效率损失。如上所述，为了降低蒸汽40的穿过端部封装区32的泄漏，在示范实施例中，蒸汽涡轮发动机10包括大体以52指出的独特的抽吸面密封组件。
[0036]图3是可与蒸汽涡轮发动机10(图1所示)一起使用的抽吸面密封组件52的示意剖面图。图3显示了在发动机10的无压力或低压负载条件下处于打开位置的面密封组件52。图4是当发动机10在比图3所示高的压力负载下操作时，显示为处于中间位置的抽吸面密封组件52的示意剖面图。图5是当发动机10在比图4所示高的压力负载状态下至少以基本负载操作时，处于密封位置的抽吸面密封组件52的示意剖面图。在示范实施例中，面密封组件52有助于降低或阻止加压工艺流体(例如蒸汽40)在相对低压区54与相对高压区域56之间的的泄漏。在示范实施例中，面密封组件52是在涡轮级12的入口侧11上定位在轴14与壳体16的内壳44之间的高压密封件。如上所述，尽管示出了蒸汽涡轮发动机10，但是面密封组件52可在期望或要求自调整密封件的任何应用中使用。在示范实施例中，面密封组件52包括与轴14的中心线轴线24共心且围绕其延伸的旋转密封环58、固定密封环60、和密封外罩62。旋转密封环58和固定密封环60共同形成用于蒸汽40的迂回或曲折泄漏流路64，且还形成初级密封件66以密封路径64。
[0037]在示范实施例中，旋转密封环58联接至轴14并且能够与其一起旋转。备选地，旋转密封环58可形成为轴14的一体部分。在示范实施例中，旋转密封环58为大体盘形并包括轴向面对的旋转密封表面68，该表面68包括流体动力特征，例如限定在其中的通道或凹槽70。在发动机10操作期间，凹槽70引导旋转密封环58与固定密封环60之间的工艺流体(例如蒸汽40)，因此形成了大体为大约0.002英寸厚或更少的工艺流体膜层。备选地或此外，凹槽70可形成在固定密封环60的固定密封表面72中。固定密封表面72定位为紧接旋转密封环58的旋转密封表面68，使得轴向定向的间隙74限定在表面68和72之间。
[0038]在示范实施例中，密封外罩62构造为将固定密封环60联接至壳体16的内壳44。在一些实施例中，密封外罩62可与壳体16的内壳44 一体化。此外,在一些备选实施例中，固定密封环60可直接地联接至内壳44。密封外罩62是非旋转、轴向延伸的构件，其包括径向次级密封件76，该次级密封件76使固定密封环60能够轴向地滑动以跟随动态地处于轴向平移中的旋转密封环58，同时提供密封。密封外罩62还包括一个或更多个弹簧座78，弹簧座78构造为在其中容纳偏置构件80，诸如弹簧。偏置构件80在弹簧座78与固定密封环60之间延伸，并构造为在无压力或低压负载条件下从旋转密封环58离开地偏置固定密封环60，以使可旋转轴14能够旋转，而没有表面68和72之间的最初接触。密封外罩62可包括径向向内延伸的对齐部件82，对齐部件82联接至形成在固定密封环60外缘上的对齐槽道84。固定密封环60联接至密封外罩62，使得固定密封环60能够沿着中心线轴线24轴向移动，并且不能够横向或可旋转地移动。槽道中的舌状物联接作为防旋转特征操作，以阻止次级密封环60与旋转密封环58 —起旋转。
