機(jī)構(gòu)，其用于將多個(gè)彈簧元件
連接在圖26的密封區(qū)段上。
[0038]圖30是根據(jù)本技術(shù)多方面的一種示范性包裝的概略圖，其用于在運(yùn)輸和存儲(chǔ)操
作期間保護(hù)具有箔片密封的密封區(qū)段。
[0039]圖31顯示了根據(jù)本技術(shù)多方面的一種示范性連接機(jī)構(gòu)，其用于將密封區(qū)段與環(huán)
狀分段構(gòu)件的區(qū)段連接起來。
[0040]圖32顯示了根據(jù)本技術(shù)多方面的另一示范性連接機(jī)構(gòu)，其用于將密封區(qū)段與環(huán)
狀分段構(gòu)件的區(qū)段連接起來。
[0041]元件列表:
10密封組件；
12旋轉(zhuǎn)構(gòu)件；
14箔片；
16聞壓側(cè)；
18低壓側(cè)；
20彈黃系統(tǒng)；
22外殼；
24密封表面；
26槽；
30密封組件；
32密封表面；
34密封組件；
36密封表面；
42展開的箔片；
44特征；
46彈黃系統(tǒng)；
48-50彈簧元件；
52金屬片；
54彈簧系統(tǒng)；
60彈簧元件；
62金屬條或管；
66箔片-彈簧模塊；
70彈黃系統(tǒng)；
72彈簧元件；76彈黃系統(tǒng)；
78金屬片；
80導(dǎo)線或桿件；
86箔片；
88槽；
90分段密封件；
92環(huán)狀分段構(gòu)件；
94弓形區(qū)段；
100分段密封件；
110帶分段設(shè)計(jì)的密封區(qū)段；112銷-槽裝置；
114波箔片；
120密封組件；
122波箔片；
130密封區(qū)段；
132樞軸特征；
140密封區(qū)段；
142撓曲部分；
150密封區(qū)段；
152撓曲部分；
154樞軸特征；
156波箔片；
160密封區(qū)段；
162撓曲部分；
164波箔片；
170密封區(qū)段；
172折疊部分；
180密封區(qū)段；
182折疊部分；
184額外的箔片；
186密封區(qū)段；
190密封區(qū)段；
192對(duì)開管；
200密封區(qū)段；
202折疊部分；
204 槽；
210密封區(qū)段；
212箔片-密封模塊；
214彈簧元件； 220連接機(jī)構(gòu)；
222第一端；
224第二端；
226開槽的連接件；
230連接機(jī)構(gòu)；
232彈簧元件；
234開槽的連接件；
240連接機(jī)構(gòu)；
242開槽的連接件；
250包裝；
252密封區(qū)段；
254箔片密封；
256保護(hù)殼；
258安裝槽；
260連接機(jī)構(gòu)；
262密封區(qū)段；
264噴嘴部分；
266 槽；
270連接機(jī)構(gòu)；
272切向定向的槽。
【具體實(shí)施方式】
[0042]如以下詳細(xì)所述，本發(fā)明的實(shí)施例用于提供一種適應(yīng)性密封組件，其用于最大限度地減小在回轉(zhuǎn)機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)期間的流體泄漏。具體地說，本技術(shù)提供了一種密封組件，其即使在回轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)子出現(xiàn)大的偏移的情況下也能夠工作，并還可以用于需要分段結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中。現(xiàn)在參看附圖，圖1顯示了用于回轉(zhuǎn)機(jī)械的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件12的示范性密封組件10。該密封組件10包括周向地圍繞旋轉(zhuǎn)構(gòu)件12而布置的箔片14，其構(gòu)造成對(duì)位于高壓側(cè)16和低壓側(cè)18之間的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件12提供主要密封。在此示范性實(shí)施例中，箔片14包括金屬片條。
[0043]此外，密封組件10還包括鄰近箔片14布置，并處于外殼22中的彈簧系統(tǒng)20。該彈簧系統(tǒng)20包括多個(gè)便于箔片表面跟隨旋轉(zhuǎn)構(gòu)件12的偏移，并且便于給位于高壓側(cè)16和低壓側(cè)18之間的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件12提供輔助密封的特征。另外，彈簧系統(tǒng)20包括密封表面24，其構(gòu)造成在箔片14和外殼22之間提供密封。然后外殼22裝配到回轉(zhuǎn)機(jī)械的固定構(gòu)件(未顯示)中。以下將更詳細(xì)地描述彈簧系統(tǒng)20的多個(gè)特征和密封表面24。
