[發明專利]陶瓷基復合材料的葉片密封件

有效

• 申請號: 200610064794.3
• 申請日: 2006-12-08
• 公開（公告）號: CN101067383A
• 公開（公告）日: 2007-11-07
• 發明（設計）人: N·巴特;T·A·維爾斯;I·F·普倫蒂斯;J·格林
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01D9/02
• 分類號: F01D9/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 譚祐祥

技術領域

本申請涉及一種燃氣輪機，尤其涉及一種在燃氣輪機的陶瓷基復合材料葉 片和金屬部件之間的密封件。

背景技術

在燃氣輪機中，氣體在壓縮機中增壓，在燃燒室與油料混合，經點火產生 熱的燃燒氣體向下游流入渦輪以釋放能量。渦輪一般包括多個渦輪噴嘴，每個 噴嘴具有多個圓周間隔的，由整體外環帶和內環帶支撐的噴嘴葉片。

發動機的總效率與燃燒氣體的溫度有關。因此，陶瓷基復合材料(“CMC”) 因為其耐高溫能力而被用來制作噴嘴葉片。盡管CMC葉片也許不需要冷卻， 但是葉片的附件，例如支柱和金屬環帶確實需要冷卻。為了使附加損失最小和 提高渦輪發動機的總效率，應該將用來冷卻金屬附件的冷卻氣體的數量減到最 少。尤其是，有效的密封將使冷卻空氣的泄漏最少，由此提高渦輪發動機的效 率。有效的密封設計也可以防止將熱氣吸入渦輪的金屬附件部分，由此延長金 屬部件的壽命。

因此，需要改進CMC葉片和相關金屬部件之間的密封方法。密封件最好 安裝容易、具有適當的使用壽命、提高效率和充分防止冷卻空氣的泄漏。

發明內容

本申請提供一種陶瓷基復合材料噴嘴組件。陶瓷基復合材料噴嘴包括陶瓷 基復合材料葉片，多個位于陶瓷基復合材料葉片周圍的金屬部件，以及多個位 于陶瓷基復合材料葉片和一個或多個金屬部件之間的金屬密封件。

金屬密封件包括外部密封件，內部密封件和/或水平密封件。金屬密封件 包括多個墊片，織物墊片、彎曲金屬墊片、薄墊片、金屬織物夾層結構和/或金 屬薄片。金屬密封件可以包含柔性材料。

金屬部件包括內徑環帶和外徑環帶，金屬密封件與內徑環帶和外徑環帶連 接。金屬部件包括支柱外殼，金屬密封件可以附著于支柱外殼。陶瓷基復合材 料噴嘴組件具有多個陶瓷基復合材料葉片。

本申請進一步描述了一種陶瓷基復合材料噴嘴組件。陶瓷基復合材料噴嘴 組件包括陶瓷基復合材料葉片，位于陶瓷基復合材料葉片周圍的內徑金屬環帶 和外徑金屬環帶，以及多個位于陶瓷基復合材料葉片與內徑金屬環帶和外徑金 屬環帶之間的金屬密封件。金屬密封件包括織物墊片，彎曲金屬墊片，薄墊片， 金屬織物夾層結構和/或金屬薄片。

本申請進一步描述了一種陶瓷基復合材料噴嘴組件。陶瓷基復合材料噴嘴 組件包括陶瓷基復合材料葉片，環繞陶瓷基復合材料葉片定位的支柱外殼，以 及多個位于陶瓷基復合材料葉片和支柱外殼之間的金屬密封件。金屬密封件包 括織物墊片，彎曲金屬墊片，薄墊片，金屬織物夾層結構和/或金屬薄片。

本領域普通技術人員結合附圖和權利要求評估本發明的具體描述時，本申 請的這些特征和其他特征將會變得清楚。

附圖說明

圖1是渦輪機的橫斷面視圖。

圖2是用于二級噴嘴的陶瓷基復合材料噴嘴組件的透視圖。

圖3是圖2所示陶瓷基復合材料噴嘴組件的分解圖。

圖4是本文描述的外部密封件的橫斷面視圖

圖5是外部密封件的可選實施方式。

圖6是外部密封件的另一種可選實施方式。

圖7是本文描述的內部密封件的橫斷面視圖。

圖8是本文描述的水平密封件的橫斷面視圖。

具體實施方式

參考附圖，圖1表示渦輪機10，相同的數字在幾幅圖中表示相同元件。 眾所周知，渦輪機10殼體中包括多個級，在本申請中有第一級20，第二級30 和第三級40。還可采用更多的級。雖然本申請主要集中在第二級30，其他級 的使用本文也作了考慮。

圖2和3顯示了本文所述的陶瓷基復合材料噴嘴組件100。CMC材料是 在市場可以得到的，包括碳化硅基體中的碳化硅纖維。在坯胎階段初始就包含 纖維和基體，一般是柔性的，直到加工或固化到最終的陶瓷狀態。噴嘴組件100 包括一對CMC葉片，第一葉片110和第二葉片120。噴嘴組件100可用于第 二級噴嘴30或其他位置。

已知葉片110，120位于一對環帶，即內徑環帶130和外徑環帶140之間。 支柱外殼150位于從外徑環帶140到內徑環帶130的葉片120中。一對織物密 封件，即第一套織物密封件160和第二套織物密封件170位于支柱外殼150和 外徑環帶140之間，同時位于內徑環帶130的下方。CMC噴嘴組件100的內 徑環帶130位于渦輪機10的膜片180上。