和第二節(jié)段152自由地彼此獨(dú)立地軸向移動(dòng)時(shí)，第一節(jié)段150與第二節(jié)段152之間的任何相對(duì)傾斜都將通過(guò)第一節(jié)段150和第二節(jié)段152上相應(yīng)的液動(dòng)壓力(例如，與另一個(gè)節(jié)段相比，越靠近配合環(huán)108的節(jié)段，其上的液動(dòng)壓力越大)被校正。自校正液動(dòng)壓力可能造成節(jié)段相對(duì)于另一個(gè)節(jié)段軸向移動(dòng)，直到重新獲得動(dòng)態(tài)平衡為止。因此，第一節(jié)段150和第二節(jié)段152可以在其相對(duì)于配合環(huán)108的相應(yīng)的平衡位置處操作或“跨騎(ride) ”，同時(shí)降低第一節(jié)段150和第二節(jié)段152與配合環(huán)108之間摩擦的發(fā)生。通過(guò)該方式，可以減少端面密封件100的機(jī)械退化，可以改進(jìn)端面密封件100的壽命，并且可以減少維護(hù)。
[0057]圖5是端面密封件100的實(shí)施例的局部橫截面圖，其中示出了具有局部柔性液動(dòng)力墊200的主環(huán)106。具體而言，局部柔性液動(dòng)力墊200被布置在面向端面密封件100的配合環(huán)108的主環(huán)106中或者被布置成鄰近所述主環(huán)106。即，所述局部柔性液動(dòng)力墊200被布置在主環(huán)106的凹部或凹入部202內(nèi)。此外，液動(dòng)力墊200均可以通過(guò)一個(gè)或多個(gè)彈簧204(例如，螺旋彈簧)朝向配合環(huán)108偏置。因此，液動(dòng)力墊200被構(gòu)造成與配合環(huán)108相接合。局部柔性液動(dòng)力墊200的功能中的一個(gè)是在主環(huán)端面132的大部分靠近配合環(huán)端面134之前與配合環(huán)108相接合。局部柔性液動(dòng)力墊200還有助于主環(huán)106與配合環(huán)108正確地對(duì)準(zhǔn)。此外，在某些實(shí)施例中，液動(dòng)力墊200中的每一個(gè)都可以具有微米級(jí)長(zhǎng)度尺度(length-scale)的輪廓(例如，液動(dòng)力墊200的軸向端面206上)，該輪廓具有沿每一個(gè)液動(dòng)力墊200的周向方向54和/或沿每一個(gè)液動(dòng)力墊200的徑向方向52的軸向凹槽深度變化，以在每一個(gè)液動(dòng)力墊200上產(chǎn)生液動(dòng)壓力的特定輪廓，從而幫助端面密封件100保持非接觸操作。類(lèi)似地，應(yīng)當(dāng)注意到，主環(huán)密封端面208和/或配合環(huán)密封端面210也可以具有多個(gè)輪廓或表面特征，以改進(jìn)端面密封件100的液動(dòng)力承載(load-bearing)性能，如下文詳細(xì)討論的。
[0058]如上所述，彈簧204被布置在主環(huán)106的相應(yīng)的凹部或凹入部202內(nèi)。S卩，當(dāng)組裝端面密封件100時(shí)，凹入部202形成在面向端面密封件100的配合環(huán)108的主環(huán)106中。如將領(lǐng)會(huì)的，彈簧204被設(shè)計(jì)成允許液動(dòng)力墊200的特定自由度。例如，彈簧204可以允許進(jìn)入和離開(kāi)主環(huán)106的平面的第一平移自由度(例如，沿軸向方向50移動(dòng))，沿周向方向54搖擺或樞轉(zhuǎn)的第二旋轉(zhuǎn)自由度，和沿徑向方向52搖擺或樞轉(zhuǎn)的第三旋轉(zhuǎn)自由度。因此，液動(dòng)力墊200可以更好地符合配合環(huán)108進(jìn)行取向和/或扭曲。因此，液動(dòng)力墊200可以阻斷主環(huán)106與配合環(huán)108之間的接觸，同時(shí)還阻斷端面密封件100的主環(huán)106與配合環(huán)108之間的巨大泄漏間隙的形成。換句話說(shuō)，液動(dòng)力墊200使得主環(huán)106能夠保持相對(duì)于配合環(huán)108的“液動(dòng)力鎖定”位置。