[0044]在運(yùn)行中，由于旋轉(zhuǎn)構(gòu)件12的旋轉(zhuǎn)和密封組件10兩側(cè)的壓力差的存在，在旋轉(zhuǎn)構(gòu)件12和箔片14之間形成了流體薄膜。流體薄膜便于密封組件10的非接觸式操作，并且彈簧系統(tǒng)20便于箔片表面跟隨旋轉(zhuǎn)構(gòu)件12的偏移。
[0045]本技術(shù)利用了箔片14和外殼22之間的輔助密封與彈簧系統(tǒng)20的組合，以便于即使在出現(xiàn)大的轉(zhuǎn)子偏移的情況下也能工作。具體地說，密封表面24包括附連在外殼22上的刷式密封區(qū)段。在此示范性實(shí)施例中，刷式密封區(qū)段的刷毛自由端設(shè)置在箔片14上。在一個(gè)不范性實(shí)施例中，刷式密封區(qū)段容納在外殼22中的外殼槽26內(nèi)。
[0046]圖2顯示了用于回轉(zhuǎn)機(jī)械的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件12的密封組件的另一個(gè)示范性構(gòu)造30。在此示范性實(shí)施例中，密封組件30包括密封表面32，其由附連在外殼22上的箔片組成。在此示范性實(shí)施例中，箔片的自由端布置在箔片14上。上述密封表面24和32有利地提供了對(duì)箔片14的密封和彈性支撐。然而，還可設(shè)想其它類型的密封表面。
[0047]圖3顯示了用于回轉(zhuǎn)機(jī)械的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件12的密封組件10的另一個(gè)示范性構(gòu)造34。在此示范性實(shí)施例中，密封組件34包括波紋管36，以在箔片14和外殼22之間提供輔助密封。在此示范性實(shí)施例中，波紋管36的上端38可焊接在密封外殼22上。此外，波紋管36的下端40可焊接在猜片14上，或者與猜片14保持彈性接觸。
[0048]圖4顯示了圖1的密封組件10中所采用的彈簧系統(tǒng)20的展開的箔片的示范性構(gòu)造42。如圖所示，該箔片42包括多個(gè)特征44，以便于箔片表面跟隨旋轉(zhuǎn)構(gòu)件12的偏移，并且對(duì)位于高壓側(cè)16和低壓側(cè)18之間的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件12提供輔助密封。所述多個(gè)特征44可包括波箔片(bump foil)、帶有一體結(jié)合的梁的箔片、帶有一體結(jié)合的彈性凸起特征的箔片等。以下將參照?qǐng)D5-11詳細(xì)地所述描述特征44的示范性構(gòu)造。
[0049]圖5是圖4的彈簧系統(tǒng)42的示范性構(gòu)造46的概略圖。在此示范性構(gòu)造中，彈簧系統(tǒng)46包括多個(gè)成形于金屬片52上的彈簧元件，諸如標(biāo)號(hào)48和50所示。彈簧元件48和50由金屬片52上具有變化的幾何形狀和尺寸的沖壓特征形成。應(yīng)該注意的是，可選擇諸如48和50的多個(gè)特征的幾何形狀和尺寸以獲得所需的彈簧剛度。圖6是圖4的彈簧系統(tǒng)42的另一個(gè)示范性構(gòu)造54的概略圖。在所示的實(shí)施例中，彈簧系統(tǒng)54由多個(gè)片簧組成，這些片簧可具有變化的寬度和厚度，以用于提供軸向變化的彈簧剛度、或周向地變化的彈簧剛度或其組合。
[0050]圖7是根據(jù)本技術(shù)多方面的圖4的彈簧系統(tǒng)42中所采用的示范性彈簧元件60的概略圖。彈簧元件60包括具有多種形狀的周向地彎曲的金屬片或管62。在此示范性實(shí)施例中，彈簧元件60包括周向地彎曲的金屬條或管62，其具有C形橫截面。彈簧元件60構(gòu)造成給旋轉(zhuǎn)構(gòu)件12提供輔助密封(見圖1)。在某些實(shí)施例中，密封組件10(見圖1)可包括多個(gè)鄰近箔片14(見圖1)布置的彈簧元件60。在一個(gè)備選實(shí)施例中，密封組件10可包括以下參照?qǐng)D8所述的多個(gè)箔片-彈簧模塊。
[0051]圖8是根據(jù)本技術(shù)多個(gè)方面的示范性箔片-彈簧模塊66的概略圖，其具有多個(gè)用于圖4的彈簧系統(tǒng)42的圖7的彈簧元件60。如圖所示，箔片-彈簧模塊66包括多個(gè)串聯(lián)聯(lián)接的彈簧元件60，以獲得所需的彈簧剛度。此外，可為彈簧元件62設(shè)想多種形狀和尺寸60，以獲得所需的彈簧剛度。圖9是圖4的彈簧系統(tǒng)42的另一示范性構(gòu)造70的概略圖。在此實(shí)施例中，彈簧系統(tǒng)70包括多個(gè)彈簧元件72，其由具有橢圓形橫截面的周向地彎曲的金屬片或管組成。在一個(gè)備選實(shí)施例中，彈簧元件72可包括對(duì)開管。然而，還可設(shè)想其它形狀的彈簧元件72。
