密封组件和密封方法与流程

密封组件和密封方法
1.政府利益
2.本发明是在美国政府的支持下完成的。政府对本发明拥有一定的权利。
技术领域
3.本技术领域通常涉及用于密封可移动部件和固定结构之间的间隙的动态密封件，更具体地，涉及可用于燃气涡轮发动机排气喷嘴的动态密封件。


背景技术：

4.燃气涡轮发动机，例如用于为飞行器提供动力的燃气涡轮发动机，可包括涡轮下游的排气喷嘴。排气喷嘴可包括定位在喷嘴侧壁之间的可移动襟翼。襟翼可以经由一系列联动装置来致动，以控制喷嘴内的二维区域，从而引导和加速来自发动机的核心空气流，以达到推力的目的。襟翼和侧壁之间的间隙可以产生通道，例如，由于喷嘴核心和围绕喷嘴的周围环境之间的压力梯度，核心空气可以流过这些通道。核心空气从喷嘴核心泄漏到周围环境可能会降低发动机的推力和效率。
附图说明
5.针对本领域普通技术人员的本说明书的各方面的完整且可行的公开，包括其最佳模式，在参考附图的说明书中阐述，其中：
6.图1是根据一些实施例的示例性燃气涡轮发动机排气喷嘴组件的透视图。
7.图2是沿图1的线2-2截取的图1的喷嘴组件的横截面图。
8.图3是从喷嘴组件的后端截取的图1的喷嘴组件的端视图。
9.图4是沿图1中线4-4截取的图1的喷嘴组件的一部分的放大横截面图。
10.图5是根据一些实施例的用于密封组件的弹簧体的透视图。
11.图6是根据一些实施例的用于密封组件的夹子的透视图。
12.图7a是根据一些实施例的用于密封组件的耐磨蹄的后透视图。
13.图7b是图7a的耐磨蹄的前透视图。
14.图8是根据一些实施例的密封组件的透视图。
15.图9a是图8的密封组件的前侧正视图。
16.图9b是图8的密封组件的后侧正视图。
17.图10是安装在间隙中的图8的密封组件的左侧正视图。
18.图11是图10的密封组件的放大正视图。
19.图12是安装在图1的喷嘴组件中的图8的一系列密封组件的透视图。
20.图13是安装在间隙中的一系列密封组件的另一透视图。
21.图14是根据一些实施例的说明组装图8的密封组件的方法的流程图。
22.图15是根据一些实施例的使用密封组件密封间隙的方法的流程图。
23.附图中的元件是为了简单和清楚而示出的并且不一定按比例绘制。例如，附图中
的一些元件的尺寸和/或相对定位可能相对于其他元件被夸大以帮助理解各种实施例。同样，在商业上可行的实施例中有用或必要的常见但被充分理解的元件通常不被描述以促进对这些不同实施例的更通畅的视图。
具体实施方式
24.为了消除或减小襟翼和侧壁之间的间隙的尺寸以及密封喷嘴核心内的核心空气，密封组件可以定位在襟翼和侧壁之间。在一些情况下，衬里可以经由一个或多个吊架结构安装到侧壁。当侧壁包括侧壁衬里时，密封组件可以定位在襟翼和侧壁衬里之间，使得密封组件靠着侧壁衬里进行密封而不是直接密封到侧壁上。
25.在喷嘴操作期间，襟翼可以相对于侧壁在一个或多个方向上移动。因此，用于襟翼和侧壁之间的间隙的密封组件可能需要促进滑动运动。例如，密封组件可能需要促进密封组件沿侧壁滑动，同时仍保持襟翼和侧壁之间的密封。
26.除了适应沿侧壁的滑动运动之外，密封组件可能还需要适应襟翼与侧壁和/或侧壁衬里之间的间隙尺寸的动态变化。例如，侧壁衬里可能由于喷嘴内的压力和温度变化而变形或移动。此外，尽管通常是固定的，但侧壁也可以朝向或远离襟翼偏转或偏移。这种变形会影响襟翼与侧壁和/或侧壁衬里之间的间隙的大小。因此，密封组件可能需要适应襟翼与侧壁和/或衬里之间的间隙尺寸的变化。
27.叶片密封件可用于密封襟翼与侧壁和/或侧壁衬里之间的间隙。然而，随着喷嘴中的压力梯度将核心空气驱动到叶片后面的空腔中，叶片密封件可能将密封件后面的结构暴露于核心空气。在某些情况下，这可能需要吹扫空气并使用额外的屏蔽和/或襟翼来保护叶片后面的结构和硬件。类似地，当叶片密封件包括裙部以阻止叶片后面的核心空气夹带时，尝试密封裙部本身可能会增加额外的更小和更敏感的密封件，这些密封件仍然必须应对高热变化、相对运动、声学和压力负载。这些次级密封件必须在与初级叶片密封件类似的环境和类似的运动要求下运行，而通常具有较小的空间来执行此操作。
28.因此，仍然需要一种动态密封件，该动态密封件更有效和高效地控制或阻止核心空气在喷嘴处流入周围环境并流入动态密封件本身的结构中，同时最小化添加次级密封件和/或吹扫空气所涉及的重量、性能损失或硬件复杂性。
29.参考图1-4，示出了产生核心空气流的燃气涡轮发动机12。喷嘴组件10位于燃气涡轮发动机12的后方，以控制排出的核心空气的影响。喷嘴组件10包括安装成用于在两个相对的对应侧壁16之间相对于彼此移动的襟翼14。间隙42位于襟翼14的外边缘和侧壁16之间。在没有密封件的情况下，该间隙42可以允许空气低效地排放到周围环境中。
30.如图5-11所示，当安装在间隙42中时，密封组件50控制或甚至防止该核心空气从喷嘴核心22排放到周围环境中。密封组件50包括弹簧体52、联接到弹簧体52的远端部分52a的夹子54和联接到夹子54的耐磨蹄56。弹簧体52包括襟翼臂60和壁臂58。弹簧体52的至少一部分施加力，以推动襟翼臂60和壁臂58中的至少一个远离另一个。当安装在间隙42中时，襟翼臂60与襟翼14相邻，并且壁臂58与侧壁16相邻。弹簧体52具有弹性，使得当在间隙42中处于压缩时，襟翼臂60和壁臂58偏置远离彼此。壁臂58的远端部分64包括第一转向节66和第二转向节68。第一转向节66和第二转向节68可枢转地联接到夹子54，以形成枢轴关节或铰链特征。耐磨蹄56可枢转地联接到夹子54，以形成另一个枢轴关节或铰链特征。当安装在
