專利名稱：用于裝配燃?xì)廨啓C(jī)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及燃?xì)廨啓C(jī)，更具體地涉及用于燃?xì)廨啓C(jī)的密封組件。
背景技術(shù)：
至少一些已知的燃?xì)廨啓C(jī)具有大量在工作時(shí)流過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的流體。密封組件通過(guò)限制從壓力較高區(qū)域到壓力較低區(qū)域的流體流量來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)中的流體泄漏。密封組件可放置在發(fā)動(dòng)機(jī)固定構(gòu)件和發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件之間。另外，密封幫助補(bǔ)償瞬時(shí)變化，該瞬時(shí)變化存在于部件之間限定的間隙中。
通過(guò)燃?xì)廨啓C(jī)密封組件的流體泄漏會(huì)顯著增加燃料消耗量，不利地影響發(fā)動(dòng)機(jī)效率。另外，流體泄漏可導(dǎo)致對(duì)其它部件的損壞和/或增加總的發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)成本。因?yàn)槊芊饨M件的位置和/或工作環(huán)境，至少一些已知的密封組件會(huì)隨著時(shí)間惡化。
為了幫助密封高壓和低壓區(qū)域之間限定的間隙；至少一些已知的密封組件，例如美國(guó)專利5,284,347中描述的密封組件，利用吸入空氣來(lái)控制泄漏。吸入空氣防止旋轉(zhuǎn)構(gòu)件接觸固定構(gòu)件，以幫助調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)構(gòu)件和固定估計(jì)之間限定的間隙中的瞬時(shí)變化，同時(shí)在密封組件的壽命過(guò)程中很少或者不惡化密封。但是，因?yàn)槊芊饨M件的部件數(shù)量，將這種密封組件安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)中很復(fù)雜，這種組件的重量不利地影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能。而且，因?yàn)槊芊饨M件的部件數(shù)量，這種密封組件的工作效率取決于旋轉(zhuǎn)構(gòu)件和固定構(gòu)件之間的容限。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面，提供了一種在燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)裝配密封組件的方法。該方法包括將固定定子構(gòu)件連接到包括旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的燃?xì)廨啓C(jī)，將主密封組件和輔助密封組件連接到固定定子構(gòu)件，其中主密封組件包括包括至少一個(gè)鍵槽的可移動(dòng)定子構(gòu)件和至少一個(gè)偏置構(gòu)件。偏置構(gòu)件包括至少一個(gè)鍵，至少一個(gè)鍵在至少一個(gè)鍵槽內(nèi)可滑動(dòng)地連接，以幫助相對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)對(duì)準(zhǔn)主密封組件和輔助密封組件。密封組件有助于固定定子構(gòu)件和旋轉(zhuǎn)構(gòu)件之間的密封。
在另一個(gè)方面，提供了一種用于燃?xì)廨啓C(jī)的密封組件，該燃?xì)廨啓C(jī)包括固定定子構(gòu)件和旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。密封組件包括主密封組件和輔助密封組件。主密封組件包括包括至少一個(gè)鍵槽的可移動(dòng)定子構(gòu)件和至少一個(gè)偏置構(gòu)件。偏置構(gòu)件包括至少一個(gè)鍵，至少一個(gè)鍵在至少一個(gè)鍵槽內(nèi)可滑動(dòng)地連接，以幫助相對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)對(duì)準(zhǔn)主密封組件和輔助密封組件。
還是在另一個(gè)方面，提供了一種燃?xì)廨啓C(jī)，該燃?xì)廨啓C(jī)包括固定定子構(gòu)件、旋轉(zhuǎn)構(gòu)件和密封組件。密封組件包括主密封組件和輔助密封組件。主密封組件包括包括至少一個(gè)鍵槽的可移動(dòng)定子構(gòu)件和至少一個(gè)偏置構(gòu)件。偏置構(gòu)件包括至少一個(gè)鍵。至少一個(gè)鍵在至少一個(gè)鍵槽內(nèi)可滑動(dòng)地連接，以幫助相對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)對(duì)準(zhǔn)主密封組件和輔助密封組件。密封組件有助于固定定子構(gòu)件和旋轉(zhuǎn)構(gòu)件之間的密封。


圖1是示例性燃?xì)廨啓C(jī)的示意圖；和圖2是示例性密封組件的橫截面視圖，其用于圖1所示的燃?xì)廨啓C(jī)。
具體實(shí)施例方式