[0052]圖10是圖4的彈簧系統(tǒng)42的示范性構(gòu)造76的概略圖。彈簧系統(tǒng)76包括交錯(cuò)的金屬片層78和導(dǎo)線層或柔性桿層80。圖11是根據(jù)本技術(shù)多方面的圖1的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件12的示范性構(gòu)造82的概略圖，其具有圖10的彈簧系統(tǒng)76。如圖所示，彈簧系統(tǒng)76包括交錯(cuò)的金屬片層78和導(dǎo)線層或桿層80。此外，最里面的金屬片層78與旋轉(zhuǎn)構(gòu)件12形成流體薄膜，其便于密封組件10(見圖1)的非接觸式操作。[0053]如上所述，彈簧系統(tǒng)42可包括多個(gè)具有變化的幾何形狀和尺寸的特征，從而給旋轉(zhuǎn)構(gòu)件12(見圖1)提供輔助密封。在某些實(shí)施例中，箔片14可包括多個(gè)蝕刻在箔片表面上的特征，其構(gòu)造成可基本上防止空氣流過箔片14。圖12顯示了示范性箔片86，其具有圖1的密封組件10中所采用的圖案88。如圖所示，箔片86包括多個(gè)位于箔片86中，用于防止空氣流過箔片86的槽88。其它圖案的示例包括V形、鏟形等。
[0054]上述密封組件10可用于需要分段結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中。例如，密封組件可用于環(huán)狀分段構(gòu)件，例如渦輪噴嘴、渦輪罩等。圖13-29顯示了用于這種環(huán)狀分段構(gòu)件的密封組件的示范性構(gòu)造。
[0055]圖13是用于環(huán)狀分段構(gòu)件92的分段密封件的示范性構(gòu)造90的概略圖。如圖所示，環(huán)狀分段構(gòu)件92包括多個(gè)以圓形陣列排列的弓形區(qū)段，例如由標(biāo)號(hào)94所示。此外，多個(gè)箔片密封區(qū)段96聯(lián)接在弓形區(qū)段94上。如上所述，箔片區(qū)段96包括箔片14(見圖1)和彈簧系統(tǒng)20 (見圖1)。在此示范性實(shí)施例中，箔片14在一個(gè)周向末端處連接在區(qū)段94上。圖14是圖13的分段密封件的另一個(gè)示范性構(gòu)造100的概略圖。在此示范性實(shí)施例中，箔片96在區(qū)段94的各個(gè)周向末端處連接在區(qū)段94上。以下將參照?qǐng)D15-29來描述箔片96到密封區(qū)段94的連接。
[0056]圖15顯示了圖14的密封組件100的密封區(qū)段96的示范性構(gòu)造110。在所示的實(shí)施例中，箔片14通過一種銷-槽裝置112而聯(lián)接在密封區(qū)段96上。銷-槽裝置112便于箔片14的徑向運(yùn)動(dòng)。此外，如上所述，彈簧系統(tǒng)20可由帶懸臂梁圖案的波箔片或彈簧箔片與輔助密封件例如片簧的刷式密封件組合而成，或由帶組合彈簧/附著輔助密封件的箔片組成。圖16是圖15的密封組件110的示范性備選構(gòu)造120的概略圖。在此示范性實(shí)施例中，箔片14通過銷-槽裝置112 (見圖16)而聯(lián)接在密封區(qū)段96上。
[0057]圖17顯示了圖15的密封區(qū)段96的另一個(gè)示范性構(gòu)造130。如上所述，箔片14通過銷-槽裝置112 (見圖15)聯(lián)接在密封區(qū)段96上。另外，在箔片14上添加了樞軸特征132，以用于提高箔片14的額外的適應(yīng)性。同樣，如上所述，彈簧系統(tǒng)20可由帶懸臂梁圖案的波箔片或彈簧箔片與輔助密封件例如片簧的刷式密封件組合而成，或由帶組合彈簧/附連輔助密封件的箔片組成。
[0058]圖18顯示了圖14的密封組件100的密封區(qū)段96的示范性構(gòu)造140。如圖所示，箔片14通過多個(gè)定向在圓周方向上的撓曲部分142而聯(lián)接在密封區(qū)段96上。多個(gè)撓曲部分142便于箔片14的徑向運(yùn)動(dòng)。在此示范性實(shí)施例中，多個(gè)撓曲部分142包括適應(yīng)梁(compliant beam)。圖19顯示了圖18的密封區(qū)段140的示范性備選構(gòu)造150。在此構(gòu)造中，箔片14通過多個(gè)具有樞軸特征154的撓曲部分152而聯(lián)接在密封區(qū)段96上。此外，如上所述，彈簧系統(tǒng)20可由帶懸臂梁圖案的波箔片或彈簧箔片與輔助密封件例如片簧的刷式密封件組合而成，或由帶組合彈簧/附連輔助密封件的箔片組成。圖20顯示了圖18的密封區(qū)段140的另一示范性構(gòu)造160。在此示范性實(shí)施例中，箔片14通過多個(gè)軸向方向上的撓曲部分162而聯(lián)接在密封區(qū)段96上。此外，布置在周向方向上的波箔片164構(gòu)造成提供輔助密封。
