CN1590735A - 促进涡轮回转轴之间密封的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种燃气涡轮发动机(10)的密封组件(60)。该发动机包括第一回转轴(42)和第二回转轴(44)。该密封组件包括一个刷子式密封件(70)和从该刷子式密封件向外延伸的多个密封突出部分(72)。该刷子式密封件密封地与第一回转轴连接，使该多个密封突出部分与该第二回转轴接触，在该第一和第二回转轴之间进行密封。

Description

促进涡轮回转轴之间密封的方法和装置
技术领域
本发明总的涉及燃气涡轮发动机，尤其涉及在燃气涡轮发动机转子组件中使用的密封组件。
背景技术
至少一些已知的燃气涡轮发动机包括一个核心发动机。该发动机按串联流动配置方式具有一个风扇组件和一个压缩进入该发动机的气流的高压压缩机。在燃烧室中，燃料和空气混合物点火，然后通向低压和高压涡轮。每一个涡轮包括多个转子叶片，它们从该燃烧室排出的气流中提取回转能量。该高压压缩机通过一根轴与该高压涡轮连接。
为了促进转子轴之间的密封，至少一些已知的涡轮包括多个密封组件，以便在预先确定的位置内容纳流体。例如，至少一些已知的发动机包括一个充满油雾的轴承腔，用以对支承内外转子轴的轴承进行润滑。该内轴和外轴由一个间隙隔开，该间隙中可以充满用来冷却该轴的工作流体。使用一个密封组件来防止该油雾泄漏进入在该轴之间限定的间隙中。
至少一些已知的密封组件包括与第一转子轴连接的第一个部分，和与第二转子轴连接的第二个部分。然而，因为一对密封组件部分是独立转动的，因此当在一根或一对转子轴上产生热、机械和离心力时，这种密封组件容易泄漏。另一些已知的密封组件包括安装在转子轴之间的静止结构(例如发动机框架)上的第一个密封部分，和安装在转子轴中的一根轴上的第二个部分。由于轴之间的空间有限，一般，这种密封组件只用在轴端附近。这样，作用在转子轴上的热、离心和/或回转力容易引起转子偏转和/或偏移。
发明概述
按照本发明的一个方面，提供了装配燃气涡轮发动机的方法。该方法包括将包括一个刷子式密封件和许多密封硬毛的密封组件与第一回转轴连接，并安置该密封组件，使该密封硬毛与第二回转轴接触，以便在燃气涡轮发动机工作过程中，在第一和第二回转轴之间形成密封。
按照本发明的另一个方面，提供了包括一第一回转轴和一第二回转轴的燃气涡轮发动机的密封组件。该密封组件包括一个刷子式密封件和从该刷子式密封件向外延伸的多个密封突出部分。该刷子式密封件密封地与该第一回转轴连接，使该多个密封突出部分与该第二回转轴接触，在第一和第二回转轴之间实现密封。
按照本发明的再一个方面，提供了一种燃气涡轮发动机。该发动机包括第一回转轴，第二回转轴和一个密封组件。该密封组件在所述第一和第二回转轴之间延伸，以防止经在该第一和第二回转轴之间限定的间隙泄漏。该密封组件包括一个刷子式密封件和从该刷子式密封件向外延伸的多个密封突出部分。该刷子式密封件密封地与第一回转轴连接，使该多个密封突出部分与第二回转轴接触，以有利于在该第一和第二回转轴之间实现密封。
附图简述
图1为燃气涡轮发动机的示意图；和
图2为可以用在图1所示的燃气涡轮发动机中的转子组件的一部分的放大的部分横截面图。
发明详述
图1为包括一个低压压缩机12，一个高压压缩机14和一个燃烧室16的燃气涡轮发动机10的示意图。发动机10还包括一个高压涡轮18和一个低压涡轮20。压缩机12和涡轮20由第一轴24连接，压缩机14和涡轮18由第二轴26连接。在一个实施例中，该燃气涡轮发动机为通用(Ohio州Cincinmati城的电气公司销售)的GE 90。
