密封组件及其相关方法与流程

本说明书的实施例大体上涉及用于机器的密封组件，且更具体地涉及用于密封组件的阻尼偏压部件及其相关联的方法。

背景技术：

在密封组件(例如，面密封组件)中，定子密封构件经由驱动部件联接至定子。定子密封构件通过多个偏压部件(诸如设置在驱动部件中的螺旋弹簧)，沿着面密封组件的轴向方向移动。在运行期间，定子密封构件维持与面密封组件的转子密封构件的间隙。大体上，定子密封构件包括舌片，且驱动部件具有凹槽，以允许舌片沿凹槽滑动来使定子密封构件沿轴向方向移动。在使用期期间，凹槽可由灰尘颗粒堵塞，从而阻碍/限制定子密封构件的轴向移动。螺旋弹簧的使用可进一步限制定子密封构件的轴向移动的跨度。此外，螺旋弹簧可过度或适度响应于振动，从而不能有效地减弱振动，导致定子和/或转子密封构件快速磨损。

技术实现要素：

根据本说明书的方面，公开了一种密封组件。密封组件包括可旋转密封构件、非可旋转密封构件，以及多对弯曲部。非可旋转密封构件设置成面对可旋转密封构件。多对弯曲部沿密封组件的周向方向与彼此间隔开。多对弯曲部中的每对包括第一弯曲部和第二弯曲部，它们设置在受应力状态下，使得第一弯曲部的一部分和第二弯曲部的一部分与彼此接触。此外，第一弯曲部的端部和第二弯曲部的端部联接至彼此，且联接至非可旋转密封构件。

根据本说明书的另一个方面，公开了一种机器。该机器包括定子壳体、转子和密封组件(诸如面密封组件)。转子设置在定子壳体中。密封组件设置在定子壳体与转子之间。密封组件包括可旋转密封构件、非可旋转密封构件，以及多对弯曲部。可旋转密封构件联接至转子。非可旋转密封构件设置成面对可旋转密封构件。多对弯曲部沿密封组件的周向方向设置成与彼此间隔开。多对弯曲部中的每对包括第一弯曲部和第二弯曲部，它们设置在第一受应力状态下，使得第一弯曲部的一部分和第二弯曲部的一部分与彼此接触。此外，第一弯曲部的第一端部和第二弯曲部的第一端部联接至彼此，且联接至非可旋转密封构件。类似地，第一弯曲部的第二端部和第二弯曲部的第二端部联接至彼此且联接至定子壳体。

根据本说明书的又一个方面，公开了一种运行密封组件的方法。该方法涉及驱动联接至设在定子壳体内的转子的可旋转密封构件。该方法还涉及经由非可旋转密封构件将加压流体注射至可旋转密封构件上，以及在限定于可旋转密封构件与非可旋转密封构件之间的间隙中形成加压流体和过程流体的层。此外，该方法涉及调节过程流体的穿过间隙的一部分的流。此外，该方法涉及使用多对弯曲部，使非可旋转密封构件相对于可旋转密封构件沿轴向方向移动。多对弯曲部中的每对包括第一弯曲部和第二弯曲部，它们设置在受应力状态下，使得第一弯曲部的一部分和第二弯曲部的一部分与彼此接触。此外，第一弯曲部的第一端部和第二弯曲部的第一端部联接至彼此，且联接至非可旋转密封构件，且第一弯曲部的第二端部和第二弯曲部的第二端部联接至彼此，且联接至定子壳体。此外，该方法涉及使用多对弯曲部，以及加压流体和过程流体的层调节非可旋转密封构件的移动，以维持非可旋转密封构件与可旋转密封构件之间的间隙。该方法还涉及通过使第一弯曲部和第二弯曲部相对于彼此偏压来阻尼非可旋转密封构件和定子壳体的振动。

技术方案1.一种密封组件，包括：

可旋转密封构件；

设置成面对所述可旋转密封构件的非可旋转密封构件；以及

沿所述密封组件的周向方向与彼此间隔开的多对弯曲部，

其中所述多对弯曲部中的每对包括第一弯曲部和第二弯曲部，所述第一弯曲部和第二弯曲部设置在受应力状态下，使得所述第一弯曲部的一部分和所述第二弯曲部的一部分与彼此接触，并且其中所述第一弯曲部的端部和所述第二弯曲部的端部联接至彼此且联接至所述非可旋转密封构件。

技术方案2.根据技术方案1所述的密封组件，其特征在于，所述密封组件还包括多个第三弯曲部，其中所述多个第三弯曲部中的至少一个第三弯曲部设置在所述第一弯曲部与所述第二弯曲部之间。

技术方案3.根据技术方案2所述的密封组件，其特征在于，所述密封组件还包括：

多个第一楔形垫圈；

多个第二楔形垫圈；以及

多个紧固件，

其中所述多个第一楔形垫圈设置在所述第一弯曲部与所述至少一个第三弯曲部之间，其中所述第二楔形垫圈设置在所述第二弯曲部与所述至少一个第三弯曲部之间，并且其中所述第一弯曲部和所述第二弯曲部经由多个紧固件联接至彼此，所述紧固件延伸穿过所述多个第一楔形垫圈和第二楔形垫圈，以及所述至少一个第三弯曲部。

技术方案4.根据技术方案3所述的密封组件，其特征在于，所述多个第一楔形垫圈和所述第一弯曲部与彼此整体结合，并且其中所述多个第二楔形垫圈和所述第二弯曲部与彼此整体结合。

技术方案5.根据技术方案3所述的密封组件，其特征在于，所述第一弯曲部的部分接触所述至少一个第三弯曲部的第一外周表面的一部分，并且所述第二弯曲部的部分接触所述至少一个第三弯曲部的第二外周表面的一部分。

