用于渦輪機(jī)的復(fù)合密封件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于渦輪機(jī)的復(fù)合密封件。具體而言，本申請(qǐng)?zhí)峁┯糜跍p少渦輪機(jī)的相鄰構(gòu)件之間的泄漏的復(fù)合密封件。該復(fù)合密封件可包括金屬墊片、金屬支撐結(jié)構(gòu)和陶瓷、玻璃或瓷釉涂層。該墊片和該支撐機(jī)構(gòu)可粘結(jié)或熔合在一起。該支撐結(jié)構(gòu)可包括內(nèi)部孔隙或間隙，且該涂層可應(yīng)用至該墊片和該支撐結(jié)構(gòu)，使得該涂層提供在該支撐結(jié)構(gòu)的孔隙或間隙內(nèi)、在該支撐結(jié)構(gòu)和該墊片的部分之間，且基本上在該支撐結(jié)構(gòu)的外表面上方。該支撐結(jié)構(gòu)因此可提供該墊片與該涂層之間的機(jī)械附接。在使用中，該涂層對(duì)該密封件的金屬墊片和支撐結(jié)構(gòu)提供熱和/或化學(xué)隔離。
【專利說(shuō)明】
用于渦輪機(jī)的復(fù)合密封件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本申請(qǐng)大體涉及用于減少泄漏的密封件，且更具體而言涉及構(gòu)造成在密封槽內(nèi)操作以減少渦輪機(jī)的相鄰靜止構(gòu)件之間的泄漏的密封件。
【背景技術(shù)】
[0002]渦輪機(jī)構(gòu)件之間的熱燃燒氣體和/或冷卻流的泄漏大體上引起減少的動(dòng)力輸出和較低的效率。例如，熱燃燒氣體可通過(guò)圍繞熱氣體路徑提供加壓壓縮機(jī)空氣而被容納在渦輪內(nèi)。典型地，在相鄰渦輪構(gòu)件(諸如定子護(hù)罩、噴嘴、和隔板、內(nèi)殼殼體構(gòu)件、和轉(zhuǎn)子構(gòu)件)之間的到熱氣體路徑中的高壓冷卻流的泄漏導(dǎo)致降低的效率且需要焚燒溫度的增大、和發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)鉁u輪效率的降低，以維持與這種泄漏的環(huán)境孔隙相比期望的動(dòng)力水平。因此可通過(guò)減少或消除渦輪構(gòu)件之間的泄漏來(lái)改善渦輪效率。
[0003]傳統(tǒng)地，通過(guò)金屬密封件來(lái)處理渦輪構(gòu)件接頭之間的泄漏，該金屬密封件定位在形成在渦輪構(gòu)件(諸如定子構(gòu)件)之間的密封槽中。密封槽通常延伸跨過(guò)構(gòu)件之間的接頭，使得定位在其中的金屬密封件阻塞或以其他方式抑制穿過(guò)接頭的泄漏。然而，利用定位在渦輪構(gòu)件中的密封槽中的金屬槽密封件來(lái)阻止渦輪構(gòu)件接頭之間的泄漏因?yàn)樵诂F(xiàn)代渦輪機(jī)中產(chǎn)生的相對(duì)高溫而復(fù)雜化。由于新材料(諸如陶瓷基質(zhì)復(fù)合物(CMC)渦輪構(gòu)件)的引入，其允許渦輪相對(duì)于傳統(tǒng)渦輪在更高溫度(例如，高于1500攝氏度)下操作，用于在密封槽中使用的常規(guī)金屬渦輪槽密封件可能是不充分的。
[0004]利用金屬密封件來(lái)阻止渦輪構(gòu)件接頭之間的泄漏還可因?yàn)闇u輪構(gòu)件的密封槽由相鄰構(gòu)件(定位在其中的密封件因此延伸跨過(guò)構(gòu)件之間的接頭)中的對(duì)應(yīng)槽部分形成的事實(shí)而進(jìn)一步復(fù)雜化。這些相鄰構(gòu)件之間的(諸如由熱膨脹、制作、組裝和/或安裝限制等導(dǎo)致的)未對(duì)齊產(chǎn)生不規(guī)則的密封槽接觸表面，該密封槽接觸表面可隨時(shí)間變化而在構(gòu)造、形狀和/或大小方面變化。如果密封件不撓曲、變形或以其他方式解決這種不規(guī)則，則密封槽接觸表面中的這種不規(guī)則允許用于跨過(guò)位于密封槽內(nèi)的槽密封件的泄漏?？上?，解決因相鄰渦輪構(gòu)件的未對(duì)齊引起的這種不規(guī)則密封槽接觸表面的許多常規(guī)金屬墊片可能不充分地耐受渦輪操作溫度的增高。
[0005]因此，構(gòu)造成用于在典型的渦輪密封槽中使用的耐受渦輪的越來(lái)越高的操作溫度且符合密封槽接觸表面中的不規(guī)則的復(fù)合渦輪機(jī)構(gòu)件接頭密封件將是合乎需要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在第一方面中，本公開(kāi)提供密封組件，該密封組件用于定位在至少部分地由相鄰的渦輪機(jī)構(gòu)件形成的密封槽內(nèi)，以密封在構(gòu)件之間延伸的間隙。該密封組件包括金屬墊片、多孔金屬支撐結(jié)構(gòu)、和陶瓷、玻璃或瓷釉涂層。該金屬墊片包括密封表面和支撐表面。該多孔金屬支撐結(jié)構(gòu)粘結(jié)至該金屬墊片的支撐表面。該陶瓷、玻璃或瓷釉涂層在該多孔金屬支撐結(jié)構(gòu)的上方和內(nèi)延伸，使得該涂層基本上覆蓋該金屬墊片的支撐表面?zhèn)群驮撝谓Y(jié)構(gòu)。該涂層的部分定位在該金屬墊片的支撐表面與該金屬支撐結(jié)構(gòu)的部分之間。
[0007]在一些實(shí)施例中，該涂層的部分沿遠(yuǎn)離該支撐表面延伸的方向定位在該金屬墊片的支撐表面與該金屬支撐結(jié)構(gòu)的部分之間，以通過(guò)該金屬支撐結(jié)構(gòu)將該涂層機(jī)械地聯(lián)接至該金屬墊片。在一些這種實(shí)施例中，遠(yuǎn)離該支撐表面延伸的方向可基本上正交于該支撐表面。
[0008]在一些實(shí)施例中，該金屬墊片可為基本上實(shí)心的金屬墊片。在一些實(shí)施例中，該涂層可化學(xué)地粘結(jié)至該支撐結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，該金屬墊片的支撐表面和該金屬支撐結(jié)構(gòu)中的至少一者可包括保護(hù)外涂層，該保護(hù)外涂層構(gòu)造成阻止相應(yīng)金屬構(gòu)件的氧化。在一些實(shí)施例中，該金屬支撐結(jié)構(gòu)可通過(guò)至少一個(gè)硬焊而擴(kuò)散粘結(jié)至該金屬墊片。在一些實(shí)施例中，該金屬支撐結(jié)構(gòu)可為網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，該涂層的部分可定位在該金屬墊片的支撐表面與該金屬支撐結(jié)構(gòu)的粘結(jié)至該金屬墊片的支撐表面的部分之間。
[0009]在一些實(shí)施例中，該涂層的部分可定位在該金屬墊片的支撐表面與該金屬支撐結(jié)構(gòu)的不粘結(jié)至該金屬墊片的支撐表面的部分之間。在一些這種實(shí)施例中，該金屬支撐結(jié)構(gòu)的不粘結(jié)至該金屬墊片的支撐表面的部分可從該金屬支撐結(jié)構(gòu)的粘結(jié)至該金屬墊片的支撐表面的部分延伸或聯(lián)接至其。
[0010]在一些實(shí)施例中，該涂層可粘結(jié)至該墊片的支撐表面和該支撐結(jié)構(gòu)中的至少一者。在一些實(shí)施例中，該密封組件還可包括粘結(jié)至該墊片的密封表面的第二多孔金屬支撐結(jié)構(gòu)、和第二陶瓷、玻璃或瓷釉涂層，該第二陶瓷、玻璃或瓷釉涂層在該第二多孔金屬支撐結(jié)構(gòu)上方和內(nèi)延伸，使得該第二涂層基本上覆蓋該金屬墊片的密封表面?zhèn)群驮摰诙谓Y(jié)構(gòu)，且該第二涂層的部分可定位在該金屬墊片的密封表面與該第二金屬支撐結(jié)構(gòu)的部分之間。