工作中，空气流过低压压缩机12，而压缩空气从低压压缩机12送至高压压缩机14。高度压缩的空气送至燃烧室16。在从燃气涡轮发动机10排出之前，从燃烧室16出来的气流驱动涡轮18和20。
图2为可以在燃气涡轮发动机10中使用的转子组件40的一部分的放大的部分横截面图。如技术上已知那样，发动机10还包括在纵向穿过发动机10的一个定子组件(没有示出)。转子组件40与定子组件配合，并包括一个径向的内转子轴42和一个径向的外转子轴44。在该示例性实施例中，转子轴42和44是同一轴线的，并在相反方向转动，使得在发动机工作过程中，第一转子轴42的第一回转方向与第二转子轴44的第二回转方向相反。在另一个实施例中，第一转子轴42和第二转子轴44是共同回转的，即每一根轴42和44的回转方向相同。
轴42和44在径向隔开，它们之间形成一个间隙50。间隙50可用由压缩机(例如压缩机14)供给的工作介质气体充满，以冷却轴42和44。在示例性实施例中，间隙50充满寄生的辅助空气，用于冷却轴42和44。
一个中间轴密封组件60横穿该间隙50，以防止工作介质气体泄漏至该间隙50外面。另外，密封60穿过间隙50，以防止其它流体(例如油雾)通向下游，进入间隙50中。例如，在该示例性实施例中，在该密封组件60上游的腔62可以充满油雾，以润滑放置在该腔62内的零件(例如一个轴承-没有示出)。密封组件60可防止寄生的辅助空气泄漏进入该腔62中，也可防止油雾泄漏进入间隙50中。
密封组件60包括一个刷子式密封件70和多个从该密封70沿径向向外突出的挠性密封件72。在该示例性实施例中，该密封件72为与该刷子式密封件70整体作出的许多刷子硬毛，并且基本上以该刷子式密封件70垂直地延伸。
该刷子式密封件70为环形并且在圆周方向围绕着该内转子轴42进行很好的密封接触。在该示例性实施例中，一个紧固件组件80将该刷子式密封件70固定在一个从转子轴42向外延伸的座82上，使该密封件70以相同的回转速度与转子轴42同时转动。在另一个实施例中，该刷子式密封件70与轴44，而不是轴42连接。更具体地说，当该刷子式密封件70在相对于径向的内轴42的位置上连接时，该密封件72基本上沿径向向外向着外轴44延伸。在该示例性实施例中，当该密封组件60在相对于轴42和44的位置上连接时，该刷子式密封件70在内轴42的上游端和下游端(没有示出)的中间与轴42外接，而密封件72与轴44接触，在外轴44的上游端和下游端(没有示出)的中间，进行很好的密封接触。因此，将该密封组件60为中间轴密封组件。
在工作过程中，该刷子式密封件70以相同的回转速度与内轴42同时转动。另外，当刷子式密封件70转动时，因此在轴42转动过程中，密封件72从该刷子式密封件70沿径向向外延伸，因此无论外轴44相对于内轴42的回转方向如何，密封件72都保持很接近外轴44。另外，不论作用在密封组件60或轴42和/或44上的力大小如何，该密封件72在发动机工作过程中，都保持很接近外轴44。因此，该密封组件60可以适应由于热、离心力和/或回转力造成的转子偏转和偏移。再者，因为该刷子式密封件70与转子轴42连接，因此，该刷子式密封件70和密封件72基本上对转子速度和在转子工作过程中作用在该密封组件60上的离心力不敏感。因此，与其它已知的中间轴密封组件比较，可以保持密封件72和轴44之间的密封接触，使通过密封组件60的泄漏减小。又由于该密封组件60不与静止的支承结构连接，因此与其它已知的中间轴密封组件比较，密封组件60的安装位置没有限制。因此，该密封组件60可延长转子组件40的使用寿命。
