專利名稱：用于燃?xì)鉁u輪的層狀槽接密封組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)及所得專利大體上涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，并且更特定而言涉及層狀槽接密封(spline seal)組件，該層狀槽接密封組件具有非金屬層用于改進(jìn)的耐熱性。
背景技術(shù)：
渦輪構(gòu)件之間的冷卻流的泄漏通常導(dǎo)致降低的功率輸出和更低的效率。例如，熱的燃燒氣體可通過(guò)圍繞由密封物容納的熱氣通路提供加壓的壓縮機(jī)空氣而被容納在渦輪內(nèi)。在燃?xì)鉁u輪的運(yùn)轉(zhuǎn)期間，由某些構(gòu)件的熱膨脹以及構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)可導(dǎo)致泄漏。高壓冷卻流到熱氣通路中的泄漏可因此導(dǎo)致有害的附加損失。因此可通過(guò)阻塞泄漏位置而僅在需要時(shí)提供冷卻流來(lái)提高總體效率。例如，槽接密封件可用于燃?xì)鉁u輪的環(huán)組件中的相鄰定子部分之間。當(dāng)前的燃?xì)鉁u輪槽接密封件使用金屬墊片和金屬絲網(wǎng)的許多不同組合和配置。此外，通過(guò)使用僅僅薄的金屬墊片而不帶絲網(wǎng)(其可允許泄漏通過(guò))，可達(dá)到最低的泄漏率。雖然這些薄金屬墊片對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的使用而言可能適合，但是，這樣的槽接密封件對(duì)于重型燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)在全速和全負(fù)載下的長(zhǎng)時(shí)間使用而言不可視為足夠穩(wěn)健。因此，存在著對(duì)于用在重型燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的改進(jìn)的槽接密封件的需求。這樣的槽接密封件應(yīng)當(dāng)耐高溫、耐磨損，并具有足夠的柔性以便向長(zhǎng)構(gòu)件壽命提供足夠的密封。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本申請(qǐng)及所得專利提供了一種用于渦輪的密封組件。該密封組件可包括多個(gè)金屬墊片層和多個(gè)非金屬層。這些非金屬層中的一對(duì)圍繞每個(gè)金屬墊片層。本申請(qǐng)及所得專利還提供了一種渦輪。該渦輪可包括第一定子、第二定子以及定位在第一定子和第二定子之間的密封組件。該密封組件可包括多個(gè)金屬墊片層和多個(gè)非金屬層。本申請(qǐng)及所得專利還提供了一種渦輪。該渦輪可包括第一定子、第二定子以及定位在第一定子和第二定子之間的密封組件。該密封組件可包括多個(gè)金屬墊片層及多個(gè)云母層，使得這些云母層中的一對(duì)圍繞每個(gè)金屬墊片層。在結(jié)合若干附圖和所附權(quán)利要求閱讀下面的詳細(xì)描述后，本申請(qǐng)及所得專利的這些及其它的特征和改進(jìn)對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言將變得顯而易見(jiàn)。
圖1是顯示了壓縮機(jī)、燃燒器和渦輪的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖。圖2是渦輪的局部側(cè)視圖。圖3是層狀槽接密封組件的一個(gè)示例的側(cè)視截面圖，該組件可如本文中所述并定位在相鄰渦輪構(gòu)件之間。圖4是層狀槽接密封組件的一個(gè)備選實(shí)施例的側(cè)視截面圖，該組件可如本文中所述并定位在相鄰渦輪構(gòu)件之間。附圖標(biāo)記
10燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)
15壓縮機(jī)
20空氣流
25燃燒器
30燃料流
35燃燒氣體流
40渦輪
45軸
50負(fù)載
55第一級(jí)噴嘴
60第一級(jí)葉片
65第一級(jí)
70第二級(jí)噴嘴
75第二級(jí)
80隔板
85軸線
90槽接密封件
100渦輪
110第一渦輪構(gòu)件
120第二渦輪構(gòu)件
130第一隔板
140第二隔板
150定子組件
160密封組件
170第一密封槽
180第二密封槽
190槽接密封件
200間隙
210金屬墊片層
220第一晶體層
230第二晶體層
240第一云母層
250第二云母層
260密封組件
270槽接密封件
280金屬墊片層
290晶體層 300第一晶體層 310 第一金屬墊片層 320第二晶體層 330第二金屬墊片層 340第二晶體層 350第三金屬墊片層 360第四晶體層