[0011]在另一方面中，本公開(kāi)提供形成密封組件的方法，該密封組件用于在至少部分地由相鄰的渦輪機(jī)構(gòu)件形成的密封槽內(nèi)使用，以密封在構(gòu)件之間延伸的間隙。該方法包括將多孔金屬支撐結(jié)構(gòu)的至少一部分粘結(jié)至金屬墊片。該方法還包括將陶瓷、玻璃或瓷釉涂層材料應(yīng)用至該多孔金屬支撐結(jié)構(gòu)，使得該涂層材料覆在該金屬墊片的支撐表面?zhèn)群驮撝谓Y(jié)構(gòu)上，且包括定位在該金屬墊片的支撐表面與該金屬支撐結(jié)構(gòu)的部分之間的部分。該方法還包括壓實(shí)該陶瓷、玻璃或瓷釉涂層材料，以形成通過(guò)該金屬支撐結(jié)構(gòu)而機(jī)械地固定至該金屬墊片的陶瓷、玻璃或瓷釉涂層。
[0012]在一些實(shí)施例中，將該金屬支撐結(jié)構(gòu)的至少一部分粘結(jié)至金屬墊片的支撐表面可包括將該金屬支撐結(jié)構(gòu)的至少一部分?jǐn)U散粘結(jié)至該金屬墊片的支撐表面。在一些實(shí)施例中，將陶瓷、玻璃或瓷釉涂層材料應(yīng)用至該多孔金屬支撐結(jié)構(gòu)包括通過(guò)絲網(wǎng)印刷或巾擦法(toweling)來(lái)應(yīng)用高粘性可鑄陶瓷成分。在一些此種實(shí)施例中，該方法還可包括通過(guò)刮刀刀片來(lái)移除應(yīng)用至該支撐結(jié)構(gòu)的陶瓷成分的一部分，且其中，壓實(shí)該陶瓷成分包括固化和熱處理所應(yīng)用的陶瓷成分。在一些實(shí)施例中，將陶瓷、玻璃或瓷釉涂層材料應(yīng)用至該多孔金屬支撐結(jié)構(gòu)包括通過(guò)涂抹、浸漬涂布或噴射涂布來(lái)以可涂抹的形式應(yīng)用玻璃或瓷釉基成分。在一些這種實(shí)施例中，壓實(shí)該玻璃或瓷釉基成分可包括使該應(yīng)用的玻璃或瓷釉基成分干燥和熱處理其。
[0013]在另一方面中，本公開(kāi)提供渦輪機(jī)，該渦輪機(jī)包括第一渦輪構(gòu)件和與該第一渦輪構(gòu)件相鄰的第二渦輪構(gòu)件，該第一和第二渦輪構(gòu)件形成跨過(guò)渦輪構(gòu)件之間的間隙而延伸的密封槽的至少一部分。該渦輪機(jī)還包括密封件，該密封件定位在第一和第二渦輪構(gòu)件的密封槽內(nèi)且延伸跨過(guò)其間的間隙。該密封件包括金屬墊片、多孔金屬支撐結(jié)構(gòu)、和陶瓷、玻璃或瓷釉涂層。該金屬墊片包括密封表面和支撐表面。該多孔金屬支撐結(jié)構(gòu)粘結(jié)至該金屬墊片的支撐表面。該陶瓷、玻璃或瓷釉涂層提供在該金屬支撐結(jié)構(gòu)上和內(nèi)，使得該涂層基本上覆蓋該金屬墊片的支撐表面?zhèn)群驮撝谓Y(jié)構(gòu)，且該涂層的部分定位在該金屬墊片的支撐表面與該金屬支撐結(jié)構(gòu)的部分之間。
[0014]在一些實(shí)施例中，該密封件的陶瓷、玻璃或瓷釉涂層可靠著由第一渦輪構(gòu)件的第一側(cè)和第二渦輪構(gòu)件的第一側(cè)共同地形成的密封槽的第一側(cè)定位。在一些實(shí)施例中，該金屬墊片為基本上實(shí)心的金屬墊片，且該多孔金屬支撐結(jié)構(gòu)為金屬網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，涂層的部分沿基本上正交于該支撐表面地延伸的方向定位在該金屬墊片的支撐表面與該金屬支撐結(jié)構(gòu)的部分之間，以通過(guò)該金屬支撐結(jié)構(gòu)將該涂層機(jī)械地聯(lián)接至該金屬墊片。
[0015]技術(shù)方案1:一種密封組件，其用于定位在至少部分地由相鄰的渦輪機(jī)構(gòu)件形成的密封槽內(nèi)，以密封在構(gòu)件之間延伸的間隙，所述密封組件包括:
金屬墊片，其包括密封表面和支撐表面；
多孔金屬支撐結(jié)構(gòu)，其粘結(jié)至所述金屬墊片的支撐表面;和
陶瓷、玻璃或瓷釉涂層，其在所述多孔金屬支撐結(jié)構(gòu)的上方和內(nèi)延伸，使得所述涂層基本上覆蓋所述金屬墊片的支撐表面?zhèn)群退鲋谓Y(jié)構(gòu)，且
其中，所述涂層的部分定位在所述金屬墊片的支撐表面與所述金屬支撐結(jié)構(gòu)的部分之間。
[0016]技術(shù)方案2:根據(jù)技術(shù)方案I所述的密封組件，其特征在于，所述涂層的部分沿遠(yuǎn)離所述支撐表面延伸的方向定位在所述金屬墊片的支撐表面與所述金屬支撐結(jié)構(gòu)的部分之間，以通過(guò)所述金屬支撐結(jié)構(gòu)將所述涂層機(jī)械地聯(lián)接至所述金屬墊片。
[0017]技術(shù)方案3:根據(jù)技術(shù)方案2所述的密封組件，其中，所述遠(yuǎn)離所述支撐表面延伸的方向基本上正交于所述支撐表面。
[0018]技術(shù)方案4:根據(jù)技術(shù)方案I所述的密封組件，其中，所述金屬墊片為基本上實(shí)心的金屬墊片。
[0019]技術(shù)方案5:根據(jù)技術(shù)方案I所述的密封組件，其中，所述涂層化學(xué)地粘結(jié)至所述支撐結(jié)構(gòu)。
[0020]技術(shù)方案6:根據(jù)技術(shù)方案I所述的密封組件，其中，所述金屬墊片的支撐表面和所述金屬支撐結(jié)構(gòu)中的至少一者包括保護(hù)外涂層，所述保護(hù)外涂層構(gòu)造成阻止相應(yīng)金屬構(gòu)件的氧化。
[0021]技術(shù)方案7:根據(jù)技術(shù)方案I所述的密封組件，其中，所述金屬支撐結(jié)構(gòu)為通過(guò)至少一個(gè)硬焊而擴(kuò)散粘結(jié)至所述金屬墊片。
[0022]技術(shù)方案8:根據(jù)技術(shù)方案I所述的密封組件，其中，所述金屬支撐結(jié)構(gòu)為網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。
[0023]技術(shù)方案9:根據(jù)技術(shù)方案I所述的密封組件，其中，所述涂層的部分定位在所述金屬墊片的支撐表面與所述金屬支撐結(jié)構(gòu)的粘結(jié)至所述金屬墊片的支撐表面的部分之間。
[0024]技術(shù)方案10:根據(jù)技術(shù)方案I所述的密封組件，其中，所述涂層的部分定位在所述金屬墊片的支撐表面與所述金屬支撐結(jié)構(gòu)的不粘結(jié)至所述金屬墊片的支撐表面的部分之間。
[0025]技術(shù)方案11:根據(jù)技術(shù)方案10所述的密封組件，其中，所述金屬支撐結(jié)構(gòu)的不粘結(jié)至所述金屬墊片的支撐表面的部分從所述金屬支撐結(jié)構(gòu)的粘結(jié)至所述金屬墊片的支撐表面的部分延伸或聯(lián)接至其。
[0026]技術(shù)方案12:根據(jù)技術(shù)方案I所述的密封組件，其中，所述涂層粘結(jié)至所述墊片的支撐表面和所述支撐結(jié)構(gòu)中的至少一者。
[0027]技術(shù)方案13:根據(jù)技術(shù)方案I所述的密封組件，還包括:
第二多孔金屬支撐結(jié)構(gòu)，其粘結(jié)至所述墊片的密封表面;和
第二陶瓷、玻璃或瓷釉涂層，其在所述第二多孔金屬支撐結(jié)構(gòu)的上方和內(nèi)延伸，使得第二涂層基本上覆蓋所述金屬墊片的密封表面?zhèn)群退龅诙谓Y(jié)構(gòu)，且
其中，所述第二涂層的部分定位在所述金屬墊片的密封表面與第二金屬支撐結(jié)構(gòu)的部分之間。
[0028]技術(shù)方案14:一種形成密封組件的方法，所述密封組件用于在至少部分地由相鄰的渦輪機(jī)構(gòu)件形成的密封槽內(nèi)使用，以密封在構(gòu)件之間延伸的間隙，所述方法包括:
將多孔金屬支撐結(jié)構(gòu)的至少一部分粘結(jié)至金屬墊片；
將陶瓷、玻璃或瓷釉涂層材料應(yīng)用至所述多孔金屬支撐結(jié)構(gòu)，使得所述涂層材料覆在所述金屬墊片的支撐表面?zhèn)群退鲋谓Y(jié)構(gòu)上，且包括定位在所述金屬墊片的支撐表面與所述金屬支撐結(jié)構(gòu)的部分之間的部分;和
壓實(shí)所述陶瓷、玻璃或瓷釉涂層材料，以形成通過(guò)所述金屬支撐結(jié)構(gòu)而機(jī)械地固定至所述金屬墊片的陶瓷、玻璃或瓷釉涂層。