盡管此處結(jié)合燃?xì)廨啓C(jī)的壓縮機(jī)渦輪機(jī)接口描述和闡述了本發(fā)明，但應(yīng)理解本發(fā)明用于幫助控制燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)通常高壓的任何區(qū)域和低壓的任何區(qū)域之間的任何流體泄漏。
圖1是燃?xì)廨啓C(jī)10的示意圖，其包括風(fēng)扇組件12、壓縮機(jī)14和燃燒室16。在一個(gè)實(shí)施例中，壓縮機(jī)14為高壓壓縮機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)10還包括高壓渦輪機(jī)18和低壓渦輪機(jī)20。在一個(gè)實(shí)施例中。發(fā)動(dòng)機(jī)10是CFM 56發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)可從位于俄亥俄州辛辛那提(Cincinnati，Ohio)的通用電氣公司購(gòu)買獲得。
在工作中，空氣流過(guò)風(fēng)扇組件12，壓縮空氣供給到壓縮機(jī)14。壓縮空氣輸送到燃燒室16。來(lái)自燃燒室16的氣流驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)18和20，渦輪機(jī)20驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇組件12。
圖2是示例性封裝組件100的橫截面視圖，該密封組件用在燃?xì)廨啓C(jī)10內(nèi)。在示例性實(shí)施例中，燃?xì)廨啓C(jī)10包括連接機(jī)架103的固定定子構(gòu)件102和旋轉(zhuǎn)構(gòu)件104。機(jī)架103是圍繞旋轉(zhuǎn)軸線(圖2中未顯示)布置的固定圓周構(gòu)件。在一個(gè)實(shí)施例中，機(jī)架103是燃?xì)廨啓C(jī)10殼體的一部分。當(dāng)空氣流過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)10時(shí)，機(jī)架103構(gòu)造為幫助包含流動(dòng)路徑空氣。另外，固定定子構(gòu)件102是圍繞燃?xì)廨啓C(jī)10旋轉(zhuǎn)軸線布置的固定圓周構(gòu)件。在一個(gè)實(shí)施例中，固定定子構(gòu)件102通過(guò)螺栓連接到機(jī)架103。在一個(gè)實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件104是轉(zhuǎn)子，其可旋轉(zhuǎn)地連接在發(fā)動(dòng)機(jī)10內(nèi)，以便圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。
在示例性實(shí)施例中，密封組件100包括主密封組件106和輔助密封組件108，他們各自相對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)10的旋轉(zhuǎn)軸線大致同心對(duì)準(zhǔn)。可移動(dòng)定子構(gòu)件110包括主密封組件106?？梢苿?dòng)定子構(gòu)件110還包括至少一個(gè)鍵槽118。在示例性實(shí)施例中，可移動(dòng)定子構(gòu)件110還包括至少三個(gè)鍵槽118。可移動(dòng)定子構(gòu)件110也是圍繞燃?xì)廨啓C(jī)10旋轉(zhuǎn)軸線布置的圓周構(gòu)件。在示例性實(shí)施例中，可移動(dòng)定子構(gòu)件110布置在固定定子構(gòu)件102內(nèi)。主密封組件106還包括至少一個(gè)偏置構(gòu)件114。在示例性實(shí)施例中，主密封組件106包括至少三個(gè)偏置構(gòu)件114。偏置構(gòu)件114包括至少一個(gè)鍵116、偏置機(jī)構(gòu)120和殼體122。在示例性實(shí)施例中，殼體122通過(guò)螺栓連接固定定子構(gòu)件102，以致殼體122固定。另外，在示例性實(shí)施例中，固定定子構(gòu)件102包括至少3個(gè)殼體122，它們沿著固定定子構(gòu)件102的圓周間隔。偏置機(jī)構(gòu)120包含在殼體122內(nèi)，鍵116遠(yuǎn)離殼體122沿徑向向外延伸。鍵116與殼體122整體成形。在示例性實(shí)施例中，偏置機(jī)構(gòu)120是彈簧，殼體122是彈簧筒。
可移動(dòng)定子構(gòu)件110包括鍵槽118。在示例性實(shí)施例中，鍵槽118在可移動(dòng)定子構(gòu)件110內(nèi)機(jī)械加工。另外，在示例性實(shí)施例中，可移動(dòng)定子構(gòu)件110包括與鍵116數(shù)量相等的多個(gè)鍵槽118。具體地，鍵槽118延伸一段距離，其尺寸設(shè)計(jì)為在其中接收鍵116的一部分。更具體地，鍵116在鍵槽118內(nèi)可滑動(dòng)地連接，以致在工作中，鍵116沿著鍵槽118延伸的一部分距離可移動(dòng)，下文將更加詳細(xì)地描述。鍵116在鍵槽118內(nèi)移動(dòng)，從而允許可移動(dòng)定子構(gòu)件110移動(dòng)。而且，鍵116幫助相對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)10對(duì)準(zhǔn)主密封組件106和輔助密封組件108。