[0059]圖21顯示了圖14的密封系統(tǒng)100的密封區(qū)段96的示范性構(gòu)造170。在所示實(shí)施例中，箔片14通過多個(gè)布置在軸向方向上的折疊部分172而聯(lián)接在密封區(qū)段96上。具體地說，多個(gè)折疊部分172用作撓曲元件，以便于箔片14的徑向運(yùn)動(dòng)。圖22顯示了圖21的密封區(qū)段170的另一示范性構(gòu)造180。如圖所示，箔片14通過多個(gè)軸向方向上的折疊部分172聯(lián)接在密封區(qū)段96上。另外，采用多個(gè)折疊部分182將箔片14與密封區(qū)段96在圓周方向上聯(lián)接起來。此外，如圖23的示范性構(gòu)造186中所示，通過將額外的箔片184聯(lián)接到箔片14上，可防止任何穿過折疊部分172和182的泄漏。利用折疊部分172和182通過任何其它方法可將額外的箔片184焊接或連接在外殼96上。
[0060]圖24顯示了圖14的密封系統(tǒng)100的密封區(qū)段96的示范性構(gòu)造190。在此示范性實(shí)施例中，密封區(qū)段190包括多個(gè)布置在箔片14上的縫隙192，用于減少箔片14的軸向剛度。圖25顯示了圖21的密封區(qū)段170的示范性備選構(gòu)造200。在此示范性實(shí)施例中，箔片14通過多個(gè)軸向方向上的折疊部分202聯(lián)接在密封區(qū)段96上。此外，將多個(gè)折疊部分202設(shè)置在槽204中，從而基本上可防止穿過多個(gè)折疊部分202的泄漏。
[0061]圖26顯示了圖14的密封系統(tǒng)100的密封區(qū)段96的示范性構(gòu)造210。在此實(shí)施例中，具有箔片和多個(gè)彈簧元件214的箔片-密封模塊212聯(lián)接在密封區(qū)段96的底壁上。箔片-密封模塊212可通過焊接聯(lián)接在密封區(qū)段96的底壁上。然而，還可設(shè)想其它連接機(jī)構(gòu)。圖27顯示了用于將多個(gè)彈簧元件214連接到圖26的密封區(qū)段210上的示范性連接機(jī)構(gòu)220。如圖所示，彈簧元件214在第一端222處通過焊接或粘接而剛性地聯(lián)接在密封區(qū)段210上。此外，在第二端224處，彈簧元件214布置在帶槽的連接件226中，具有足夠的間隙以容許由于彈簧元件214的周向長(zhǎng)度的增加而移動(dòng)。圖28顯示了用于將多個(gè)彈簧元件214連接到圖26的密封區(qū)段210上的另一示范性連接機(jī)構(gòu)230。在此示范性構(gòu)造中，定向在軸向方向上的多個(gè)彈簧232在其一端上通過開槽的連接件234而聯(lián)接在密封區(qū)段210上，并且在其另一端處焊接或粘接在密封區(qū)段210上。在某些實(shí)施例中，通過在金屬片中切出指狀物，并且隨后使其彎曲形成波箔片，從而可形成彈簧元件232。
[0062]圖29顯示了用于將多個(gè)彈簧元件214連接到圖26的密封區(qū)段210上的另一示范性連接機(jī)構(gòu)240。在此示范性構(gòu)造中，通過位于區(qū)段210中間的開槽的連接件242分開并支撐多個(gè)彈簧元件214。多個(gè)彈簧元件214的分開排列有利地容許彈簧元件214對(duì)密封區(qū)段主體和轉(zhuǎn)子的相對(duì)更好的適應(yīng)性。
[0063]圖30是示范性包裝250的概略圖，其用于在運(yùn)輸和存儲(chǔ)操作期間，保護(hù)具有箔片密封件254的密封區(qū)段252。如圖所示，在運(yùn)輸和存儲(chǔ)操作期間可將保護(hù)殼256滑動(dòng)到密封區(qū)段252上，以保護(hù)密封區(qū)段252免受損傷。可在剛好要安裝密封區(qū)段252之前才除去保護(hù)殼256。在某些實(shí)施例中，可將密封件254滑進(jìn)安裝槽258中，之后在其安裝之前可除去保護(hù)殼256。在某些實(shí)施例中，在安裝密封區(qū)段252之后可除去保護(hù)殼256，將殼256保留在原位，同時(shí)回轉(zhuǎn)機(jī)械仍保持打開。
