涡轮机抽吸面密封组件制造技术

本申请公开了一种涡轮机抽吸面密封组件，该组件包括在涡轮机的可旋转和不可旋转部件之间的涡轮机的高压区域和低压区域之间的抽吸面密封件。抽吸面密封件包括气体轴承可旋转和不可旋转表面、安装在可旋转部件上的可操作为密封地接合不可旋转部件上的可磨耗起动器密封接触区的起动器齿以及起动器密封接触区的可磨耗涂层或其他可磨耗材料中的环形凹穴。可磨耗材料可以位于延伸到不可旋转部件的径向面向内的凹槽中。凹穴可以从圆筒形径向外部可磨耗表面径向向外延伸至凹穴底部，凹穴底部包括沿着不可旋转部件的薄可磨耗材料层凹槽表面。凹穴可以从环形前向凹槽侧表面轴向向后延伸到可磨耗涂层内。凹穴可以通过可磨耗材料轴向地界定。

【技术实现步骤摘要】
涡轮机抽吸面密封组件
本专利技术大体上涉及转子与定子组件之间的抽吸面密封件，且更具体地说，涉及用于抽吸面密封起动器齿的可磨耗密封接触区(sealland)。
技术介绍
抽吸面密封件通过限制高压区与低压区之间的流动而最小化例如压缩空气或燃烧气体的流体的泄漏。抽吸面密封件(AFS)通过补偿转子与定子之间可能存在的间隙的变化来控制泄漏。已公开供用于旋转机械中的此类密封件，旋转机械包括但不限于用于发电以及用于飞机和船舶推进的燃气涡轮发动机。经由燃气涡轮发动机密封组件的流体泄漏可能会显著增大燃料消耗且不利地影响发动机效率。此外，流体泄漏可能引起其它组件损坏和/或增大总体发动机维护成本。由于密封组件的位置和/或操作环境，一些已知密封组件可能随时间推移而劣化。抽吸面密封件的一些实施例被构造为相对地面朝向可旋转第一密封元件和不可旋转第二密封元件。所述可旋转第一密封元件附接到转子或为转子的整体部分。同样，此类密封件通常具有支撑所述不可旋转第二密封元件的定子，所述不可旋转第二密封元件附接到滑块或为滑块的整体部分。通常为螺旋弹簧的回缩弹簧用来在低功率条件或无功率条件期间将所述非旋转第二密封元件从所述旋转第一密封元件分离或从其回缩。所述不可旋转第二密封元件安装在由定子支撑的滑块上。此类抽吸面密封件的实施例公开于通用电气公司(GeneralElectricCompany)在印度提交的档案号为279249和280429的专利申请中，所述专利申请转让给受让人通用电气公司且以引用的方式并入。档案号279249标题为“抗锥旋抽吸面密封件(ANTI-CONINGASPIRATINGFACESEAL)”，且在印度于2016年4月14日以序列号2016/41013072提交。档案号280429标题为“抽吸面密封齿配置(ASPIRATINGFACESEALTOOTHCONFIGURATION)”，且在印度于2016年5月11日以序列号2016/41016504提交。在2004年1月13日授予Brauer等人，名称为“具有轴向延伸密封齿的抽吸面密封件(AspiratingFaceSealwithAxiallyExtendingSealTeeth)”的第6,676,369号美国专利公开了一种燃气涡轮发动机抽吸面密封件，所述燃气涡轮发动机抽吸面密封件包括可旋转发动机部件和不可旋转发动机部件以及其间的泄漏路径。围绕中心线划定界限的环形大体平面的可旋转与不可旋转气体轴承表面(gasbearingfacesurface)分别以可操作方式与可旋转发动机部件与不可旋转发动机部件相关联。径向内齿圈和外齿圈跨越所述泄漏路径轴向延伸远离所述可旋转气体轴承表面和不可旋转气体轴承表面中的第一个且朝向气体轴承表面中的第二个。