可移動(dòng)定子構(gòu)件110還包括密封面124和從密封面124向外延伸的若干齒126。在示例性實(shí)施例中，密封面124大致平行于旋轉(zhuǎn)構(gòu)件104的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件表面125。更具體地，密封面124遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)構(gòu)件104一段距離123?？梢苿?dòng)定子構(gòu)件110還包括限定在其中的開口127，該開口127布置在密封面124內(nèi)，以致開口127延伸通過(guò)密封面124。在示例性實(shí)施例中，開口127大致垂直于旋轉(zhuǎn)構(gòu)件表面125定向。正如下文將更加詳細(xì)描述的，開口127有助于防止若干齒126和旋轉(zhuǎn)構(gòu)件104之間的接觸。可移動(dòng)定子構(gòu)件110還包括延伸通過(guò)可移動(dòng)定子構(gòu)件110的若干徑向開口134。在示例性實(shí)施例中，徑向開口134大致平行于旋轉(zhuǎn)構(gòu)件表面125。另外，在示例性實(shí)施例中，徑向開口134在開口127之間穿過(guò)。
可移動(dòng)定子構(gòu)件110還包括軛130，其大小設(shè)計(jì)為在其中接收至少一部分輔助密封組件108。更具體地，輔助密封組件108包括接收在軛130中的密封128。在示例性實(shí)施例中，密封128是活塞環(huán)密封。在可選實(shí)施例中，密封128可由固定定子構(gòu)件102保持。
在工作中，冷卻空氣和/或流體流過(guò)燃?xì)廨啓C(jī)10。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)10工作時(shí)，高壓空氣從前向后流動(dòng)通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)10。從高壓壓縮機(jī)14排出的一部分高度壓縮空氣朝著密封組件100導(dǎo)向，以便用作冷卻流體。密封組件100顯著幫助控制流體從燃?xì)廨啓C(jī)10內(nèi)的高壓區(qū)域137流動(dòng)到低壓區(qū)域140。高壓區(qū)域137和低壓區(qū)域140之間的壓力差啟動(dòng)通過(guò)密封組件100的流動(dòng)。
偏置機(jī)構(gòu)120偏置可移動(dòng)定子構(gòu)件110遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)構(gòu)件104?？梢苿?dòng)定子構(gòu)件110相對(duì)于殼體122、固定定子構(gòu)件102和機(jī)架103前后滑動(dòng)。在燃?xì)廨啓C(jī)10的工作過(guò)程中，一部分高壓空氣會(huì)流入固定定子構(gòu)件102和可移動(dòng)定子構(gòu)件110之間限定的區(qū)域138。高壓空氣在可移動(dòng)定子構(gòu)件110上施加壓力，導(dǎo)致可移動(dòng)定子構(gòu)件110抵抗偏置機(jī)構(gòu)120施加的偏置力在鍵槽118內(nèi)朝著旋轉(zhuǎn)構(gòu)件104移動(dòng)，以及克服偏置機(jī)構(gòu)120施加的偏置力。具體地，在工作中，鍵116在鍵槽118內(nèi)平移，以致鍵槽118限制可移動(dòng)定子構(gòu)件110的移動(dòng)量，防止可移動(dòng)定子構(gòu)件110相對(duì)于固定定子構(gòu)件102、殼體122和機(jī)架103的旋轉(zhuǎn)、圓周和/或徑向運(yùn)動(dòng)。鍵槽118還幫助相對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)10對(duì)準(zhǔn)主密封組件106和輔助密封組件108。
另外，在工作中，一部分高壓空氣流過(guò)開口127。在示例性實(shí)施例中，開口127是若干供給開口。開口127形成開口127和旋轉(zhuǎn)構(gòu)件表面125之間的高壓膜或空氣軸承?？諝廨S承防止可移動(dòng)定子構(gòu)件110接觸旋轉(zhuǎn)構(gòu)件104。
在空氣流過(guò)開口127之后，空氣退出到低壓區(qū)域140。此外，一部分空氣可越過(guò)密封齒126泄漏。越過(guò)密封齒126泄漏的空氣和已經(jīng)退出開口127的空氣經(jīng)過(guò)徑向開口134流動(dòng)到低壓區(qū)域140。而且，輔助密封組件108建立第二密封，以防止高壓空氣在可移動(dòng)定子構(gòu)件110和固定定子構(gòu)件102之間泄漏。
當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)10不工作時(shí)，偏置機(jī)構(gòu)120的偏置力推動(dòng)可移動(dòng)定子構(gòu)件110，以便移動(dòng)可移動(dòng)定子構(gòu)件110，和保持可移動(dòng)定子構(gòu)件110遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)構(gòu)件104，從而防止構(gòu)件104和110之間的接觸。
