[發明專利]具有密封部件的渦輪機系統

在審

• 申請號: 201780038727.0
• 申請日: 2017-04-24
• 公開（公告）號: CN109642467A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: V·S·文卡特拉馬尼;N·N·薩拉韋特;A·C·馬林;韋恩·查爾斯·哈什;S·F·班切里;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;F16J15/02
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 汪駿飛;侯穎媖

提供一種包括密封部件的渦輪機系統。該密封部件包括陶瓷材料。該陶瓷材料包括平均晶粒尺寸小于10微米的晶粒。還提供一種包括密封部件的渦輪護罩組件。

技術領域

本發明的實施例總體涉及渦輪機系統，并且更具體地涉及位于渦輪系統的相鄰部件之間的密封部件。具體而言，本發明的實施例涉及這樣的密封部件：所述密封部件具有陶瓷材料以用于在渦輪機系統的高溫環境中具有改進的熱穩定性。

背景技術

在諸如燃氣渦輪機系統之類的渦輪機系統的操作期間，空氣在壓縮機中加壓、在燃燒室中與燃料混合、并且點燃以用于產生熱燃燒氣體，所產生的熱燃燒氣體向下游流入渦輪中以便從其提取機械能。形成燃燒器和渦輪部段的多個部件直接暴露于熱氣體流，例如燃燒器內襯、位于燃燒器和渦輪之間的過渡管道、以及渦輪固定葉片、旋轉輪葉和周圍的護罩組件。

可以通過提高燃燒氣體的點火溫度來增加渦輪機系統的總體效率和功率。高效率渦輪機系統可以具有超過大約1600攝氏度的點火溫度，并且期望點火溫度高于目前通常使用的點火溫度，原因在于始終需要更高效的渦輪機系統。相比傳統使用的金屬材料(例如，鈷和鎳基高溫合金)，陶瓷基復合材料(“CMC”)材料具有更適于承受并且在較高溫度下操作的潛力。典型的CMC材料在陶瓷基質中結合陶瓷纖維以用于增強機械強度和延展性。

盡管使用CMC材料可以減少渦輪機系統中的冷卻需求，但是可以通過防止由于熱氣體和冷卻介質的泄漏、以及冷卻介質與熱氣體的混合而造成的附加損失來改進渦輪機系統的總體效率。例如，諸如花鍵密封件之類的密封機構可以用于密封渦輪機系統的相鄰部件之間的間隙，以防止這樣的泄漏和混合。目前的花鍵密封件使用金屬墊片和金屬絲網的多種不同的組合和構型。然而，這些金屬花鍵密封件可能不適于在高溫下(例如，高于1000攝氏度)與渦輪機系統中的CMC材料部件一起使用。

因此，需要適于在渦輪機系統的高溫環境中使用的改進的密封部件。

發明內容

本文中提供一種用于渦輪機系統的改進的密封件。在一個方面中，本文中提供一種渦輪機系統，該渦輪機系統包括密封部件，該密封部件包括陶瓷材料。該陶瓷材料包括平均晶粒尺寸小于10微米的晶粒。

在一個方面中，一種渦輪護罩組件包括被布置成彼此鄰近的多個護罩段和定位在多個護罩段中的兩個相鄰護罩段之間的密封部件。密封部件包括陶瓷材料，該陶瓷材料包括平均晶粒尺寸小于10微米的的晶粒。

通過參照以下的詳細描述，能夠更易于理解本發明的這些和其它的特征、實施例以及優點。

附圖說明

當結合附圖閱讀以下的詳細描述時，本發明的這些和其它的特征、方面以及優點將得以更好的理解，其中貫穿附圖的相似附圖標記代表相似的部件，在附圖中：

圖1是根據本文中所描述系統的一個實施例的渦輪機系統的示意圖；

圖2是根據本文中所描述系統的一個實施例的渦輪機系統的一部分的橫截面示意圖；

圖3是根據本文中所描述系統的另一個實施例的渦輪機系統的一部分的橫截面示意圖；

圖4是根據本文中所描述系統的又一個實施例的渦輪機系統的一部分的橫截面示意圖；和

圖5是根據本文中所描述系統一個實施例的渦輪護罩組件的一部分的橫截面示意圖。

具體實施方式

在以下說明書和權利要求書中，除非另有清楚描述，否則單數形式“一”包括復數形式。當在本文中使用時，除非另有清楚描述，否則術語“或”并不意在表示排他性的而是指存在所參照部件中的至少一個并且包括可能存在所參照部件的組合的情況。