[0029]技術(shù)方案15:根據(jù)技術(shù)方案14所述的方法，其中，將所述金屬支撐結(jié)構(gòu)的至少一部分粘結(jié)至所述金屬墊片的支撐表面包括將所述金屬支撐結(jié)構(gòu)的至少一部分?jǐn)U散粘結(jié)至所述金屬墊片的支撐表面。
[0030]技術(shù)方案16:根據(jù)技術(shù)方案14所述的方法，其中，將陶瓷、玻璃或瓷釉涂層材料應(yīng)用至所述多孔金屬支撐結(jié)構(gòu)包括通過(guò)絲網(wǎng)印刷或巾擦法來(lái)應(yīng)用高粘性可鑄陶瓷成分。
[0031]技術(shù)方案17:根據(jù)技術(shù)方案16所述的方法，還包括通過(guò)刮刀刀片來(lái)移除應(yīng)用至所述支撐結(jié)構(gòu)的陶瓷成分的一部分，且其中，壓實(shí)陶瓷成分包括固化和熱處理所應(yīng)用的陶瓷成分。
[0032]技術(shù)方案18:根據(jù)技術(shù)方案14所述的方法，其中，將陶瓷、玻璃或瓷釉涂層材料應(yīng)用至所述多孔金屬支撐結(jié)構(gòu)包括通過(guò)涂抹、浸漬涂布或噴射涂布來(lái)以可涂抹的形式應(yīng)用玻璃或瓷釉基成分。
[0033]技術(shù)方案19:根據(jù)技術(shù)方案18所述的方法，其中，壓實(shí)所述玻璃或瓷釉基成分包括使所應(yīng)用的玻璃或瓷釉基成分干燥且熱處理其。
[0034]技術(shù)方案20:—種渦輪機(jī)，包括:
第一渦輪構(gòu)件和與所述第一渦輪構(gòu)件相鄰的第二渦輪構(gòu)件，所述第一和第二渦輪構(gòu)件形成跨過(guò)渦輪構(gòu)件之間的間隙而延伸的密封槽的至少一部分;和
密封件，其定位在所述第一和第二渦輪構(gòu)件的密封槽內(nèi)且延伸跨過(guò)其間的所述間隙，所述密封件包括:
金屬墊片，其包括密封表面和支撐表面；
多孔金屬支撐結(jié)構(gòu)，其粘結(jié)至所述金屬墊片的支撐表面;和陶瓷、玻璃或瓷釉涂層，其提供在所述金屬支撐結(jié)構(gòu)上和內(nèi)，使得所述涂層基本上覆蓋所述金屬墊片的支撐表面?zhèn)群退鲋谓Y(jié)構(gòu)，且所述涂層的部分定位在所述金屬墊片的支撐表面與所述金屬支撐結(jié)構(gòu)的部分之間。
[0035]技術(shù)方案21:根據(jù)技術(shù)方案20所述的渦輪機(jī)，其中，所述密封件的陶瓷、玻璃或瓷釉涂層靠著由所述第一渦輪構(gòu)件的第一側(cè)和所述第二渦輪構(gòu)件的第一側(cè)共同地形成的所述密封槽的第一側(cè)定位。
[0036]技術(shù)方案22:根據(jù)技術(shù)方案20所述的渦輪機(jī)，其中，所述金屬墊片為基本上實(shí)心的金屬墊片，且所述多孔金屬支撐結(jié)構(gòu)為金屬網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。
[0037]技術(shù)方案23:根據(jù)技術(shù)方案20所述的渦輪機(jī)，其中，所述涂層的部分沿基本上正交于所述支撐表面地延伸的方向定位在所述金屬墊片的支撐表面與所述金屬支撐結(jié)構(gòu)的部分之間，以通過(guò)所述金屬支撐結(jié)構(gòu)將所述涂層機(jī)械地聯(lián)接至所述金屬墊片。
[0038]根據(jù)結(jié)合附圖作出的本公開(kāi)的各種方面的下列詳細(xì)描述，本公開(kāi)的這些和其他目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見(jiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0039]圖1是根據(jù)本公開(kāi)的第一示范槽密封組件的一部分的截面圖；
圖2是部分地組裝以例示墊片、支撐結(jié)構(gòu)和涂層部分的布置的圖1的示范槽密封件的透視圖；
圖3是圖1的示范槽密封件的墊片和支撐結(jié)構(gòu)子組件的透視圖；
圖4是圖3的墊片和支撐結(jié)構(gòu)子組件的一部分的放大透視圖；
圖5是圖4的墊片和支撐結(jié)構(gòu)子組件的一部分的放大截面圖；
圖6是定位在密封槽內(nèi)以密封渦輪構(gòu)件之間的示范接頭的示范槽密封組件的側(cè)截面圖；且
圖7是示范槽密封組件的側(cè)截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]當(dāng)介紹本發(fā)明的各種實(shí)施例的要素時(shí)，冠詞“一”、“一個(gè)”、“該”、和“所述”意圖指存在一個(gè)或更多個(gè)元件。用語(yǔ)“包括”、“包含”、和“具有”意圖為包含性的且指可存在除所列出要素外的附加要素。操作參數(shù)的任何示例不排除所公開(kāi)的實(shí)施例的其他參數(shù)。在本文中關(guān)于任何具體密封件實(shí)施例而描述、例示或以其他方式公開(kāi)的構(gòu)件、方面、特征、構(gòu)造、布置、用途等可相似地應(yīng)用于在本文中公開(kāi)的任何其他密封件實(shí)施例。
[0041]根據(jù)本公開(kāi)的構(gòu)造成用于在渦輪密封槽中使用的復(fù)合渦輪機(jī)構(gòu)件接頭密封件(例如，復(fù)合渦輪槽密封件)及其制作和使用方法構(gòu)造成耐受包括CMC構(gòu)件的渦輪的相對(duì)高的操作溫度并且/或者符合密封槽接觸表面中的不規(guī)則。具體而言，復(fù)合槽密封件構(gòu)造成基本上阻止化學(xué)相互作用，且基本上限制復(fù)合槽密封件的金屬構(gòu)件與熱氣體流/泄漏和/或密封槽自身的熱相互作用。以此方式，本文中提供的復(fù)合槽密封件允許在高溫渦輪應(yīng)用中使用。除了高溫操作之外，本公開(kāi)的復(fù)合槽密封件構(gòu)造成符合密封槽接觸表面上的不規(guī)則，以減少因密封槽表面未對(duì)齊和/或粗糙而導(dǎo)致的泄漏。
[0042]如圖1-5中所示，示范密封件10可為密封組件，該密封組件包括至少一個(gè)墊片或板12、至少一個(gè)支撐結(jié)構(gòu)或?qū)?4和聯(lián)接至彼此的至少一個(gè)涂層或涂層層16。墊片12可有效地基本上阻止穿過(guò)其的物質(zhì)通過(guò)。例如，墊片12可基本上為實(shí)心的或以其他方式對(duì)在渦輪機(jī)中產(chǎn)生的壓力和溫度下的氣體、液體和固體中的至少一種而言基本上是不可滲透的。然而，墊片12還可提供在渦輪機(jī)中產(chǎn)生的壓力和溫度下的可撓性，以適應(yīng)槽表面中的沿厚度Tl方向的歪斜或偏移。在一個(gè)實(shí)施例中，墊片12為基本上實(shí)心的板狀金屬部件。在一些這種實(shí)施例中，墊片12可為高溫金屬合金或超合金。例如，在一些實(shí)施例中，墊片12(和/或支撐結(jié)構(gòu)14)可(至少部分地)由不銹鋼或鎳基合金(諸如鎳鉬鉻合金、Haynes 214或具有氧化鋁涂層的Haynes 214)制成。在一些實(shí)施例中，墊片12可由具有至少1500華氏度且更優(yōu)選為至少1800華氏度的熔化溫度的金屬制成。在一些實(shí)施例中，墊片12可由具有至少2200華氏度的熔化溫度的金屬制成。
[0043]如圖1-5所示的，墊片12的基本上與支撐結(jié)構(gòu)14相反的外部密封表面或側(cè)面22可基本上為平坦的(處于中間狀態(tài))。如在下面進(jìn)一步解釋的，墊片12的外部密封表面22可構(gòu)造成與(至少部分地)流過(guò)形成密封槽的至少第一和第二構(gòu)件之間的至少一個(gè)間隙或接頭的冷卻高壓空氣流接合或相互作用，以便在密封槽中朝第一和第二構(gòu)件的密封表面推或壓密封件10以基本上阻止氣體、液體和/或固體穿過(guò)間隙或接頭而迀移。因此，墊片12和涂層16中的至少一者(或共同作用的墊片12和涂層16)對(duì)在渦輪機(jī)中經(jīng)歷的壓力下的液體、氣體和/或固體而言基本上是不可滲透的，使得密封件10至少提供經(jīng)過(guò)密封槽的低泄漏速率。
