用于压力触发的盖密封件的方法和系统与流程

文档序号:15748646发布日期:2018-10-24 00:05阅读:196来源:国知局

本公开的领域大体上涉及燃气涡轮发动机,且更具体地,涉及用于压力触发的盖密封件的方法和系统。



背景技术:

在至少一些已知的机械系统中,密封件定位在两个相邻的构件之间以防止或限制那些构件之间的空气流。例如,在至少一些已知的发动机中,花键密封件定位在涡轮护罩的两个相邻节段之间。在另一个示例中,“W”形或波纹管型密封件定位在轴向相邻的构件(例如,涡轮和喷嘴)之间。然而,特别是在高温环境中,这些密封件具有温度限制并且可随时间损坏。因此,那些密封件失去密封能力且必须替换。此外,至少一些已知的密封件为高应力密封件,且此应力可加剧密封件损坏。



技术实现要素:

在一个方面,提供了一种用于密封两个相邻构件之间的间隙的密封系统。该密封系统包括第一构件、第二构件和密封盖。第一构件包括密封面。第二构件包括从第二构件的表面朝密封面延伸的密封脊,以及延伸通过第二构件和密封脊的流体管道。流体管道构造成从流体源引导密封触发流体。密封盖构造成匹配地接合密封脊。密封盖包括可定位在密封面和密封脊之间的端部壁,以及从端部壁朝第二构件的表面延伸的成对的密封腿部。

在本公开的可包括前述和/或下面的示例和方面中的任一者的主题的至少一部分的一个方面,密封盖可在第一缩回位置和第二密封位置之间移动。

在本公开的可包括前述和/或下面的示例和方面中的任一者的主题的至少一部分的一个方面,在第一缩回位置,间隙形成于密封面和端部壁之间。

在本公开的可包括前述和/或下面的示例和方面中的任一者的主题的至少一部分的一个方面,在第二密封位置,密封面和端部壁接触。

在本公开的可包括前述和/或下面的示例和方面中的任一者的主题的至少一部分的一个方面,由密封触发流体的流施加的力构造成将密封盖从第一缩回位置移动到第二密封位置。

在本公开的可包括前述和/或下面的示例和方面中的任一者的主题的至少一部分的一个方面,密封盖和密封脊各自从相应的第一端部线性地延伸到相应的第二端部。

在本公开的可包括前述和/或下面的示例和方面中的任一者的主题的至少一部分的一个方面,密封盖和密封脊各自从相应的第一端部弧形地延伸到相应的第二端部。

在本公开的可包括前述和/或下面的示例和方面中的任一者的主题的至少一部分的一个方面,密封脊在可旋转机器中轴向地延伸且包括第一端部以及相对的第二端部,并且密封盖在与密封脊第一端口对应的第一端口和与密封脊第二端口对应的第二端口之间延伸。

在本公开的可包括前述和/或下面的示例和方面中的任一者的主题的至少一部分的一个方面,密封脊围绕第二构件的圆周轴向地延伸,并且密封盖还包括与密封脊的形状互补的弧形形状。

在本公开的可包括前述和/或下面的示例和方面中的任一者的主题的至少一部分的一个方面,第一构件和第二构件中的一个由金属材料制造,并且第一构件的另一个由陶瓷基质复合物材料制造。

在本公开的可包括前述和/或下面的示例和方面中的任一者的主题的至少一部分的一个方面,密封盖的端部壁包括其中的凹部和通过其的至少一个开口,该至少一个开口构造成允许密封触发流体的至少一部分流动通过其,以在凹部内产生气垫,以减少端部壁和密封表面之间的接触。

