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弯曲迷宫密封

阅读：412发布：2020-05-11

专利汇可以提供弯曲迷宫密封专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本申请涉及弯曲迷宫密封。在一实施例中，一种系统包括旋转机械(12)和填料密封(62)，该填料密封(62)安置于旋转机械的旋转构件与固定构件之间。该填料密封(62)包括沿着旋转构件在轴向(66)间隔开的一对密封凸区(80)和安置于在该对密封凸区(80)之间的轴向位置的密封齿(74)。该对密封凸区(80)中的至少一个密封凸区(80)或该密封齿(74)包括弯曲的面向流动的侧部(90，92)，且朝向该弯曲的面向流动的侧部(90，92)倾斜。，下面是弯曲迷宫密封专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种系统，包括：
旋转机械(12)；以及
填料密封(62)，其安置于所述旋转机械的旋转构件与固定构件之间，其中，所述填料密封(62)包括：
沿着所述旋转构件在轴向(66)间隔开的一对密封凸区(80)；和
在所述一对密封凸区(80)之间安置于轴向位置的密封齿(74)；
其中，所述一对密封凸区(80)中的至少一个密封凸区(80)或所述密封齿(74)包括弯曲的面向流动的侧部(90，92)且朝向所述弯曲的面向流动的侧部(90，92)倾斜。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述一对密封凸区(80)中的至少一个密封凸区(80)包括所述弯曲的面向流动的侧部(90)且朝向所述弯曲的面向流动的侧部(90)倾斜。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述密封齿(74)包括所述弯曲的面向流动的侧部(92)且朝向所述弯曲的面向流动的侧部(92)倾斜。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述弯曲的面向流动的侧部(90，92)从第一表面(72，76)延伸到顶端(98，100)，所述顶端(98，100)被配置成接近安置于所述第一表面(72，76)相对处的第二表面(76，72)，以在所述顶端(98，100)与所述第二表面(76，72)之间形成间隙(82，100)。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述弯曲的面向流动的侧部(90，92)具有曲率半径(118，114)，且所述曲率半径与所述第一表面和第二表面之间的距离(96)的比例小于一。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述一对密封凸区(80)中的至少一个密封凸区(80)或所述密封齿(74)从表面(72，76)在径向(68)延伸且相对于所述表面(72，
76)以在大约45度与大约90度之间的角度(102，108)朝向所述弯曲的面向流动的侧部(90，92)倾斜。
7.一种系统，包括：
旋转机械(12)；以及
填料密封(62)，其安置于所述旋转机械的旋转构件与所述旋转机械的固定构件之间，其中，所述填料密封(62)包括：
密封凸区(80)，其从所述旋转构件的第一表面(76)在径向(68)朝向所述固定构件延伸；和
密封齿(74)，其从所述固定构件的第二表面(72)在径向(68)朝向所述旋转构件延伸；
其中，所述密封凸区(80)包括在凸区顶端(98)连接到彼此的凸区面向流动的侧部(90)和凸区背侧(86)，所述密封凸区(80)相对于所述第一表面(76)朝向所述凸区面向流动的侧部(90)倾斜，且所述凸区面向流动的侧部(90)包括第一凹形弯曲。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，与所述凸区面向流动的侧部(90)在所述凸区顶端(98)和所述第一表面(76)相交的弦(104)以在大约45度与大约90度之间的角度(102)与所述第一表面相交。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第一表面(76)和所述第二表面(72)沿着所述旋转机械(12)的旋转轴线(46)改变径向位置。
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第一表面(76)和所述第二表面(72)在它们之间形成腔(95)，所述腔(95)包含所述密封凸区(80)和所述密封齿(74)，且所述腔(95)在整个填料密封(62)上具有相对恒定的高度(96)。

说明书全文

弯曲迷宫密封

技术领域

[0001] 本文所公开的主题涉及填料密封，且尤其涉及旋转机械(rotary machines)中所用的弯曲迷宫填料密封(curved labyrinth packing seals)。

