专利名称：：椭圆形密封系统的制作方法
技术领域：
：本申请总体涉及用于旋转机器(rotarymachines)的密封件,且尤其涉及用于诸如旋转压缩机等的旋转机器的具有椭圆形状的柔顺且可磨耗的迷宫密封系统。
背景技术：
：在旋转机器中，一个或多个密封件通常沿着在旋转部件与固定部件之间的界面延伸。举例而言，压缩机、涡轮和类似装置可在安置于壳体或轮叶(vane)内的一系列旋转桨叶(blades)或叶片(buckets)之间的界面处具有一个或多个密封件。这些密封件预期保持在旋转构件的上游侧与下游侧之间的在旋转部件上的压差。在密封件处更小的空隙尺寸通常通过限制穿过它的泄漏而提高密封件的性能和整个旋转机器的效率。但密封件及其部件可在旋转机器的各个操作阶段(诸如在起动期间和在其它类型的瞬态操作期间)经受相对较高的温度、热梯度和热膨胀与和收缩。通常，密封件包括额外空隙尺寸来在这些瞬态操作期间减小旋转部件与固定部件之间接触和损坏的可能性。但由于穿过密封件的泄漏流动，这种额外空隙尺寸也可能降低密封件和总旋转机器的性能和效率。在转子与壳体之间的流体泄漏可降低压缩机效率且因此导致增加的燃料成本。因此，需要用于诸如压缩机等的旋转机器的改进的密封系统，其减少通过它的泄漏同时在瞬态操作期间以及稳态操作条件期间维持充分的空隙。这种减小的泄漏应改进总效率同时防止损坏其中的部件。
发明内容因此，本申请提供一种用于旋转机器的转子和定子外壳的椭圆形密封系统。该椭圆形密封系统可包括上面带有可磨耗涂层(abradablecoating)的多个密封区段(sealingsegments)0上面带有可磨耗涂层的密封区段可具有基本上椭圆形状。多个偏压构件可与密封区段和定子外壳联系(incommunicationwith)。本申请还提供一种用于旋转机器的转子和定子外壳的椭圆形密封系统。该椭圆形密封系统可包括上面带有可磨耗涂层的一对椭圆形密封区段。多个偏压构件可与椭圆形密封区段和定子外壳联系，以便将上面带有可磨耗涂层的这对椭圆形密封区段朝向转子偏压。本申请还提供一种旋转机器。该旋转机器可包括定子外壳；转子；一对椭圆形密封区段，其定位于定子外壳与转子之间且在其上具有可磨耗涂层；以及，多个偏压构件，其与这对椭圆形密封区段和定子外壳联系以便将上面带可磨耗涂层的这对椭圆形密封区段朝向转子偏压。当结合若干附图和所附权利要求阅读下文的详细描述时，本申请的这些和其它特点和改进对本领域技术人员来说将会变得明显。图I是燃气涡轮发动机的示意图。图2是位于旋转机器内可如本文所述的椭圆形密封系统的截面图。图3为绕旋转机器的转子定位的图2的椭圆形密封系统的轴向视图。部件列表10燃气涡轮发动机15压缩机20空气流25燃烧器30燃料流35燃烧气体流40涡轮45负载50密封系统100旋转机器110压缩机120转子130定子外壳140椭圆形密封系统150填密环(packingring)160定子槽170可磨耗涂层180偏压构件(biasingmembers)190弹簧200齿210J形条220转子槽230线240椭圆形状250水平箭头260区段270第一半件280第二半件290竖直箭头300干涉接合(interferenceengagement)310线线接合(lineonlineengagement)具体实施方式现参看附图，其中在若干视图中相似附图标记指代相似元件，图I示出诸如燃气涡轮发动机10的旋转机器的示意图。燃气涡轮发动机10可包括压缩机15。压缩机15压缩进来的空气流20。压缩机15将压缩的空气流20递送到燃烧器25。燃烧器25混合压缩的空气流20与压缩的燃料流30且点燃该混合物以形成燃烧气体流35。尽管仅示出单个燃烧器25，但燃气涡轮发动机10可包括任意多个燃烧器25。燃烧气体流35又被递送到涡轮40。燃烧气体流35驱动涡轮40以便产生机械功。在涡轮40中产生的机械功驱动压缩机15和外部负载45，诸如发电机等。燃气涡轮发动机10可使用天然气，各种类型的合成气，和/或其它类型的燃料。燃气涡轮发动机10可为由美国纽约州斯克内克塔迪的通用电气公司(GeneralElectricCompany)提供的任意多种不同燃气涡轮发动机中的任一种或类似物。燃气涡轮发动机10可具有其它构造且可使用其它类型的部件。