[0064]上述密封組件的多個(gè)分段設(shè)計(jì)可用于需要分段結(jié)構(gòu)的構(gòu)件。這種構(gòu)件的示例包括燃?xì)鉁u輪機(jī)中的渦輪噴嘴和渦輪罩組件。此外，分段密封組件包括箔片和彈簧系統(tǒng)，其具有多個(gè)便于箔片表面跟隨旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的偏移的特征。同樣，多個(gè)特征可包括如早前參照?qǐng)D5-11所述的波箔片、包含一體結(jié)合的梁的箔片或包含一體結(jié)合的彈性起伏特征的箔片等。密封組件的分段構(gòu)造可與分段構(gòu)件例如渦輪噴嘴聯(lián)接在一起，如以下參照?qǐng)D31和圖32所述。
[0065]圖31顯示了用于將例如標(biāo)號(hào)262所示的密封區(qū)段與環(huán)狀分段構(gòu)件的區(qū)段264連接起來的示范性連接機(jī)構(gòu)260。在此示范性實(shí)施例中，區(qū)段264包括噴嘴部分。如圖所示，利用軸向定向的槽266將密封區(qū)段262聯(lián)接在噴嘴部分264上。同樣，各個(gè)密封區(qū)段262可基于不同的分段概念進(jìn)行設(shè)計(jì)，并可包括上述各種彈簧元件的圖案。圖32顯示了用于將密封區(qū)段262與環(huán)狀分段構(gòu)件的部分264連接起來的另一示范性連接機(jī)構(gòu)270。在此示范性實(shí)施例中，密封區(qū)段262通過切向定向的槽272聯(lián)接在部分264上。
[0066]上述技術(shù)的各個(gè)方面可用于為構(gòu)件例如為燃?xì)鉁u輪機(jī)級(jí)間位置提供改進(jìn)的密封。具體地說，上述密封系統(tǒng)可用于需要大直徑和/或具有分段結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中。有利的是，這種密封系統(tǒng)具有即使在出現(xiàn)大的轉(zhuǎn)子偏移的情況下也能可靠工作的能力，并且具有改進(jìn)的密封性能，從而減少損失。
[0067]雖然在這里已經(jīng)顯示和描述了本發(fā)明的某些特征，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)想到許多改型和變體。因此，應(yīng)該懂得，所附權(quán)利要求意圖覆蓋所有屬于本發(fā)明的真實(shí)精神范圍內(nèi)的改型和變體。
【權(quán)利要求】
1.一種密封組件，包括: 環(huán)狀分段構(gòu)件，其具有以圓周陣列排列的多個(gè)弓形區(qū)段；和 多個(gè)箔片密封區(qū)段，其聯(lián)接在所述多個(gè)弓形區(qū)段上，其中各箔片密封區(qū)段包括: 通過連接機(jī)構(gòu)而聯(lián)接在所述弓形區(qū)段上的箔片；和 彈簧系統(tǒng)，其鄰近所述箔片布置，且包括多個(gè)特征，以便于所述箔片的表面跟隨旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的偏移。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封組件，其特征在于，所述箔片密封區(qū)段通過軸向槽或切向槽或它們的組合而聯(lián)接到所述弓形區(qū)段上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封組件，其特征在于，所述箔片通過構(gòu)造成便于所述箔片的徑向運(yùn)動(dòng)的銷一槽機(jī)構(gòu)聯(lián)接到所述弓形區(qū)段上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封組件，其特征在于，還包括便于所述箔片的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的樞軸特征。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封組件，其特征在于，所述箔片通過多個(gè)撓曲部分聯(lián)接到所述弓形區(qū)段上，其中所述多個(gè)撓曲部分設(shè)置在所述弓形區(qū)段的軸向方向上、所述弓形區(qū)段的周向方向上或它們的組合上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封組件， 其特征在于，所述箔片在軸向方向上、或在周向方向上或它們的組合上包括多個(gè)折疊部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封組件，其特征在于，所述多個(gè)特征包括構(gòu)造成也向所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件提供輔助密封的彈簧元件。