背景技术

[0002] 一般而言，填料密封可用于诸如蒸汽涡轮、燃气涡轮、发电机(generators)和压缩机的旋转机械中的旋转部件与固定部件之间。旋转机械可使流体在旋转构件的一个或多个级之间流动，以产生动力(generate power)或压缩该流体。填料密封可位于级之间、在级的入口处和/或在级的出口处，以减少在固定构件与旋转构件之间的流体泄漏。填料密封通常包括一系列齿，其与密封凸区(seal land)形成界面以形成抑制流体流动的限制。但是，流体可通过该界面流向更低压的区域，这可导致更大泄漏。发明内容

[0003] 在范围上符合最初要求保护的本发明的某些实施例在下文中总结。这些实施例预期并不限制所要求保护的本发明的范围，而是这些实施例预期仅提供本发明的可能形式的简要总结。实际上，本发明可涵盖可类似于或不同于下文所述的实施例的多种形式。

[0004] 在第一实施例中，一种系统包括旋转机械和安置于旋转机械的旋转构件与固定构件之间的填料密封。该填料密封包括沿着旋转构件在轴向间隔开的一对密封凸区(seal lands)和安置于在该对密封凸区之间的轴向位置处的密封齿。该对密封凸区中的至少一个密封凸区或密封齿包括弯曲的面向流动的侧部且朝向该弯曲的面向流动的侧部倾斜。

[0005] 在第二实施例中，一种系统包括转子，转子具有环形密封凸区，环形密封凸区被配置成与涡轮发动机中的填料环对准以在旋转机械的旋转构件与固定构件之间形成填料密封。该环形密封凸区包括：顶端，其被配置成朝向填料环延伸以在顶端与填料环之间形成小间隙；面向流动的侧部，其在转子表面与顶端之间延伸；以及，背侧，其在转子表面与顶端之间延伸。环形密封凸区朝着面向流动的侧部成角度且面向流动的侧部包括凹形弯曲。

[0006] 在第三实施例中，一种系统包括旋转机械和安置于旋转机械的旋转构件与旋转机械的固定构件之间的填料密封。填料密封包括：密封凸区，其从旋转构件的第一表面在径向朝向固定构件延伸；以及，密封齿，其从固定构件的第二表面在径向朝向旋转构件延伸。密封凸区包括在凸区顶端连接到彼此的凸区面向流动的侧部和凸区背侧。密封凸区相对于第一表面朝向该凸区面向流动的侧部倾斜且该凸区面向流动的侧部包括第一凹形弯曲。附图说明

[0007] 当参看附图来阅读本发明下文的详细描述时，本发明的这些和其它特点、方面和优点将变得更好理解，在所有附图中，相似的附图标记表示相似的部件，其中：

[0008] 图1是具有可采用填料密封的燃气涡轮和蒸汽涡轮的组合循环动力产生系统(combined cycle power generation system)的实施例的示意流程图；

[0009] 图2是图1的蒸汽涡轮的实施例的截面侧视图；

[0010] 图3是图2的填料密封之一的实施例的截面图；

[0011] 图4是在图3的线4-4内所截取的图3的填料密封的一部分的截面图；

[0012] 图5是带有弯曲密封凸区和直密封齿的填料密封的一实施例的截面图；

[0013] 图6是带有直倾斜密封凸区和弯曲密封齿的填料密封的一实施例的截面图；

[0014] 图7是带有弯曲密封凸区和弯曲密封齿的填料密封的一实施例的截面图；

[0015] 图8是带有弯曲密封凸区和弯曲密封齿的填料密封的另一实施例的截面图；以及[0016] 图9是具有在面向流动的侧部和背侧上弯曲的密封齿的填料密封的一实施例的截面图。