间隙42中时，襟翼臂60接合襟翼14并且耐磨蹄56接合侧壁16以密封间隙42。襟翼臂60的远端部分76包括由夹子54接收的裙部，控制或防止核心空气在第五接触表面105处进入襟翼臂60和壁臂58之间的内部空间72。弹簧体52的弹性特性允许襟翼臂60和壁臂58适应由侧壁16产生的间隙42的运动。
31.密封组件50的铰链特征允许弹簧体52和夹子54之间的枢转运动、夹子54和耐磨蹄56之间的密封接触以及耐磨蹄56和侧壁16之间的密封接触。当密封组件50处于操作条件下时，密封组件50的铰链特征和多部件设计还可以在热增长、结合和压差方面提供额外的灵活性。
32.转向图1，燃气涡轮发动机12将废气(也称为核心空气)排放到喷嘴组件10中。喷嘴组件10可包括一个或多个襟翼14和一个或多个侧壁16。在该示例性实施例中，喷嘴组件10包括彼此相对的平坦侧壁16和彼此相对的襟翼14。在一些实施例中，一个或多个侧壁16进一步包括经由一个或多个吊架20(未示出)安装到侧壁的衬里18。襟翼14相对于侧壁16是可移动的，侧壁16通常可以是固定的。通过一些方法，襟翼14可以由燃气涡轮发动机12在喷嘴组件10的前端30处枢转地支撑，例如通过诸如铰链24的旋转装置。
33.襟翼14和侧壁16限定喷嘴核心22，其限制离开燃气涡轮发动机12的核心空气。来自燃气涡轮发动机12的核心空气流过喷嘴核心22，以给燃气涡轮发动机12产生推力。核心空气可以从喷嘴组件10的前端30流过喷嘴核心22到后端32。喷嘴组件10的后端32限定了出口26，出口26的形状通常为矩形，用于将核心空气从喷嘴组件10中排出到周围环境。在一些方法中，襟翼14可移动，以引导喷嘴核心22内的核心空气的流动和压力。例如，襟翼14可竖直移动，以调节喷嘴组件10的出口26的尺寸。
34.转向图2，燃气涡轮发动机12的发动机核心34位于喷嘴组件10的上游，使得核心空气从发动机核心34流入喷嘴核心22。如图2所示，在一些实施例中，喷嘴组件10的襟翼14被致动以改变喷嘴核心22的一个或多个横截面区域。以这种方式，喷嘴组件10是可变的二维喷嘴组件。襟翼14可以被致动，例如通过围绕铰链24枢转。喷嘴核心22包括第一横截面区域36、第二横截面区域38和第三横截面区域40。襟翼14控制第二横截面区域38和第三横截面区域40的尺寸。
35.在燃气涡轮发动机12的操作期间，襟翼14在喷嘴组件10的喷嘴核心22中产生压力梯度。例如，喷嘴核心22中的核心空气的压力从喷嘴核心22的前端30向后端32降低。也就是说，核心空气的压力从第一横截面区域36向第二横截面区域38再向第三横截面区域40降低。
36.转向图3，襟翼14和侧壁16之间的间隙42沿着襟翼14的长度(即，如图1所示，从喷嘴组件10的前端30到后端32)延伸。间隙42可以在一个或多个位置连续或中断。间隙42的尺寸可以在喷嘴组件10的操作期间动态变化。在操作期间，襟翼14沿图3所示的y方向移动。例如，襟翼14的这种运动改变了喷嘴组件10的出口26的尺寸。另外，在操作期间，侧壁16可以沿图3所示的x方向移动。例如，喷嘴核心22中的核心空气的压力可促使侧壁16远离襟翼14，从而增加间隙42的尺寸。因此，当喷嘴核心22处于大气压力下时，比在喷嘴组件10的操作期间喷嘴核心22接收发动机核心空气时，间隙42可以更窄。除了侧壁16的运动之外，侧壁16的衬里18也可能在操作期间变形，导致衬里18沿x方向和y方向中的一个或多个方向移动。例如，由于沿喷嘴核心22的温度和压力的变化，这种衬里变形可能发生。密封组件50(图3中未
示出)安装在襟翼14和侧壁16之间的间隙42中。
37.参考图4，间隙42通常在襟翼14和侧壁16之间延伸。在喷嘴组件10中，侧壁16包括衬里18，该衬里18经由吊架20安装到侧壁16上。因此，间隙42在襟翼14和衬里18之间延伸。襟翼14还可以包括襟翼衬里46，襟翼衬里46位于襟翼14靠近喷嘴核心22的一端。襟翼衬里46或其部分可以延伸到间隙42中。
38.喷嘴组件10包括定位在间隙42中的密封组件50。密封组件50桥接襟翼14和侧壁16之间的间隙42以密封间隙42。以这种方式，密封组件50减少了从喷嘴核心22通过间隙42的核心空气流，这可能减少或影响从喷嘴核心22到围绕喷嘴组件10的周围环境的核心空气流。
39.图5示出了用于密封组件50的弹簧体52。密封组件50可以是铰接的密封组件，其中一个或多个部件通过铰链特征联接或链接在一起。弹簧体52包括壁臂58和与壁臂58相对的襟翼臂60。壁臂58和襟翼臂60一起限定了弹簧体52的内部空间72。内部空间72至少部分地通过壁臂58和襟翼臂60限制。弹簧体52是弹性的，使得壁臂58和襟翼臂60偏置远离彼此。因此，当预加载在间隙42中时(见图10和图11)，弹簧体52施加向外的弹力。在图5中，弹簧体52被描绘为处于自由状态，即，没有任何压缩或外力施加到弹簧体52。