[0044]如圖1-5中所示，支撐結(jié)構(gòu)14可聯(lián)接至墊片12的基本上與密封表面22相反的支撐表面或側(cè)面24。在一些實(shí)施例中，支撐結(jié)構(gòu)14可為金屬的，諸如具有以上關(guān)于墊片12描述的特性的金屬材料。墊片12和支撐結(jié)構(gòu)14可由相同或基本上類似的金屬材料形成，且因此包括相同或基本上類似的熱膨脹系數(shù)(在下文中為CTE)。然而，墊片12和支撐結(jié)構(gòu)14不需要由相同或基本上類似的材料形成，或包括相同或基本上相同的CTE。然而，優(yōu)選的是，墊片12和支撐結(jié)構(gòu)14構(gòu)造成使得其間的CTE的任何差異不因在渦輪機(jī)中使用期間密封件10的循環(huán)熱負(fù)載而破裂、破損或如在下面進(jìn)一步描述的，以其他方式致使其間的擴(kuò)散粘結(jié)無(wú)效。因此，墊片12的CTE和支撐結(jié)構(gòu)14的CTE可僅不同為以下程度:使得墊片12和支撐結(jié)構(gòu)14之間的擴(kuò)散粘結(jié)不因在渦輪機(jī)中的使用期間的密封件10的循環(huán)熱負(fù)載而被導(dǎo)致無(wú)效。換言之，墊片12和支撐結(jié)構(gòu)14的材料(或影響CTE的任何其他要素)可不同，但墊片12和支撐結(jié)構(gòu)14可構(gòu)造成使得當(dāng)密封件10在渦輪的密封槽中使用時(shí)遭受循環(huán)熱負(fù)載時(shí)，其間的擴(kuò)散粘結(jié)不受損或被導(dǎo)致無(wú)效。
[0045]支撐結(jié)構(gòu)14可為支撐結(jié)構(gòu)、部件或組件，其能夠化學(xué)地粘結(jié)或熔合(例如，通過(guò)擴(kuò)散粘結(jié))至墊片12的支撐表面24，且能夠與涂層16(其化學(xué)地粘結(jié)至墊片12)牢固地機(jī)械聯(lián)接或貼附。以此方式，涂層16可經(jīng)由支撐結(jié)構(gòu)14而牢固地機(jī)械聯(lián)接或貼附至墊片12。例如，支撐結(jié)構(gòu)14可基本上為多孔金屬結(jié)構(gòu)(與基本上無(wú)孔的墊片12相反)，其包括用于在其中保持涂層16的部分的腔或孔隙。用語(yǔ)“多孔”在本文中關(guān)于支撐結(jié)構(gòu)14使用以描述如下結(jié)構(gòu)、部件或機(jī)構(gòu)，其包括小孔、溝槽、孔隙、間隙、腔或其他內(nèi)部空間，它們單獨(dú)和/或共同地允許涂層16從支撐結(jié)構(gòu)14的頂部或外表面沿朝向墊片12延伸的方向延伸到支撐結(jié)構(gòu)14中，且涂層16的至少一些部分沿至少大體上遠(yuǎn)離墊片12的密封表面24延伸的方向(諸如基本上正交于墊片12的密封表面24)位于墊片12的密封表面24與支撐結(jié)構(gòu)14的至少一部分之間。在一些實(shí)施例中，支撐結(jié)構(gòu)14可為具有互鎖、交織或摻雜的部件、纖維或部分的多孔金屬網(wǎng)格、格子、蜂巢或編織類型結(jié)構(gòu)，如圖1-5所示。
[0046]如圖1-5所示，支撐結(jié)構(gòu)14的至少一些部分(例如金屬網(wǎng)格部件或纖維的部分)可與墊片12的支撐表面24熔合或粘結(jié)。然而，在一些實(shí)施例中，支撐結(jié)構(gòu)14的其他部分可與墊片12的支撐表面24間隔(S卩，不熔合或粘結(jié)至墊片12)。例如，金屬網(wǎng)格類型的支撐結(jié)構(gòu)14可包括金屬部件或纖維，該金屬部件或纖維包括熔合或粘結(jié)至墊片支撐表面24的第一部分和不粘結(jié)或熔合至墊片12，且可能與墊片12的支撐表面24間隔的第二部分。以此方式，僅支撐結(jié)構(gòu)14的小部分或部分可粘結(jié)或熔合至墊片12，其中支撐結(jié)構(gòu)14的其余小部分或部分聯(lián)接(例如，機(jī)械地附接)至粘結(jié)或熔合的部分或從其延伸。
[0047]墊片12和支撐結(jié)構(gòu)14的至少一部分可粘結(jié)或熔合至彼此，使得它們的附接能夠有效地耐受在渦輪的密封槽中經(jīng)歷的溫度、壓力和其他條件。例如，墊片12和支撐結(jié)構(gòu)14的至少一部分可以以在其間形成固體狀態(tài)化學(xué)粘結(jié)的方式粘結(jié)或熔合。在一些實(shí)施例中，墊片12和支撐結(jié)構(gòu)14的至少一部分可為諸如經(jīng)由擴(kuò)散粘結(jié)焊接至彼此的固體狀態(tài)。在一些實(shí)施例中，墊片12和支撐結(jié)構(gòu)14可通過(guò)至少一個(gè)高溫硬焊擴(kuò)散粘結(jié)至彼此。
[0048]墊片12和/或墊片10的支撐結(jié)構(gòu)14可包括應(yīng)用或定位在其外部表面上方或上的一個(gè)或更多個(gè)保護(hù)涂層(未示出)。例如，墊片12的外表面的至少一部分，諸如密封表面22或支撐表面24，和/或支撐結(jié)構(gòu)14的外表面的至少一部分可包括至少一個(gè)保護(hù)涂層或?qū)?。換言之，墊片12的外表面的至少一部分(例如，支撐表面24)和/或支撐結(jié)構(gòu)14可由覆在下面的金屬構(gòu)件(即，金屬墊片12或金屬支撐結(jié)構(gòu)14)上的保護(hù)涂層限定。因此，擴(kuò)散粘結(jié)至彼此的墊片12和/或支撐結(jié)構(gòu)14的部分或多個(gè)部分可包括保護(hù)涂層或?qū)?。例如，支撐結(jié)構(gòu)14可粘結(jié)至覆在墊片12上且形成支撐表面24的保護(hù)涂層。金屬墊片12和/或金屬支撐結(jié)構(gòu)14的保護(hù)涂層可構(gòu)造成基本上阻止或阻礙在下面的金屬構(gòu)件的氧化。在一些實(shí)施例中，金屬墊片12和/或金屬支撐結(jié)構(gòu)14的保護(hù)層可包括或基本上包含氧化物，諸如氧化鉻或氧化鋁。
[0049]通過(guò)墊片12和支撐結(jié)構(gòu)14的至少一部分粘結(jié)或熔合至彼此，至少一個(gè)涂層16可應(yīng)用至密封件10，以保護(hù)墊片12和支撐結(jié)構(gòu)14。如圖1和2所示，涂層16可應(yīng)用至密封件10，使得涂層16至少基本上覆蓋或上覆支撐結(jié)構(gòu)14和墊片12的支撐表面24(8卩，涂層在密封件10的上方延伸且延伸到其中，且因此在墊片12的支撐表面24上方延伸)。涂層16可基本上填充支撐結(jié)構(gòu)14的小孔或孔隙，且可為基本上無(wú)孔的(與支撐結(jié)構(gòu)14相反)。在一些實(shí)施例中，涂層16還可覆蓋或上覆支撐表面24側(cè)和密封件10的側(cè)邊緣，使得密封件10的密封表面22側(cè)為密封件10的不由涂層16覆蓋或包含涂層16的唯一的側(cè)面或邊緣。
[0050]涂層16可為當(dāng)密封件10用在渦輪的密封槽(諸如由高溫燃?xì)鉁u輪的構(gòu)件諸如定子構(gòu)件形成的密封槽)中時(shí)，有效地基本上阻止化學(xué)相互作用且基本上至少限制金屬墊片12(且可能支撐結(jié)構(gòu)14)的熱相互作用的一個(gè)或更多個(gè)涂層材料。如在下面進(jìn)一步解釋的，支撐結(jié)構(gòu)14上的涂層16可構(gòu)造成密封地接合第一和第二構(gòu)件的形成密封槽的第一和第二密封表面，以基本上阻止氣體、液體和/或固體穿過(guò)第一和第二構(gòu)件之間的間隙或接頭而迀移。以此方式，涂層16可有效地基本上阻止在將密封件10用在渦輪的此種密封槽中期間的至少金屬墊片12(且可能支撐結(jié)構(gòu)14)的硅化物形成、氧化、熱蠕變和/或磨損。換言之，涂層16允許在高溫燃?xì)鉁u輪應(yīng)用中使用基于金屬的密封件，諸如具有一個(gè)或更多個(gè)金屬墊片12(且可能支撐結(jié)構(gòu)14)的密封件10。在一些實(shí)施例中，涂層16可為陶瓷、玻璃或瓷釉材料，其有效地至少保護(hù)(例如，阻止或減少氧化、硅化物形成、熱蠕變、磨損等)金屬墊片12和/或支撐結(jié)構(gòu)14。