[0017] 部件符号列表：

[0018] 10 组合循环动力产生系统

[0019] 12 燃气涡轮

[0020] 14 蒸汽涡轮

[0021] 16 HRSG系统

[0022] 18 负载

[0023] 20 涡轮

[0024] 22 燃烧室

[0025] 24 压缩机

[0026] 26 废气

[0027] 28 负载

[0028] 30 低压部段

[0029] 32 中压部段

[0030] 34 高压部段

[0031] 36 冷凝器

[0032] 38 冷凝液泵

[0033] 40 入口端口

[0034] 42 级

[0035] 44 轴杆

[0036] 46 轴线

[0037] 48 级

[0038] 50 跨接管

[0039] 52 入口箱

[0040] 54 级

[0041] 56 轴杆

[0042] 58 凸缘

[0043] 60 填料壳体

[0044] 62 填料密封

[0045] 64 填料环

[0046] 66 轴向

[0047] 68 径向

[0048] 70 密封区段

[0049] 72 密封表面

[0050] 74 密封齿

[0051] 76 表面

[0052] 78 间隙

[0053] 80 密封凸区

[0054] 82 间隙

[0055] 84 箭头

[0056] 86 背侧

[0057] 88 背侧

[0058] 90 面向流动的侧部

[0059] 92 面向流动的侧部

[0060] 94 箭头

[0061] 95 腔

[0062] 96 高度

[0063] 98 顶端

[0064] 100 顶端

[0065] 102 倾斜角

[0066] 104 弦

[0067] 106 交点

[0068] 108 倾斜角

[0069] 110 弦

[0070] 112 交点

[0071] 114 曲率半径

[0072] 116 密切圆

[0073] 118 曲率半径

[0074] 120 密切圆

[0075] 122 密封齿

[0076] 124 密封凸区

[0077] 126 角度

[0078] 128 密封区段

[0079] 130 支承结构

[0080] 132 密封齿

[0081] 134 表面

[0082] 136 表面

[0083] 138 密封凸区

[0084] 140 表面

[0085] 142 表面

[0086] 144 表面

[0087] 146 高度

[0088] 148 高度

[0089] 150 曲率半径

[0090] 152 密切圆

[0091] 154 曲率半径

[0092] 156 密切圆

[0093] 158 角度

[0094] 160 角度

[0095] 162 密封齿

[0096] 164 曲率半径

[0097] 166 密切圆

[0098] 168 倾斜角

[0099] 170 弦

[0100] 172 交点

[0101] 174 密封齿

[0102] 176 密封齿

[0103] 178 曲率半径

[0104] 180 密切圆

[0105] 182 曲率半径

[0106] 184 密切圆

具体实施方式

[0107] 将在下文中描述本发明的一个或多个具体实施例。为了提供这些实施例的简洁描述，在说明书中可不描述实际实施方式的所有特点。应了解在任何这样实际实施方式的发展中(如在任何工程或设计项目中)，必须做出许多具体实施决策来实现开发者的具体目的，诸如符合系统相关和商务相关约束，对于不同的实施方式，这些约束可不同。此外，应了解，这些开发努力可为复杂的且耗时的，但仍是受益于本公开内容的本领域普通技术人员设计、制作和制造的常规任务。

[0108] 当介绍本发明的各种实施例的元件时，冠词“一”、“该”和“所述”预期表示存在这些元件中的一个或多个。术语“包括”、“包含”和“具有”预期是包括性的且意味着可存在除了所列出元件之外的额外元件。

[0109] 本公开内容涉及带弯曲密封凸区和/或弯曲密封齿的迷宫填料密封。填料密封通常包括填料环，其包围转子以分隔旋转机械内的高压区与低压区，旋转机械诸如为蒸汽涡轮、燃气涡轮、压缩机或发电机。密封齿可从填料密封在径向向内朝向转子延伸，而密封凸区从转子在径向向外延伸。密封齿和密封凸区可布置成迷宫配置，其中密封齿和密封凸区相互交替以形成腔室，该腔室将通过密封流动的流体的动能转换成压力能。密封凸区和/或密封齿可对着流向弯曲以阻碍流体流动通过填料密封，而这可减小流体从高压区域到低压区域的泄漏。

