[发明专利]用于利用自洁面密封件密封旋转机械的设备和系统

说明书

技术领域

本申请大体涉及旋转机械，并且更具体地涉及用于密封旋转机械的设备和系统。

背景技术

至少一些旋转机械(例如蒸汽涡轮发动机)具有延伸穿过其的限定的流体流路。以连续流关系，流路包括流体入口、涡轮和流体出口。工艺流体可包含在系统内的碎片或固体颗粒。碎片或固体颗粒可沉积在内部构件和旋转机械的密封件上，并且可影响涡轮发动机性能。

一些旋转机械在流路和端部封装区中使用多个密封组件，以有助于提高旋转机械的操作效率。通常，已知的密封组件联接在固定构件与旋转构件之间，以提供在高压区域与低压区域之间的密封。若干已知的密封组件包括柔性部件，例如刷式密封件、迷宫式齿和流体动力面密封件。

在一些已知的旋转机械中，可使用流体动力面密封件来促进降低穿过两个构件之间间隙的加压工艺流体的泄漏。流体动力面密封大体包括匹配(旋转)环和密封(固定)环。通常，浅流体动力凹槽形成或蚀刻在匹配环面上。在操作期间，旋转环中的流体动力凹槽产生流体动压力，该流体动压力导致固定环从旋转环举升或分离，使得在两个环之间形成微小间隙。密封气体流动穿过旋转和固定环之间的间隙。大的碎片有可能不能够进入匹配环与密封环之间的微小间隙，然而，工艺流体中的细固体颗粒和污染物可能能够进入间隙，并且陷在旋转环和/或固定环的流体动力凹槽中。

在一些已知的旋转机械(例如燃气涡轮发动机)中，面密封件的维护可为相对简单的。燃气涡轮发动机中的至少一些已知的面密封件可容易地从旋转轴拆卸并且清洗任何累积的碎片。但是，在一些已知的旋转机械(例如蒸汽涡轮发动机)中，面密封件的维护可能是复杂的。至少一些已知的蒸汽涡轮发动机可持续地操作几年的时间，因此促进碎片和污染物在面密封件的环的凹槽中的累积。此外，至少一些已知的蒸汽涡轮发动机是非常大的，包含具有大于20英寸直径的可旋转轴。这种大型内部构件增加了这种已知蒸汽涡轮发动机的密封件的维护复杂性。

发明内容

在一个方面中，提供了一种用于与旋转机械一起使用的流体动力面密封件。流体动力面密封件包括密封环，该密封环具有径向延伸的密封面。此外，流体动力面密封件包括联接至密封环的至少一个刷。该至少一个刷包括多个柔性元件，该多个柔性元件从面密封环的径向延伸的密封面离开地延伸。

在另一方面中，提供了一种旋转机械。旋转机械包括壳体和限定中心线轴线的可旋转轴。旋转机械还包括密封系统，该密封系统包括具有第一初级密封表面的第一密封环。第一密封环联接至可旋转轴。旋转机械还包括第二密封环，该第二密封环包括第二初级密封表面。此外，密封系统包括联接至第一密封环和第二密封环中的至少一个的至少一个刷。该至少一个刷包括多个柔性元件。此外，密封系统包括联接至第二密封环并能够与其一起移动的联接装置。

在另一方面中，提供了一种组装密封系统的方法。该方法包括将联接装置联接至旋转机械的壳体的内表面。该方法还包括将包括第一初级密封表面的第一密封环联接至旋转机械的可旋转轴。该方法还包括相对于第一密封环同心地可松开地联接包括第二初级密封表面的第二密封环。此外，该方法包括将至少一个刷联接至第一密封环和第二密封环中的至少一个。该至少一个刷包括多个柔性元件。

技术方案1：一种用于与旋转机械一起使用的流体动力面密封环，面密封环包括：密封环，其包括径向延伸的密封面；和至少一个刷，其联接至密封环，至少一个刷包括从密封面离开地延伸的多个柔性元件。

技术方案2：根据技术方案1的面密封环，其中，至少一个刷包括多个刷。

技术方案3：根据技术方案1的面密封环，其中，密封面是平滑的。

技术方案4：根据技术方案1的面密封环，其中，密封面具有限定在其中的至少一个流体动力特征。

技术方案5：根据技术方案1的面密封环，其中，密封环具有穿过其限定的至少一个对齐槽道，至少一个对齐槽道构造为与密封外罩的相应的对齐部件可滑动地联接。

技术方案6：根据技术方案1的面密封环，其中，多个柔性元件包括刚毛。

技术方案7：根据技术方案6的面密封环，其中，刚毛由金属合金制成。

技术方案8：根据技术方案1的面密封环，其中，至少一个刷包括联接至密封环的保持装置，多个柔性元件中的各个柔性元件包括连接至保持装置的第一端和从保持装置延伸以接触第二密封环的第二端，第二密封环包括限定在其中的至少一个流体动力特征。

技术方案9：根据技术方案8的面密封环，其中，多个柔性元件中的各个柔性元件的第二端接触第二密封环，以从至少一个流体动力特征移除异物。