在本公开的可包括前述和/或下面的示例和方面中的任一者的主题的至少一部分的一个方面,密封盖由金属材料和复合材料中的至少一者制造。

在另一方面,提供了一种操作用于密封两个相邻构件之间的间隙的密封系统的方法。该方法包括将密封盖定位在包括密封面的第一构件和第二构件之间,第二构件包括从第二构件的表面朝密封面延伸的密封脊,以及延伸通过第二构件和密封脊的流体管道。该方法还包括通过流体管道从流体源引导密封触发流体,引导在密封盖上施加力以将密封盖从第一缩回位置移动到第二密封位置,在第一缩回位置,密封盖匹配地接合第一构件的密封脊,在第二密封位置,密封盖接触第一构件的密封面。

在本公开的可包括前述和/或下面的示例和方面中的任一者的主题的至少一部分的一个方面,在第一缩回位置,间隙形成于密封面和密封盖之间,引导至少部分地密封间隙。

在本公开的可包括前述和/或下面的示例和方面中的任一者的主题的至少一部分的一个方面,第一构件和第二构件彼此周向地间隔开,使得定位包括将密封盖以基本上轴向延伸的定向定位在第一构件和第二构件之间。

在本公开的可包括前述和/或下面的示例和方面中的任一者的主题的至少一部分的一个方面,第一构件和第二构件彼此轴向地间隔开,使得定位包括将密封盖以基本上周向延伸的定向定位在第一构件和第二构件之间。

在又一个方面,提供了一种涡轮风扇发动机。该涡轮风扇发动机包括核心涡轮发动机以及至少部分地围绕涡轮的分段的涡轮护罩,核心涡轮发动机包括压缩机、燃烧器和涡轮。分段的涡轮护罩包括围绕涡轮周向地布置的多个护罩节段。该多个护罩节段包括第一护罩节段和第二护罩节段。第一护罩节段包括密封面。第二护罩节段包括从第二护罩节段的表面朝密封面延伸的密封脊,以及延伸通过第二节段和密封脊的流体管道。流体管道构造成从流体源引导密封触发流体。分段的涡轮护罩还包括构造成匹配地接合密封脊的密封盖。密封盖包括可定位在密封面和密封脊之间的端部壁,以及从端部壁朝第二节段的表面延伸的成对的密封腿部。

在本公开的可包括前述和/或下面的示例和方面中的任一者的主题的至少一部分的一个方面,密封盖可在第一缩回位置和第二密封位置之间移动,在第一缩回位置,间隙形成于密封面和端部壁之间,在第二密封位置,密封面和端部壁接触。

在本公开的可包括前述和/或下面的示例和方面中的任一者的主题的至少一部分的一个方面,由密封触发流体的流施加的力可构造成将密封盖从第一缩回位置移动到第二密封位置。

在本公开的可包括前述和/或下面的示例和方面中的任一者的主题的至少一部分的一个方面,第一构件和第二构件中的一个由金属材料制造,第一构件和第二构件中的另一个由陶瓷基质复合物材料制造,且密封盖由金属材料和陶瓷基质复合物材料中的至少一者制造。

技术方案1. 一种用于密封两个相邻构件之间的间隙的密封系统,所述系统包括:

包括密封面的第一构件;

第二构件,其包括:

从所述第二构件的表面朝所述密封面延伸的密封脊;和

延伸通过所述第二构件和所述密封脊的流体管道,所述流体管道构造成从流体源引导密封触发流体;以及

密封盖,其构造成匹配地接合所述密封脊,所述密封盖包括:

端部壁,其可定位在所述密封面和所述密封脊之间;和

成对的密封腿部,其从所述端部壁朝所述第二构件的所述表面延伸。

技术方案2. 根据技术方案1所述的密封系统,其中,所述密封盖可在第一缩回位置和第二密封位置之间移动。

技术方案3. 根据技术方案2所述的密封系统,其中,在所述第一缩回位置,间隙形成于所述密封面和所述端部壁之间。

技术方案4. 根据技术方案2所述的密封系统,其中,在所述第二密封位置,所述密封面和所述端部壁接触。

技术方案5. 根据技术方案2所述的密封系统,其中,由所述密封触发流体的流施加的力构造成将所述密封盖从所述第一缩回位置移动到所述第二密封位置。

技术方案6. 根据技术方案1所述的密封系统,其中,所述密封盖和所述密封脊各自从相应的第一端部线性地延伸到相应的第二端部。

技术方案7. 根据技术方案1所述的密封系统,其中,所述密封盖和所述密封脊各自从相应的第一端部弧形地延伸到相应的第二端部。

技术方案8. 根据技术方案1所述的密封系统,其中,所述密封脊轴向地延伸并且包括第一端部和相对的第二端部,且所述密封盖在与所述密封脊第一端部对应的第一端部和与所述密封脊第二端部对应的第二端部之间延伸。