[0110] 图1是可利用带弯曲密封凸区和/或弯曲密封齿的填料密封的组合循环动力产生系统10的实施例的示意流程图。此系统10可包括燃气涡轮12、蒸汽涡轮14和热回收蒸汽发生(HRSG)系统16。在燃气涡轮12内，诸如合成气的气体可燃烧以在“拔顶”循环(“topping”cycle)或布雷顿循环(Brayton cycle)内产生动力。来自燃气涡轮12的废气可被供应至HRSG系统16以在“底”循环(“bottoming”cycle)或郎肯循环(Rankine cycle)内生成蒸汽。在某些实施例中，燃气涡轮12、蒸汽涡轮14和HRSG系统16可包括于整合气化组合循环(IGCC)动力产生设施中。

[0111] 燃气涡轮12通常可燃烧燃料(例如，液体和/或气体燃料)以驱动第一负载18。第一负载18可(例如)为用于发电的发电机(electrical generator)。燃气涡轮12可包括涡轮20、燃烧器或燃烧室22和压缩机24。来自燃气涡轮20的废气26可用于生成蒸汽，蒸汽被供应到蒸汽涡轮14(通过HRSG系统16)用于驱动第二负载28。第二负载28可为用于发电的发电机。但是，第一负载18与第二负载28可为能分别由燃气涡轮12与蒸汽涡轮
14驱动的其它类型的负载18。另外，尽管燃气涡轮12和蒸汽涡轮14被描绘为驱动单独负载18与28，但是燃气涡轮12与蒸汽涡轮14也可经由单个轴杆串联用于驱动单个负载。在图示实施例中，蒸汽涡轮14可包括一个低压部段30(LP ST)，一个中压部段32(IP ST)，和一个高压部段34(HP ST)。但是，蒸汽涡轮14以及燃气涡轮12的具体配置可视具体实施方式而定且可包括部段的任何组合。

[0112] 该系统10还包括HRSG系统16，其采用来自燃气涡轮12的热来生成用于蒸汽涡轮14的蒸汽。HRSG 16可包括诸如下列的构件：蒸发器、经济器、加热器、过热器和调温器等，其用于生成高压高温蒸汽。由HRSG系统16产生的蒸汽可被供应到蒸汽涡轮14的低压部段
30，中压部段32和高压部段34以用于产生动力。来自低压部段30的废气可被导向至冷凝器36内。而来自冷凝器36的冷凝液借助于冷凝液泵38而返回到HRSG系统16。在HRSG系统16内，冷凝液可然后被再热以生成用于蒸汽涡轮14的蒸汽。

[0113] 本文所述的弯曲迷宫密封可用于组合循环动力产生系统10内的旋转构件与固定构件之间。举例而言，弯曲迷宫密封可用于燃气涡轮20，压缩机24，高压蒸汽涡轮34，中压蒸汽涡轮32，低压蒸汽涡轮30和/或HRSG系统16内。此外，组合循环动力产生系统10仅以举例说明的方式提供且预期并无限制意义。本文所述的弯曲迷宫密封可用于在任何合适应用中采用的旋转机械中，诸如燃气涡轮12和蒸汽涡轮14。另外，在其它实施例中，弯曲迷宫密封可用于独立的旋转机械中。举例而言，弯曲迷宫密封可用于为简单循环系统的部分的燃气涡轮、蒸汽涡轮、压缩机或发电机中。