[0051]在一些實(shí)施例中，涂層16可由水晶、玻璃狀或玻璃陶瓷復(fù)合物形成。在一些這種實(shí)施例中，涂層16可包括金屬氧化物、氮化物或氧氮化物。例如，涂層16可包括穩(wěn)定或不穩(wěn)定的氧化錯(cuò)、氧化鋁、氧化鈦、堿土和/或稀土錯(cuò)酸鹽、鈦酸鹽、鋁酸鹽、鉭酸鹽和銀酸鹽、媽酸鹽、鉬酸鹽、硅酸鹽硼酸鹽、磷酸鹽、氮化硅、碳化硅、金屬間化合物(諸如MAX相材料(Ti2AlC))、和它們的組合。在一些實(shí)施例中，涂層16可由高溫瓷料成分形成。例如，涂層16可包括堿/堿土鋁硼磷硅酸鹽玻璃和填充物。涂層16(陶瓷、玻璃或瓷釉材料)可包括所需的高溫熔化和流動(dòng)特性，以提供密封件10的操作條件下的最佳穩(wěn)定性和順應(yīng)性。
[0052]在一些實(shí)施例中，涂層16(和/或本文中描述的保護(hù)涂層)可至少部分地通過(guò)所選擇的核素(species)擴(kuò)散到金屬墊片12(和/或金屬支撐結(jié)構(gòu)14)中和/或與其反應(yīng)以在金屬墊片12(和/或金屬支撐結(jié)構(gòu)14)上形成金屬硅化物和/或至少一個(gè)氧化物層而形成在金屬墊片12(和/或金屬支撐結(jié)構(gòu)14)上。通過(guò)所選擇的核素和金屬墊片12(和/或金屬支撐結(jié)構(gòu)14)的擴(kuò)散/反應(yīng)而形成的金屬硅化物可抵抗氧化。通過(guò)所選擇的核素和金屬墊片12(和/或金屬支撐結(jié)構(gòu)14)的擴(kuò)散/反應(yīng)而形成的一個(gè)或更多個(gè)氧化物層可包括穿過(guò)其的可忽略的氧擴(kuò)散能力，從而保護(hù)金屬墊片12(和/或金屬支撐結(jié)構(gòu)14)。例如，Si可被使用且擴(kuò)散到金屬墊片12(和/或金屬支撐結(jié)構(gòu)14)中并且/或者與其反應(yīng)。在一些實(shí)施例中，用于形成金屬硅化物和/或至少一個(gè)氧化物層的所選擇的核素可包括Al、S1、B、它們的合金、或它們的組合。在一些實(shí)施例中，金屬墊片12(和/或金屬支撐結(jié)構(gòu)14)可由難熔金屬(諸如Mo、W、它們的合金、或它們的組合)形成或包括其，且難熔的金屬墊片12(和/或支撐結(jié)構(gòu)14)可包括硅化物層和/或氧化鋁保護(hù)層以作為涂層16的至少一部分。在一些實(shí)施例中，金屬硅化物和/或至少一個(gè)氧化物層可通過(guò)與所選擇的核素(例如，以粉末或類似的形式)的填充床和金屬墊片12(和/或金屬支撐結(jié)構(gòu)14)在高溫下反應(yīng)(S卩，填充硅化/氧化物層方法)而形成。在其他實(shí)施例中，金屬墊片12(和/或金屬支撐結(jié)構(gòu)14)上的金屬硅化物和/或至少一個(gè)氧化物層可通過(guò)所選擇的核素(例如，金屬元素/合金)的一個(gè)或更多個(gè)涂層通過(guò)汽相沉積(例如，化學(xué)蒸汽沉積(CVD)或物理蒸汽沉積(PVD))之后化學(xué)和/或熱處理而形成。
[0053]在一些陶瓷涂層16實(shí)施例中，陶瓷涂層16可由高粘性可鑄成分(諸如可鑄接合劑(例如，C0TR0NICS 904或989))形成。該高粘性可鑄成分可通過(guò)絲網(wǎng)印刷或巾擦法而應(yīng)用在粘結(jié)的墊片12和支撐結(jié)構(gòu)14上。在涂層16的可鑄成分應(yīng)用至粘結(jié)的墊片12和支撐結(jié)構(gòu)14之后，可通過(guò)用刮漿刀刮至密封件10(例如，在支撐結(jié)構(gòu)14的外表面頂部或上方上的特定量的涂層可鑄成分)上的期望或所需厚度來(lái)移除過(guò)多的涂層16材料。應(yīng)用和刮平的“未加工(green)”涂層可進(jìn)一步處理，以通過(guò)固化和熱處理來(lái)壓實(shí)且化學(xué)地粘結(jié)至涂層16材料至粘結(jié)的墊片12和支撐結(jié)構(gòu)14。固化可使涂層16材料牢固，且熱處理可將涂層16材料壓實(shí)至密實(shí)的孔隙率狀態(tài)，以最終在粘結(jié)的墊片12和支撐結(jié)構(gòu)14上形成涂層16。如上面所提及的，涂層14可粘結(jié)至金屬墊片12自身或粘結(jié)至覆在金屬墊片12上的保護(hù)涂層。
[0054]在一些玻璃或瓷釉涂層16實(shí)施例中，涂層16可由處于可涂抹形式的玻璃或瓷釉基成分形成?？赏磕ㄐ问讲ＡЩ虼捎曰煞挚砂ㄏ鄬?duì)低的粘性，這允許玻璃或瓷釉基成分涂抹在粘結(jié)的墊片12和支撐結(jié)構(gòu)14上，或者粘結(jié)的墊片12和支撐結(jié)構(gòu)14可浸漬有或噴射涂布有該玻璃或瓷釉基成分。在一些實(shí)施例中，該玻璃或瓷釉基成分可包括溶劑等以降低成分的粘性。在玻璃或瓷釉基成分應(yīng)用至粘結(jié)的墊片12和支撐結(jié)構(gòu)14之后，可使該成分干燥，諸如從所應(yīng)用的成分移除溶劑。在粘結(jié)墊片12和支撐結(jié)構(gòu)14上的所應(yīng)用的玻璃或瓷釉基成分的干燥之后，可熱處理該成分，以形成基本上致密、平滑、玻璃狀涂層的涂層16，其化學(xué)地粘結(jié)且機(jī)械地聯(lián)接至墊片12和支撐結(jié)構(gòu)14。
[0055]在一些備選實(shí)施例中，涂層16成分可作為前體來(lái)配制。例如，涂層16成分可由來(lái)自前體板條(諸如作為填充物以小的分率添加的硝酸鹽、羧酸鹽、醇鹽)的可膠凝溶膠形成。該可膠凝溶膠可應(yīng)用至粘結(jié)的墊片12和支撐結(jié)構(gòu)14，以通過(guò)前述過(guò)程中的任一者來(lái)形成涂層16。
[0056]如上所述，涂層16(不管是陶瓷、玻璃還是瓷釉)可應(yīng)用至金屬墊片12和金屬支撐結(jié)構(gòu)14，使得涂層16至少最初直接化學(xué)粘結(jié)或聯(lián)接至金屬墊片12(例如，在金屬墊片12的支撐表面24上方或上)和/或金屬支撐結(jié)構(gòu)14。如上面還提及的，金屬墊片12和/或金屬支撐結(jié)構(gòu)14可包括保護(hù)涂層。在一些這種實(shí)施例中，涂層16可化學(xué)地粘結(jié)至該保護(hù)涂層(從而間接化學(xué)地粘結(jié)至金屬墊片12和/或金屬支撐結(jié)構(gòu)14)。
[0057]涂層16可基本上填充支撐結(jié)構(gòu)14的孔隙(包括支撐結(jié)構(gòu)14與墊片12之間的任何或空間，如在下面進(jìn)一步解釋的)且在支撐結(jié)構(gòu)14的頂部或外表面上方延伸(從而覆蓋墊片12的支撐表面22)。如在下面進(jìn)一步解釋的，支撐結(jié)構(gòu)14可化學(xué)地粘結(jié)至墊片12且構(gòu)造成與涂層16機(jī)械地聯(lián)接。以此方式，有效地?zé)崆一瘜W(xué)隔離金屬墊片12的涂層16可至少最初既化學(xué)地粘結(jié)又機(jī)械地固定至金屬墊片12和金屬支撐結(jié)構(gòu)14。