技术方案6.根据技术方案5所述的密封组件，其特征在于，所述第一外周表面的所述部分和所述第二外周表面的所述部分中的至少一个包括耐磨涂层。

技术方案7.根据技术方案5所述的密封组件，其特征在于，所述第一弯曲部的所述部分和所述第二弯曲部的所述部分中的至少一个包括耐磨涂层。

技术方案8.根据技术方案5所述的密封组件，其特征在于，所述第一弯曲部和所述第二弯曲部及所述至少一个第三弯曲部中的至少一个包括片簧。

技术方案9.根据技术方案8所述的密封组件，其特征在于，所述片簧包括与彼此接触的一个或多个垫片。

技术方案10.根据技术方案8所述的密封组件，其特征在于，所述第一弯曲部和所述第二弯曲部及所述至少一个第三弯曲部中的至少一个包括桁架状结构。

技术方案11.根据技术方案3所述的密封组件，其特征在于，所述至少一个第三弯曲部包括第一端部和第二端部，并且其中所述第一端部和所述第二端部中的一个联接至所述第一弯曲部或所述第二弯曲部。

技术方案12.根据技术方案11所述的密封组件，其特征在于，所述第一弯曲部和所述第二弯曲部中的至少一个包括片簧，并且其中所述至少一个第三弯曲部包括波状弹簧、w形弹簧和v形弹簧中的至少一种。

技术方案13.一种机器，包括：

定子壳体；

设置在所述定子壳体中的转子；

设置在所述定子壳体与所述转子之间的密封组件，其中所述密封组件包括：

联接至所述转子的可旋转密封构件；

设置成面对所述可旋转密封构件的非可旋转密封构件；以及

设置成沿所述密封组件的周向方向与彼此间隔开的多对弯曲部，

其中所述多对弯曲部中的每对包括第一弯曲部和第二弯曲部，所述第一弯曲部和第二弯曲部设置在受应力状态下使得所述第一弯曲部的一部分和所述第二弯曲部的一部分与彼此接触，其中所述第一弯曲部的第一端部和所述第二弯曲部的第一端部联接至彼此且联接至所述非可旋转密封构件，并且其中所述第一弯曲部的第二端部和所述第二弯曲部的第二端部联接至彼此且联接至所述定子壳体。

技术方案14.根据技术方案13所述的机器，其特征在于，所述密封组件还包括多个第三弯曲部，其中所述多个第三弯曲部中的至少一个第三弯曲部设置在所述第一弯曲部与所述第二弯曲部之间。

技术方案15.根据技术方案14所述的机器，其特征在于，所述机器还包括：

多个第一楔形垫圈；

多个第二楔形垫圈；以及

多个紧固件，

其中所述多个第一楔形垫圈设置在所述第一弯曲部与所述至少一个第三弯曲部之间，其中所述第二楔形垫圈设置在所述第二弯曲部与所述至少一个第三弯曲部之间，并且其中所述第一弯曲部和所述第二弯曲部经由多个紧固件联接至彼此，所述紧固件延伸穿过所述多个第一楔形垫圈和第二楔形垫圈，以及所述至少一个第三弯曲部。

技术方案16.根据技术方案15所述的机器，其特征在于，所述多个第一楔形垫圈和所述第一弯曲部与彼此整体结合，并且其中所述多个第二楔形垫圈和所述第二弯曲部与彼此整体结合。

技术方案17.根据技术方案16所述的机器，其特征在于，所述第一弯曲部的部分接触所述至少一个第三弯曲部的第一外周表面的一部分，并且所述第二弯曲部的部分接触所述至少一个第三弯曲部的第二外周表面的一部分。

技术方案18.根据技术方案17所述的机器，其特征在于，所述第一外周表面的所述部分和所述第二外周表面的所述部分中的至少一个包括耐磨涂层，并且其中所述第一弯曲部的所述部分和所述第二弯曲部的所述部分中的至少一个包括耐磨涂层。

技术方案19.根据技术方案18所述的机器，其特征在于，所述第一弯曲部和所述第二弯曲部及所述至少一个第三弯曲部中的至少一个包括桁架状结构。

技术方案20.根据技术方案14所述的机器，其特征在于，所述至少一个第三弯曲部包括第一端部和第二端部，并且其中所述第一端部和所述第二端部中的一个联接至所述第一弯曲部或所述第二弯曲部。

技术方案21.根据技术方案20所述的机器，其特征在于，所述第一弯曲部和所述第二弯曲部中的至少一个包括片簧，其包括接触彼此的多个垫片，并且其中所述至少一个第三弯曲部包括波状弹簧、w形弹簧和v形弹簧中的至少一种。

技术方案22.一种方法，包括：

驱动联接至设在定子壳体内的转子的可旋转密封构件；

经由非可旋转密封构件将加压流体注射至所述可旋转密封构件上，并在限定于所述可旋转密封构件与所述非可旋转密封构件之间的间隙中形成所述加压流体和过程流体的层；

调节所述过程流体的穿过所述间隙的一部分的流；

使用多对弯曲部，使所述非可旋转密封构件沿轴向方向相对于所述可旋转密封构件移动，

其中所述多对弯曲部中的每对包括第一弯曲部和第二弯曲部，所述第一弯曲部和第二弯曲部设置在受应力状态下，使得所述第一弯曲部的一部分和所述第二弯曲部的一部分与彼此接触，其中所述第一弯曲部的第一端部和所述第二弯曲部的第一端部联接至彼此且联接至所述非可旋转密封构件，并且所述第一弯曲部的第二端部和所述第二弯曲部的第二端部联接至彼此且联接至所述定子壳体；

