带有吸气面密封的涡轮发动机制造技术

一种涡轮发动机（10），带有具有沿轴向间隔开的第一结构元件（120）和第二结构元件（122）的定子（118），以及转子（110）和转子与定子之间的面密封（100），面密封（100）包括联接至第一结构元件和第二结构元件的非旋转气体轴承面（128）以及联接至转子且面对非旋转气体轴承面的旋转气体轴承面（114）。将空气流引入到该密封的一个或多个部分以均衡第一结构元件与第二结构元件之间的瞬态热响应来防止旋转气体轴承面与非旋转气体轴承面之间的接触。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带有吸气面密封的涡轮发动机本专利技术的背景涡轮发动机且特别是燃气涡轮发动机或燃烧涡轮发动机是从穿过发动机到多个旋转涡轮叶片上的燃烧气体流获得能量的旋转式发动机。发动机包括形成转子的多个旋转部分和形成定子的多个固定部分。在两个部分之间密封是必要的以防止泄漏且促进沿必要方向的流动。吸气面密封（Aspiratingfaceseal）用来最大限度地减少通过两个构件之间的间隙的泄漏和从较高压力区域到较低压力区域的泄漏。吸气面密封设计成最大限度地减少流体（诸如，燃气涡轮发动机中的转子与定子之间的压缩空气或燃烧气体）的泄漏。吸气面密封可便于补偿可能存在于构件之间的间隙中的瞬态变化。吸气面密封通过限制从较高压力的区域到较低压力的区域的流体流来控制发动机中的流体泄漏，且定位在发动机固定部件与发动机内的旋转部件之间。通过燃气涡轮发动机密封组件的流体泄漏可显著地增加燃料消耗且不利地影响发动机效率。此外，流体泄漏可导致对其他构件的损坏且/或增加总体的发动机维护成本。因此期望只要有可能就增加比燃料消耗。吸气面密封是可减少泄漏的技术。此密封依赖非旋转部件与旋转部件之间微小且被良好控制的空隙来可靠地起作用。因为极端的温度变化，在非旋转部件和旋转部件接触处可能出现影响空隙的锥角（coning）。因此将有益的是减少任何锥角出现，从而增加比燃料消耗（SFC）和形成吸气面密封的部分的寿命。本专利技术的简要描述在一个方面，实施例涉及一种涡轮发动机，其包括：定子，该定子具有可称为前横撑（crossbar）和后横撑的沿轴向间隔开的第一结构元件和第二结构元件；转子；转子与定子之间的面密封，其包括联接至第一结构元件和第二结构元件的非旋转气体轴承面以及联接至转子且面对非旋转气体轴承面的旋转气体轴承面；以及空气流回路，其使与第一结构元件和第二结构元件中的任一个接触的空气流动以在操作上均衡第一结构元件和第二结构元件的瞬态热响应来最大限度地减小热变形且保持旋转轴承面与非旋转轴承面之间较恒定的间隙。在另一方面，实施例涉及一种用于涡轮发动机的面密封，该面密封包括：具有沿径向间隔开的横撑的滑动件；由横撑支撑的非旋转面密封；面对非旋转面密封的旋转面密封；以及空气流回路，其使与横撑中的一个流体接触的空气流动以在操作上均衡横撑的瞬态热响应。在还有另一方面，实施例涉及一种操作涡轮发动机的空气密封的方法，该方法包括向支撑非旋转气体面的两个沿径向间隔开的横撑中的一个供应空气以均衡横撑之间的瞬态热响应。附图的简要描述在附图中：图1为用于飞行器的涡轮发动机的示意性截面图。图2为发动机处于关闭位置中时在图1的涡轮发动机的定子与转子的一部分之间形成的面密封。图3为带有梯度的来自图2的面密封。图4为图2的面密封的第二实施例。图5为图2的面密封的第三实施例。图6为图2的面密封的第四实施例。本专利技术的实施例的描述本专利技术的描述的实施例针对在滑动件的两个结构元件中的至少一个内具有流动空气的吸气面密封（本文中称为面密封），该滑动件具有面密封的非旋转面。为了说明的目的，将关于用于飞行器燃气涡轮发动机的涡轮描述本专利技术。然而，将理解的是，本专利技术不如此限制，且可在包括压缩机的发动机内以及在非飞行器的应用（诸如，其他移动应用和非移动的工业、商业和居住应用）中具有普遍适用性。如在本文中使用的那样，用语“前部”或“上游”是指沿朝发动机入口的方向移动，或者构件与另一构件相比相对较接近于发动机入口。连同“前部”或“上游”使用的用语“后部”或“下游”是指朝发动机的后部或出口的方向，或与另一构件相比相对较接近于发动机出口。此外，如在本文中使用的那样，用语“径向”或“沿径向”是指在发动机的中心纵向轴线与外部发动机周边之间延伸的尺寸。所有的方向参考（例如，径向、轴向、近侧、远侧、上、下、向上、向下、左、右、侧向、前方、后方、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）仅用于标识的目的以帮助读者对本专利技术的理解，且不产生限制（特别是关于本专利技术的位置、定向或用途）。除非另外指示，连接参考（例如，附接、联接、连接和接合）应被宽泛地解释且可包括一系列元件之间的中间部件和元件之间的相对运动。因而，连接参考不一定意味着两个元件直接地连接且彼此处于固定关系。示例性附图仅为了说明的目的，且在附于此的附图中所反映的尺寸、位置、顺序和相对大小可变化。图1为用于飞行器的燃气涡轮发动机10的示意性截面图。发动机10具有大体上沿纵向延伸的轴线或中心线12（前部14延伸到后部16）。