[0058]為了涂層16至少對(duì)金屬墊片12(且可能金屬支撐結(jié)構(gòu)14)持續(xù)或可靠地提供保護(hù)，支撐結(jié)構(gòu)14可有效地維持涂層16在金屬墊片12上方的附接或覆蓋，諸如，至少金屬墊片12的在將密封件10用在渦輪密封槽中期間暴露的側(cè)面、邊緣或部分。例如，由于陶瓷或玻璃涂層16和金屬墊片12和金屬支撐結(jié)構(gòu)14之間的熱不匹配，陶瓷或玻璃涂層16和金屬墊片12和金屬支撐結(jié)構(gòu)14(或其上的保護(hù)涂層)之間的化學(xué)粘結(jié)或聯(lián)接可能不耐受墊片12的(例如，在墊片的使用期間發(fā)生的)熱循環(huán)。如圖1和2中所示且如上所解釋的，金屬支撐結(jié)構(gòu)14可粘結(jié)或熔合至金屬墊片12，且涂層14可提供為至少遍及支撐結(jié)構(gòu)14的孔隙或在其內(nèi)。然而，更具體而言，涂層14還可沿至少大體上遠(yuǎn)離墊片12密封表面22延伸的方向至少部分地在墊片12和支撐結(jié)構(gòu)14的部分之間延伸或定位。在一些實(shí)施例中，涂層14可沿基本上正交于墊片12支撐表面24延伸的方向至少部分地定位在墊片12和支撐結(jié)構(gòu)14的單獨(dú)部件、纖維或部分之間。涂層14因此可基本上圍繞支撐結(jié)構(gòu)14的纖維、部件或部分(除了其熔合或粘結(jié)至墊片12的部分)提供或延伸。以此方式，因?yàn)橹谓Y(jié)構(gòu)14的纖維、部件或部分中的至少一些粘結(jié)或熔合至金屬墊片12，且涂層14的部分定位在墊片12和支撐結(jié)構(gòu)的部分之間，故支撐結(jié)構(gòu)14提供涂層14至金屬墊片12的機(jī)械附接，這阻止涂層14與墊片12分開(kāi)或分離。例如，如果涂層16和金屬墊片12和/或金屬支撐結(jié)構(gòu)14(或其上的保護(hù)涂層)之間的化學(xué)粘結(jié)由于其間的熱不匹配而失效，則涂層16的基本上圍繞支撐結(jié)構(gòu)14的纖維、部件或部分的定位(例如，在支撐表面24的外表面上方且在支撐表面24的部分與墊片12之間)提供機(jī)械附接，該機(jī)械附接阻止涂層16(通過(guò)金屬支撐結(jié)構(gòu)14)開(kāi)始與金屬墊片12分開(kāi)或分離。
[0059]如上面所提及的，涂層14的部分可定位在金屬墊片12與支撐結(jié)構(gòu)14的和金屬墊片12間隔的部分(例如，不粘結(jié)或熔合至金屬墊片12，而是從粘結(jié)或熔合至金屬墊片12的部分延伸或聯(lián)接至其的部分)之間。涂層14的部分還可位于金屬墊片12與支撐結(jié)構(gòu)14的粘結(jié)或熔合至金屬墊片12的部分之間。如圖1和5所示，例如，支撐結(jié)構(gòu)14的粘結(jié)或熔合至金屬墊片12的纖維、部件或部分可包括或限定如下形狀，該形狀提供或形成支撐結(jié)構(gòu)14的纖維、部件或部分與墊片12的支撐表面24之間的空間或孔隙26。在圖1、4和5中的示范例示實(shí)施例中，支撐結(jié)構(gòu)14的粘結(jié)或熔合至墊片12支撐表面24的纖維、部件或部分的截面為基本上圓形的，使得在支撐結(jié)構(gòu)14的相應(yīng)纖維、部件或部分與墊片12的支撐表面24之間形成空間或孔隙26。可使用支撐結(jié)構(gòu)14的在墊片12的支撐表面或側(cè)面24與支撐結(jié)構(gòu)14之間(當(dāng)粘結(jié)時(shí))形成空間或孔隙26的其他構(gòu)造。以此方式，支撐結(jié)構(gòu)14的纖維、部件或部分的形狀或構(gòu)造可允許涂層14定位在支撐結(jié)構(gòu)14的粘結(jié)部分與墊片12的密封表面或側(cè)面24之間(例如，沿大體上遠(yuǎn)離或基本上正交于密封表面24延伸的方向)。
[0060]圖6例示示范槽密封組件110的截面圖，該槽密封組件110位于示范密封槽內(nèi)以密封渦輪構(gòu)件(諸如定子構(gòu)件)之間的示范接頭。示范槽密封組件110基本上類似于上述圖1-5的示范槽密封組件10，且因此前綴“I”的類似的參考標(biāo)號(hào)用于指示類似的方面或功能，且涉及這種方面或功能(及其備選實(shí)施例)的以上描述同等地適用于示范槽密封組件110。具體而言，圖6示出示范渦輪機(jī)的一部分的截面，其包括示范第一渦輪構(gòu)件142、相鄰示范第二渦輪構(gòu)件144、和安裝在密封槽中的示范復(fù)合槽密封件110，該密封槽由第一和第二構(gòu)件142、144形成。第一和第二渦輪構(gòu)件142、144可分別為第一和第二定子構(gòu)件，諸如第一和第二定子的第一和第二噴嘴。在其他實(shí)施例中，第一和第二構(gòu)件142、144可為任何其他相鄰的渦輪機(jī)構(gòu)件，諸如靜止或平移和/或旋轉(zhuǎn)(即，移動(dòng))的渦輪構(gòu)件。換言之，本文中描述的示范復(fù)合槽密封件10、110可構(gòu)造成用于需要密封件以減少構(gòu)件之間泄漏的任何數(shù)量或類型的渦輪機(jī)構(gòu)件或與其一起使用。
[0061]圖6中例示的示范構(gòu)件142、144和示范復(fù)合槽密封件110的截面是沿結(jié)構(gòu)的寬度取得的，從而例示結(jié)構(gòu)的示范寬度和厚度/高度。應(yīng)注意的是，圖6中例示的結(jié)構(gòu)的相對(duì)寬度、厚度和截面形狀為示范，且結(jié)構(gòu)可包括任何其他相對(duì)寬度、厚度和截面形狀。此外，結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度(延伸入和延伸出圖6的頁(yè)面)可為任何長(zhǎng)度，且結(jié)構(gòu)的沿長(zhǎng)度方向的形狀和構(gòu)造可為任何形狀或構(gòu)造。還應(yīng)注意的是，盡管僅示出了形成一個(gè)密封槽的兩個(gè)示范渦輪構(gòu)件142、144，但多個(gè)構(gòu)件可形成彼此連通的多個(gè)密封槽。例如，多個(gè)渦輪構(gòu)件可周向地布置，使得由此形成的密封槽也周向地布置且與彼此連通。在這種實(shí)施例中，根據(jù)本公開(kāi)的槽密封件10、110、210可構(gòu)造成跨過(guò)多個(gè)密封槽，以密封多個(gè)間隙或接頭，且從而減少多個(gè)渦輪構(gòu)件之間的泄漏。
[0062]如圖6所示，第一和第二相鄰渦輪構(gòu)件142、144可與彼此間隔，使得接頭、間隙或路徑190在第一和第二相鄰構(gòu)件142、144(諸如定子)之間延伸。這種接頭190從而可允許第一和第二渦輪構(gòu)件142、144之間的流，諸如空氣流。在一些構(gòu)造中，第一和第二渦輪構(gòu)件142、144可位于第一空氣流150(諸如冷卻空氣流)與第二空氣流160(諸如熱燃燒空氣流)之間。應(yīng)注意的是，用語(yǔ)“空氣流”在本文中用于描述穿過(guò)第一和第二渦輪構(gòu)件142、144之間的接頭190迀移的任何材料或成分、或材料或成分的組合的移動(dòng)。
[0063]為了接納跨過(guò)接頭190的密封件，且從而阻塞或以其他方式擋住接頭190，第一和第二相鄰構(gòu)件142、144可各自包括槽，如圖6所示。在示范的例示實(shí)施例中，第一構(gòu)件142包括第一密封槽170且第二構(gòu)件包括第二密封槽180。第一和第二密封槽170、180可具有能夠在其中接納密封件的任何尺寸、形狀、或構(gòu)造。例如，如在圖6中例示的示范實(shí)施例中所示的，第一和第二密封槽170、180可基本上類似于彼此，且以鏡像關(guān)系定位，以一起限定合成槽(net slot)或腔，該合成槽或腔從第一構(gòu)件142內(nèi)跨過(guò)接頭190且延伸到第二構(gòu)件144中。以此方式，第一和第二密封槽170、180的對(duì)可共同地形成腔或密封槽，以支撐密封件的相對(duì)部分，使得密封件110行進(jìn)通過(guò)在相鄰構(gòu)件142、144之間延伸的接頭190。
[0064]在第一和第二渦輪構(gòu)件142、144相鄰的一些布置中，第一和第二密封槽170、180可構(gòu)造成使得它們基本上對(duì)齊(例如，以鏡像或?qū)ΨQ的關(guān)系)。然而，由于制造和組裝限制和/或變化，以及使用期間的熱膨脹、移動(dòng)等，第一和第二密封槽170、180可歪斜、扭曲、成角度、或以其他方式未對(duì)齊。在其他情形中，第一和第二密封槽170、180可保持處于鏡像或?qū)ΨQ關(guān)系，但第一和第二密封槽170、180的相對(duì)定位可改變(諸如由于使用、磨損或操作條件)。用語(yǔ)“未對(duì)齊”在本文中用于涵蓋密封槽與名義或初始位置或構(gòu)造相比已改變相對(duì)位置或定向的任何情形。