[0114] 图2描绘了蒸汽涡轮14的实施例，其包括图1的高压部段34、中压部段32和低压部段30。蒸汽涡轮14包括主要蒸汽入口端口40，其可例如从图1的HRSG系统16接收蒸汽。蒸汽可流经一系列级42，级42包括安装于绕轴线46旋转的轴杆44上的周向间隔开的叶片。蒸汽可从高压部段34进入中压部段32且流经另一系列级48，另一系列级48包括安装于轴杆44上的周向间隔开的叶片。在某些实施例中，蒸汽可在流入到中压部段32内之前经历加热。

[0115] 蒸汽可从中压部段32通过跨接管50和入口箱52流到低压部段30。在低压部段30内，蒸汽可在相反轴向流经一系列级54，该一系列级54包括安装于绕轴线46旋转的轴杆56上的周向间隔开的叶片。轴杆56可包括凸缘58，凸缘58安置于轴向相对端以在一端将轴杆56联接到轴杆44且在另一端将轴杆56联接到发电机轴杆(未图示)。

[0116] 填料壳体60可包括于高压部段34、中压部段32和低压部段30内以减小级42、48和54周围和/或之间的蒸汽泄漏。具体而言，填料壳体60可包括环绕旋转轴线46的轴向间隔开的固定壳，其包括在径向向内朝向旋转轴线46延伸的填料密封62。填料密封62可包括齿，齿在轴向安置于从轴杆44和56突出的密封凸区之间以形成穿过填料密封62的曲折路径，从而减小蒸汽泄漏。密封凸区可从轴杆44和56直接突出或者可从支承结构(诸如转子盘或密封臂)突出，支承结构从轴杆44和56在径向向外延伸。

[0117] 图3描绘了位于图2所示的中压部段32内的填料密封62之一的实施例。尽管填料密封62在蒸汽涡轮的情形下示出，但是本文所述的填料密封可用于任何合适的旋转机械中，诸如燃气涡轮、压缩机、蒸汽涡轮或发电机等。另外，填料密封62可位于级之间或者靠近级的入口和/或出口。

[0118] 填料密封62包括环绕轴杆56的填料壳体60。填料环64安装到填料密封62上以包围轴杆56。尽管示出了仅一个填料环64，但是在某些实施例中，多个填料环64可在旋转机械内在级之间在轴向(方向66)间隔开。每个填料环64包括从填料壳60朝向轴杆56在径向(方向68)延伸的弓形密封区段70的环形阵列。每个密封区段70包括带环形密封齿74的环形密封表面72，环形密封齿74朝向轴杆56表面76在径向(方向68)突出。表面76可大体上安置于与密封表面72相对处。小间隙78可存在于密封齿74与轴杆56表面76之间以限制诸如蒸汽的流体通过填料密封62流动。密封齿74可安置于密封凸区80之间，密封凸区80从轴杆56表面76在径向向外(方向68)朝向填料环64的密封表面72突出。小间隙82也可存在于密封凸区80与密封表面72之间以限制流体通过填料密封62的流动。

[0119] 流体可在流向84中流经填料密封62，交替流经间隙82和78，如由箭头85大体上示出的那样。密封凸区80和密封齿74中的每一个可分别具有背侧86和88且分别具有面向流动的侧部90和92。随着流体流经填料密封62，流体可首先接触或流过面向流动的侧部90和92，流经间隙82和78且然后接触或流过背侧86和88。如关于图4进一步描述的那样，密封凸区80和密封齿74可朝向面向流动的侧部90和92且对着流向84弯曲以阻碍流体通过填料密封62流动。密封凸区80和密封齿74的弯曲可使得试图流经填料密封62(即在流向84)的流体流动反向。举例而言，由于流体接触面向流动的侧部90和92，面向流动的侧部90和92的曲率可使流体流动反向，如大体上由箭头94所示，以阻碍流体流动通过填料密封62。

