[發明專利]用于渦輪機械的具有適形涂層的密封件

有效

• 申請號: 201610602701.1
• 申請日: 2016-07-28
• 公開（公告）號: CN106401655B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: A.C.梅林;V.S.文卡塔拉馬尼;N.N.薩拉瓦特;E.塞文瑟
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01D11/00
• 分類號: F01D11/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 朱鐵宏;譚祐祥

本申請提供用于減小渦輪機械的相鄰構件之間的泄漏的槽口密封件。密封件可包括金屬墊片和上覆金屬墊片的涂層。涂層可為金屬涂層、玻璃涂層、釉質涂層或陶瓷涂層。涂層可形成密封件的外表面以便與渦輪機的密封槽口的密封槽口表面相接合。涂層可能夠操作以在預定操作溫度和預定操作壓力下適形于密封槽口表面的表面不平度并且保持聯接至金屬墊片來減少越過密封件并且由此在構件之間的泄漏。涂層可構造成在預定操作溫度和預定操作壓力下流動到由密封槽口表面的表面不平度所形成的凹陷部中并且保持聯接至金屬墊片。

技術領域

本申請主要涉及用于減少泄漏的密封件，并且更具體地涉及構造成在密封槽口內操作以減少渦輪機械的相鄰構件之間的泄漏的密封件。

背景技術

在渦輪機械構件之間熱燃燒氣體和/或冷卻流的泄漏通常導致功率輸出減少和效率下降。例如，通過圍繞熱氣體路徑提供加壓的壓縮機空氣，熱燃燒氣體可容納在渦輪內。通常，在相鄰的渦輪構件（例如定子護罩、噴嘴、以及隔板、內殼殼體構件，以及轉子構件）之間高壓冷卻流泄漏到熱氣體路徑中導致效率降低，并且需要提高點燃溫度和降低發動機燃氣渦輪效率來維持期望的功率水平（相比于此種泄漏的環境空隙）。因此，通過減少或消除渦輪構件之間的泄漏可改善渦輪效率。

傳統地，渦輪構件接合處（junction）之間的泄漏利用定位在形成于該渦輪構件例如定子構件之間的密封槽口中的金屬密封件來處理。密封槽口通常橫跨構件之間的接合處延伸，使得定位在其中的金屬密封件阻塞或以其它方式抑制穿過該接合處的泄漏。然而，利用定位在渦輪構件中的密封槽口內的金屬槽口密封件來防止渦輪構件接合處之間的泄漏由于現代渦輪機械中產生的相對高溫而變得復雜。由于引入新材料，例如陶瓷基復合材料（CMC）渦輪構件，其允許渦輪相對于傳統渦輪以更高溫度（例如，超過1500攝氏度）操作，用于在密封槽口中使用的常規金屬渦輪槽口密封件可能并不適合。

利用金屬密封件防止渦輪構件接合處之間的泄漏由于渦輪構件的密封槽口由相鄰構件中的對應槽口部分形成的事實而變得更加復雜（定位在其中的密封件通常橫跨構件之間的接合處延伸）。這些相鄰構件之間例如因熱膨脹、制造、組裝和/或安裝缺陷等導致未對準而產生不規則的密封槽口接觸表面，其隨著時間的推移可在構造、形狀和/或大小方面發生變化。另外，密封槽口接觸表面可包括例如因制造缺陷、熱膨脹、磨損、氧化等引起表面不平度或粗糙度，其允許空氣在密封槽口接觸表面和抵靠其定位的密封件的外表面（或多個外表面）之間移動。密封槽口接觸表面的表面粗糙度也可隨著時間的推移而變化，例如因熱循環負載、氧化和/或磨損引起。

如果密封件不變形或不以其它方式適形（或順應）于此類不平度，則在密封槽口接觸表面中的此類不平度允許橫跨定位在密封槽口內的槽口密封件的泄漏。遺憾的是，試圖解決此類不規則密封槽口接觸表面（例如，由于未對準）的許多常規金屬密封件無法充分地耐受當前的渦輪操作溫度。另外，試圖解決密封槽口接觸表面的表面不平度的許多常規金屬和非金屬密封件不能適應表面不平度隨著時間的推移而變化，因為它們通常塑性地變形或分離來至少部分地填充表面不平度。

因此，將期望有構造成用于在典型的渦輪密封槽口中使用的渦輪機械構件接合處密封件，其耐受渦輪日益升高的操作溫度并且適形于密封槽口接觸表面中的不平度。

發明內容

在一個方面，本公開內容提供一種密封件，其用于定位在渦輪機的、至少部分地由相鄰構件的密封槽口表面所形成的密封槽口內以防止橫跨在構件之間延伸的間隙的泄漏。密封件包括金屬墊片和涂層。金屬墊片限定包括密封表面和支承表面的外表面。涂層上覆并聯接至至少金屬墊片的密封表面并且形成密封件的外表面以便與密封槽口表面接合。涂層可操作以在預定操作溫度和預定操作壓力下適形于密封槽口表面的表面不平度并且保持聯接至金屬墊片以減少越過密封件并穿過間隙的泄漏。