技术方案9. 根据技术方案1所述的密封系统,其中,所述密封脊围绕所述第二构件的圆周轴向地延伸,并且所述密封盖还包括与所述密封脊的形状互补的弧形形状。

技术方案10. 根据技术方案1所述的密封系统,其中,所述第一构件和所述第二构件中的一个由金属材料制造,且其中所述第一构件和所述第二构件中的另一个由陶瓷基质复合物材料制造。

技术方案11. 根据技术方案1所述的密封系统,其中,所述密封盖的所述端部壁包括其中的凹部和通过其的至少一个开口,所述至少一个开口构造成允许所述密封触发流体的至少一部分流动通过其,以在所述凹部内产生气垫,以减少所述端部壁和所述密封面之间的接触。

技术方案12. 根据技术方案1所述的密封系统,其中,所述密封盖由金属材料和复合材料中的至少一者制造。

技术方案13. 一种操作用于密封两个相邻构件之间的间隙的密封系统的方法,所述方法包括:

将密封盖定位在包括密封面的第一构件和第二构件之间,所述第二构件包括从所述第二构件的表面朝所述密封面延伸的密封脊,以及延伸通过所述第二构件和所述密封脊的流体管道;和

通过所述流体管道从流体源引导密封触发流体,所述引导在所述密封盖上施加力以将所述密封盖从第一缩回位置移动到第二密封位置,在所述第一缩回位置,所述密封盖匹配地接合所述第一构件的密封脊,在所述第二密封位置,所述密封盖接触所述第一构件的密封面。

技术方案14. 根据技术方案13所述的方法,其中,在所述第一缩回位置,间隙形成于所述密封面和所述密封盖之间,所述引导至少部分地密封所述间隙。

技术方案15. 根据技术方案13所述的方法,其中,所述第一构件和所述第二构件彼此周向地间隔开,其中所述定位包括将所述密封盖以基本上轴向延伸的定向定位在所述第一构件和所述第二构件之间。

技术方案16. 根据技术方案13所述的方法,其中,所述第一构件和所述第二构件彼此轴向地间隔开,其中所述定位包括将所述密封盖以基本上周向延伸的定向定位在所述第一构件和所述第二构件之间。

技术方案17. 一种燃气涡轮发动机,包括:

核心涡轮发动机,其包括压缩机、燃烧器和涡轮;和

分段的涡轮护罩,其至少部分地围绕所述涡轮,所述分段的涡轮护罩包括围绕所述涡轮周向地布置的多个护罩节段,其中所述多个护罩节段包括:

包括密封面的第一护罩节段;

第二护罩节段,其包括:

从所述第二护罩节段的表面朝所述密封面延伸的密封脊;和

延伸通过所述第二节段和所述密封脊的流体管道,所述流体管道构造成从流体源引导密封触发流体,且

所述分段的涡轮护罩还包括构造成匹配地接合所述密封脊的密封盖,所述密封盖包括:

端部壁,其可定位在所述密封面和所述密封脊之间;和

成对的密封腿部,其从所述端部壁朝所述第二节段的所述表面延伸。

技术方案18. 根据技术方案17所述的燃气涡轮发动机,其中,所述密封盖可在第一缩回位置和第二密封位置之间移动,在所述第一缩回位置,间隙形成于所述密封面和所述端部壁之间,在所述第二密封位置,所述密封面和所述端部壁接触。