[0120] 密封凸区80和密封齿74也可对着流向84倾斜，如关于图4进一步展开描述的那样，其也可使流体流动反向以阻碍流体流动通过填料密封62。另外，在某些实施例中，面向流动的侧部90和92的曲率和/或倾斜可形成漩涡和/或涡流，漩涡和/或涡流被设计成抑制流体流动通过填料密封62。箭头85和94预期大体上指示流体流动且预期并无限制意义。举例而言，在其它实施例中，在填料密封62内的流动、涡流和/或漩涡的形状可不同。

[0121] 图4描绘了沿着图3内的线4-4所截取的填料密封62的一部分。密封凸区80和密封齿74在由密封区段70和转子轴杆56形成的腔95内在径向(方向68)延伸。腔95可为环形腔，其环绕转子轴杆56且具有大体上定义为在密封表面72与轴杆表面76之间距离的高度96。密封凸区80可从轴杆表面76向上突出且可包括朝向密封表面72延伸的顶端98。在密封凸区80的顶端98与密封表面72之间的小间隙82可抑制流体流动在轴向66通过填料密封62。密封齿74可朝向轴杆56表面76在径向突出(方向68)。密封齿74各包括朝向表面76延伸的顶端100。在密封齿74的顶端100与表面76之间的小间隙78可抑制流体流动在轴向66通过填料密封62。

[0122] 根据某些实施例，密封凸区80和密封齿74可分别朝向面向流动的侧部90和92且对着流向84倾斜。举例而言，密封凸区80可以倾斜角102对着流向84倾斜。倾斜角102可大体上定义为在轴杆56表面76与弦104之间的角，弦104在两个单独点与面向流动的侧部90相交。特别地，弦104可在顶端98的轴向中心和在面向流动的侧部90与表面76之间的交点106与面向流动的侧部90相交。根据某些实施例，倾斜角102可在大约45度与90度之间以及它们之间的所有子范围。举例而言，在某些实施例中，倾斜角102可为大约50度、60度、65度、70度、75度、80度或85度。由于倾斜角102，密封凸区80的顶端98可相对于流向位于交点106上游的轴向位置。因此，倾斜角102可大体上阻碍流体流动通过填料密封62，如在上文中关于图3所述的那样。

[0123] 密封齿74也可以倾斜角108对着流向84倾斜。类似于倾斜角102，倾斜角108可大体上定义为在表面72与弦110之间的角，弦110在两个单独点与面向流动的侧部92相交。特别地，弦110可在顶端100的轴向中心和在面向流动的侧部92与表面72之间的交点112与面向流动的侧部92相交。根据某些实施例，倾斜角108可在大约45度与90度之间以及它们之间的所有子范围。另外，在某些实施例中，倾斜角可为大约50度、55度、60度、
65度、70度、75度、80度或85度。由于倾斜角108，密封齿74的顶端100可相对于流向84位于交点112上游的轴向位置。因此，倾斜角108可大体上阻碍流体流动通过填料密封62，如在上文中关于图3所述的那样。

[0124] 密封齿74和密封凸区80也可对着流向84弯曲。特别地，面向流动的侧部90和92可各为凹形弯曲，其可使流体流动反向以返回来抑制流体流动在流向84中通过填料密封62，如在上文中大体上关于图3所述的那样。举例而言，密封凸区80的面向流动的侧部
90各可具有曲率半径114。曲率半径114可大体上定义为密切圆116的半径，密切圆116的中心位于面向流动的侧部90的内法线上。密封齿74的面向流动的侧部92也可具有曲率半径118，曲率半径118大体上定义为密切圆120的半径，密切圆116的中心位于面向流动的侧部92的内法线上。如图所示，弯曲的面向流动的侧部90和92包括从顶端98或100到表面76或70的连续弯曲。但是，在其它实施例中，面向流动的侧部90和92的弯曲可包括若干(例如2个至100个)离散成角度的表面，其组合在一起以形成弯曲的面向流动的侧部90和92。