40.壁臂58包括近端部分62、远端部分64和在近端部分62和远端部分64之间延伸的中间部分63。壁臂58的厚度可以大约与中间部分63相同(即，从近端部分62到远端部分64)。还设想，中间部分63的厚度可以逐渐变细或以其他方式调整以管理壁臂58上的负载和应力。例如，较厚的壁臂58可以增加弹簧负载。在一些方法中，中间部分63从近端部分62的较厚到远端部分64的较薄逐渐变细。壁臂58的远端部分64包括第一转向节66和第二转向节68。第一转向节66和第二转向节68是从壁臂58沿与内部空间72相反的方向延伸的圆形突出部。第一转向节66与第二转向节68间隔开，并且在一些方面，第一转向节66和第二转向节68之间存在间隙。第一转向节66与第二转向节68位于壁臂58的相对侧。
41.在一些实施例中，壁臂58是分叉的并且包括第一分支58a和第二分支58b，在它们之间具有切口58c。在这样的实施例中，第一分支58a包括第一转向节66，并且第二分支58b包括第二转向节68。壁臂58以这种方式分叉，减少了壁臂58上的应力，并增加了耐磨蹄56对衬里18和/或变形的侧壁16的顺应性。
42.襟翼臂60包括近端部分74、远端部分76和在近端部分74和远端部分76之间延伸的中间部分75。襟翼臂60的厚度可以大约与中间部分75相同(即，从近端部分74到远端部分76)。还设想，中间部分75的厚度可以逐渐变细或以其他方式调整以管理襟翼臂60上的负载和应力。例如，较厚的襟翼臂60可以增加弹簧体52的负载。在一些方法中，中间部分75从近端部分74的较厚到远端部分76的较薄逐渐变细。襟翼臂60的远端部分76包括肘部78和裙部80。裙部80远离肘部78延伸，并进入内部空间72。裙部80包括唇部86，唇部86从裙部向外突出进入内部空间72。
43.在一些实施例中，襟翼臂60是分叉的并且包括第三分支60a和第四分支60b，在它们之间具有切口60c。第三分支60a的远端部分经由肘部78联接到第四分支60b的远端部分。襟翼臂60以这种方式分叉减少了襟翼臂60上的应力，并且还提高了密封组件50的顺应性。第三分支60a的近端部分经由第一u形部分59联接到第一分支58a的近端部分。类似地，第四分支60b的近端部分经由第二u形部分61联接到第二分支58b的近端部分。第二u形部分61通
过孔隙65与第一u形部分隔开。
44.壁臂58的近端部分62和襟翼臂60的近端部分74在弹簧体52的近端部分52b处联接在一起。弹簧体52的近端部分52b包括附接构件87，用于将弹簧体52安装到襟翼14。附接构件87可以是允许将弹簧体52铰接安装到襟翼14的任何合适的结构。
45.弹簧体52可以由任何合适的金属材料制成。弹簧体52由能够承受应用范围内的温度的材料制成，并且在一些方面，由能够承受约350
°
f至约2800
°
f范围内的温度的材料制成。在一些实施例中，弹簧体52由诸如铬镍铁合金(inconel)718的耐受性弹簧材料制成。弹簧体52可以经由任何合适的制造方法制造。在一些方法中，弹簧体52经由诸如线放电加工(edm)的增材制造方法制造。
46.图6示出了密封组件50的夹子54。夹子54包括上夹爪82和下夹爪84。上夹爪82与下夹爪84隔开并且与下夹爪84相对。上夹爪82和下夹爪84在其间形成开口。上夹爪82包括向下延伸的突出部90，该突出部90横向于上夹爪82朝向下夹爪84延伸。在一些方面，向下延伸的突出部90定位在上夹爪82的尖端处。下夹爪84包括向上延伸的突出部92，其横向于下夹爪84朝向上夹爪82延伸。在一些方面，向上延伸的突出部92定位在下夹爪84的尖端处。上夹爪82经由c形部分88联接到下夹爪84。c形部分88包括弯曲外表面94和弯曲内表面96。弯曲内表面96构造成接收弹簧体52的第一转向节66和第二转向节68(如图5所示)。夹子54的弯曲外表面94的几何形状对应于耐磨蹄56的凹槽98的几何形状(如图7a和图7b所示)。
47.夹子54可以由任何合适的金属或陶瓷材料或其组合制成。夹子54由能够承受应用温度的材料制成，并且在一些方面，由能够承受约350
°
f至约2800
°
f范围内的温度的材料制成。在一些实施例中，夹子54由高速钢(hs)材料制成。在一些方法中，夹子54经由诸如线edm的增材制造方法制造。
48.图7a和图7b示出了密封组件50的耐磨蹄56。耐磨蹄56包括凹槽98，该凹槽98的几何形状对应于夹子54的弯曲外表面94的几何形状(如图6所示)。在一些实施例中，凹槽98的形状使得其对应于夹子54的c形部分88的几何形状(如图6所示)。耐磨蹄56还包括平面100。可以设想，耐磨蹄56的平面100增加密封组件50的密封表面积(例如，当耐磨蹄56定位在间隙42中时，如图10和图11所示)。还设想，包括平面100可以通过提供平面密封表面来减少耐磨蹄56中的接触应力，与线接触密封相比，提高了使用寿命。耐磨蹄56还包括从c形部分88延伸并朝向内部空间72(未示出)的凸耳99。当密封组件50处于组装构造时，凸耳99用于将耐磨蹄56锁定或以其他方式保持在适当位置。
49.耐磨蹄56可以由任何合适的金属或陶瓷材料或其组合制成。耐磨蹄56由能够承受应用范围内的温度的材料制成，并且在一些方面，由能够承受约350
°
f至约2800
°
f范围内的温度的材料制成。在一些实施例中，耐磨蹄56由诸如nitronic 60的牺牲或可磨损材料制成。在一些方法中，耐磨蹄56经由诸如线edm的增材制造方法制造。
50.图8和图9a和图9b示出了处于组装构造的密封组件50。密封组件50包括弹簧体52、夹子54和耐磨蹄56。夹子54联接到弹簧体52的远端部分52a。耐磨蹄56联接到夹子54。