8.一種密封組件，包括: 箔片，其圍繞旋轉(zhuǎn)構(gòu)件布置，并且構(gòu)造成給位于高壓側(cè)和低壓側(cè)之間的所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件提供主要密封；和 彈簧系統(tǒng)，其鄰近所述箔片布置，其中所述彈簧系統(tǒng)包括:多個(gè)片簧，以便于箔片表面跟隨所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的偏移，并給位于所述高壓側(cè)和低壓側(cè)之間的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件提供輔助密封。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的密封組件，其特征在于，所述片簧具有變化的寬度和厚度，以用于提供軸向變化的彈簧剛度、或周向地變化的彈簧剛度或其組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的密封組件，其特征在于，還包括構(gòu)造成在所述箔片和所述固定構(gòu)件之間提供密封的密封表面。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的密封組件，其特征在于，所述密封表面包括至少一個(gè)波紋管、刷式密封件、第二箔片或它們的組合。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的密封組件，其特征在于，還包括具有以圓周陣列排列的多個(gè)弓形區(qū)段的環(huán)狀分段構(gòu)件。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的密封組件，其特征在于，所述箔片包括多個(gè)箔片區(qū)段，每個(gè)箔片區(qū)段都聯(lián)接在相應(yīng)的其中一個(gè)所述弓形區(qū)段上。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的密封組件，其特征在于，箔片密封區(qū)段通過軸向槽或切向槽或它們的組合而聯(lián)接到所述弓形區(qū)段上。
15.一種密封組件，包括: 箔片，其圍繞旋轉(zhuǎn)構(gòu)件布置，并且構(gòu)造成給位于高壓側(cè)和低壓側(cè)之間的所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件提供主要密封；和彈簧系統(tǒng)，其鄰近所述箔片布置，其中，所述彈簧系統(tǒng)包括多個(gè)彈簧元件，所述多個(gè)彈簧元件包括周向彎曲的片或管，所述周向彎曲的片或管構(gòu)造成便于所述箔片表面跟隨所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的偏移，并給所述高壓側(cè)和低壓側(cè)之間的所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件提供輔助密封。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的密封組件，其特征在于，所述彈簧元件具有C形橫截面。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的密封組件，其特征在于，所述彈簧元件具有橢圓形橫截面。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的密封組件，其特征在于，還包括構(gòu)造成在所述箔片和所述固定構(gòu)件之間提供密封的密封表面。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的密封組件，其特征在于，所述密封表面包括至少一個(gè)波紋管、刷式密封件、第二箔片或它們的組合。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的密封組件，其特征在于，還包括具有以圓周陣列排列的多個(gè)弓形區(qū)段的環(huán)狀分段構(gòu)件，且其中所述箔片包括多個(gè)箔片區(qū)段，每個(gè)箔片區(qū)段都聯(lián)接在相應(yīng)的其中一個(gè)所述弓形區(qū)段上`。
【文檔編號(hào)】F16J15/16GK103629358SQ201310539302
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2008年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2007年6月13日
【發(fā)明者】C.E.沃爾夫, K.M.瓦拉達(dá)拉延, M.塞爾希, B.H.埃爾塔斯, M.V.德雷克塞爾, B.方 申請(qǐng)人:通用電氣公司