[0125] 根据某些实施例，密封凸区80的曲率半径114可与密封齿74的曲率半径118相同或不同。另外，在某些实施例中，曲率半径114在密封凸区80之间可不同和/或曲率半径118在密封齿74之间可不同。根据某些实施例，密封凸区80的曲率半径114与腔高度96的比例可小于一。密封齿74的曲率半径118与腔高度96的比例可小于一。

[0126] 在其它实施例中，某些或全部密封凸区80和/或密封齿74可具有直而非弯的面向流动的侧部90和92。举例而言，图5描绘了填料密封62的另一实施例，其包括密封齿122，密封齿122具有相对直的背侧88和面向流动的侧部92。密封齿122在轴向安置于带弯曲的面向流动的侧部90的密封凸区80之间。在某些实施例中，密封齿122可对着流向
84倾斜，如以上关于图4所描述的那样。

[0127] 图6描绘了填料密封62的一实施例，其包括密封凸区124，密封凸区124具有相对直的背侧86和面向流动的侧部90。密封凸区124在轴向安置于包括弯曲的面向流动的侧部92的密封齿74之间。尽管是直的，但是背侧86可以角度126相对于表面76倾斜。根据某些实施例，角度126可在大约90度与135度之间以及它们之间的所有子范围。举例而言，在某些实施例中，角度126可为大约95度、100度、105度、110度、115度、120度、125度或130度。

[0128] 如图4至图6所示，密封表面72和转子表面76相对平坦以在整个填料密封62上产生相对均匀的腔高度96。换言之，密封表面72和转子表面76中的每一个位于沿着蒸汽涡轮14的轴线46(图2)的相对恒定的径向位置。但是，在其它实施例中，表面72和76可为沿着轴线46改变径向位置的台阶表面。举例而言，图7至图9描绘了填料密封62的实施例，其包括台阶密封区段128和台阶支承结构130。在某些实施例中，支承结构可联接到轴杆56且可从轴杆56在径向向外延伸。但是在其它实施例中，支承结构130可为轴杆56的整体部分或者可沿着轴杆56表面安置。根据某些实施例，支承表面130可包括转子盘或密封臂。

[0129] 填料密封62包括密封齿132，密封齿132从密封区段128在径向(方向68)朝向支承结构130延伸。密封区段128可包括沿着密封区段128在轴向(方向66)改变高度的台阶表面134和136。根据某些实施例，密封齿132可安置于台阶表面134与136之间的过渡处。密封凸区138可从支承结构130在径向(方向68)朝向密封区段128延伸。支承结构130包括表面140、142和144，它们呈台阶状沿着支承结构130在轴向(方向66)改变高度。根据某些实施例，在支承结构130中的台阶可具有与密封区段128中的台阶大约相同的高度变化。另外，密封凸区138可安置于台阶表面140、142与144之间的过渡处。

[0130] 台阶密封区段128和台阶支承结构130可在填料密封62内形成不同的腔高度146和148。特别地，密封齿132可延伸到高度146的腔内，而密封凸区可延伸到高度148的腔内。密封齿132和密封凸区138的腔高度146和148可大体上被测量为在与面向流动的侧部92与90形成界面的表面之间的高度。根据某些实施例，台阶表面128和130可提供更曲折路径供流体流动通过填料密封62，从而进一步抑制流体流动通过填料密封62。

[0131] 如图7所示，密封齿132和密封凸区138可具有弯曲的面向流动的侧部90和92。举例而言，密封凸区138可具有曲率半径150，如大体上由密切圆152所示的那样。根据某些实施例，曲率半径150与高度148的比例可小于一。密封齿132可具有曲率半径154，如大体上由密切圆156所示的那样。根据某些实施例，曲率半径158与高度146的比例可小于一。另外，在某些实施例中，面向流动的侧部90和92可以包括从顶端98或100延伸到表面134、136、140、142或144的凹形弯曲。