辅助密封件包括跨越泄漏路径从所述可旋转和不可旋转气体轴承表面中的第二个朝向可旋转和不可旋转气体轴承表面中的第一个径向延伸的环形限流器齿。卷曲弹簧用来分离气体轴承表面。现有的密封件设计包括安装在可旋转发动机部件上的起动器齿。起动器齿是环形迷宫式密封齿，其被设计并可操作为密封地接合相应的可磨耗起动器密封接触区。起动器密封件可磨耗接触区通常是在轴向滑动地安装在环形不可旋转的发动机部件上的环形滑块的内表面上的可磨耗涂层。还值得指出的是，抽吸面密封件技术使用例如“空气轴承”、“气坝”和“气流”的短语，其中应理解，词“空气”用来描述密封件的工作流体。抽吸面密封件的工作流体可以包括但不限于压缩空气、燃烧气体和/或蒸气。注意，抽吸面密封件为非接触式密封件，在于所述密封件的第一部分与第二部分或者可旋转密封元件与不可旋转密封元件并不意欲触碰，而可能在短时间周期期间经历摩擦。空气轴承接触的一个潜在原因是转子起动器齿与滑块可磨耗接触区或涂层之间的侵蚀性摩擦。当齿磨入涂层中时，摩擦产生的热导致滑块空气轴承表面变形。另外，起动器齿的摩擦力可防止或阻止滑动器回缩。这两个影响导致空气轴承接触。接触产生的热会跨越滑块空气轴承面产生大的热梯度，导致表面破裂。为了避免该问题，当封闭密封件时，起动器齿磨擦必须被最小化或消除。
技术实现思路
一种涡轮机抽吸面密封组件包括抽吸面密封件，所述抽吸面密封件围绕中心线轴线划定界限并且可操作用于限制高压空气流在涡轮机的不可旋转部件与所述涡轮机的可旋转部件之间的结合处从所述涡轮机的相对较高压力区域泄漏到发动机的相对较低压力区域。所述可旋转部件与所述不可旋转部件分别包括气体轴承可旋转表面与不可旋转表面。组件还包括安装在可旋转部件上的起动器密封齿设计并且可操作为密封地接合不可旋转部件上的相对应的可磨耗起动器密封接触区。组件还包括环形凹穴，环形凹穴位于可磨耗起动器密封接触区的可磨耗涂层或其他可磨耗材料中。起动器齿可以是环形迷宫式密封齿。组件进一步包括主要密封齿，起动器齿和主要密封齿是被设计且能操作以分别密封地接合所述不可旋转部件上的对应的可磨耗起动器和主要密封接触区的环形迷宫式密封齿。可磨耗涂层或可磨耗材料可以布置在径向向外延伸到不可旋转部件内的径向面向内的凹槽中。面向内的凹槽包括沿着不可旋转部件的径向面向内的圆筒形凹槽表面，径向面向内的凹槽包括从凹槽表面径向向内延伸并且轴向地界定可磨耗涂层或起动器密封接触区的环形前向凹槽侧表面和环形后向凹槽侧表面。环形凹穴可以从起动器密封接触区或可磨耗涂层的圆筒形径向外部可磨耗表面径向向外延伸至凹穴底部，凹穴底部包括沿着不可旋转部件环绕径向面向内的圆筒形凹槽表面的起动器密封接触区或可磨耗涂层的可磨耗材料的薄可磨耗材料层。环形凹穴可以从环形前向凹槽侧表面轴向向后延伸到可磨耗涂层或起动器密封接触区内。环形凹穴可以从起动器密封接触区或可磨耗涂层的圆筒形径向外部可磨耗表面径向向外延伸至凹穴底部，凹穴底部可以包括径向面向内的圆筒形凹槽表面的一部分。环形凹穴可以从起动器密封接触区或可磨耗涂层的圆筒形径向外部可磨耗表面径向向外延伸至凹穴底部并且由可磨耗涂层或起动器密封接触区的可磨耗材料轴向地界定。组件可以进一步包括凹穴的轴向间隔开的环形前侧与后侧之间的凹穴宽度，起动器齿的径向外尖端的尖端宽度，凹穴宽度大于尖端宽度。环形凹穴可以形成锥形并且具有远离环形前向凹槽侧表面轴向向后减小的锥形，以及环形凹穴中的涂层的厚度远离环形前向凹槽侧表面轴向向后增大。锥形环形凹穴可以从环形前向凹槽侧表面轴向向后延伸到起动器密封接触区或可磨耗涂层内。