[0039]在示范实施例中，抽吸面密封组件52包括辅助密封件86，辅助密封件86定位为紧接旋转密封环58的径向外端88。辅助密封件86构造为约束穿过泄漏路径64的空气流，并在发动机10操作时形成充分压力，以沿着轴线24(图1和图2所示)向旋转密封环58，并且更具体地，向旋转密封表面68驱动固定密封环60。径向外端88包括径向外表面90，径向外表面90在旋转密封表面68与旋转密封环58的相对上游表面92之间轴向地延伸。径向外表面90包括倾斜部分94，倾斜部分94相对于旋转密封表面68倾斜地定向，S卩，径向外表面90的至少一部分不平行于中心线轴线24。在示范实施例中，倾斜部分94是基本平面的，使得其从径向外端88向转子14径向向内倾斜，使得上游表面92的长度比旋转密封表面68的长度短。备选地，倾斜部分94可为基本弧形的而非平面的。在示范实施例中，倾斜部分94在旋转密封表面68与上游表面92之间仅延伸局部距离。备选地，倾斜部分94可在表面68和92之间延伸全部距离。通常，倾斜部分94在表面68和92之间延伸有助于辅助密封件86如在本文中描述地操作的任意距离。
[0040]在示范实施例中，辅助密封件86也通过延伸部件96形成，延伸部件96从固定密封环60跨过泄漏路径64轴向地延伸。延伸部件96的远端包括至少一个辅助密封齿98，使得密封齿98从旋转密封环58的径向外端88径向向外地定位。密封齿98向径向外端88径向向内延伸并在齿顶端100处结束。在示范实施例中，齿顶端100从倾斜部分94径向向外地定位，使得径向定向的间隙102限定在齿顶端100与径向外表面90的倾斜部分94之间。
[0041]在发动机10的操作期间，抽吸面密封件52构造为由于力作用在固定密封环60上而能够在打开位置与密封位置之间沿着轴线24轴向地移动。这些力是在低压和高压区域54和56中的压力作用在固定密封环60的各种表面上的结果。在低功率或无功率条件下，抽吸面密封组件52处于打开位置(图3所示)，使得固定密封环60和固定密封表面72被偏置构件80从旋转密封环58和旋转密封表面68离开地偏置。在打开位置中，发动机10在低压或无压力负载下操作，并且/或者高压区域56和低压区域54中的压力基本相等。偏置构件80从旋转密封环58离开地驱动固定密封环60，使得轴向间隙74限定宽度仍然在打开位置中，辅助密封件86的密封齿98定位为从倾斜部分94径向向外，并且基本在旋转密封表面68与上游表面92之间的中间，使得间隙102限定比W/j、的宽度W2。
[0042]在示范实施例中，一旦发动机10已经启动，并且在其达到基础操作负载之前，则抽吸面密封件52处于中间位置(图4所示)。当发动机10启动时，密封齿98约束高压泄漏空气从高压区域56穿过泄漏路径64并进入低压区域54中的流，因此引起区域54和56之间的压差。低压和高压区域54和56之间的压差作用为固定密封环60上的关闭压力，并克服由偏置构件80引起的偏置力，以向旋转密封环驱动固定密封环60。在这种中间位置中，压差向旋转密封环58偏置固定密封环60，使得轴向间隙74限定比宽度W1小的宽度W 3。此外，当固定密封环60向旋转密封环58移动时，密封齿100沿着倾斜部分94向上游表面92轴向地移动，使得间隙102限定比宽度胃2大的宽度W4。在中间位置中，间隙74比在打开位置中窄且间隙102比在打开位置中宽。径向外表面90的倾斜斜坡形状使间隙102能够在固定密封环60向旋转密封环58轴向地移动时变宽。间隙102的变宽和间隙74的变窄作用以减少低压区域54与高压区域56之间的压差，使得固定密封环60向旋转密封环58前进的速度降低。
[0043]在更高功率操作期间，例如当发动机10在基础负载下操作时，抽吸面密封组件52处于密封位置(图5所示)，以进一步约束空气从高压区域56至低压区域54的流，因此充分密封泄漏流路径64并且提高发动机10的效率。在发动机10的压力负载也升高时，高压区域56中的压力上升，因此导致固定密封环60沿着轴线24向旋转密封环58进一步前进，这导致轴向间隙74进一步变