51.当组装密封组件50时，夹子54和耐磨蹄56联接到弹簧体52的远端部分52a。夹子54联接到弹簧体52的壁臂58和襟翼臂60。特别地，夹子54联接到弹簧体52的第一转向节66和第二转向节68，以形成枢轴关节或铰链特征。第一转向节66和第二转向节68(未示出)由夹子54的c形部分88接收。夹子54的c形部分88、第一转向节66和第二转向节68产生枢轴关节
或铰链特征。铰链特征允许夹子54围绕第一转向节66和第二转向节68枢转。裙部80由夹子54的上夹爪82和下夹爪84接收。当裙部80插入夹子54中时，裙部80位于夹子54的上夹爪82和下夹爪84之间的开口中。上夹爪82的向下延伸的突出部90接合裙部80的唇部86。耐磨蹄56联接到夹子54的弯曲外表面94，以形成另一个枢轴关节或铰链特征。铰链特征允许耐磨蹄56围绕夹子54枢转。这些枢轴关节或铰链特征有助于密封组件50的枢转运动并且允许密封组件50在附加自由度上的顺应性。图14中描绘了组装密封组件50的示例性方法。
52.在操作中，弹簧体52的近端部分52b经由附接构件87联接到图1-4中所示的襟翼14。弹簧体52的近端部分52b经由附接构件87可枢转地安装到襟翼14，使得弹簧体52的远端部分52a可自由弯曲和/或有角度地移动。当弹簧体52处于自由、未压缩状态时，壁臂58和襟翼臂60被偏置远离彼此。当弹簧体52处于压缩状态时，弹簧体52产生推动壁臂58远离襟翼臂60的力。该力使夹子54沿裙部80滑动。以这种方式，弹簧体52驱动夹子54和耐磨蹄56远离襟翼臂60。
53.在一些实施例中，密封组件50或其部分可制成为挠性部件，即设计为在特定自由度上柔顺的挠性元件。例如，壁臂58和襟翼臂60可以是挠性部件，它们通过部件的形状限制、关联和限定它们的运动自由度，使弹簧体52、夹子54和耐磨蹄56以可预测的方式移动。即，密封组件50的部件通过每个相应部件内部的弯曲和扭转应变移动并相互关联。以这种方式，这些部件是挠性相关的，并且挠性关节约束了部件的运动。
54.此外，以这种方式，当外力被施加到密封组件50时，密封组件50可以在特定的自由度上发生变形和/或运动。如上所述，壁臂58和襟翼臂60可以是将密封组件50的运动关联并且限制到特定自由度的挠性件。以这种方式，施加到密封组件50的外力被转化为裙部80、夹子54和耐磨蹄56中的可预测的位移或运动。此外，壁臂58和襟翼臂60限制、关联和限定密封组件50的裙部80、夹子54和耐磨蹄56的运动的自由度。
55.图10和图11描绘了安装在襟翼14和侧壁16(也在图4中)之间的间隙42中的密封组件50。密封组件50以组装构造安装，并且因此包括弹簧体52、夹子54和耐磨蹄56。应当理解，当在本文中提及侧壁16时，侧壁16可以包括任一侧壁16和/或侧壁16和衬里18。当安装在间隙42中时，弹簧体52的壁臂58定位成邻近侧壁16，而弹簧体52的襟翼臂60定位成邻近襟翼14。
56.弹簧体52的近端部分52b联接到襟翼14，而远端部分52a可相对于襟翼14自由移动。特别地，近端部分52b上的附接构件87经由顶部安装件110联接到襟翼14。顶部安装件110的一部分远离襟翼14突出到间隙42中。在一些实施例中，顶部安装件110的一部分相对于襟翼14以大约90度角度定位。如上所述，附接构件87将密封组件50铰接或可旋转地联接到顶部安装件110。以这种方式，附接构件87允许密封组件50枢转或旋转。因此，例如，密封组件50的远端部分52a可以朝向或远离侧壁16和/或襟翼14移动，以适应间隙42尺寸的变化。
57.密封组件50在产生多个密封接口的各个接触表面处密封间隙42。密封接口防止或减少密封组件50周围的核心空气流到周围环境。壁臂58在第一接触表面101处接合夹子54。特别地，第一转向节66和第二转向节68在第一接触表面101处接合夹子54的c形部分88。在第一接触表面101处，壁臂58的一个或多个部分可以接触夹子54，然而，第一接触表面101可以不必产生防止或减少核心空气围绕密封组件50流动的密封接口。
58.夹子54在第二接触表面102处接合耐磨蹄56，该第二接触表面是安装的密封组件50的多个密封接口之一。特别地，在第二接触表面102处，夹子54的弯曲外表面94接合耐磨蹄56。第二接触表面102密封壁臂58和侧壁16之间的空间。此外，第二接触表面102是允许耐磨蹄56围绕夹子54枢转的枢轴关节或铰链特征。因为耐磨蹄56能够枢转，所以它能够对侧壁16中的变形作出反应。
59.襟翼臂60在第三接触表面103处接合襟翼14，第三接触表面103是安装的密封组件50的多个密封接口之一。特别地，肘部78在第三接触表面103处接合襟翼14。第三接触表面103密封襟翼臂60和襟翼14之间的空间。
60.耐磨蹄56在第四接触表面104处接合侧壁16，该第四接触表面是安装的密封组件50的多个密封接口之一。特别地，在第四接触表面104处，耐磨蹄56的平面100接合侧壁16。以这种方式，第四接触表面104密封耐磨蹄56和侧壁16之间的空间。与线密封相反，在第四接触表面104处，平面100的平面性质产生平面密封。
61.襟翼臂60在第五接触表面105处接合夹子54，该第五接触表面是安装的密封组件50的多个密封接口之一。夹子54的下夹爪84在第五接触表面105处滑动地接合襟翼臂60的裙部80，使得下夹爪84能够沿裙部80向内和向外移动，同时保持密封。以这种方式，第五接触表面105密封内部空间72。