组件可以进一步包括轴向滑动地安装在不可旋转部件上的环形滑块、安装在滑块上的起动器密封接触区和不可旋转表面、用于使环形滑块回缩远离可旋转部件并且使不可旋转表面回缩远离可旋转表面的回缩构件以及主要齿。起动器齿和主要齿为环形迷宫式密封齿，被设计成且可操作以密封地接合对应可磨耗起动器密封接触区和主要密封接触区。主要齿可以位于可旋转部件上，滑块或主要齿上的主要密封接触区可以位于环形滑块和可旋转部件上的主要密封接触区上。回缩构件可以包括多个沿圆周间隔开的弹簧，且弹簧中的每一个轴向设置在滑块与不可旋转部件之间。起动器齿可以安装在可旋转部件上的密封齿载体上。技术方案1.一种涡轮机抽吸面密封组件，包括：抽吸面密封件，其围绕中心线轴线划定界限并且能操作用于限制高压空气流在涡轮机的不可旋转部件与所述涡轮机的可旋转部件之间的结合处从所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涡轮机抽吸面密封组件，包括：抽吸面密封件，其围绕中心线轴线划定界限并且能操作用于限制高压空气流在涡轮机的不可旋转部件与所述涡轮机的可旋转部件之间的结合处从所述涡轮机的相对较高压力区域泄漏到发动机的相对较低压力区域，所述可旋转部件与所述不可旋转部件分别包括气体轴承可旋转表面与不可旋转表面；起动器齿，所述起动器齿安装在所述可旋转部件上，并且设计和可操作为密封地接合所述不可旋转部件上的相对应的可磨耗起动器密封接触区；以及环形凹穴，所述环形凹穴位于所述可磨耗起动器密封接触区的可磨耗涂层或其他可磨耗材料中。

【技术特征摘要】
2017.05.31 US 15/6094641.一种涡轮机抽吸面密封组件，包括：抽吸面密封件，其围绕中心线轴线划定界限并且能操作用于限制高压空气流在涡轮机的不可旋转部件与所述涡轮机的可旋转部件之间的结合处从所述涡轮机的相对较高压力区域泄漏到发动机的相对较低压力区域，所述可旋转部件与所述不可旋转部件分别包括气体轴承可旋转表面与不可旋转表面；起动器齿，所述起动器齿安装在所述可旋转部件上，并且设计和可操作为密封地接合所述不可旋转部件上的相对应的可磨耗起动器密封接触区；以及环形凹穴，所述环形凹穴位于所述可磨耗起动器密封接触区的可磨耗涂层或其他可磨耗材料中。2.根据权利要求1所述的组件，进一步包括作为环形迷宫式密封齿的起动器齿。3.根据权利要求1所述的组件，进一步包括主要齿，所述起动器齿和主要齿为被设计且能操作以分别密封地接合所述不可旋转部件上的对应可磨耗起动器和主要密封接触区的环形迷宫式密封齿。4.根据权利要求3所述的组件，进一步包括：布置在径向面向内的凹槽中的所述可磨耗涂层或所述可磨耗材料径向向外地延伸到所述不可旋转部件内，所述面向内的凹槽包括沿着所述不可旋转部件的径向面向内的圆筒形凹槽表面，所述径向面向内的凹槽包括环形前向凹槽侧表面和环形后向凹槽侧表面，所述环形前向凹槽侧表面和环形后向凹槽侧表面从所述凹槽表面径向向内延伸并且轴向地界定所述可磨耗涂层或所述起动器密封接触区。5.根据权利要求4所述的组件，进一步包括环形凹穴，所述环形凹穴从所述起动器密封接触区或所述可磨耗涂层的圆筒形径向外部可磨耗表面径向向外延伸至凹穴底部，并且所述凹穴底部包括沿着所述不可旋转部件环绕所述径向面向内的圆筒形凹槽表面的所述起动器密封接触区或所述可磨耗涂层的可磨耗材料的薄可...

【专利技术属性】
技术研发人员：BJ普伦格尔，JD比布勒，ML霍珀，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US