上述的中间轴密封组件成本低，可靠性高。该中间轴密封组件包括一个刷子式密封件和以该刷子式密封件向外延伸出的多个密封件。该刷子式密封件与第一转子轴连接，进行密封接触，使该密封件向着第二轴延伸。因为该密封组件与第一轴同时转动，因此不论每一根轴的回转速度或回转方向如何，该密封件都可保持与第二根轴很接近。因此，该密封组件对转子速度和离心力不敏感。另外，该密封结构在不需要静止支承结构的条件下，可减少流入在中间轴位置处的轴之间限定的间隙的泄漏与从该间隙流出的泄漏。结果，该中间轴密封组件以成本低和可靠的方式延长涡轮转子组件的使用寿命。
上面详细地说明了转子组件的示例性实施例。该转子组件不是仅限于所述的具体实施例，每一个组件的零件可以独立地和与所述的其它零件分开地使用。例如，每一个中间轴密封组件的零件也可以与其它的中间轴密封组件零件和其它转子组件结合使用。
虽然就各种具体实施例说明了本发明，但业内人士可以在本权利要求书的精神和范围内对本发明进行修改。
                   零件清单
10-燃气涡轮发动机
12-低压压缩机
14-高压压缩机
16-燃烧室
18-高压涡轮
20-低压涡轮
24-第一轴
26-第二轴
40-转子组件
42-内转子轴
44-外转子轴
50-间隙
60-中间轴密封组件
62-腔
70-刷子式密封件
72-挠性密封件
80-紧固件组件
82-座

Claims (10)

1.一种燃气涡轮发动机(10)的密封组件(60)，该发动机包括一第一回转轴(42)和一第二回转轴(44)；所述密封组件包括一个刷子式密封件(70)，和从所述刷子式密封件向外延伸的多个密封突出部分(72)；所述刷子式密封件可以密封地与该第一回转轴连接，使所述多个密封突出部分与第二回转轴接触，以有利于在该第一和第二回转轴之间实现密封。
2.如权利要求1所述的密封组件(60)，其特征为，所述刷子式密封件(70)与第一回转轴(42)同时转动。
3.如权利要求1所述的密封组件(60)，其特征为，该第一回转轴(42)包括一对相反的末端，所述刷子式密封件件(70)在该第一轴末端的中间，与第一回转轴连接。
4.如权利要求1所述的密封组件(60)，其特征为，该第二回转轴(44)包括一对相反的末端，所述多个密封突出部分(72)在该第二轴末端的中间，与该第二轴接触。
5.如权利要求1所述的密封组件(60)，其特征为，所述多个突出部分(72)包括与所述刷子式密封件(70)整体作出的许多硬毛。
6.如权利要求1所述的密封组件(60)，其特征为，所述多个密封突出部分(72)有利于减小由于热、离心力和回转力引起的通过所述密封组件的泄漏。
7.一种燃气涡轮发动机(10)，它包括：
一根第一回转轴(42)；
一根第二回转轴(44)；和
在所述第一和第二回转轴之间延伸有利于防止经所述第一和第二回转轴之间限定的间隙(50)泄漏的一个密封组件(60)，所述密封组件包括一个刷子式密封件(70)，和从所述刷子式密封件向外延伸的多个密封突出部分(72)；所述刷子式密封件密封地与所述第一回转轴连接，使所述多个密封突出部分与第二回转轴接触，以有利于在该第一和第二回转轴之间实现密封。
8.如权利要求7所述的燃气涡轮发动机(10)，其特征为，所述密封组件的刷子式密封件(70)与该第一回转轴(42)同时转动。
9.如权利要求8所述的燃气涡轮发动机(10)，其特征为，所述第一回转轴(42)按第一个方向回转，所述第二回转轴(44)按照与第一回转轴方向相反的第二个方向回转。
10.如权利要求8所述的燃气涡轮发动机(10)，其特征为，所述第一和第二回转轴(42、44)按相同的回转方向转动。
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