[发明专利]改进的密封件

说明书

一种迷宫式密封件，其具有平台，所述平台包括多边形单元的阵列，其中至少50%的该单元包括细分该单元的平面壁。该密封件减少了密封泄漏，并且可以降低包括这种密封件的燃气涡轮发动机的比燃料消耗。

相关申请的交叉引用

本说明书基于并要求2017年12月13日提交的印度专利申请第IN 201711044794号和2018年1月31日提交的英国专利申请号GB 1801557.8的优先权权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及密封件，更具体地涉及适用于燃气涡轮发动机的迷宫式密封件。

背景技术

迷宫式密封件是涡轮发动机和涡轮发动机的压缩机中常见的一种机械密封件。形容词“迷宫”是指密封件具有通过密封件的曲折路径，所述曲折路径有助于最小化并且理想地防止任何泄漏。迷宫式密封件通常用于控制从高压区域到低压区域的空气或液体的泄漏。例如，可以采用迷宫式密封件以将两个部件密封在一起，以允许从高压区域通过密封边界到低压区域的受控流(例如气流)。

已知类型的迷宫式密封件包括蜂窝状密封平台，即以六边形图案的形状形成的接触表面，类似于由蜜蜂在它们的蜂巢中构成的六边形棱柱形蜡单元，以容纳它们的幼虫并且存储蜂蜜和花粉。具有蜂窝状平台的迷宫式密封件通常用于燃气涡轮发动机中，以防止密封件翅片失效，并减弱摩擦的影响。在这种迷宫式密封件平台中使用的蜂窝结构提供了均匀的壁表面，该壁表面与任何流体通过密封件的流动方向无关。这意味着密封件壁通过摩擦阻止流动，但不会引入任何额外的限制。

这种蜂窝迷宫式密封件通常包括环形金属密封件，所述环形金属密封件具有内表面，所述内表面包括相同金属的六边形蜂窝图案。这种密封件用于各种目的，包括控制用于滚筒通风的流体流动、缓冲贮槽、清除叶片尖端和密封轮辋，流体需要通过多个连接单元的磨损顶部，以便任何流体从密封件中泄漏。

众所周知，通过减小蜂窝单元的尺寸，可以减少蜂窝迷宫式密封件的泄漏。这使得穿过密封件的流体路径更加曲折或弯曲，即流体必须克服更多障碍物以通过密封件。减小蜂窝单元尺寸还会不期望地增加成本、增加重量、增加发热(例如，当翅片在密封件上摩擦时)，增加火花并且可增加熔化。

由于这些原因，迷宫式密封件的设计通常涉及必须平衡设计变化的正面影响和负面影响。

美国专利申请US2009 / 0072488A1公开了一种迷宫式密封件，所述迷宫式密封件包括具有多个单元的平台。每个单元均包括几何形状的第一半部分和几何形状的第二半部分，所述第一半部分相对于第二半部分横向偏移。据说，单元半部分的偏移或交错提供了迷宫式密封件，所述迷宫式密封件比某些已知的迷宫式密封件更酥松，同时具有增强的密封能力。

形成具有交错蜂窝图案的这种迷宫式密封件略微减小了蜂窝单元的总面积。计算流体动力学(CFD)研究表明，这种交错的蜂窝仅在非常低的密封间隙即低于0.125mm时才有效(Chougule H. H.，Ramerth D.和Ramachandran D.，《Low leakage designs for rotorteeth and honeycomb lands in labyrinth seals》，ASME涡轮博览会2008：《陆地、海洋和空气的动力》，第4卷：《传热学》，A部分和B部分，论文GT2008-51024，第1613-1620页)。然而，巡航时的大多数关键空气密封件均在更大的密封间隙处运行，其中密封泄漏的减少和发动机性能至关重要。

美国专利US 4346904公开了一种用于耐磨密封件中的蜂窝结构。

欧洲专利申请EP 1985807 A2公开了一种用于燃气涡轮发动机的耐磨密封平台。

欧洲专利申请EP 1146204 A2公开了一种用于沿着径向向外定位燃气涡轮发动机的至少一些翼型叶片的密封元件。该密封元件具有密封结构，该密封结构整体形成，并包括多个向内突出的壁。