技术方案19. 根据技术方案18所述的燃气涡轮发动机,其中,由所述密封触发流体的流施加的力构造成将所述密封盖从所述第一缩回位置移动到所述第二密封位置。

技术方案20. 根据技术方案17所述的燃气涡轮发动机,其中,所述密封盖由金属材料和陶瓷基质复合物材料中的至少一者制造。

附图说明

当参照附图阅读下面的详细描述时,将更好地理解本公开的这些和其他特征、方面以及优点,其中相似标号代表贯穿附图的相似部分,其中:

图1为示例性发动机的示意图;

图2A和2B为可用于图1中示出的发动机中的第一示例性密封系统的侧截面图;

图3为图2A和2B中示出的密封系统的透视图;

图4A和4B为可用于图1中示出的发动机中的第二示例性密封系统的侧截面图;以及

图5为图4A和4B中示出的密封系统的透视图。

除非另外指出,本文提供的附图意在图示本公开的实施例的特征。这些特征被认为是可应用于包括本公开的一个或多个实施例的各种系统中。因而,附图不意味着包括本领域普通技术人员已知的用于实施本文公开的实施例所需的所有常规特征。

零件清单

发动机 100

纵向轴线 202

风扇组件 204

核心涡轮发动机 206

发动机壳 208

压缩机区段 220

LP压缩机 222

HP压缩机 224

燃烧区段 226

涡轮区段 227

HP涡轮 228

周向涡轮护罩 229

LP涡轮 230

周向涡轮护罩 231

喷气排气喷嘴区段 232

周向喷嘴 233

HP轴 234

LP轴 236

核心空气流路 237

风扇 238

机舱 250

下游区段 254

旁通空气流通道 256

一定量的空气 258

入口 260

第一部分 262

第二部分 264

燃烧气体 266

密封系统 300

第一构造 302

第二构造 304

第一构件 310

第二构件 312

周向方向 314

节段 316

节段 318

主体 320

侧壁 322

密封面 324

主体 330

侧壁 332

第一表面 334

密封脊 336

间隙 338

第一端部 340

第二端部 342

第一/端部面 344

第二/顶部面 346

第三/底部面 348

第四/左面 350

第五/右面 352

流体管道 354

密封-触发流体 356

密封盖 360

端部壁 362

密封腿部 364

第一端部 366

第二端部 368

旁通空气 370

密封系统 500

第一构造 502

第二构造 504

第一构件 510

第二构件 512

轴向方向 514

主体 520

侧壁 522

密封面 524

主体 530

侧壁 532

第一表面 534

密封脊 536

间隙 538

圆周 540

第一/端部面 544

第二/顶部面 546

第三/底部面 548

流体管道 554

密封-触发流体 556

密封盖 560

端部壁 562

密封腿部 564

旁通空气 570

凹部 572

开口 574。

具体实施方式

在下面的说明书和权利要求中,将参照许多用语,其将限定为具有下面的意思。

单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数参照,除非上下文另外明确指出。

“可选”或“可选地”意味着随后描述的事件或情况可发生或可不发生,并且描述包括事件发生的情形及事件不发生的情形。

如本文贯穿说明书和权利要求使用的近似语言可用来修饰可允许在不导致其涉及的基本功能的变化的情况下改变的任何数量表达。因此,由一个或多个例如“大约”、“大致”和“基本上”的用语修饰的值不限制于指定的准确值。在至少一些情况中,近似语言可对应于用于测量值的仪器的精度。这里以及贯穿说明书和权利要求,范围限制可组合和/或互换;这样的范围是确定的且包括包含在其中的所有子范围,除非上下文或语言另外指出。

如本文使用的用语“轴向”和“轴向地”是指基本上平行于发动机的中心线延伸的方向和定向。此外,用语“径向”和“径向地”是指基本上垂直于发动机的中心线延伸的方向和定向。此外,如本文使用,用语“周向”和“周向地”是指围绕发动机的中心线弧形地延伸的方向和定向。