发动机10包括（成下游串流关系）：包括风扇20的风扇区段18；包括增压器或低压（LP）压缩机24和高压（HP）压缩机26的压缩机区段22；包括燃烧器30的燃烧区段28；包括HP涡轮34和LP涡轮36的涡轮区段32；以及排气区段38。风扇区段18包括包绕风扇20的风扇壳体40。风扇20包括围绕中心线12沿径向设置的多个风扇叶片42。HP压缩机26、燃烧器30和HP涡轮34形成发动机10的核心44，其生成燃烧气体。核心44由可与风扇壳体40联接的核心壳体46包绕。围绕发动机10的中心线12同轴地设置的HP轴或转轴（spool）48使HP涡轮34传动地连接至HP压缩机26。在较大直径的环形HP转轴48内围绕发动机10的中心线12同轴地设置的LP轴或转轴50使LP涡轮36传动地连接至LP压缩机24和风扇20。转轴48,50可围绕发动机中心线旋转且联接至多个可旋转元件，其可共同地限定转子51。LP压缩机24和HP压缩机26分别包括多个压缩机级52,54，其中成组的压缩机叶片56,58相对于对应组的静态压缩机静叶60,62（也称喷嘴）旋转以压缩或加压通过该级的流体流。在单个压缩机级52,54中，多个压缩机叶片56,58可设置在环中且可相对于中心线12从叶片平台沿径向向外延伸到叶片末端，而对应的静态压缩机静叶60,62定位在旋转叶片56,58的上游且邻近于旋转叶片56,58。注意，图1中示出的叶片、静叶和压缩机级的数量选择成仅用于说明的目的，且其他数量是可能的。用于压缩机级的叶片56,58可安装至盘61，该盘61安装至HP转轴48和LP转轴50中对应的一个，其中每级具有它自身的盘61。用于压缩机级的静叶60,62可以以周向布置安装至核心壳体46。HP涡轮34和LP涡轮36分别包括多个涡轮级64,66，其中成组的涡轮叶片68,70相对于对应组的静态涡轮静叶72,74（也称喷嘴）旋转以从通过该级的流体流获得能量。在单个涡轮级64,66中，多个涡轮叶片68,70可设置在环中且可相对于中心线12从叶片平台沿径向向外延伸到叶片末端，而对应的静态涡轮静叶72,74定位在旋转叶片68,70的上游且邻近于旋转叶片68,70。注意，图1中示出的叶片、静叶和涡轮级的数量选择成仅用于说明的目的，且其他数量是可能的。用于涡轮级的叶片68,70可安装至盘71，该盘71安装至HP转轴48和LP转轴50中对应的一个，其中每级具有专用的盘71。用于压缩机级的静叶72,74可以以周向布置安装至核心壳体46。互补于转子部分，发动机10的固定部分（诸如，压缩机区段22与涡轮区段32之中的静态静叶60,62,72,74）也单独地或共同地称为定子63。因而，定子63可指发动机10各处的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涡轮发动机，其包括：具有沿轴向间隔开的第一结构元件和第二结构元件的定子；转子；所述转子与所述定子之间的面密封，其包括联接至所述第一结构元件和所述第二结构元件的非旋转气体轴承面以及联接至所述转子且面对所述非旋转气体轴承面的旋转气体轴承面；以及空气流回路，其使与所述第一结构元件和所述第二结构元件中的一个接触的空气流动以在操作上均衡所述第一结构元件和所述第二结构元件的瞬态热响应来防止所述旋转轴承面与所述非旋转轴承面之间的接触。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.28 US 15/2219621.一种涡轮发动机，其包括：具有沿轴向间隔开的第一结构元件和第二结构元件的定子；转子；所述转子与所述定子之间的面密封，其包括联接至所述第一结构元件和所述第二结构元件的非旋转气体轴承面以及联接至所述转子且面对所述非旋转气体轴承面的旋转气体轴承面；以及空气流回路，其使与所述第一结构元件和所述第二结构元件中的一个接触的空气流动以在操作上均衡所述第一结构元件和所述第二结构元件的瞬态热响应来防止所述旋转轴承面与所述非旋转轴承面之间的接触。2.根据权利要求1所述的涡轮发动机，其特征在于，所述空气流回路穿过所述非旋转气体轴承面。3.根据权利要求1所述的涡轮发动机，其特征在于，所述空气流回路包括关于所述第一结构元件和所述第二结构元件中的一个形成的管道。4.根据权利要求3所述的涡轮发动机，其特征在于，所述管道在所述第一结构元件和所述第二结构元件中的所述一个的外部形成。5.根据权利要求3所述的涡轮发动机，其特征在于，所述管道在所述第一结构元件和所述第二结构元件中的所述一个的内部形成。6.根据权利要求1所述的涡轮发动机，其特征在于，所述定子包括滑动件，且所述滑动件具有支撑所述非旋转气体轴承面的所述第一结构元件和所述第二结构元件，且所述空气流回路穿过所述非旋转气体轴承面以在所述旋转气体轴承面与所述非旋转气体轴承面之间提供气体。7.根据权利要求6所述的涡轮发动机，其特征在于，所述非旋转气体轴承面是周向的，且第一结构元件和第二结构元件包括横撑，所述横撑支撑所述非旋转气体轴承面的沿径向间隔开的部分。8.根据权利要求7所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：A森，MM索皮尔，NEM吉布森，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US