在裝配燃?xì)廨啓C(jī)10的過(guò)程中，固定定子構(gòu)件102在旋轉(zhuǎn)構(gòu)件104附近連接燃?xì)廨啓C(jī)10的機(jī)架103。殼體122連接固定定子構(gòu)件102。可移動(dòng)定子構(gòu)件110連接固定定子構(gòu)件102，且布置在固定定子構(gòu)件102內(nèi)。鍵槽118至少部分布置在鍵116內(nèi)，在鍵槽118內(nèi)移動(dòng)。偏置構(gòu)件120連接殼體122，且布置在殼體122內(nèi)。
上述密封組件包括主密封組件和輔助密封組件，主密封組件包括可移動(dòng)定子構(gòu)件?？梢苿?dòng)定子構(gòu)件有助于減小旋轉(zhuǎn)構(gòu)件和固定發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)架之間的泄漏。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)能更加有效地工作。此外，相比一些已知的密封組件，上述密封組件包括相當(dāng)少的部件。在部件較少的情況下，這種密封組件相比已知密封組件安裝成本低，更易于制造，同時(shí)降低了維護(hù)量和維護(hù)成本，相比已知密封組件更加可靠，重量更輕。密封組件的重量對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能具有不利的影響。
上文詳細(xì)描述了密封組件的示例性實(shí)施例。密封組件不限制在用于此文所述的特殊實(shí)施例，而是，密封組件可獨(dú)立和分離于此文所述其它部件使用。而且，本發(fā)明不限制于上文詳細(xì)描述的密封組件的實(shí)施例。而是，在權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)可使用密封組件的其它變體。
盡管已經(jīng)根據(jù)特殊實(shí)施例描述了本發(fā)明，但熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員會(huì)意識(shí)到本發(fā)明可在落入權(quán)利要求書精神和范圍內(nèi)的修改下實(shí)現(xiàn)。
零部件列表燃?xì)廨啓C(jī)………………………………………………………………10低壓壓縮機(jī)……………………………………………………………12高壓壓縮機(jī)……………………………………………………………14燃燒室…………………………………………………………………16高壓渦輪機(jī)……………………………………………………………18低壓渦輪機(jī)……………………………………………………………20第一軸…………………………………………………………………24第二軸…………………………………………………………………26上游側(cè)…………………………………………………………………28下游側(cè)…………………………………………………………………30密封組件………………………………………………………………100固定定子構(gòu)件…………………………………………………………102機(jī)架……………………………………………………………………103旋轉(zhuǎn)構(gòu)件………………………………………………………………104主密封組件……………………………………………………………106第二密封組件…………………………………………………………108中心軸線………………………………………………………………109可移動(dòng)定子構(gòu)件………………………………………………………110偏置構(gòu)件………………………………………………………………114鍵………………………………………………………………………116鍵槽……………………………………………………………………118偏置機(jī)構(gòu)………………………………………………………………120殼體……………………………………………………………………122距離……………………………………………………………………123密封面…………………………………………………………………124若干齒…………………………………………………………………126開口……………………………………………………………………127密封……………………………………………………………………128軛………………………………………………………………………130距離……………………………………………………………………132
徑向開口………………………………………………………………134區(qū)域……………………………………………………………………137區(qū)域……………………………………………………………………138
權(quán)利要求
1.一種用于燃?xì)廨啓C(jī)(10)的密封組件(100)，所述燃?xì)廨啓C(jī)包括固定定子構(gòu)件(102)和旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(104)，所述密封組件包括主密封組件(106)；和輔助密封組件(108)，所述主密封組件包括包括至少一個(gè)鍵槽(118)的可移動(dòng)定子構(gòu)件(110)；和包括至少一個(gè)鍵(116)的至少一個(gè)偏置構(gòu)件(114)，所述至少一個(gè)鍵在所述至少一個(gè)鍵槽內(nèi)可滑動(dòng)地連接，以幫助相對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)對(duì)準(zhǔn)所述主密封組件和所述輔助密封組件。