本文描述的密封系统的实施例提供了用于改进高温环境中的分开的构件之间的密封的成本效率合算的方法。密封系统可适于在构件的两个节段(例如,涡轮护罩的节段)之间使用和/或在两个分开的构件(例如,涡轮护罩和喷嘴之间)之间使用。定位于两个构件之间的密封盖在缩回位置和密封位置之间选择性地移动。特别地,流体被引导通过其中一个构件,并且流体在密封盖上的压力推动密封盖到密封位置中。密封盖由能够承受高温的材料制造,并且由密封盖实现的密封比常规顺应性密封经受更少的应力,并且因而可为低应力或实际上无应力密封。因此,本文描述的密封系统有助于改进构件密封件的操作寿命、降低其维护和/或更换成本。

图1为根据本公开的示例性实施例的发动机100的示意性截面图。在示例性实施例中,发动机100体现为高旁通涡轮风扇喷气发动机。如图1中所示,发动机100限定轴向方向A(平行于为了参照提供的纵向轴线202延伸)以及径向方向R。大体上,发动机100包括风扇组件204和布置在风扇组件204下游的核心涡轮发动机206。在示例性实施例中,核心涡轮发动机206包括发动机壳208,其以串流关系至少部分地围绕:包括增压器或低压(LP)压缩机222和高压(HP)压缩机224的压缩机区段220;燃烧区段226;包括由周向涡轮护罩229围绕的高压(HP)涡轮228以及由周向涡轮护罩231围绕的低压(LP)涡轮230的涡轮区段227;以及包括周向喷嘴233的喷气排气喷嘴区段232。压缩机区段220、燃烧区段226、涡轮区段227以及喷嘴区段232一起限定核心空气流路237。

风扇组件204包括风扇238,以及环形风扇壳或周向地围绕风扇238和/或核心涡轮发动机206的至少一部分的外机舱250。机舱250的下游区段254可在核心涡轮发动机206的外部部分上延伸,以便限定其间的旁通空气流通道256。

在发动机100的操作期间,一定量的空气258进入发动机100。当一定量的空气258通过风扇组件204时,一定量的空气258的第一部分262引导或传送到旁通空气流通道256中,并且一定量的空气258的第二部分264引导或传送到核心空气流路237中,或更特别地到LP压缩机222中。第二部分264的压力在其传送通过高压(HP)压缩机224并且到燃烧区段226中时增加,在该处,其与燃料混合并燃烧以提供燃烧气体266。燃烧气体266传送通过HP涡轮228和/或LP涡轮230,在该处提取来自燃烧气体266的热能和/或动能以驱动LP压缩机222、HP压缩机224和/或风扇238旋转。燃烧气体266随后传送通过核心涡轮发动机206的喷气排气喷嘴区段232以提供推进推力。

发动机100在图中仅以示例的方式描述,在其他示例性实施例中,发动机100可具有任何其他适合的构造,包括例如涡轮螺旋桨发动机、军用发动机以及船用或陆基航改式发动机。

图2A和2B各自为可在发动机100(图1中示出)中使用的密封系统300的第一示例性实施例的侧截面图。更特别地,图2A为在发动机100未操作时处于第一构造302的密封系统300的侧截面图,而图2B为在发动机100操作时处于第二密封构造304的密封系统300的侧截面图。图3为图2A和2B中示出的密封系统300的透视图。在图示的实施例中,密封系统300提供第一构件310和第二构件312之间的密封,其中第一构件310和第二构件312为周向发动机构件的节段。例如,在一个实施例中,第一构件310和第二构件312为周向涡轮护罩229,231中的一个或周向喷嘴233的节段。第二构件312与第一构件310(为方便标记了周向方向314)周向相邻地定位。

在图示的实施例中,第一构件310包括主体320,以及从主体320延伸的侧壁322。侧壁322限定第一构件310的密封面324。第一构件310由适合于使第一构件310能够起作用且承受第一构件310的环境中经受的温度的任何材料制造。例如,在第一构件310为周向涡轮护罩229,231中的一个或周向喷嘴233的节段316的情况下,第一构件310可由金属材料或陶瓷或陶瓷基质复合物(CMC)材料制造。