使用所述多对弯曲部以及所述加压流体和所述过程流体的层调节所述非可旋转密封构件的移动，以维持所述非可旋转密封构件与所述可旋转密封构件之间的间隙；以及

通过使所述第一弯曲部和所述第二弯曲部相对于彼此偏压来阻尼所述非可旋转密封构件和所述定子壳体的振动。

技术方案23.根据技术方案22所述的方法，其特征在于，阻尼所述非可旋转密封构件和所述定子壳体的振动还包括相对于多个第三弯曲部中的至少一个第三弯曲部偏压所述第一弯曲部和所述第二弯曲部，并且其中所述多个第三弯曲部中的至少一个第三弯曲部设置在所述第一弯曲部与所述第二弯曲部之间。

技术方案24.根据技术方案23所述的方法，其特征在于，所述方法还包括从所述非可旋转密封构件消散由于所述第一弯曲部的所述部分相对于所述至少一个第三弯曲部的第一外周表面的一部分摩擦，以及所述第二弯曲部的所述部分相对于所述至少一个第三弯曲部的第二外周表面的一部分摩擦而引起的热。

附图说明

本发明的实施例的这些及其它特征和方面将在参照附图阅读以下详细描述时变得更好理解，在附图中，遍及附图，相似的标号代表相似的部分，其中：

图1为根据本说明书的方面的包括定子、转子和密封组件的机器的一部分的局部透视图；

图2为根据本说明书的方面的图1中的转子的一部分的透视图；

图3为根据本说明书的方面的包括多对弯曲部中的第一弯曲部和第二弯曲部的图1中的密封组件的一部分的俯视图；

图4为根据本说明书的方面的多个第三弯曲部中的一个第三弯曲部的侧视图；

图5为根据本说明书的方面的密封组件的一部分的俯视图；

图6为根据本说明书的方面的密封组件的一部分的俯视图；

图7为根据本说明书的方面的密封组件的一部分的俯视图；

图8为根据本说明书的方面的密封组件的一部分的俯视图；以及

图9为示出根据本说明书的方面的运行密封组件的方法的流程图。

具体实施方式

本文所论述的实施例公开了一种密封组件，例如，用于诸如涡轮机的机器的面密封组件。在一些实施例中，涡轮机可包括但不限于燃气轮机、蒸汽涡轮、超临界二氧化碳涡轮、涡轮压缩机、水力涡轮等。密封组件包括可旋转密封构件、非可旋转密封构件，以及多对弯曲部。在一些实施例中，可旋转密封构件和非可旋转密封构件可共同地被称为“主密封件”。多对弯曲部沿密封组件的周向方向设置成与彼此间隔开。多对弯曲部中的每对包括第一弯曲部和第二弯曲部，它们设置在受应力状态下，使得第一弯曲部的一部分和第二弯曲部的一部分与彼此接触。本文中应注意到，用语“受应力状态”是指沿相互相反的方向的第一弯曲部和第二弯曲部的弯曲状态。例如，第一弯曲部向内弯曲，且第二弯曲部向外弯曲，使得第一弯曲部的一部分和第二弯曲部的一部分与彼此接触。此外，第一弯曲部的端部和第二弯曲部的端部联接至彼此，且联接至非可旋转密封构件。在某些实施例中，多对弯曲部构造成通过使第一弯曲部和第二弯曲部相对于彼此偏压来沿密封组件的轴向方向移动非可旋转密封构件并阻尼振动。

在一个实施例中，密封组件设置在诸如涡轮机之类的机器的定子壳体与转子之间。可旋转密封构件联接至转子。第一弯曲部的第一端部和第二弯曲部的第一端部联接至彼此，且联接至非可旋转密封构件。第一弯曲部的第二端部和第二弯曲部的第二端部联接至彼此且联接至定子壳体。非可旋转密封构件设置成面对可旋转密封构件以限定其间的间隙(即，第一间隙)。另外，非可旋转密封构件还包括用于保持次级密封件的凹部。非可旋转密封构件设置成面对定子壳体，以在其间限定第二间隙。

在某些实施例中，密封组件还包括多个第三弯曲部。在此实施例中，多个第三弯曲部中的至少一个第三弯曲部设置在第一弯曲部与第二弯曲部之间。此外，密封组件还包括多个第一楔形垫圈、多个第二楔形垫圈，以及多个紧固件。在此实施例中，多个第一楔形垫圈设置在第一弯曲部与至少一个第三弯曲部之间。多个第二楔形垫圈设置在第二弯曲部与至少一个第三弯曲部之间。第一弯曲部和第二弯曲部经由多个紧固件联接至彼此，紧固件延伸穿过多个第一楔形垫圈和第二楔形垫圈，以及至少一个第三弯曲部。

在运行期间，第一弯曲部和第二弯曲部构造成调节非可旋转密封构件的移动，以维持非可旋转密封构件与可旋转密封构件之间的第一间隙。此外，第一弯曲部和第二弯曲部构造成阻尼非可旋转密封构件和定子壳体的振动。在一些其它实施例中，多个第三弯曲部中的至少一个第三弯曲部构造成进一步阻尼非可旋转密封构件和定子壳体的振动。在一个实施例中，第一弯曲部、第二弯曲部和至少一个第三弯曲部中的至少一个弯曲部是片簧。在另一个实施例中，多个第三弯曲部中的一个弯曲部是波状弹簧、w形弹簧和v形弹簧中的至少一种。在一个实施例中，多个第一弯曲部、多个第二弯曲部和至少一个第三弯曲部中的至少一个弯曲部包括桁架状结构，以调节阻尼的偏压部件的轴向刚度。第一弯曲部、第二弯曲部和至少一个第三弯曲部中的每个的一部分相对于彼此摩擦，导致热从非可旋转密封构件消散。在一些实施例中，第一弯曲部、第二弯曲部和至少一个第三弯曲部中的每个的部分设有耐磨涂层。