其它类型的燃气涡轮发动机也可用于本文中。多个燃气涡轮发动机10，其它类型的涡轮和其它类型的发电设备可在本文中一起使用。在本文中也可使用其它类型的旋转机器。从较高压区域向较低压区域进或出燃气涡轮发动机10的气体路径的气体泄漏是不合需要的。如上文所述的那样，在压缩机15和/或涡轮40中的气体路径泄漏可降低总燃气涡轮发动机10的效率且导致增加的燃料成本。燃气涡轮发动机10因此可包括设于压缩机15和/或涡轮40中的密封系统50。密封系统50便于在其中的固定部件与旋转部件之间的最小空隙。因此，可最小化穿过这些部件的流体泄漏以便提高总效率。图2示出可如本文所述的旋转机器100的一部分。在此实例中，旋转机器100可包括类似于上文所述的压缩机15的压缩机110。一般而言，压缩机110包括安置于定子外壳130内侧的转子120。转子120可联接到输入装置轴杆(未图示)或其它位置。同样，定子外壳130可包括多个吸入端口和排放端口(未图示)，其传送流体到转子120及其部件或其它位置和从那里传送流体。在转子120旋转期间，进来的流体可通过吸入端口吸入且压缩流体可通过排放端口排放。在本文中可使用其它构造或其它部件。椭圆形密封系统140可定位于转子120与定子外壳130之间。椭圆形密封系统140可被构造成控制通过它的流体泄漏而不会损坏其部件。尽管在本文中在压缩机110的情形下描述，但椭圆形密封系统140可用于任何类型的旋转机器100，包括蒸汽涡轮、燃气润轮等。椭圆形密封系统140可包括位于定子外壳130的槽160内的可伸缩的(retractable)填密环150。填密环150可大体上为I形，但在本文中也可使用其它构造。填密环150可包括朝向转子120的可磨耗涂层170。可磨耗涂层170可包括钴、镍、铬、招、宇乙、六方氮化硼(hexagonalboronnitride)的合金和诸如聚酯、聚酰亚胺等的聚合物。或者，可磨耗涂层170可包括镍、铬、铝和粘土(膨润土)。另外，可磨耗涂层170可包括镍、石墨和不锈钢。另外，可磨耗涂层170可包括镍、铬、铁、铝、硼和氮。另外，可磨耗涂层170也可包括非金属材料(例如，由静电粉末涂布工艺涂覆的聚四氟乙烯或者可由机械装置附着的聚四氟乙烯填充的合成云母)。可磨耗涂层170可使用任何所需大小、形状和/或方位的任何所需材料。诸如弹簧190的多个偏压构件180可安置于填密环150与定子外壳130之间。偏压构件180可包括片簧，盘簧、螺旋弹簧、液压弹簧、气动弹簧、堆叠垫片和类似物。偏压构件180可被构造成使得填密环150朝向转子120偏压。在此实例中，偏压构件180可定位于大约12点钟位置和大约6点钟位置。在本文中可使用其它位置。在本文中可使用任意5数量或任意类型的偏压构件180。在本文中可使用其它构造或其它部件。转子120也可包括朝向椭圆形密封系统140延伸的多个齿200。齿200可呈在转子120上的多个槽220内的多个“J”型条210的形式。J形条210可经由多个线230或其它类型的连接机构(connectionmeans)而在转子槽220内保持就位。J形条210可由不锈钢或其它类型的基本上刚性的材料制成。一些或全部J形条210可与转子120的可磨耗涂层170接触。J形条210可与转子120脱离以在经由与可磨耗涂层170接触而损害或磨损的情况下替换。在本文中可使用其它构造或其它部件。图3示出椭圆形密封系统140的轴向视图。如图所示，椭圆形密封系统140可具有大致椭圆形状240。具体而言，具有可磨耗涂层170的填密环150可大致形成椭圆形状240。通过使用用语“椭圆形”，本申请还包括各种类型的双曲线体、抛物面(parabaloid)和其它类型的类似形状。在本文中可使用其它构造。椭圆形密封系统140被示定位于转子120周围。水平箭头250示出密封件长轴，其基本上等于转子120和延伸齿200或J形条210的外径。在本文中可使用其它构造。椭圆形密封系统140也可具有多个区段260。在此实例中，椭圆形密封系统140可具有仅两个(2)区段260，即第一半件270和第二半件280。在本文中可使用任意数量的区段260。通过仅使用两个(2)半件270，280，并不会通过椭圆形密封系统140引入额外端部间隙泄漏。