[0065]關(guān)于圖6的示范第一和第二渦輪構(gòu)件142、144和示范密封件110的示范第一和第二密封槽170、180，在未對(duì)齊構(gòu)造(未示出)中，示范密封件110優(yōu)選地為可撓曲的，以解決未對(duì)齊且維持涂層116與第一和第二密封槽170、180的密封接觸，以優(yōu)先地?fù)踝』蛳诘谝缓偷诙u輪構(gòu)件142、144之間延伸的接頭190，從而減少或阻止第一和第二空氣流150、160互相作用。更具體而言，如圖6所示，第一和第二空氣流150、160可與接頭190相互作用，使得第一空氣流150為“驅(qū)動(dòng)”空氣流，其相對(duì)于密封件110的墊片112的外部密封表面122作用以分別相對(duì)于第一和第二密封槽170、180的第一側(cè)表面135、145推密封件110的涂層116。在這種情形中，密封件110(和/或涂層166)可優(yōu)選地為充分可撓曲的，以作為由第一空氣流150施加的力(例如，在由第二空氣流160施加的上方)的結(jié)果而變形，以解決第一和第二密封槽170、180之間的任何未對(duì)齊，但為充分剛性的以抵抗被“折疊”或以其他方式被“壓”到接頭190中。換言之，在這種情形中，示范密封件110可優(yōu)選地為充分可撓曲的，但也充分地剛性的，以通過(guò)第一空氣流150的力來(lái)維持墊片12的涂層116與第一側(cè)表面135、145的密封接合。例如，金屬墊片112、金屬支撐結(jié)構(gòu)114、和涂層116可構(gòu)造成在渦輪的使用期間符合密封槽接觸表面135、145上的不規(guī)則。在一些這種實(shí)施例中，涂層116可為玻璃隔離涂層，該玻璃隔離涂層具有與渦輪/密封件110的操作溫度類似的轉(zhuǎn)變溫度(Tg)，以便于玻璃涂層116在操作溫度下變得柔軟或可變形，以促進(jìn)至少涂層116的朝第一側(cè)表面135、145的輪廓變形。除了如上所述，充分可撓曲(沿所有方向)以在未對(duì)齊情形中有效地密封接頭190，示范密封件110可優(yōu)選地為充分剛性的，以滿足組裝要求。
[0066]密封件110的尺寸可為任何尺寸，但是可取決于或至少有關(guān)于其中安裝密封件110的構(gòu)件142、144。示范密封件110的厚度Tl可小于第一和第二密封槽170、180的厚度T2，且因此小于當(dāng)組裝第一和第二相鄰構(gòu)件142、144時(shí)由第一和第二密封槽170、180形成的合成槽的厚度T2。在一些實(shí)施例中，示范密封件110的厚度Tl可優(yōu)選地在大約0.01英寸至大約1A英寸的范圍內(nèi)，且更具體而言在大約0.05英寸至大約0.1英寸內(nèi)的范圍內(nèi)。類似地，密封件110的寬度Wl可分別小于由第一和第二構(gòu)件142、144的第一和第二槽170、180形成的合成槽的寬度W2，且小于當(dāng)構(gòu)件142、144與彼此相鄰地安裝時(shí)構(gòu)件142、144之間的間隙190。在一些實(shí)施例中，示范密封件110的寬度Wl可優(yōu)選地在大約0.125英寸至大約0.75英寸的范圍內(nèi)。
[0067]如在圖6中的例示實(shí)施例中所示的，例如，密封件110可定位且布置在密封槽(SP，第一和第二密封槽170、180)內(nèi)，使得第一或冷卻空氣流150相對(duì)于墊片112的外部密封表面122作用，以相對(duì)于第一和第二密封槽170、180的第一側(cè)表面135、145推涂層116。由于墊片112和/或涂層116的不可滲透性質(zhì)，密封件110因此阻止冷卻空氣流150穿過(guò)間隙190迀移且到第二或熱燃燒空氣流160中。此外，涂層116保護(hù)金屬墊片112免受燃燒空氣流160的高溫影響。以此方式，至少密封件110的涂層116的外部或密封表面(例如，與示范第一側(cè)表面135、145相互作用的表面或示范第一和第二密封槽170、180的其他密封表面)的形狀和構(gòu)造可與其中安裝密封件110的槽142、144的形狀和構(gòu)造相關(guān)。換言之，密封件110的涂層116的至少外部或密封表面的形狀和構(gòu)造(諸如輪廓、表面紋理等)可構(gòu)造成確保與其中安裝密封件110的第一和第二密封槽170、180的密封接合。例如，在圖6中的例示示例中，密封件110的涂層116的外部或密封表面可為基本上光滑和平面的，以基本上抵接或以其他方式基本上接合第一和第二密封槽170、180的基本上平面的第一側(cè)表面135、145，以有效地阻止或減少第一空氣流150的在密封組件110與第一和第二密封槽170、180的第一側(cè)表面135、145之間，且最終到第二或熱燃燒空氣流160中的泄漏(且還保護(hù)金屬墊片12免受熱燃燒空氣流160的高溫的影響)。在一些備選實(shí)施例(未示出)中，密封件110的涂層116的至少外部或密封表面的形狀和構(gòu)造可與第一和第二密封槽170、180的對(duì)應(yīng)密封表面(諸如圖6中例示的第一和第二密封槽170、180的示范第一側(cè)表面135、145)不同地定形或構(gòu)造。
[0068]圖7例示根據(jù)本公開(kāi)的另一示范槽密封組件210的截面圖。示范槽密封組件210基本類似于上述圖1-6的示范槽密封組件10和110，且因此前綴“2”的類似參考標(biāo)號(hào)用于指示類似的方面或功能，且涉及這種方面或功能的以上描述(及其備選實(shí)施例)等同地適用于示范槽密封組件210。如圖7所示，槽密封組件210與密封組件1和110的不同之處在于，密封件210沿厚度方向?qū)ΨQ。因此，密封組件210提供密封件210在渦輪密封槽中的安裝或組裝的簡(jiǎn)易性，因?yàn)槊芊饧?10不需要沿厚度方向特別地定向。
[0069]如圖7所示，金屬墊片12的密封表面222和支撐表面224側(cè)二者包括粘結(jié)至其的金屬支撐結(jié)構(gòu)214。在一些實(shí)施例(未示出)中，支撐結(jié)構(gòu)214可在金屬墊片212的一個(gè)或更多個(gè)側(cè)邊緣上方延伸且延伸到密封表面222和支撐表面224上。類似地，粘結(jié)至密封表面222的支撐結(jié)構(gòu)214和粘結(jié)至金屬墊片212支撐表面224的支撐結(jié)構(gòu)214 二者包括應(yīng)用至其的涂層216。在一些實(shí)施例(未示出)中，涂層216可在金屬墊片212的一個(gè)或更多個(gè)側(cè)邊緣上方延伸且延伸到粘結(jié)至密封表面222的支撐結(jié)構(gòu)214和粘結(jié)至支撐表面224的支撐結(jié)構(gòu)214上/中。應(yīng)用在粘結(jié)至墊片210密封表面或側(cè)面222的支撐結(jié)構(gòu)214上和中的涂層216可隔離或保護(hù)墊片212的密封表面?zhèn)?2(諸如相對(duì)于上面關(guān)于圖6論述的冷卻空氣流150)。
[0070]本文中公開(kāi)的密封組件提供與傳統(tǒng)槽密封件(諸如固體金屬墊片密封件)的情況下可能的泄漏速率類似的低泄漏速率，同時(shí)消除當(dāng)應(yīng)用至現(xiàn)代高溫渦輪機(jī)時(shí)的硅化物形成、氧化、熱蠕變和/或增大的磨損擔(dān)心。而且，在本文中公開(kāi)的密封組件與現(xiàn)有密封件相比可更不易受制造變更影響。本文中公開(kāi)的密封組件因此在低制造和操作風(fēng)險(xiǎn)的情況下減少泄漏，且能夠應(yīng)用于OEM和改型應(yīng)用二者中。