图1示出了根据本说明书的方面的机器10的一部分的局部透视图。机器10包括转子12、定子壳体14和密封组件16，诸如设置在定子壳体14与转子12之间的面密封组件。在某些实施例中，密封组件16用于控制相对高压的区域“p1”、“p3”与相对低压的区域“p2”、“p4”之间的过程流体17的泄漏。在所示实施例中，机器10是燃气涡轮发动机，且密封组件16是设置在转子12与定子壳体14之间的压缩机排放压力密封组件。转子12是核心轴，且定子壳体14是扩散器壳。尽管示出了燃气涡轮发动机10，但密封组件16可用于需要自调节密封件的其它应用中。在一些实施例中，机器10可为离心压缩机、蒸汽涡轮、燃气涡轮、发电机等。还可注意到，本说明书的方面不限于旋转式机器，且可与机器运行期间经历流体压降的其它类型的机器相关联。

机器10还包括联接至定子壳体14上的定子转接件25。在某些实施例中，定子转接件25沿机器10的周向方向13延伸。在所示实施例中，定子转接件25具有l形轮廓，其具有朝密封组件16延伸的突出端部部分27。定子壳体14沿机器10的轴向方向11延伸。转子12包括沿机器10的径向方向15突出的延伸部分29。在某些实施例中，可旋转密封构件18和转子12经由延伸部分29联接至彼此。在一些其它实施例中，可旋转密封构件18和转子12整体结合以形成整体式构件。

密封组件16包括主密封件21、多对偏压部件(诸如围绕轴向方向11设置的多对弯曲部22)以及次级密封件51。在一些实施例中，主密封件21包括可旋转密封构件18和非可旋转密封构件20。可旋转密封构件18联接至延伸部分29的端部部分。可旋转密封构件18包括转子承载面24。在一个实施例中，转子承载面24包括设置成沿周向方向13与彼此间隔开的多个流体动力元件(图1中未示出)。非可旋转密封构件20包括定子承载面26，以及从压力腔33延伸至定子承载面26的多个隔离的流体静力端口31(图1中仅示出了两个隔离的流体静力端口31)。在所示实施例中，非可旋转密封构件20具有l形轮廓，其具有延伸远离定子承载面26的突出端部部分35。在所示实施例中，机器10还包括流体供应管41，其具有联接至流体源43的第一端部，以及经由管连接器45联接至压力腔33的第二端部。在所示实施例中，流体源43设置在机器10外面，且流体供应管41延伸穿过定子壳体14。在一个实施例中，流体源43可为用于储存加压流体19的储存箱。流体源43进一步用于将加压流体19经由流体供应管41供应至压力腔33。在一个实施例中，流体供应管41可为柔性管路或柔性导管，且加压流体19可为空气。在一些其它实施例中，加压流体19可为二氧化碳、氮、蒸汽等。在一个实施例中，机器10还可包括联接至流体供应管41的压力控制装置。压力控制装置可为流体泵，其用于在将加压流体19经由流体供应管41供应至压力腔33之前增大加压流体19的压力。

非可旋转密封构件20经由定子转接件25和多对弯曲部22联接至定子壳体14。在一个实施例中，多对弯曲部22中的每个包括第一弯曲部(图1中未示出)和第二弯曲部66，它们设置在受应力状态下，使得第一弯曲部的一部分和第二弯曲部66的一部分与彼此接触。在所示实施例中，仅示出了第二弯曲部66。第一弯曲部的第一端部和第二弯曲部66的第一端部32a联接至彼此，且经由第一联接部件(例如，带槽梁30)联接至非可旋转密封构件20。类似地，第一弯曲部的第二端部和第二弯曲部66的第二端部32b联接至彼此，且经由第二联接部件(例如，带槽凸缘34)联接至定子转接件25。在某些实施例中，多对弯曲部22构造成使非可旋转密封构件20沿轴向方向11移动。确切地说，多对弯曲部22构造成限制非可旋转密封构件20沿径向方向15移动。

密封组件16设置在定子壳体14与转子12之间，使得间隙36(下文也称为“第一间隙”)形成在密封组件16与转子12之间。确切地说，非可旋转密封构件20设置成面对可旋转密封构件18，使得间隙36限定在定子承载面26与转子承载面24之间。在某些实施例中，可旋转密封构件18和非可旋转密封构件20用于调节过程流体17的穿过间隙36一部分(即，第一部分)的流。在一个实施例中，机器10的所示部分为压缩机的端部包装区域。如本文使用的，用语“端部包装”是指转子12的下游端，其中密封组件16是转子12与定子壳体14之间的接合部。

非可旋转密封构件20可滑动地联接至定子转接件25，使得非可旋转密封构件20的突出端部部分35可滑动地接触定子转接件25的突出端部部分27。非可旋转密封构件20的突出端部部分35包括凹部38，凹部38设置成面对定子转接件25的突出端部部分27，使得间隙40(下文也称为“第二间隙”)限定在其间。在某些实施例中，密封组件16包括次级密封件51，其设置在凹部38中，且构造成调节过程流体17的穿过间隙40的第二部分的流。在一个实施例中，次级密封件51是o形环。在某些实施例中，次级密封件51是c形密封件。在一些实施例中，过程流体17可为二氧化碳。在所示实施例中，第一弯曲部和第二弯曲部66是片簧。