同样，在大约12点钟位置(以竖直箭头290示出)和大约6点钟位置使用偏压构件180通常会迫使半件270、280朝向中心和转子120以与之接触。操作压力也可提供额外密封力。椭圆形状240的使用允许在椭圆形密封系统140的可磨耗涂层170与转子120的J形条210之间的干涉接合300。具体而言，偏压构件180允许在大约6点钟位置和大约12点钟位置的更深的干涉接合300，同时提供在大约3点钟位置与9点钟位置的线线接合310。因此,密封系统140充当具有改进径向接合的轮眼密封件(wheeleyeseal)。同样,给定使用最少量的区段260(即第一半件270和第二半件280)，并不会通过椭圆形密封系统140引入额外端部间隙泄漏。这种通过它减小的泄漏流动通过在本文中组合椭圆形状240、偏压构件180和/或可磨耗涂层170而提高总压缩机和旋转机器效率。显然，前文的描述仅关于所描述的本申请的某些实施例，且在不偏离由所附权利要求和其等效物所限定的本发明的总体精神和范围的情况下可对本文做出许多变化和修改。权利要求1.一种用于旋转机器(100)的转子(120)和定子外壳(130)的椭圆形密封系统(140)，包括多个密封区段(260)；所述多个密封区段(260)中的每一个上包括可磨耗涂层(170)；上面带有所述可磨耗涂层(170)的所述多个密封区段(260)包括基本上椭圆形状(240);以及多个偏压构件(180)，其与所述多个密封区段(260)和所述定子外壳(130)联系。2.根据权利要求I所述的椭圆形密封系统(140)，其特征在于，所述多个密封区段(260)包括填密环(150)。3.根据权利要求I所述的椭圆形密封系统(140)，其特征在于，所述多个密封区段(260)包括第一半件(270)和第二半件(280)。4.根据权利要求I所述的椭圆形密封系统(140)，其特征在于，所述转子(120)上包括多个齿(200)，且所述多个齿(200)接合所述多个密封区段(260)的所述可磨耗涂层(170)。5.根据权利要求4所述的椭圆形密封系统(140)，其特征在于，所述多个齿(200)包括多个J形条(210)，且所述多个J形条(210)接合所述多个密封区段(260)的所述可磨耗涂层(170)。6.根据权利要求I所述的椭圆形密封系统(140)，其特征在于，所述多个偏压构件(180)定位于大约12点钟位置和大约6点钟位置以将所述多个密封区段(260)朝向所述转子(120)偏压。7.根据权利要求I所述的椭圆形密封系统(140)，其特征在于，所述多个偏压构件(180)包括多个弹簧(190)以将所述多个密封区段(260)朝向所述转子(120)偏压。8.根据权利要求I所述的椭圆形密封系统(140)，其特征在于，上面带有所述可磨耗涂层(170)的所述多个密封区段(260)包括在大约12点钟位置与大约6点钟位置的与所述转子(120)的干涉接合(300)。9.根据权利要求I所述的椭圆形密封系统(140)，其特征在于，上面带有所述可磨耗涂层(170)的所述多个密封区段(260)包括在大约3点钟位置与大约9点钟位置的与所述转子(120)的线线接合(310)。10.根据权利要求I所述的椭圆形密封系统(140)，其特征在于，上面带有所述可磨耗涂层(170)的所述多个密封区段(260)包括大约为所述转子(120)和所述转子上的多个齿(200)的外径的密封长轴(250)。11.根据权利要求I所述的椭圆形密封系统(140)，其特征在于，所述旋转机器(100)包括压缩机(110)。全文摘要本申请提供一种椭圆形密封系统(140)，其用于旋转机器(100)的转子(120)和定子外壳(130)。该椭圆形密封系统(140)可包括所述多个密封区段(260)，其上具有可磨耗涂层(170)。上面带有可磨耗涂层(170)的密封区段(260)可具有基本上椭圆形状(240)。多个偏压构件(180)可与密封区段(260)和定子外壳(130)联系。文档编号F16F15/16GK102588507SQ20121001188公开日2012年7月18日申请日期2012年1月6日优先权日2011年1月7日发明者B·W·布里森,F·加斯里普尔,F·萨里,R·M·拉斯特申请人:通用电气公司