第二构件312包括主体330,以及从主体330延伸的侧壁332。侧壁332限定第二构件312的第一表面334。突起物或密封脊336沿周向方向314从第一表面334延伸。更特别地,当第一构件310和第二构件312相对于彼此周向地定位时,密封脊336沿周向方向314朝密封面324延伸。间隙338限定于密封面324和密封脊336之间。间隙338沿周向方向314延伸。在图示的实施例中,如图3中所示,密封脊336从第一端部340延伸到第二端部342。密封脊336可从第一端部340线性地延伸到第二端部342,从第一端部340弧形地延伸到第二端部342,和/或成任何其它定向或在第一端部340和第二端部342之间带有任何其他轮廓。密封脊336限定第一或端部面344、第二或顶部面346和第三或底部面348。密封脊336还限定在第一端部340处的第四或左面350以及在第二端部342处的第五或右面352。

第二构件312还包括延伸通过侧壁332的至少一个通道或流体管道354。在图示的实施例中,流体管道354还延伸通过密封脊336。流体管道354引导密封-触发流体356(见图2B)通过其。密封-触发流体356源于流体源处,例如来自HP压缩机级或HP压缩机224的出口(图1中示出)的空气流的源。

第二构件312由适合于使第二构件312能够起作用且承受第二构件312的环境中经受的温度的任何材料制造。例如,在第二构件312为周向涡轮护罩229,231中的一个或周向喷嘴233的节段318的情况下,第二构件312可由金属材料或陶瓷或CMC材料制造。

密封系统300还包括密封盖360。密封盖360定位在第一构件310和第二构件312之间。更具体地说,密封盖360定位于密封面324和第二构件第一表面334之间的间隙338中。当密封系统300处于第一构造302时,密封盖360可在第一缩回位置,且当密封系统300处于第二构造304时在第二密封(或延伸)位置。当密封盖360在第二密封位置时,密封盖360基本上密封间隙338。

密封盖360包括端部壁362和从端部壁362延伸的成对的腿部364(也称作“密封腿部”364)。端部壁362可定位在密封面324和密封脊336之间。密封腿部364从端部壁362朝第二构件第一表面334延伸。在示例性实施例中,密封腿部364具有大于密封脊336和密封面324之间的间隙338的长度,使得密封盖360保持在任何位置至少部分地定位在密封脊336上。在图示的实施例中,密封盖360匹配地接合密封脊336。更具体地说,密封腿部364接合密封脊336的顶部面346和底部面348。当密封盖360在第一缩回位置(见图3)时,端部壁362也可接合密封脊336的端部面344。密封盖360从第一端部366延伸到第二端部368(见图3)。密封盖360可从第一端部366线性地延伸到第二端部368,从第一端部366弧形地延伸到第二端部368,和/或成任何其他定向或在第一端部366和第二端部368之间带有任何其他轮廓。在示例性实施例中,密封盖第一端部366大体上对应于密封脊第一端部340,且密封盖第二端部368大体上对应于密封脊第二端部342。此外,如图4中所示,密封盖360的轮廓大体上对应于密封脊336的轮廓。

在图示的实施例中,密封盖360可由适合于承受第一构件310和第二构件312的环境中经受的温度的任何材料制造。例如,在第一构件310和第二构件312为周向涡轮护罩229,231中的一个或周向喷嘴233的节段316,318的情况下,密封盖360由金属材料或陶瓷或CMC材料制造。

密封盖360可在第一缩回位置和第二密封位置之间移动。在图示的实施例中,密封盖360以类似活塞的方式移动或浮动以在第一缩回位置和第二密封位置之间转变。特别地,通过流体管道354引导密封-触发流体356,并且由密封-触发流体356的流施加的力将密封盖360从第一缩回位置移动到第二密封位置。端部壁362接触密封面324以基本上密封间隙338。在图示的实施例中,由密封盖360提供的密封比常规顺应性密封件经受更少的应力。