62.应当理解，虽然存在多个接触表面，但只有其中的一个子集产生用于铰接密封件的密封接口。在所示示例中，多个密封接口包括四个密封接口，尽管在替代配置中数量可以不同。
63.当安装在间隙42内时，密封组件50处于压缩状态。如上所述，密封组件50是弹性的，使得密封组件50具有记忆。由于其弹性，密封组件50在被压缩后能够弹回其自由状态。因此，当处于压缩时，密封组件50施加向外的弹性力或弹簧力，促使密封组件50返回其自由状态。向外的弹性力将襟翼臂60偏置远离壁臂58。在间隙42中，向外的弹性力将襟翼臂60朝向襟翼14推动并且将壁臂58朝向侧壁16推动，以密封间隙42。当处于压缩时，弹簧体52产生向外的弹力，该弹力在第三接触表面103和第四接触表面104之间是平衡的。可以设想，通过在间隙42中加载弹簧体52，密封组件50就不依赖外部硬件或加载来操作。
64.在操作中，可以向密封组件50施加一个或多个外力。襟翼14可以在操作期间移动，导致外力施加在密封组件50上。此外，侧壁16可以移动或偏转，施加外力作用在耐磨蹄56上。如上所述，由于密封组件50的铰接结构，耐磨蹄56能够围绕夹子54枢转以对施加到耐磨蹄56的外力作出反应。铰接结构还允许夹子54在外力的作用下围绕第一转向节66和第二转向节68(未示出)枢转。然后耐磨蹄56在壁臂58(例如，第一转向节66和第二转向节68)上施加力。耐磨蹄56上的外力还沿襟翼臂60的裙部80向内推动夹子54。弹簧体52与壁臂58和襟翼臂60的运动相关联，从而加载壁臂58的远端部分64使襟翼臂60和壁臂58都围绕附接构件87移动。
65.图12示出了一系列铰接密封件50在图1所示的喷嘴组件10中的示例性安装。铰接密封件50沿襟翼14的边缘线性安装。
66.图13示出了安装在外壳112中的一系列铰接密封件50
′
的另一个示例性安装。外壳112联接到襟翼14(图13中未示出)。外壳112构造成用作铰接密封件50
′
的顶部安装件。在图13所示的实施例中，每个密封组件50
′
具有其自己的外壳112，用于将密封组件50
′
安装到襟
翼14。然而，也可以设想多个铰接密封件50
′
可以联接到单个外壳112。外壳112是可选的，并且在一些方法中，一系列铰接密封件50
′
可以直接安装到襟翼14而不使用外壳112。铰接密封件50
′
中的弹簧52
′
的边缘可以包括一个或多个突出部114。突出部114将铰接密封件50
′
彼此隔开预定距离。将铰链密封件50
′
隔开预定距离可以减少相互相邻定位的铰链密封50
′
之间结合的风险。
67.可以设想，以图12和图13所示的方式将铰接密封件50和铰接密封件50
′
串联堆叠，允许与偏转的侧壁16和/或衬里18的顺应性。即，包括串联的多个铰接密封件50或多个铰接密封件50
′
，而不是包括一个或多个较长的密封件，允许密封件到侧壁16和/或衬里18的顺应性，而不会导致密封线不连续。
68.图14是组装密封组件50的示例性方法120的流程图。方法120包括122将夹子54联接到襟翼臂60的裙部80。例如，夹子54的上夹爪82和下夹爪84可以联接到裙部80。在一些方法中，这种联接122包括将夹子54的上夹爪82和下夹爪84滑动到襟翼臂60的裙部80上。方法120还包括124将壁臂58的远端部分64朝向襟翼臂60的裙部80压缩。在一个示例中，压缩步骤124可以包括将壁臂58的第一转向节66和第二转向节68朝向裙部80压缩。如图5所示，当弹簧体52处于自由状态时，壁臂58偏压远离襟翼臂60。因此，为了使用夹子56将壁臂58联接到襟翼臂60，壁臂58或其部分(即，远端部分64或第一转向节66和/或第二转向节68)被压缩，使得它们可以插入到夹子54中。因此，当密封组件50被组装并且夹子54联接到壁臂58和襟翼臂60时，弹簧体52处于部分压缩状态。
69.方法120包括在126处旋转夹子54，使得壁臂58的远端部分64的至少一部分与夹子54对齐。在一些方法中，步骤126包括旋转夹子54，使得第一转向节66和第二转向节68与夹子54的弯曲内表面96对齐，然后释放第一转向节66和第二转向节68，以接合夹子54的弯曲内表面96。如上所述，当第一转向节66和第二转向节68定位在夹子54的c形部分88中，弹簧体52处于部分压缩状态。在组装过程的这个阶段，第一转向节66和第二转向节68可与夹子54的弯曲内表面96接合，并且裙部80的唇部86与夹子54的向下延伸的突出部90接合。可以设想，弹簧体52的其他部分可以与夹子54接合，并且壁臂58的远端部分64可以以任何合适的方式与夹子54接合。
70.方法120还可以包括128朝向裙部80压缩和/或保持弹簧体52的一部分并将耐磨蹄56安装到夹子54上。在128处，方法120可以包括压缩壁臂58的远端部分64。然后，耐磨蹄56可以滑动到夹子54上。当耐磨蹄56滑动到位时，弹簧体52的这种压缩可以防止耐磨蹄56的一部分卡在弹簧体52上。在一些方法中，该方法包括128将第一转向节66和第二转向节68中的至少一个朝向裙部80压缩和/或保持，并将耐磨蹄56安装到夹子54上，直到耐磨蹄56与夹子54接合并齐平。将耐磨蹄56安装到夹子54上可以包含将耐磨蹄56滑动到夹子54的弯曲外表面94上。耐磨蹄56可以放置在夹子54上，使耐磨蹄56的边缘与夹子54的边缘齐平。装配密封件50，使耐磨蹄56的边缘与夹子54的边缘齐平，可以减少相互相邻串联安装的铰链密封件50之间结合的风险。