單個(gè)凹部彈簧204所促進(jìn)的局部關(guān)閉力和單個(gè)液動(dòng)力墊200所促進(jìn)的局部液動(dòng)打開(kāi)力幫助主環(huán)106精確地執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)相對(duì)于配合環(huán)108的動(dòng)態(tài)平衡而不與配合環(huán)108相接觸。這能夠幫助在操作力試圖在主環(huán)106與配合環(huán)108之間形成楔形間隙時(shí)防止或減少摩擦。在這種事件期間，位于主環(huán)106上的更靠近配合環(huán)108的所述墊200將傾向于產(chǎn)生較大的液動(dòng)打開(kāi)力并且與遠(yuǎn)離配合環(huán)108的所述墊200相比將相應(yīng)的局部彈簧204更遠(yuǎn)地壓縮到支持部分126中。該打開(kāi)力的徑向差異將產(chǎn)生主環(huán)106的下垂(nutat1n)并且將試圖使楔形間隙平行。端面密封件100跨騎在這種平行間隙上的能力降低了摩擦的可能性。通過(guò)該方式，主環(huán)106與配合環(huán)108之間的摩擦和機(jī)械退化可以減少，同時(shí)仍然將蒸汽46的泄漏保持在非常低的設(shè)計(jì)值。如將領(lǐng)會(huì)的，端面密封件100的部件的機(jī)械退化的減少可以減少蒸汽渦輪機(jī)36停機(jī)時(shí)間和維護(hù)成本并且可以增加端面密封件100部件的使用壽命，同時(shí)蒸汽46泄漏的減少可以改進(jìn)蒸汽渦輪機(jī)36的效率。
[0059]所述主環(huán)106可包括主環(huán)部分124，主環(huán)部分124可包括第一節(jié)段150和第二節(jié)段152，所述第一節(jié)段150和第二節(jié)段152均包括支持部分126，所述支持部分126聯(lián)接到所述靜止殼體110和主環(huán)部分124。所述主環(huán)部分124通過(guò)在所述支持部分126與所述主環(huán)部分124之間延伸的至少一個(gè)彈簧204朝向所述轉(zhuǎn)子環(huán)108偏置。
[0060]如上所述，每一個(gè)液動(dòng)力墊200的軸向端面206可以具有多個(gè)輪廓以改進(jìn)端面密封件100的操作。例如，一個(gè)或多個(gè)液動(dòng)力墊200的端面206可以沿旋轉(zhuǎn)方向(例如，沿周向方向54)具有會(huì)聚輪廓(converging profile)，以使得當(dāng)配合環(huán)108沿一個(gè)方向(例如，順時(shí)針)自旋通過(guò)該一個(gè)或多個(gè)液動(dòng)力墊200時(shí)能夠產(chǎn)生液動(dòng)力。在其它實(shí)施例中，墊200能夠具有波狀輪廓，以使得蒸汽渦輪機(jī)36能夠雙向操作。在另一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)液動(dòng)力墊200的端面206可以具有沿徑向方向52的臺(tái)階部，該臺(tái)階部相對(duì)于蒸汽46的徑向52向內(nèi)流形成壩部段，以產(chǎn)生將改進(jìn)液動(dòng)壓力分布的額外的動(dòng)態(tài)壓力分量(由于流沖擊)。這種特征可以有助于降低多個(gè)端面密封件100部件的公差要求或需求。應(yīng)當(dāng)注意到，主環(huán)106的密封端面208和配合環(huán)108的密封端面210還可以具有多種輪廓或表面特征，以改進(jìn)端面密封件100的液動(dòng)力承載性能。
[0061]此外，在不同的實(shí)施例中，偏置(biasing)每一個(gè)液動(dòng)力墊200的彈簧204的數(shù)量和彈簧204相對(duì)于相應(yīng)的液動(dòng)力墊200的位置可以發(fā)生變化。例如，在所述實(shí)施例中，液動(dòng)力墊200通過(guò)大體聯(lián)接到液動(dòng)力墊200的中心的一個(gè)彈簧204朝向配合環(huán)108偏置。在其它實(shí)施例中，每一個(gè)液動(dòng)力墊200都可以具有使液動(dòng)力墊200朝向配合環(huán)108偏置的多個(gè)彈簧204。例如，每一個(gè)液動(dòng)力墊200通過(guò)四個(gè)彈簧204朝向配合環(huán)108偏置，其中每個(gè)彈簧204聯(lián)接到液動(dòng)力墊200的相應(yīng)的拐角(見(jiàn)圖8)。又例如，在某些實(shí)施例中，每一個(gè)液動(dòng)力墊200都可以包括聯(lián)接到液動(dòng)力墊200的一個(gè)彈簧204，該彈簧偏移離開(kāi)液動(dòng)力墊200的中心(例如，沿徑向52向內(nèi)或沿徑向52向外)。能夠代替圖示的螺旋彈簧使用板簧。
