[发明专利]用于动态密封涡轮发动机的装置和方法及涡轮发动机总成

说明书

技术领域

本发明的领域总体上涉及一种涡轮发动机，具体来说，涉及一种用于动态密封涡轮发动机的系统和方法。

背景技术

涡轮发动机通常包括转子组件和定子组件。至少一个已知的转子组件包括至少连接到多个转子叶片(有时称为翼型件)的圆盘，所述转子叶片从所述圆盘向尖端径向向外延伸。在已知的涡轮发动机中，所述转子叶片由外壳周向限定，所述外壳限定涡轮机组件的内表面。在运行中，例如，诸如空气、蒸汽或燃烧气体等流体与转子叶片相互作用，以产生有用功。例如，所述涡轮发动机可以驱动压缩机、发电机和/或电气载荷。

此外，在已知的涡轮机中，转子叶片尖端与外壳之间称为间隙的区域可以导致流体不合需要地围绕转子叶片流动，而不与其相互作用。流过间隙的流体不产生任何有用功，因此所述间隙是决定涡轮发动机效率的重要特性。具体来说，间隙大小与涡轮发动机效率之间存在反相关关系。例如，间隙相对较大的发动机通常效率较低，而间隙相对较小的发动机通常更为高效。因此，至少一些已知的系统在制造期间在所述外壳与转子叶片尖端之间安置密封件，所述密封件用于减小间隙的大小，以提高涡轮发动机的效率。

但是，涡轮发动机的所有运行机级处并不具有静态间隙。具体来说，与已知涡轮发动机相关的间隙量可能基于与涡轮发动机相关的运行条件而波动。例如，由于转子叶片伸展等原因，间隙可以在启动、空载、稳态、关机和瞬间操作之间改变。如果间隙被制造得过于紧密，则转子叶片可能在各种运行条件下摩擦外壳和/或密封件，因此损害所述发动机和/或降低效率。因此，已知的涡轮机和密封件通常被制造为具有足够的间隙以容纳转子叶片的最大伸展，包括在各种涡轮机操作中。

此外，在已知的涡轮机中，更换损坏的密封件可能十分昂贵和耗时，需要关闭涡轮机和/或至少部分拆解涡轮机。

发明内容

在一个方面中，本发明提供了一种涡轮发动机总成(turbine engine assembly)。所述涡轮发动机总成包括定子组件和转子组件，所述转子组件具有连接到多个转子叶片的转子盘，所述多个转子叶片从所述转子盘径向向外延伸。所述总成还包括至少部分围绕所述多个转子叶片的外壳。所述总成还包括连接到所述定子组件的动态密封装置(dynamic sealing device)。所述至少一个动态密封装置被配置成在所述转子组件正在运行时，选择性地将密封件插入在所述外壳与所述多个转子叶片之间，以帮助减小限定在所述多个转子叶片与所述外壳之间的间隙(clearance gap)。

其中，所述动态密封装置进一步被配置成在所述转子组件正在运行时，选择性地移除在所述外壳与所述多个转子叶片之间的所述密封件，以帮助增大所述间隙。

所述涡轮发动机总成进一步包括控制器和传感器，所述传感器测量所述转子组件的至少一个特性，所述控制器被配置成：基于所述至少一个特性确定所述转子组件的运行条件；并且在所述转子组件的预定义运行条件下，指示所述动态密封装置插入所述密封件。

其中，所述控制器进一步被配置成在所述转子组件的第二预定义运行条件下，指示所述动态密封装置移除所述密封件。

其中，所述外壳包括限定在所述外壳的内表面中的止动凹槽，所述止动凹槽经过大小调整，以将所述密封件接纳在其中。

所述涡轮发动机总成进一步包括多个动态密封装置，其中，第一动态密封装置连接到所述密封件的第一端，第二动态密封装置连接至所述密封件的第二端。

所述涡轮发动机总成进一步包括连接到动态密封装置的成型机构，所述成型机构被配置成改造(reshape)密封件的截面轮廓以从第一截面轮廓改造成第二截面轮廓。

在另一方面中，本发明提供了一种用于涡轮发动机中的动态密封装置。所述动态密封装置被配置成在所述涡轮发动机的运行期间，选择性地将密封件插入多个转子叶片与定子组件的外壳之间。所述多个转子叶片从转子组件的转子盘径向向外延伸，所述外壳围绕所述多个转子叶片，并且所述密封件帮助减小限定在所述多个转子叶片与所述外壳之间的间隙。

所述的动态密封装置进一步被配置成在所述涡轮发动机的预定义运行条件下插入所述密封件。

所述的动态密封装置进一步被配置成在所述涡轮发动机的运行期间将所述密封件从所述外壳与所述多个转子叶片之间移除，以帮助增大所述间隙。

所述动态密封装置进一步被配置成在所述涡轮发动机的预定义运行条件下将所述密封件从所述外壳与所述多个转子叶片之间移除。