71.最后，该方法120包括129释放弹簧体52以接合夹子54。当壁臂58的远端部分64在步骤128处被压缩时，远端部分64可在129处释放以接合夹子54。在129释放弹簧体52时，弹簧体52的一部分，如第一转向节66和/或第二转向节68，可与夹子54的一个或多个部分接合。在某些方法中，方法120包括129释放第一转向节66和/或第二转向节68，使其接合在夹
子54的弯曲内表面96中。在组装时，弹簧体52与夹子54的上夹爪82和耐磨蹄56的凸耳99接合。特别地，上夹爪82和凸耳99被保持在弹簧体52的第一转向节66和第二转向节68之间，以锁定密封组件50的部件或以其他方式将密封组件50的部件保持在一起。虽然图14描述了装配密封组件50的一种方法，但也可以设想使用其他合适的方法。
72.图15是密封间隙的示例性方法130的流程图。方法130包括132将密封组件定位在间隙内。密封组件包括弹簧，该弹簧具有与第二臂相对的第一臂并在其间限定内部空间。第二臂偏置远离第一臂。第二臂的远端部分包括裙部。密封组件还包括可枢转地联接到第一臂的远端部分的夹子。密封组件进一步包括可枢转地联接到夹子的耐磨蹄。在一些方法中，密封组件是图5-11中描绘的密封组件50。方法130在134处还包括使用密封组件的一个或多个部分密封间隙和密封密封组件的内部。可以通过使第二臂接触限定间隙的第一表面并且使耐磨蹄接触限定间隙的第二表面接触来密封间隙。此外，密封组件的内部可以通过以下方式密封：使耐磨蹄的至少一部分与夹子接触，并通过使夹子的至少一部分与裙部接触。方法130进一步包括136响应于第二表面中的运动，使耐磨蹄围绕夹子自动枢转。响应于第二表面中的运动，方法130还可进一步包括138使夹子围绕第一臂的远端部分自动枢转。方法130还可包括140沿裙部自动移动夹子以密封第一臂和第二臂之间的内部空间。
73.在一些实施例中，方法130可用于密封襟翼14和侧壁16之间的间隙42，如图4所示。在这样的实施例中，襟翼14对应于限定间隙的第一表面，而侧壁16对应于限定间隙的第二表面。因此，第二表面中的运动可以是由于侧壁16的变形和/或由于襟翼14沿侧壁16的运动而引起的运动。
74.可以设想，本文所述的密封组件可以安装在任何可移动和/或动态间隙中，例如，在任何形式的可移动襟翼和固定结构之间。
75.还可以设想，本文所述的密封组件50和密封方法可用于密封侧壁16和衬里18之间的间隙，或者在不使用衬里18时，密封侧壁16和襟翼14之间的间隙。
76.传统的柱塞密封件或叶片密封件可能依赖于外部硬件来对齐或加载以便操作。本公开的方面允许在部件之间以及在密封接口处的精确且一致的公差，而无需这种外部硬件或负载。因此，降低了密封硬件的复杂性，并且在外壳上仅采用了用于密封组件的支撑接口。本文所述的外壳允许密封组件的悬臂式安装，去除了外部弹簧元件及其引导或保持部件，这增加了可靠性，同时减轻了重量和复杂性。密封组件的这种悬臂式安装还平衡了在间隙的任一侧产生密封接口的弹簧体的接触端之间的弹簧负载。密封组件硬件部件也是独立的和自锁的，因此不需要额外的紧固件硬件，进一步简化了密封组件。使用本文所述的密封组件可以在所有密封接口处实现紧密的受控间隙，以防止核心向环境泄漏。与传统的柱塞密封件相比，本文所述的密封组件可以具有更小的外壳深度并且不需要密封组件上的压差来激励密封接口。
77.此外，本公开中描述的密封组件的铰接和多部件设计允许在操作条件下的热增长、结合和不同负载方面的灵活性。铰链特征允许夹子和弹簧体之间、夹子和耐磨蹄之间以及耐磨蹄和衬里之间的枢转运动和密封接触。此外，铰链和多部件设计降低了由于操作条件波动(例如热增长、操作压力变化)和部件之间的变化而发生结合的可能性。各种密封接口处的密封接触负载可通过修改弹簧体来调整，例如通过调整弹簧体的横截面，并且不依赖于循环条件。
78.本文所述的密封组件可以分段并串联安装，与安装为单个连续长度的密封件相反，以满足热和压差梯度。这样的分段可以提高顺应性，而不会导致整体密封不连续。此外，本文所述的密封组件可以消除或减少连续长度密封件中可能存在的波纹和/或非密封特性。分段和串联安装密封组件(即堆叠密封组件)提高了对偏转表面(例如侧壁衬里)的顺应性。此外，密封组件中使用的耐磨蹄在弹簧体加载的情况下保持与偏转衬里的顺应性。与线密封相比，耐磨蹄进一步增加了密封接口的面积(即，与衬里接触的面积)并降低了接触应力。在耐磨蹄中使用牺牲或可磨损材料可以进一步增加本文所述的密封组件的使用寿命。
79.术语“联接”、“固定”、“附接到”等既指直接联接、固定或附接，也指通过一个或多个中间部件或特征间接联接、固定或附接，除非本文另有说明。
80.除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数引用。
81.在本文整个说明书和权利要求书中所使用的近似语言被应用于修饰可以允许变化而不导致与其相关的基本功能发生变化的任何定量表示。因此，由一个或多个术语(例如“约”、“近似”和“基本上”)修饰的值，不限于指定的精确值。在至少某些情况下，近似语言可以对应于用于测量该值的仪器的精度，或者用于构建或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。例如，近似语言可以指在10％的裕度内。