在运行期间，多对弯曲部22构造成使密封组件16沿轴向方向11移动。在一个或多个实施例中，定子承载面26和转子承载面24可在机器10的静止状态期间与彼此接触。密封组件16用于调节从相对高压的区域“p1”、“p3”到相对低压的区域“p2”、“p4”的过程流体17的泄漏流。多对弯曲部22将开启力或关闭力施加在非可旋转密封构件20上，以使非可旋转密封构件20沿第一轴向方向11a或与第一轴向方向11a相反的第二轴向方向11b相对于可旋转密封构件18移动。确切地说，密封组件16通过推动第一弯曲部的第一端部和第二弯曲部66的第一端部32a来生成关闭力，且从而沿第一轴向方向11a移动非可旋转密封构件20。类似地，密封组件16通过拉动第一弯曲部的第一端部和第二弯曲部66的第一端部32a来生成开启力，且从而沿第二轴向方向11b拉回非可旋转密封构件20。非可旋转密封构件20的此移动允许密封组件16跟随转子12的轴向移动。此外，多对弯曲部22中的每个的第一弯曲部和第二弯曲部66相对于彼此偏压，以阻尼构件(诸如非可旋转密封构件20和定子壳体14)的振动或热膨胀。

在一些实施例中，非可旋转密封构件20可在机器10的零速运行状态(即，静止状态)下与可旋转密封构件18接触。在零速运行状态下，转子12可未生成足够的分离力来使定子承载面26移离转子承载面24。在转子12的速度增大时，多个流体动力元件生成开启力来使定子承载面26移离转子承载面24，且沿间隙36产生过程流体17的层(即，薄膜)。然后，多个隔离流体静力端口31将加压流体19注射到转子承载面24上，以生成分离力(即，开启力)，其足以将定子承载面26进一步移离转子承载面24，且在面24,26之间形成过程流体17和加压流体19的相对较厚的流体膜。厚膜调节过程流体17的穿过间隙36从高压的区域“p1”到低压的区域“p2”的第一部分的流。此外，多对弯曲部22中的每个的第一弯曲部和第二弯曲部66通过基于转子12的轴向移动调整开启力和关闭力来维持非可旋转密封构件20与可旋转密封构件18之间的间隙36。多对弯曲部22的第一弯曲部和第二弯曲部66沿周向方向13相对于彼此偏压，以阻尼机器10的构件的振动或热膨胀。次级密封件51调节从高压的区域“p3”到低压的区域“p4”的过程流体17的穿过间隙40的第二部分的流。

在一些其它实施例中，在机器10的零速运行状态下，多个隔离的流体静力端口31可最初用于注射加压流体19，以使定子承载面26移离转子承载面24。例如，在零速运行状态下，多个隔离的流体静力端口31相对于转子承载面24注射加压流体19，以生成分离力，其足以使定子承载面26移离转子承载面24。加压流体19沿转子承载面24与定子承载面26之间的间隙36形成薄膜。结果，防止可旋转密封构件18和非可旋转密封构件20的面24,26相对于彼此摩擦。当转子12的速度增大时，设置在转子承载面24上的多个流体动力元件进一步用于使定子承载面26移离转子承载面24，且在面24,26之间形成加压流体19和过程流体17的相对较厚流体膜。

常规上，定子密封构件包括舌片，且驱动部件具有凹槽，以允许舌片沿凹槽滑动来使定子密封构件沿轴向方向移动。经过一段时间的使用，凹槽可由灰尘颗粒堵塞，从而阻碍/限制定子密封构件的轴向移动。根据图1的示例性实施例，密封组件16没有凹部和舌片，从而消除与参照常规密封组件的舌片和凹槽机构所论述的灰尘累积相关联的问题。此外，片簧的使用不限制非可旋转密封构件20的轴向移动。而且，第一弯曲部和第二弯曲部66阻尼相关联构件的生成的振动和/或热膨胀。

图2示出了根据本说明书的一个方面的图1中的转子12的一部分的透视图。转子12包括沿径向方向15突出的延伸部分29。可旋转密封构件18联接至延伸部29的端部部分。可旋转密封构件18包括转子承载面24。在一些实施例中，转子承载面24包括沿周向方向13设置成与彼此间隔开的多个流体动力元件42。在所示实施例中，多个流体动力元件42包括螺旋凹槽。在一些其它实施例中，多个流体动力元件42可包括瑞利阶梯等。在一个或多个实施例中，当转子12旋转时，多个流体动力元件42在转子承载面24与定子承载面26(如图1中所示)之间形成流体膜(未示出)。

图3示出了根据本说明书的一个实施例的图1中的密封组件16的一部分62的俯视图。密封组件16的部分62包括一对弯曲部22、多个第一楔形垫圈68、多个第二楔形垫圈69以及多个紧固件48。在某些实施例中，成对弯曲部22包括第一弯曲部64和第二弯曲部66。在所示实施例中，第一弯曲部64和第二弯曲部66中的每个是片簧。在一个实施例中，第一弯曲部64包括联接至彼此的两个垫片65a,65b。类似地，第二弯曲部66包括联接至彼此的两个垫片67a,67b。

在一个实施例中，多个第一楔形垫圈68和第二楔形垫圈69中的每个具有相对于底座部分的倾斜部分。例如，第一楔形垫圈68a具有倾斜部分70和底座部分72。倾斜部分70相对于底座部分72以第一角度“α1”倾斜。在一个实施例中，第一角度“α1”可在20度到40度的范围中。类似地，第一楔形垫圈68b具有倾斜部分71和底座部分73。倾斜部分71相对于底座部分73以第二角度“α2”倾斜。在一个实施例中，第二角度“α2”可在130度到150度的范围中。此外，第二楔形垫圈69a具有倾斜部分74和底座部分76。倾斜部分74相对于底座部分76以第三角度“α3”倾斜。在一个实施例中，第三角度“α3”可在310度到340度的范围中。类似地，第二楔形垫圈69b具有倾斜部分75和底座部分77。倾斜部分75相对于底座部分77以第四角度“α4”倾斜。在一个实施例中，第四角度“α4”可在210度到240度的范围中。