在示例性实施例中,“基本上密封”是指密封的功能性水平允许很少的(如果有)旁通空气通过其。在图2A-图3的图示的实施例中,密封盖360维持有限的旁通空气370在端部壁362和密封面324之间经过。此外,此有限量的旁通空气370有助于密封盖360的冷却,密封盖在与密封面324接触时可经受高温。

在一些备选实施例中,密封系统300可包括一个或多个元件,其构造成例如在未引导密封-触发流体356通过流体管道354时将密封盖360从第二密封位置偏置回到第一缩回位置中。偏置元件可包括例如弹簧或其他这种偏置部件。

图4A和4B为可在发动机100(图1中示出)中使用的密封系统500的第二示例性实施例的侧截面图。更特别地,图4A为在发动机100未操作时处于第一构造502的密封系统500的侧截面图,而图4B为在发动机100操作时处于第二密封构造504的密封系统500的侧截面图。图5为图4A和4B中示出的密封系统500的透视图。在图示的实施例中,密封系统500提供第一构件510和第二构件512之间的密封,其中第一构件510和第二构件512为分开的轴向相邻的发动机构件。例如,在一个实施例中,第一构件510和第二构件512分别为周向涡轮护罩229,231中的一个和周向喷嘴233。第二构件512沿轴向方向514(平行于图1中示出的轴向方向A)与第一构件510相邻地布置。

在图示的实施例中,第一构件510包括主体520以及从主体520延伸的侧壁522。侧壁522限定第一构件510的密封面524。第一构件510由适合于使第一构件510能够起作用且承受第一构件510的环境中经受的温度的任何材料制造。例如,在第一构件510为周向涡轮护罩229,231中的一个或周向喷嘴233的情况下,第一构件510可由金属材料或陶瓷或陶瓷基质复合物(CMC)材料制造。

第二构件512包括主体530以及从主体530延伸的侧壁532。侧壁532限定第二构件512的第一表面534。密封脊536沿轴向方向514从第一表面534延伸。更特别地,当第一构件510和第二构件512相对于彼此轴向地定位时,密封脊536沿轴向方向514朝密封面524延伸。间隙538限定在密封面524和密封脊536之间,间隙538沿轴向方向514延伸。在图示的实施例中,密封脊536围绕第二构件512的整个圆周540轴向延伸,如图5中所示的那样。换句话说,密封脊536可具有基本上弧形的轮廓或形状。密封脊536限定第一或端部面544、第二或顶部面546和第三或底部面548。

第二构件512还包括延伸通过侧壁532的至少一个通道或流体管道554。在图示的实施例中,流体管道554还延伸通过密封脊536。流体管道554引导密封-触发流体556(见图4B)通过其。密封-触发流体556源于流体源处,例如来自HP压缩机级或HP压缩机224的出口(图1中示出)的空气流的源。

第二构件512由适合于使第二构件512能够起作用且承受第二构件512的环境中经受的温度的任何材料制造。例如,在第二构件512为周向涡轮护罩229,231中的一个或周向喷嘴233的情况下,第二构件512可由金属材料或陶瓷或CMC材料制造。

密封系统500还包括密封盖560。密封盖560定位在第一构件510和第二构件512之间。更具体地说,密封盖560定位在密封面524和第二构件第一表面534之间的间隙538中。当密封系统500处于第一构造502时,密封盖560在第一缩回位置,且当密封系统500处于第二构造504时在第二密封位置。当密封盖在第二密封位置时,密封盖560基本上密封间隙538。