370密封表面。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參照附圖，其中，在所有若干圖中相似的標(biāo)號(hào)表示相似的元件，圖1顯示了可用于此處的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的示意圖。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10可包括壓縮機(jī)15。壓縮機(jī)15壓縮進(jìn)入的空氣流20。壓縮機(jī)15將壓縮的空氣流20傳送至燃燒器25。燃燒器25使壓縮的空氣流20與加壓的燃料流30混合并且點(diǎn)燃混合物而產(chǎn)生燃燒氣體流35。雖然只顯示了單個(gè)燃燒器25，但燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10可包括任意數(shù)量的燃燒器25。燃燒氣體流35繼而被傳送至渦輪40。該燃燒氣體流35驅(qū)動(dòng)渦輪40從而產(chǎn)生機(jī)械功。渦輪40中產(chǎn)生的機(jī)械功經(jīng)由軸45驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)15和外部負(fù)載50，例如發(fā)電機(jī)等。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10可使用天然氣、各種合成氣和/或其它類型的燃料。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10可為任何類型的陸基燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)等。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10可具有不同的配置并可使用其它類型的構(gòu)件。在此也可使用其它類型的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。本文中還可使用多個(gè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)、其它類型的渦輪以及其它類型的發(fā)電設(shè)備。圖2顯示了渦輪40的一部分。大體上描述的，渦輪40可包括第一級(jí)65的第一級(jí)噴嘴55和第一級(jí)葉片60。還顯示了第二級(jí)75的第二級(jí)噴嘴70。這里可使用任意數(shù)量的級(jí)。噴嘴70可定位在隔板80上。任意數(shù)量的噴嘴70和隔板80可圍繞軸線85周向地定位。槽接密封件90可定位在每一對(duì)相鄰隔板80之間。槽接密封件90可用于相鄰隔板80或其它渦輪構(gòu)件之間，以便防止冷卻空氣流20從壓縮機(jī)15或通過(guò)其它地方泄漏。如上所述，槽接密封件90可具有許多不同的配置。還可使用其它類型的密封機(jī)構(gòu)。在此可使用其它構(gòu)件和其它配置。圖3顯示了可如本文中所述的渦輪100的部分。具體而言，顯示了第一渦輪構(gòu)件110和第二渦輪構(gòu)件120。渦輪構(gòu)件110、120可為如上所述的定子組件150的第一隔板130和第二隔板140，或者任何其它成對(duì)的相鄰構(gòu)件。在此可使用任意數(shù)量或類型的渦輪構(gòu)件110、120。例如，其它構(gòu)件可包括罩、殼體、噴嘴、過(guò)渡件等。渦輪100可包括定位在構(gòu)件110、120之間的密封組件160。密封組件160可從第一渦輪構(gòu)件110中的第一密封槽170延伸至第二渦輪構(gòu)件120中的第二密封槽180。密封組件160可包括槽接密封190以用于隔板130、140等之間。密封組件160阻塞構(gòu)件110、120之間的間隙200，以便防止冷卻空氣流20穿過(guò)其的逸出等。在此可使用其它位置。在圖3的示例中，密封組件160可包括金屬墊片層210。金屬墊片210可由耐高溫材料(例如不銹鋼、鎳基合金等)制成。在此還可使用其它類型的密封機(jī)構(gòu)。金屬墊片210可具有任何大小、形狀或配置。密封組件160還可具有定位在金屬墊片210的任一側(cè)的第一非金屬層220和第二非金屬層230。例如,可使用第一云母層240和第二云母層250。在此可使用帶有耐高溫性的其它類型的晶體材料或其它類型的非金屬材料。例如，還可使用石墨。非金屬層220、230可具有任何大小、形狀或配置。在此可使用其它構(gòu)件和其它配置。非金屬層220、230在柔性密封介質(zhì)中提供耐高溫性和耐磨性。金屬墊片層210提供背襯和支撐以及在非金屬層220、230破裂或以其它方式失效的情況下的失效保護(hù)。在金屬墊片層210的任一側(cè)兩個(gè)非金屬層220、230的使用提供了制造和安裝的簡(jiǎn)便。還可使用額外的金屬墊片層。金屬墊片層210和非金屬層220、230可經(jīng)由高溫粘合劑、高強(qiáng)度緊固件、焊接和其它類型的常規(guī)手段來(lái)聯(lián)接。在此可使用其它構(gòu)件和其它配置。圖4顯示了可如本文所述的密封組件260的又一實(shí)施例。如上所述，密封組件260可為槽接密封270件等。在這個(gè)示例中，密封組件260包括若干金屬墊片層280和若干非金屬層290。如圖所不,密封組件260包括第一非金屬層300、第一金屬墊片層310、第二非金屬層320、第二金屬墊片層330、第三非金屬層340、第三金屬墊片層350以及第四非金屬層360。在此可使用任意數(shù)量的金屬墊片層280和非金屬層290。金屬墊片層280和非金屬層290的組合為整體密封組件260增加了厚度但仍然保持柔性。金屬墊片層280和非金屬層290可經(jīng)由高溫粘合劑、高強(qiáng)度緊固件、焊接和其它類型的常規(guī)手段來(lái)聯(lián)接。在此還可使用其它構(gòu)件和其它配置。本文所述的密封組件160、260因而提供了薄片槽接密封的性能，同時(shí)在重型燃?xì)鉁u輪的運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下提供穩(wěn)健的密封。本文所述的非金屬層提供了耐高溫性、耐磨性以及柔性，而金屬墊片層提供了背襯和支撐同時(shí)還提供失效保護(hù)層。密封組件160、180還提供安裝的簡(jiǎn)便，密封組件160、260可沿任一方向安裝。換言之，任何非金屬層可用作面向間隙200的密封表面370。密封組件160、180可為原始設(shè)備或改型的部分。應(yīng)當(dāng)顯而易見(jiàn)的是，上述內(nèi)容僅涉及該應(yīng)用和所得專利的某些實(shí)施例。在不脫離由所附權(quán)利要求及其等同物限定的本發(fā)明的一般精神和范圍的情形下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可在其中做出許多修改和變型。