在所示实施例中，第一楔形垫圈68a和第二楔形垫圈69a设置成分别接近第一弯曲部64的第一端部28a和第二弯曲部66的第一端部32a。类似地，第一楔形垫圈68b和第二楔形垫圈69b设置成分别接近第一弯曲部64的第二端部28b和第二弯曲部66的第二端部32b。在所示实施例中，第一楔形垫圈68a的底座部分72接触第二楔形垫圈69a的底座部分76。类似地，第一楔形垫圈68b的底座部分73接触第二楔形垫圈69b的底座部分77。此外，第一弯曲部64和第二弯曲部66联接至彼此，且联接至非可旋转密封构件20(图1中所示)。第一弯曲部64的第一端部28a和第二弯曲部66的第一端部32a经由多个紧固件48中的一个紧固件联接至彼此，且经由带槽梁30(图1中所示)联接至非可旋转密封构件20。在所示实施例中，多个紧固件48中的每个紧固件延伸穿过形成在第一弯曲部64第一端部28a和第二弯曲部66的第一端部32a中的孔(未标出)，且穿过形成在第一楔形垫圈68a和第二楔形垫圈69a中的孔(未标出)。类似地，第一弯曲部64和第二弯曲部66进一步联接至彼此，且经由定子转接件25(图1中所示)联接至定子壳体14。第一弯曲部64的第二端部28b和第二弯曲部66的第二端部32b经由多个紧固件48中的一个紧固件联接至彼此，且经由带槽凸缘34(图1中所示)联接至定子转接件25。在所示实施例中，多个紧固件48中的每个紧固件延伸穿过形成在第一弯曲部64的第二端部28b和第二弯曲部的第二端部32b中的孔(未标出)，且穿过形成在第一楔形垫圈68b和第二楔形垫圈69b中的孔(未标出)。

第一弯曲部64和第二弯曲部66中的每个设置在受应力状态下，使得部分78(例如，第一弯曲部64的中心部分)接触部分56(例如，第二弯曲部66的中心部分)。在一个实施例中，第一弯曲部64的第一端部部分64a相对于第一楔形垫圈68a的底座部分72以第一角度“β1”倾斜。第一弯曲部64的第二端部部分64b相对于第一楔形垫圈68b的底座部分73以第二角度“β2”倾斜。第二弯曲部66的第一端部部分66a相对于第二楔形垫圈69a的底座部分76以第三角度“β3”倾斜。第二弯曲部66的第二端部部分66b相对于第二楔形垫圈69b的底座部分77以第四角度“β4”倾斜。

第一弯曲部64和第二弯曲部66设置在受应力状态下，以增大自然频率和沿径向方向的刚度。第一弯曲部64和第二弯曲部66的刚度沿轴向方向减小。第一弯曲部64和第二弯曲部66的受应力状态进一步允许成对的弯曲部22使非可旋转密封构件沿机器的轴向方向移动。此外，第一弯曲部64和第二弯曲部66用于阻尼非可旋转密封构件和定子壳体的振动。

在一些实施例中，多个第一楔形垫圈68和第一弯曲部64整体结合至彼此，以形成第一整体式构件。类似地，多个第二楔形垫圈69和第二弯曲部66整体结合至彼此以形成第二整体式构件。第一整体式构件和第二整体式构件可使用增材制造技术来制造。

在所示实施例中，第一弯曲部64和第二弯曲部66的部分78,56分别设有耐磨涂层61,63。在一个实施例中，部分78,56分别对应于第一弯曲部64和第二弯曲部66的中心部分。

图4示出了根据本说明书的一个实施例的一个第三弯曲部82的侧视图。在所示实施例中，第三弯曲部82是片簧。在一个实施例中，片簧可包括联接至彼此的多个垫片。第三弯曲部82的第一端部84可联接至密封组件的非可旋转密封构件，且第三弯曲部82的第二端部86可联接至机器的定子壳体。第三弯曲部82还包括形成在第一端部84和第二端部86处的多个通孔88。多个通孔88可用于插入多个紧固件中的紧固件，以将第三弯曲部82紧固至第一弯曲部和第二弯曲部。

在所示实施例中，第三弯曲部82具有桁架状结构90，其具有从第一外周表面94延伸至第二外周表面96的多个通孔92。多个通孔92可沿第三弯曲部82的纵向方向“l”与彼此间隔开。桁架状结构90允许调节第三弯曲部82的轴向刚度。此外，桁架状结构90允许相对于非可旋转密封构件沿机器的轴向方向的刚度最大化非可旋转密封构件的沿机器的径向方向的刚度。第三弯曲部82还包括设置在第一外周表面94的一部分(例如，中心部分)上的耐磨涂层98，以及设置在第二外周表面96的一部分(例如，中心部分)上的耐磨涂层100(图5中所示)。

尽管未示出，但第一弯曲部64和第二弯曲部66还可具有如本文关于图4的实施例所述的桁架状结构90。确切地说，桁架状结构90相对于非可旋转密封构件沿机器的轴向方向的刚度最大化非可旋转密封构件的沿机器的径向方向的刚度。

图5示出了根据本说明书的另一个实施例的密封组件116的一部分162的俯视图。密封组件116包括一对弯曲部123、至少一个第三弯曲部83、多个第一楔形垫圈168、多个第二楔形垫圈169，以及多个紧固件148。一对弯曲部123包括第一弯曲部164和第二弯曲部166。在所示实施例中，第一弯曲部164和第二弯曲部166，以及至少一个第三弯曲部83中的每个是片簧。在一些其它实施例中，弯曲部的数量可根据应用和设计标准而变化。