2.如權(quán)利要求1所述的密封組件(100)，其特征在于，所述主密封組件(106)還包括至少3個(gè)偏置構(gòu)件(114)，所述至少3個(gè)偏置構(gòu)件每個(gè)還包括偏置機(jī)構(gòu)(120)和殼體(122)，所述偏置機(jī)構(gòu)包含在所述殼體內(nèi)。
3.如權(quán)利要求2所述的密封組件(100)，其特征在于，所述至少一個(gè)鍵(116)從所述殼體(122)大致沿徑向向外延伸，所述至少一個(gè)鍵有助于所述主密封組件和輔助密封組件(106，108)的旋轉(zhuǎn)對(duì)準(zhǔn)。
4.如權(quán)利要求1所述的密封組件(100)，其特征在于，所述密封組件有助于所述固定定子構(gòu)件(102)和所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(104)之間的密封。
5.如權(quán)利要求1所述的密封組件(100)，其特征在于，所述可移動(dòng)定子構(gòu)件(110)還包括至少3個(gè)鍵槽(118)，所述至少3個(gè)鍵槽有助于限制所述可移動(dòng)定子構(gòu)件相對(duì)于固定定子構(gòu)件(102)的軸向運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
6.如權(quán)利要求1所述的密封組件(100)，其特征在于，所述可移動(dòng)定子構(gòu)件(110)還包括密封面(124)，所述密封面包括從所述密封面向外延伸的若干齒(126)，所述密封面還包括延伸通過(guò)密封面的開口(127)，所述開口有助于防止所述可移動(dòng)定子構(gòu)件和旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(104)之間的接觸。
7.如權(quán)利要求1所述的密封組件(100)，其特征在于，所述輔助密封組件(108)包括活塞環(huán)密封(128)，所述可移動(dòng)定子構(gòu)件包括軛(130)，所述軛的尺寸設(shè)計(jì)為在軛中接收所述活塞環(huán)密封。
8.一種燃?xì)廨啓C(jī)(10)，包括固定定子構(gòu)件(102)；旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(104)；和包括主密封組件(106)和輔助密封組件(108)的密封組件(100)，所述主密封組件包括包括至少一個(gè)鍵槽(118)的可移動(dòng)定子構(gòu)件(110)；和包括至少一個(gè)鍵(116)的至少一個(gè)偏置構(gòu)件(114)，其中所述至少一個(gè)鍵在所述至少一個(gè)鍵槽內(nèi)可滑動(dòng)地連接，以幫助相對(duì)于所述燃?xì)廨啓C(jī)對(duì)準(zhǔn)所述主密封組件和所述輔助密封組件，所述密封組件有助于所述固定定子構(gòu)件和所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件之間的密封。
9.如權(quán)利要求8所述的燃?xì)廨啓C(jī)(10)，其特征在于，所述可移動(dòng)定子構(gòu)件(110)還包括密封面(124)和從所述密封面向外延伸的若干齒(126)。
10.如權(quán)利要求8所述的燃?xì)廨啓C(jī)(10)，其特征在于，所述可移動(dòng)定子構(gòu)件(110)包括延伸通過(guò)可移動(dòng)定子構(gòu)件的開口(127)，所述開口有助于防止所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(104)和所述固定定子構(gòu)件(102)之間的接觸。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于裝配燃?xì)廨啓C(jī)的方法和裝置，其中包括一種用于燃?xì)廨啓C(jī)(10)的密封組件(100)，該燃?xì)廨啓C(jī)包括固定定子構(gòu)件(102)和旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(104)。密封組件包括主密封組件(106)和輔助密封組件(108)，主密封組件包括包括至少一個(gè)鍵槽(118)的可移動(dòng)定子構(gòu)件(110)和包括至少一個(gè)鍵(116)的至少一個(gè)偏置構(gòu)件(114)，至少一個(gè)鍵在至少一個(gè)鍵槽內(nèi)可滑動(dòng)地連接，以幫助相對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)對(duì)準(zhǔn)主密封組件和輔助密封組件。
文檔編號(hào)F16J15/16GK101074610SQ20071010234
公開日2007年11月21日 申請(qǐng)日期2007年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月1日
發(fā)明者C·C·格林, W·L·赫倫, J·C·阿爾伯斯 申請(qǐng)人:通用電氣公司