權(quán)利要求
1.一種用于渦輪的密封組件，包括: 多個(gè)金屬墊片層；以及 多個(gè)非金屬層； 其中，所述多個(gè)非金屬層中的一對(duì)圍繞所述多個(gè)金屬墊片層中的每個(gè)金屬墊片層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封組件，其特征在于，所述多個(gè)非金屬層包括多個(gè)云母層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封組件，其特征在于，所述多個(gè)金屬墊片層包括耐熱材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封組件，其特征在于，所述多個(gè)非金屬層中的一個(gè)包括面向第一密封槽和第二密封槽之間的間隙的密封表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的密封組件，其特征在于，所述第一密封槽定位在第一渦輪構(gòu)件內(nèi)且所述第二密封槽定位在第二渦輪構(gòu)件內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的密封組件，其特征在于，所述第一渦輪構(gòu)件包括第一定子且所述第二渦輪構(gòu)件包括第二定子。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的密封組件，其特征在于，所述第一渦輪構(gòu)件包括第一隔板且所述第二渦輪構(gòu)件包括第二隔板。
8.一種渦輪，包括: 第一定子；` 第二定子；以及 密封組件，其定位在所述第一定子和所述第二定子之間； 所述密封組件包括多個(gè)金屬墊片層和多個(gè)非金屬層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的渦輪，其特征在于，所述多個(gè)非金屬層包括多個(gè)云母層。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的渦輪，其特征在于，所述多個(gè)金屬墊片層包括耐熱材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的渦輪，其特征在于，所述多個(gè)非金屬層中的一個(gè)包括面向第一密封槽和第二密封槽之間的間隙的密封表面。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的渦輪，其特征在于，所述第一密封槽定位在所述第一定子內(nèi)且所述第二密封槽定位在所述第二定子內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的渦輪，其特征在于，所述第一定子包括第一隔板且所述第二定子包括第二隔板。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的渦輪，其特征在于，所述多個(gè)非金屬層中的一對(duì)圍繞所述多個(gè)金屬墊片層中的每個(gè)金屬墊片層。
15.—種潤(rùn)輪,包括: 第一定子； 第二定子；以及 密封組件，其定位在所述第一定子和所述第二定子之間； 所述密封組件包括多個(gè)金屬墊片層和多個(gè)云母層，使得所述多個(gè)云母層中的一對(duì)圍繞所述多個(gè)金屬墊片層中的每個(gè)金屬墊片層。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的渦輪，其特征在于，所述多個(gè)云母層中的一個(gè)包括面向第一密封槽和第二密封槽之間的間隙的密封表面。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的渦輪，其特征在于，所述第一密封槽定位在所述第一定子內(nèi)且所述第二密封槽定位在所述第二定子內(nèi)。
18.根據(jù)權(quán)利 要求15所述的渦輪，其特征在于，所述第一定子包括第一隔板且所述第二定子包括第二隔板。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于燃?xì)鉁u輪的層狀槽接密封組件。本申請(qǐng)因而提供了一種用于渦輪的密封組件。該密封組件可包括若干金屬墊片層以及若干非金屬層。一對(duì)非金屬層圍繞每個(gè)金屬墊片層。
文檔編號(hào)F02C7/28GK103075203SQ201210303339
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月26日
發(fā)明者V.J.莫甘, T.J.雷格, N.N.薩拉瓦特, D.W.維伯 申請(qǐng)人:通用電氣公司