在所示实施例中，至少一个第三弯曲部83设置在第一弯曲部164与第二弯曲部166之间。多个第一楔形垫圈168设置在第一弯曲部164与至少一个第三弯曲部83之间。多个第二楔形垫圈169设置在第二弯曲部166与至少一个第三弯曲部83之间。多个第一楔形垫圈168设置成接近至少一个第三弯曲部83的第一端部85和第二端部87。第一弯曲部164包括设置成接近至少一个第三弯曲部83的第一端部85的第一端部128a，以及设置成接近至少一个第三弯曲部83的第二端部87的第二端部128b。第二弯曲部166包括设置成接近至少一个第三弯曲部83的第一端部85的第一端部132a，以及设置成接近至少一个第三弯曲部83的第二端部87的第二端部132b。第一端部128a,132a经由多个紧固件148中的一个紧固件联接至彼此，紧固件148延伸穿过多个第一楔形垫圈168和第二楔形垫圈169、第一弯曲部164和第二弯曲部166，以及至少一个第三弯曲部83。类似地，第二端部128b,132b经由多个紧固件148中的一个紧固件联接至彼此，紧固件148延伸穿过多个第一楔形垫圈168和第二楔形垫圈169、第一弯曲部164和第二弯曲部166，以及至少一个第三弯曲部83。第一端部128a,132a进一步联接至非可旋转密封构件，且第二端部128b,132b联接至定子壳体。

在所示实施例中，多个第一楔形垫圈168中的第一楔形垫圈168a具有倾斜部分170和底座部分172。倾斜部分170相对于底座部分172以第一角度“α1”倾斜。在一个实施例中，第一角度“α1”可在20度到40度的范围中。类似地，多个第一楔形垫圈168中的第一楔形垫圈168b具有倾斜部分171和底座部分173。倾斜部分171相对于底座部分173以第二角度“α2”倾斜。在一个实施例中，第二角度“α2”可在130度到150度的范围中。多个第二楔形垫圈169中的第二楔形垫圈169a具有倾斜部分174和底座部分176。倾斜部分174相对于底座部分176以第三角度“α3”倾斜。在一个实施例中，第三角度“α3”可在310度到340度的范围中。类似地，多个第二楔形垫圈169中的第二楔形垫圈169b具有倾斜部分175和底座部分177。倾斜部分175相对于底座部分177以第四角度“α4”倾斜。在一个实施例中，第四角度“α4”可在210度到240度的范围中。在所示实施例中，第一楔形垫圈168a,168b设置成接近至少一个第三弯曲部83的第一端部85，且第二楔形垫圈168b,169b设置成接近至少一个第三弯曲部83的第二端部87。

在一个实施例中，第一弯曲部164设置在受应力状态下，使得第一弯曲部164的外周表面178的部分(例如，中心部分)接触至少一个第三弯曲部83的第一外周表面95的一部分(例如，中心部分)。第一弯曲部164的第一端部部分164a相对于至少一个第三弯曲部83的第一外周表面95以第一角度“β1”倾斜。第一弯曲部164的第二端部部分164b相对于至少一个第三弯曲部83的第一外周表面95以第二角度“β2”倾斜。

第二弯曲部166设置在受应力状态下，使得第二弯曲部166的外周表面180的一部分(例如，中心部分)接触至少一个第三弯曲部83的第二外周表面97的一部分(例如，中心部分)。在一个实施例中，第二弯曲部166的第一端部部分166a相对于至少一个第三弯曲部83的第二外周表面97以第三角度“β3”倾斜。第二弯曲部166的第二端部部分166b相对于至少一个第三弯曲部83的第二外周表面97以第四角度“β4”倾斜。

第一弯曲部164和第二弯曲部166设置在受应力状态下，以增大自然频率和沿径向方向的刚度，从而减小沿轴向方向的刚度。第一弯曲部164和第二弯曲部166在受应力状态下相对于至少一个第三弯曲部83的堆叠导致以自然振动频率预加载第一弯曲部164和第二弯曲部166。结果，密封组件116的刚度沿径向方向增大(即，自然振动模式)，且密封组件116的刚度沿轴向方向减小。第一弯曲部164和第二弯曲部166允许对非可旋转密封构件和定子壳体的振动进行阻尼。第一弯曲部164和第二弯曲部166的部分(例如，中心部分)分别设有耐磨涂层161,163。类似地，至少一个第三弯曲部83的第一外周表面95的部分(例如，中心部分)以及至少一个第三弯曲部83的第二外周表面97的部分(例如，中心部分)分别设有耐磨涂层98a,98b。第一弯曲部164的部分相对于至少一个第三弯曲部83的第一外周表面95的部分摩擦，且第二弯曲部166的部分相对于至少一个第三弯曲部83的第二外周表面97的部分摩擦，导致热从非可旋转密封构件消散至定子壳体。

图6为根据本说明书的又一个实施例的密封组件216的一部分262的俯视图。在一个实施例中，密封组件216包括一对弯曲部223、多个第三弯曲部282、多个第一楔形垫圈268、多个第二楔形垫圈269，以及多个紧固件248。成对的弯曲部223包括第一弯曲部264和第二弯曲部266。在所示实施例中，第一弯曲部264和第二弯曲部266中的每个是片簧，且多个第三弯曲部282中的每个是w形弹簧。第一弯曲部264第一端部228a和第二弯曲部266的第一端部232a分别经由多个紧固件248中的一个紧固件联接至彼此，紧固件248延伸穿过多个第一楔形垫圈268和第二楔形垫圈269，且穿过第一弯曲部264和第二弯曲部266。类似地，第一弯曲部264的第二端部228b和第二弯曲部266的第二端部232b分别经由多个紧固件248中的一个紧固件联接至彼此，紧固件248延伸穿过多个第一楔形垫圈268和第二楔形垫圈269，且穿过第一弯曲部264和第二弯曲部266。第一端部228a,232a进一步联接至非可旋转密封构件，且第二端部228b,232b联接至定子壳体。