[0071]應(yīng)理解的是，以上描述意圖為例示性且不是限制性的。許多改變和改型可由本領(lǐng)域技術(shù)人員在本文中作出，而不偏離由以下權(quán)利要求及其等同物限定的本發(fā)明的總體精神和范圍。例如，上述實(shí)施例(和/或其方面)可以與彼此組合地使用。此外，可進(jìn)行許多修改以使特定情形或材料適應(yīng)各種實(shí)施例的教導(dǎo)而不脫離它們的范圍。雖然在本文中描述的材料的尺寸和類型意圖限定各種實(shí)施例的參數(shù)，但是它們絕不意圖為限制性的且僅是示范。在閱讀以上描述之后，許多其他實(shí)施例對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的。各種實(shí)施例的范圍因此應(yīng)參照所附權(quán)利要求以及這種權(quán)利要求授權(quán)的等同物的完整范圍來(lái)確定。在所附權(quán)利要求中，用語(yǔ)“包括(including)”和“在其中(in which)”用作相應(yīng)用語(yǔ)“包含(comprising)”和“其中(wherein)”的通俗英語(yǔ)等同物。而且，在下列權(quán)利要求中，用語(yǔ)“第一”、“第二”、和“第三”等僅用作標(biāo)注，并且不意圖對(duì)它們的對(duì)象強(qiáng)加數(shù)字要求。此外，用語(yǔ)“可操作地連接”在本文中用于指代由直接或間接地聯(lián)接的分開(kāi)、不同的構(gòu)件和由一體地形成的構(gòu)件(即，單片的)導(dǎo)致的連接二者。此外，下列權(quán)利要求的限制不寫(xiě)成裝置加功能格式，并且不意圖基于35 U.S.C.§112、第六段來(lái)解釋，除非或直至這種權(quán)利要求限制清楚地使用短語(yǔ)“裝置，其用于”，后面跟著沒(méi)有其他結(jié)構(gòu)的功能的陳述。應(yīng)理解的是，不一定可根據(jù)任何特定實(shí)施例獲得所有此種上述目的或優(yōu)點(diǎn)。因此，例如，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，在本文中公開(kāi)的系統(tǒng)和技術(shù)可以以如下方式實(shí)現(xiàn)或執(zhí)行具體化或?qū)嵤?獲得或優(yōu)化在本文中教導(dǎo)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)或一組優(yōu)點(diǎn)，而不一定獲得可在本文中教導(dǎo)或暗示的其他目的或優(yōu)點(diǎn)。
[0072]雖然已結(jié)合僅有限數(shù)量的實(shí)施例而詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明，但是應(yīng)容易明白，本發(fā)明不限于此種公開(kāi)的實(shí)施例。相反，本發(fā)明可被修改，以并入至今未說(shuō)明但與本發(fā)明的精神和范圍相稱的任何數(shù)量的變更、改造、置換或等同布置。此外，雖然已說(shuō)明了本發(fā)明的各種實(shí)施例，但應(yīng)理解，本公開(kāi)的方面可能僅包括所說(shuō)明的實(shí)施例中的僅一些。因此，本發(fā)明不視為由前述說(shuō)明限制，而是僅由所附權(quán)利要求的范圍限制。
[0073]本書(shū)面說(shuō)明使用示例以公開(kāi)本發(fā)明，包括最佳實(shí)施方式，并且還使任何本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造并且使用任何裝置或系統(tǒng)，并執(zhí)行任何合并的方法。本發(fā)明的可申請(qǐng)專利的范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括由本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其他示例。如果這些其他示例包括不與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果這些其他示例包括與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言無(wú)顯著差別的等同結(jié)構(gòu)元件，則這些其他示例意圖在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種密封組件，其用于定位在至少部分地由相鄰的渦輪機(jī)構(gòu)件形成的密封槽內(nèi)，以密封在構(gòu)件之間延伸的間隙，所述密封組件包括: 金屬墊片，其包括密封表面和支撐表面； 多孔金屬支撐結(jié)構(gòu)，其粘結(jié)至所述金屬墊片的支撐表面;和 陶瓷、玻璃或瓷釉涂層，其在所述多孔金屬支撐結(jié)構(gòu)的上方和內(nèi)延伸，使得所述涂層基本上覆蓋所述金屬墊片的支撐表面?zhèn)群退鲋谓Y(jié)構(gòu)，且 其中，所述涂層的部分定位在所述金屬墊片的支撐表面與所述金屬支撐結(jié)構(gòu)的部分之間。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封組件，其特征在于，所述涂層的部分沿遠(yuǎn)離所述支撐表面延伸的方向定位在所述金屬墊片的支撐表面與所述金屬支撐結(jié)構(gòu)的部分之間，以通過(guò)所述金屬支撐結(jié)構(gòu)將所述涂層機(jī)械地聯(lián)接至所述金屬墊片。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的密封組件，其中，所述遠(yuǎn)離所述支撐表面延伸的方向基本上正交于所述支撐表面。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封組件，其中，所述金屬墊片為基本上實(shí)心的金屬墊片。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封組件，其中，所述涂層化學(xué)地粘結(jié)至所述支撐結(jié)構(gòu)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封組件，其中，所述金屬墊片的支撐表面和所述金屬支撐結(jié)構(gòu)中的至少一者包括保護(hù)外涂層，所述保護(hù)外涂層構(gòu)造成阻止相應(yīng)金屬構(gòu)件的氧化。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封組件，其中，所述金屬支撐結(jié)構(gòu)為通過(guò)至少一個(gè)硬焊而擴(kuò)散粘結(jié)至所述金屬墊片。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封組件，其中，所述金屬支撐結(jié)構(gòu)為網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封組件，其中，所述涂層的部分定位在所述金屬墊片的支撐表面與所述金屬支撐結(jié)構(gòu)的粘結(jié)至所述金屬墊片的支撐表面的部分之間。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封組件，其中，所述涂層的部分定位在所述金屬墊片的支撐表面與所述金屬支撐結(jié)構(gòu)的不粘結(jié)至所述金屬墊片的支撐表面的部分之間。
【文檔編號(hào)】F01D11/00GK106065787SQ201610258715
【公開(kāi)日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2016年4月25日 公開(kāi)號(hào)201610258715.6, CN 106065787 A, CN 106065787A, CN 201610258715, CN-A-106065787, CN106065787 A, CN106065787A, CN201610258715, CN201610258715.6
【發(fā)明人】E.塞文瑟, N.N.薩拉瓦特, A.梅林, V.S.文卡塔拉馬尼
【申請(qǐng)人】通用電氣公司