82.本发明的进一步方面通过以下条项的主题提供：
83.一种密封组件，包括：弹簧体，所述弹簧体包括：第一臂，所述第一臂具有第一近端部分和第一远端部分；以及第二臂，所述第二臂与所述第一臂相对并在其间限定内部空间，所述第二臂具有联接到所述第一近端部分的第二近端部分和第二远端部分，所述第二远端部分包括肘部和远离所述肘部延伸并进入所述内部空间的裙部；其中，所述弹簧体的至少一部分施加力，以推动所述第一臂和所述第二臂中的至少一个远离另一个，以密封可移动襟翼和固定结构之间的间隙；夹子，所述夹子可枢转地联接到所述第一臂的所述第一远端部分，所述夹子具有上夹爪和下夹爪，所述上夹爪和所述下夹爪延伸到所述内部空间中并在其间限定开口，所述开口构造成接收所述裙部；和耐磨蹄，所述耐磨蹄可枢转地联接到所述夹子。
84.根据前述条项中的任一项所述的密封组件，其中，所述密封组件产生至少四个密封接口，所述至少四个密封接口包括在所述间隙的每一侧的至少两个密封接口和在所述密封组件内部的至少两个密封接口。
85.根据前述条项中的任一项所述的密封组件，其中，所述耐磨蹄在第一密封接口处接合所述固定结构，所述第一密封接口密封所述耐磨蹄和所述固定结构之间的空间。
86.根据前述条项中的任一项所述的密封组件，其中，所述夹子在第二密封接口处接合所述耐磨蹄，所述第二密封接口密封所述夹子和所述耐磨蹄之间的空间。
87.根据前述条项中的任一项所述的密封组件，其中，所述第二臂在第三密封接口处接合所述可移动襟翼，所述第三密封接口密封所述第二臂和所述可移动襟翼之间的空间。
88.根据前述条项中的任一项所述的密封组件，其中，所述第二臂的所述肘部在所述第三密封接口处接合所述可移动襟翼。
89.根据前述条项中的任一项所述的密封组件，其中，所述夹子的所述下夹爪在第四密封接口处接合所述裙部，所述第四密封接口密封所述内部空间。
90.根据前述条项中的任一项所述的密封组件，其中，所述夹子的所述下夹爪在所述
第四密封接口处滑动地接合所述裙部。
91.根据前述条项中的任一项所述的密封组件，其中，所述夹子进一步包括将所述上夹爪联接到所述下夹爪的c形部分。
92.根据前述条项中的任一项所述的密封组件，其中，所述第一臂的所述第一远端部分包括第一转向节和第二转向节，并且其中，所述c形部分具有弯曲外表面和弯曲内表面，所述弯曲外表面构造成被所述耐磨蹄配合地接收，所述弯曲内表面构造成配合地接收所述第一转向节和所述第二转向节。
93.根据前述条项中的任一项所述的密封组件，其中，所述第一臂包括第一分支和第二分支，并且其中，第一转向节设置在所述第一分支上并且第二转向节设置在所述第二分支上。
94.根据前述条项中的任一项所述的密封组件，其中，所述第二臂包括第三分支和第四分支，其中，所述第三分支的近端部分经由第一u形部分联接到所述第一分支的近端部分，并且其中，所述第四分支的近端部分经由第二u形部分联接到所述第二分支的近端部分。
95.根据前述条项中的任一项所述的密封组件，其中，所述耐磨蹄由可磨损材料制成。
96.根据前述条项中的任一项所述的密封组件，其中，所述密封组件通过以下方式组装：将所述夹子的所述上夹爪和所述下夹爪联接到所述第二臂的所述裙部；将所述第一臂的所述第一远端部分朝向所述第二臂的所述裙部推动；旋转所述夹子，使得所述第一臂的所述第一远端部分的至少一部分与所述夹子对齐；将所述耐磨蹄安装到所述夹子上；和释放所述第一臂的所述第一远端部分以接合所述夹子。
97.一种燃气涡轮发动机喷嘴组件，包括：固定结构；可移动襟翼，所述可移动襟翼与所述固定结构相邻；和第一密封组件，所述第一密封组件设置在所述固定结构和所述可移动襟翼之间，以密封所述固定结构和所述可移动襟翼之间的间隙，所述第一密封组件包括：第一弹簧体，所述第一弹簧体包括：第一臂，所述第一臂具有第一近端部分和第一远端部分；以及第二臂，所述第二臂与所述第一臂相对并在其间限定第一内部空间，所述第二臂具有联接到所述第一近端部分的第二近端部分和第二远端部分，所述第二远端部分包括第一肘部和远离所述第一肘部延伸并进入所述第一内部空间的第一裙部；其中，所述第一弹簧体的至少一部分施加力，以将所述第一远端部分朝向所述固定结构推动并且将所述第二远端部分朝向所述可移动襟翼推动，以密封所述间隙；第一夹子，所述第一夹子可枢转地联接到所述第一臂的所述第一远端部分，所述第一夹子构造成接收所述第一裙部；以及第一耐磨蹄，所述第一耐磨蹄可枢转地联接到所述第一夹子。
98.根据前述条项中的任一项所述的燃气涡轮发动机喷嘴组件，进一步包括：第二密封组件，所述第二密封组件设置在所述固定结构和所述可移动襟翼之间，所述第二密封组件包括：第二弹簧体，所述第二弹簧体包括：第三臂，所述第三臂具有第三近端部分和第三远端部分；以及第四臂，所述第四臂与所述第三臂相对并在其间限定第二内部空间，所述第四臂具有联接到所述第三近端部分的第四近端部分和第四远端部分，所述第四远端部分包括第二肘部和远离所述第二肘部延伸并进入所述第二内部空间的第二裙部；第二夹子，所述第二夹子可枢转地联接到所述第三臂的所述第三远端部分，所述第二夹子构造成接收所述第二裙部；以及第二耐磨蹄，所述第二耐磨蹄可枢转地联接到所述第二夹子，其中，所述
第二密封组件定位成距所述第一密封组件预定距离。
99.根据前述条项中的任一项所述的燃气涡轮发动机喷嘴组件，其中，所述第一弹簧体包括沿其外围边缘的至少一个突出部，所述至少一个突出部将所述第一密封组件与所述第二密封组件隔开所述预定距离。