密封盖560包括端部壁562和从端部壁562延伸的密封腿部564。端部壁562可定位在密封面524和密封脊536之间。密封腿部564从端部壁562朝第二构件第一表面534延伸。在示例性实施例中,密封腿部564具有大于密封脊536和密封面524之间的间隙538的长度,使得密封盖560保持在任何位置至少部分地定位在密封脊536上。在图示的实施例中,密封盖560匹配地接合密封脊536。更具体地说,密封腿部564接合密封脊536的顶部面546和底部面548。当密封盖560在第一缩回位置(见图4A)时,端部壁562也可接合密封脊536的端部面544。在示例性实施例中,如图5中所示,密封盖560的轮廓大体上对应于密封脊536的轮廓。换句话说,密封盖560具有基本上弧形的轮廓或形状。

在备选实施例中,密封脊536不完全围绕第二构件512的圆周540延伸。例如,密封脊536可仅围绕圆周540的一部分延伸。在这样的实施例中,密封盖560的轮廓或形状仍大体上对应于密封脊536的轮廓或形状。例如,密封盖560的第一和第二端部大体上对应于密封脊536的第一和第二端部。

在图示的实施例中,密封盖560可由适合于承受第一构件510和第二构件512的环境中经受的温度的任何材料制造。例如,在第一构件510和第二构件512为周向涡轮护罩229,231中的一个或周向喷嘴233的情况下,密封盖560由金属材料或陶瓷或CMC材料制造。

密封盖560可在第一缩回位置和第二密封位置之间移动。在图示的实施例中,密封盖560以类似活塞的方式移动以在第一缩回位置和第二密封位置之间转变。特别地,通过流体管道554引导密封-触发流体556,并且由密封-触发流体556的流施加的力将密封盖560从第一缩回位置移动到第二密封位置。端部壁562接触密封面524以基本上密封间隙538。在图示的实施例中,由密封盖560提供的密封比常规顺应性密封具有更低的应力。

在图4A-图5的图示的实施例中,密封盖560维持有限的旁通空气570在端部壁562和密封面524之间经过。此外,此有限量的旁通空气570有助于密封盖560的冷却,密封盖在与密封面524接触时可经受高温。此外,密封盖560不经受与密封面524的接触。特别地,限定在端部壁562中的凹部572在端部壁562和密封面524之间有效地产生气垫,其有助于减少或消除端部壁562和密封面524之间的接触,且因此,减少密封面524和端部壁562之间的磨损。在凹部572内,端部壁562中的一个或多个开口574(见图5)使密封-触发流体566的至少一部分能够转移通过端部壁562以在凹部572内产生气垫。

上文描述的密封系统提供用于密封机械构件之间的间隙的有效方法。特别地,上文所述的密封系统包括由间隙分开的两个构件。密封系统还包括在缩回位置(其中构件之间的间隙是打开的)和延伸或密封位置(其中间隙是至少部分密封的)之间移动的密封盖。本文公开的实施例有助于在构件之间产生低应力(或无应力)密封,其有助于改进高温环境中的密封的可操作寿命。

上文详细描述了密封系统的示例性实施例。密封系统以及操作这种系统的方法和构件装置不限于本文描述的特定实施例,而是,系统的构件和/或方法的步骤可与本文描述的其他构件和/步骤独立地且分别地利用。例如,密封系统还可与在两个构件之间需要密封的其他系统组合使用,并且不限于仅关于本文描述的系统和方法实施。相反地,示例性实施例可在任何两个周向间隔开的构件之间、任何两个轴向间隔开的构件之间和/或在旋转构件和固定构件之间实施和使用。

虽然本公开的各种实施例的特定特征可能在一些附图中示出且未在其他附图中示出,这仅是为了方便。根据本公开的原理,附图的任何特征可与任何其他附图的任何特征组合来引用和/或要求保护。

该书面描述使用示例来公开实施例,包括最佳模式,并且还使本领域普通技术人员能够实施实施例,包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何并入的方法。本公开可申请专利的范围由权利要求限定,且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例具有不与权利要求的字面语言不同的结构元件,或如果这些其他示例包括与权利要求的字面语言无实质差异的等同结构元件,则意在使这些其他示例处于权利要求的范围内。

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