在所示实施例中，多个第三弯曲部282设置在第一弯曲部264与第二弯曲部266之间。第一弯曲部264和第二弯曲部266设置在受应力状态下，使得第一弯曲部264和第二弯曲部266中的每个的一部分经由多个第三弯曲部282与彼此接触。在所示实施例中，一个第三弯曲部282a的第一端部284联接至第一弯曲部264，且第三弯曲部282a的第二端部286联接至凸起或封壳288，凸起或封壳288联接至第二弯曲部266。密封组件216用于通过经由多个第三弯曲部282使第一弯曲部264和第二弯曲部266相对于彼此偏压来阻尼非可旋转密封构件和定子壳体的振动。

图7为根据本说明书的又一个实施例的密封组件316的一部分362的俯视图。密封组件316包括一对弯曲部323、多个第三弯曲部382、多个第一楔形垫圈368、多个第二楔形垫圈369，以及多个紧固件348。成对的弯曲部323包括第一弯曲部364和第二弯曲部366。在所示实施例中，第一弯曲部364和第二弯曲部366中的每个是片簧，且多个第三弯曲部382中的每个是v形弹簧。此外，在所示实施例中，多个第三弯曲部382设置在第一弯曲部364与第二弯曲部366之间。第一弯曲部364和第二弯曲部366设置在受应力状态下，使得第一弯曲部364和第二弯曲部366中的每个的一部分经由多个第三弯曲部382与彼此接触。在所示实施例中，一个第三弯曲部382a的第一端部384联接至第一弯曲部364，且一个第三弯曲部382a的第二端部386联接至凸起或封壳388，凸起或封壳388联接至第二弯曲部366。密封组件316用于通过经由多个第三弯曲部382使第一弯曲部364和第二弯曲部366相对于彼此偏压来阻尼非可旋转密封构件和定子壳体的振动。

图8为根据本说明书的又一个实施例的密封组件416的一部分462的俯视图。密封组件416包括一对弯曲部423、多个第三弯曲部482、多个第一楔形垫圈468、多个第二楔形垫圈469，以及多个紧固件448。成对的弯曲部423包括第一弯曲部464和第二弯曲部466。在所示实施例中，第一弯曲部464和第二弯曲部466中的每个是片簧，且多个第三弯曲部482中的每个是波状弹簧。在所示实施例中，多个第三弯曲部482设置在第一弯曲部464与第二弯曲部466之间。第一弯曲部464和第二弯曲部466设置在受应力状态下，使得第一弯曲部464和第二弯曲部466中的每个的一部分经由多个第三弯曲部482与彼此接触。在所示实施例中，一个第三弯曲部482a的第一端部484联接至第一弯曲部464，且一个第三弯曲部482a的第二端部486联接至凸起或封壳488，凸起或封壳488联接至第二弯曲部466。密封组件416用于通过经由多个第三弯曲部482使第一弯曲部464和第二弯曲部466相对于彼此偏压来阻尼非可旋转密封构件和定子壳体的振动。

图9为示出根据本说明书的方面的运行密封组件的方法500的流程图。在一个实施例中，方法500包括驱动联接至设置在定子壳体内的转子的可旋转密封构件的步骤502。在一个实施例中，转子的旋转可引起形成在可旋转密封构件的转子承载面中的多个流体动力元件沿非可旋转密封构件与可旋转密封构件之间限定的间隙形成过程流体的薄膜。此外，方法500包括经由非可旋转密封构件将加压流体注射至可旋转密封构件上并沿间隙形成加压流体和过程流体的层(即，厚膜)的步骤504。在一些实施例中，按顺序执行步骤502和504。在一些其它实施例中，同时地执行步骤502和504。在一个实施例中，注射加压流体的步骤504可在驱动可旋转密封构件的步骤502之前执行。

方法500还包括通过膜调节穿过间隙的过程流体的一部分的流的步骤506。方法500还包括使用多对弯曲部使非可旋转密封构件相对于可旋转密封构件沿轴线方向移动的步骤508。在一些实施例中，多对弯曲部将开启力或关闭力施加在非可旋转密封构件上，以使非可旋转密封构件相对于可旋转密封构件沿第一轴向方向或与第一轴向方向相反的第二轴向方向移动。该方法还包括使用多对弯曲部调节非可旋转密封构件的移动来维持非可旋转密封构件与可旋转密封构件之间的间隙的步骤510。非可旋转密封构件的此移动允许密封组件跟随转子的轴向移动，使得非可旋转密封构件不会接触可旋转密封构件。此外，方法500包括通过使多对弯曲部中的每对的第一弯曲部和第二弯曲部相对于彼此偏压来阻尼非可旋转密封构件和定子壳体的振动的步骤512。在一个实施例中，第一弯曲部、第二弯曲部和至少一个第三弯曲部中的至少一个弯曲部是片簧。在另一个实施例中，多个第三弯曲部中的一个弯曲部是波状弹簧、w形弹簧和v形弹簧中的至少一种。

根据本文所论述的某些实施例，密封组件的示例性阻尼偏压部件(多对弯曲部和/或至少一个第三弯曲部)提供非可旋转密封构件的轴向运动的大跨度，同时限制非可旋转密封构件的径向运动。此外，阻尼偏压部件有助于减弱由机器生成的振动。此外，多对弯曲部和/或至少一个第三弯曲部允许从密封组件消散热。

尽管本文中示出和描述了实施例的仅某些特征，但本领域的技术人员将想到许多改型和变化。因此，将理解的是，所附实施例旨在覆盖落入公开技术的精神内的所有此类改型和变化。