100.根据前述条项中的任一项所述的燃气涡轮发动机喷嘴组件，其中，所述第一密封组件和所述第二密封组件铰接地安装到所述可移动襟翼。
101.一种密封方法，包括：将密封组件定位在间隙内，所述密封组件包括：弹簧体，所述弹簧体包括第一臂与第二臂，所述第二臂与所述第一臂相对，所述第二臂的远端部分包括裙部，其中，所述弹簧体的至少一部分施加力，以推动所述第一臂和所述第二臂中的至少一个远离另一个；夹子，所述夹子可枢转地联接到所述第一臂的远端部分；以及耐磨蹄，所述耐磨蹄可枢转地联接到所述夹子；通过使所述第二臂的至少一部分接触限定所述间隙的第一表面并且使所述耐磨蹄的至少一部分接触限定所述间隙的第二表面，密封所述间隙；以及通过使所述耐磨蹄的至少一部分与所述夹子接触并且通过使所述夹子的至少一部分与所述裙部接触，密封所述密封组件的内部。
102.根据前述条项中的任一项所述的方法，进一步包括以下至少一个：响应于所述第二表面中的运动使所述耐磨蹄围绕所述夹子自动枢转，以及响应于在所述第二表面的所述运动使所述夹子围绕所述第一臂的所述远端部分自动枢转。
103.根据前述条项中的任一项所述的方法，其中，所述裙部由所述夹子接收，并且其中，所述方法进一步包括沿着所述裙部自动移动所述夹子，以密封所述第一臂和所述第二臂之间的内部空间。
104.应当理解，本领域技术人员可以在所附权利要求的原则和范围内对零件和部件的细节、材料和布置进行各种改变，这些改变已经在本文中描述和说明以解释运动部件和固定部件之间的动态密封的性质。此外，虽然已经针对特定实施例描述了各种特征，但是应当理解，针对一个实施例描述的特征也可以与其他描述的实施例结合。

技术特征：
1.一种密封组件，其特征在于，包括：弹簧体，所述弹簧体包括：第一臂，所述第一臂具有第一近端部分和第一远端部分，以及第二臂，所述第二臂与所述第一臂相对并在其间限定内部空间，所述第二臂具有联接到所述第一近端部分的第二近端部分和第二远端部分，所述第二远端部分包括肘部和远离所述肘部延伸并进入所述内部空间的裙部；其中，所述弹簧体的至少一部分施加力，以推动所述第一臂和所述第二臂中的至少一个远离另一个，以密封可移动襟翼和固定结构之间的间隙；夹子，所述夹子可枢转地联接到所述第一臂的所述第一远端部分，所述夹子具有上夹爪和下夹爪，所述上夹爪和所述下夹爪延伸到所述内部空间中并在其间限定开口，所述开口构造成接收所述裙部；以及耐磨蹄，所述耐磨蹄可枢转地联接到所述夹子。2.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，其中，所述密封组件产生至少四个密封接口，所述至少四个密封接口包括在所述间隙的每一侧的至少两个密封接口和在所述密封组件内部的至少两个密封接口。3.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，其中，所述耐磨蹄在第一密封接口处接合所述固定结构，所述第一密封接口密封所述耐磨蹄和所述固定结构之间的空间。4.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，其中，所述夹子在第二密封接口处接合所述耐磨蹄，所述第二密封接口密封所述夹子和所述耐磨蹄之间的空间。5.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，其中，所述第二臂在第三密封接口处接合所述可移动襟翼，所述第三密封接口密封所述第二臂和所述可移动襟翼之间的空间。6.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，其中，所述夹子的所述下夹爪在第四密封接口处接合所述裙部，所述第四密封接口密封所述内部空间。7.根据权利要求6所述的密封组件，其特征在于，其中，所述夹子的所述下夹爪在所述第四密封接口处滑动地接合所述裙部。8.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，其中，所述夹子进一步包括将所述上夹爪联接到所述下夹爪的c形部分。9.根据权利要求8所述的密封组件，其特征在于，其中，所述第一臂的所述第一远端部分包括第一转向节和第二转向节，并且其中，所述c形部分具有弯曲外表面和弯曲内表面，所述弯曲外表面构造成被所述耐磨蹄配合地接收，所述弯曲内表面构造成配合地接收所述第一转向节和所述第二转向节。10.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，其中，所述第一臂包括第一分支和第二分支，并且其中，第一转向节设置在所述第一分支上并且第二转向节设置在所述第二分支上。

技术总结
本文提供的装置和方法可用于密封可移动襟翼和侧壁之间的动态间隙。该装置可以是密封组件，其包括弹簧体、联接到弹簧体的远端的夹子和联接到夹子的耐磨蹄。弹簧体包括与襟翼相邻的襟翼臂和与侧壁相邻的壁臂。当在间隙中处于压缩时，襟翼臂和壁臂偏置远离彼此。壁臂的远端包括第一转向节和第二转向节，它们可枢转地联接到夹子，以形成铰链特征。耐磨蹄可枢转地联接到夹子，以形成另一个铰链特征。襟翼臂的远端包括裙部，该裙部由夹子接收，密封该弹簧体的内部空间。簧体的内部空间。簧体的内部空间。


技术研发人员：戴尔
受保护的技术使用者：通用电气公司
技术研发日：2022.11.15
技术公布日：2023/7/25