[0062]圖6和圖7是端面密封件100的主環(huán)106的實(shí)施例的透視圖，其中示出了主環(huán)106的局部柔性液動(dòng)力墊200。如上所述，局部柔性液動(dòng)力墊200中的每一個(gè)都可以由一個(gè)或多個(gè)彈簧204支承。因此，液動(dòng)力墊200中的每一個(gè)都能夠單個(gè)移動(dòng)(例如，無(wú)論其它的液動(dòng)力墊200如何)進(jìn)入和離開(kāi)主環(huán)106的平面。通過(guò)該方式，液動(dòng)力墊200中的每一個(gè)都可以符合由于熱、壓力驅(qū)動(dòng)和/或瞬態(tài)力而產(chǎn)生的配合環(huán)108的動(dòng)態(tài)變化取向。
[0063]在所述實(shí)施例中，主環(huán)106包括沿周向方向54圍繞主環(huán)106基本等距地間隔開(kāi)的六個(gè)局部柔性液動(dòng)力墊200。然而，在其它實(shí)施例中，主環(huán)106可以包括其它數(shù)量的液動(dòng)力墊200和/或以其它構(gòu)造布置的液動(dòng)力墊200，如下文所討論的。例如，在所述實(shí)施例中，液動(dòng)力墊200具有在徑向方向52上沿主環(huán)106的基本類(lèi)似的位置。然而，在其它實(shí)施例中，液動(dòng)力墊200可以沿徑向52交錯(cuò)。例如，一個(gè)液動(dòng)力墊200可以具有第一徑向52位置，并且相鄰的液動(dòng)力墊200可以具有第二徑向52位置，由此產(chǎn)生沿周向54的圍繞主環(huán)106的交錯(cuò)布置。
[0064]此外，所述的主環(huán)106的實(shí)施例包括第一節(jié)段150和第二節(jié)段152，如上文參照?qǐng)D4類(lèi)似地描述的。此外，主環(huán)106的接頭界面154包括滾子銷(xiāo)174，以使得第一節(jié)段和第二節(jié)段能夠相對(duì)沿軸向50移動(dòng)。然而，應(yīng)當(dāng)注意到，主環(huán)106的其它實(shí)施例可以包括局部柔性液動(dòng)力墊200而不是分段構(gòu)造。類(lèi)似地，在其它實(shí)施例中，主環(huán)106可以包括分段構(gòu)造而不是上文所描述的局部柔性液動(dòng)力墊200。
[0065]圖8和圖9是端面密封件100的主環(huán)106的其它實(shí)施例的透視圖，其中示出了主環(huán)106的局部柔性液動(dòng)力墊200。具體而言，圖8示出了具有局部柔性液動(dòng)力墊200的主環(huán)106，其中每一個(gè)局部柔性液動(dòng)力墊200通過(guò)位于切過(guò)主環(huán)106的端面的相應(yīng)的凹入部202內(nèi)的四個(gè)彈簧204朝向配合環(huán)108偏置。如圖所示，每一個(gè)凹入部202都包括位于凹入部202的四個(gè)拐角中的每一個(gè)中的一個(gè)彈簧204。這種布置提供單獨(dú)調(diào)整位于墊200的四個(gè)拐角處的彈簧204剛度的能力，以便提供期望的力矩特性，從而校正主環(huán)106中的任何傾斜偏置。例如，通過(guò)增大位于頂部拐角處的彈簧204的剛度，能夠使得靠近墊200的外徑的區(qū)域相對(duì)于內(nèi)徑處柔性較小，從而使得墊200的內(nèi)徑處的流體薄膜厚度比外徑處局部更高，以便補(bǔ)償造成內(nèi)徑薄膜厚度比外徑薄膜厚度小的任何產(chǎn)生傾斜的操作現(xiàn)象。在所述實(shí)施例中，彈簧204是螺旋彈簧，然而，在其它實(shí)施例中，彈簧204可以是其它類(lèi)型的彈簧，例如板簧或梁。圖9示出了具有局部柔性液動(dòng)力