[0132] 面向流动的侧部90和92也可在流向84倾斜。举例而言，密封齿132可以倾斜角158在流向84倾斜。倾斜角158可大体上定义为在与面向流动的侧部92相交的表面134与弦110之间的角，弦110穿过密封齿132的顶端100和面向流动的侧部92与表面134之间的交点。密封凸区138可以倾斜角160对着流向84倾斜。倾斜角160可大体上定义为在与面向流动的侧部90相交的表面144与弦104之间的角，弦104穿过密封齿138的顶端98和面向流动的侧部90与表面144之间的交点106。根据某些实施例，倾斜角158和160可在大约45度与90度之间以及它们之间的所有子范围。另外，在某些实施例中，倾斜角158和160可为大约50度、60度、65度、70度、75度、80度或85度。

[0133] 密封凸区138也可具有倾斜背侧86。举例而言，背侧86可以大约90度至135度和它们之间所有子范围的角度161在流向84倾斜。另外，在某些实施例中，倾斜角161可为大约90度、95度、100度、105度、110度、115度、120度、125度、130度或135度。

[0134] 图8描绘了填料密封62的另一实施例，填料密封62包括密封齿162，密封齿162在流向84而非对着流向84弯曲。特别地，密封齿162包括背侧88，背侧88具有曲率半径164，曲率半径164大体上由密切圆166的曲率半径限定。密封齿162在流向84中弯曲，而密封凸区138对着流向84弯曲以形成联锁的弯曲密封齿162和密封凸区138。根据某些实施例，曲率半径164与高度148的比例可小于一。

[0135] 密封齿162也可以倾斜角168在流向84中倾斜。倾斜角168可大体上定义为在与背侧88相交的表面134与弦170之间的角度，弦170穿过密封齿132的顶端100和背侧与表面134之间的交点172。根据某些实施例，倾斜角168可在大约45度与90度之间以及它们之间的所有子范围。另外，在某些实施例中，倾斜角168可为大约50度、60度、65度、70度、75度、80度或85度。

[0136] 图8所示的填料密封62还包括在流向84弯曲的另一密封齿174。密封齿174相对于流向84在轴向(方向66)安置于大部分下游密封凸区138的上游使得流体在首先进入填料密封62时流过密封齿174。但是，在其它实施例中，密封齿174可省略且流体可通过流过密封凸区138而进入填料密封62，如图7所示的那样。

[0137] 图9描绘了填料密封62的另一实施例，其包括密封齿176，密封齿176在背侧88和面向流动的侧部92上都是弯曲的。面向流动的侧部92可包括凹形弯曲，其曲率半径178大体上如密切圆180所示。背侧88也可包括凹形弯曲，其曲率半径182大体上如密切圆184所示。根据某些实施例，在曲率半径178与高度148之间的比例可小于一，且在曲率半径182与高度148之间的比例也可小于一。在其它实施例中，包括弯曲背侧88和面向流动的侧部92的任意多个密封齿176可包括于填料密封62内。

[0138] 填料密封62可包括在上文关于图4至图9所述的密封齿和密封凸区的任何数量和组合。举例而言，密封齿和密封凸区的相对数量、形状、大小和/或几何形状可不同。根据某些实施例，等量的密封齿和密封凸区可包括于填料密封62内。但是，在其它实施例中，额外密封齿可包括于填料密封62内，如图8所示，使得流体在流过密封齿之后进入填料密封62。在另一实例中，任何数量的弯曲密封齿74、弯曲密封凸区80、直密封齿122、直密封凸区124和/或反向弯曲的密封齿162可包括于填料密封62内。

[0139] 本书面描述使用实例来公开本发明(包括最佳实施方式)，且也能使本领域技术人员实践本发明(包括做出和使用任何装置或系统和执行任何合并的方法)。专利保护范围由权利要求限定，且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果其它实例具有与权利要求的字面语言并无不同的结构元件或者如果其它实例包括与权利要求的字面语言并无实质不同的等效结构元件，那么其它实例预期在权利要求的保护范围内。

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