用于渦輪機的柔性分層密封件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請大體涉及具有用于減少泄漏的改善的柔性的密封件，且更具體而言，涉及用于減少渦輪機的相鄰固定構(gòu)件之間的泄漏的墊片密封件。
【背景技術(shù)】
[0002]渦輪機構(gòu)件之間的熱燃燒氣體和/或冷卻流的滲透大體導致減少的功率輸出和更低的效率。例如，熱燃燒氣體可通過圍繞熱氣體路徑提供加壓壓縮機空氣而被遏制在渦輪內(nèi)。典型地，在相鄰定子構(gòu)件(諸如護罩、噴嘴、和隔板)之間到熱氣體路徑中的高壓冷卻流的泄漏可導致有害的附加損失。這種附加損失可降低效率且要求噴燃溫度的提高，且因此需要N0X (在低溫下產(chǎn)生的C0，僅在部分負載下發(fā)生)的增多和發(fā)動機燃氣渦輪效率的降低，以與沒有這種定子-定子泄漏環(huán)境相比維持期望的功率水平。渦輪效率因此可通過減少或消除定子-定子泄漏位置而得到改善。
[0003]由于相鄰定子構(gòu)件具有不同形狀的表面且可在高溫條件下不同地膨脹，從而導致構(gòu)件之間的未對準，故利用密封件來防止定子-定子構(gòu)件接合處之間的泄漏是復(fù)雜的。此夕卜，該密封件必須通過制造、組裝和安裝限制，滿足與渦輪機相關(guān)的可靠性約束，且耐受在渦輪機中產(chǎn)生的相對高的力和溫度。
[0004]目前，渦輪機典型地使用基于編織金屬織物的密封件，其包括不可滲透的外部墊片，該外部墊片定位在相鄰定子構(gòu)件之間以限制冷卻流在其間的泄漏。這種織物密封件通常具有多孔編織絲網(wǎng)(Wire mesh)織物層，該編織絲網(wǎng)織物層圍繞金屬墊片纏繞，該金屬墊片在任一側(cè)上具有彎曲的“謝潑德鉤(sh印herds hook)”。然而，涉及形成“謝潑德鉤”和組裝織物/金屬密封件的制造變動可導致密封件不充分降低或基本上消除相鄰渦輪機構(gòu)件之間(諸如定子-定子接合處)的泄漏速率。類似地，一些織物密封件可趨向于在安裝或組裝期間在構(gòu)件之間的空間或間隙內(nèi)變得卷曲或者以其他方式塑性變形，并且因此比預(yù)期低效地發(fā)揮作用。
[0005]因此，通過利用柔性密封件減少或基本上消除渦輪機構(gòu)件之間(諸如相鄰定子構(gòu)件之間，且更具體而言，在未對準的渦輪機構(gòu)件之間)的泄漏將是合乎需要的。因此，期望提供用在重載燃氣渦輪發(fā)動機中的定子構(gòu)件與其他構(gòu)件之間的改善的密封組件，其具有充分柔性，以便在使用期間和在構(gòu)件之間存在任何未對準時提供充分的密封。還期望這種密封件為基本上耐熱且耐磨的(即，長的構(gòu)件壽命)并且滿足與渦輪機相關(guān)的制造、組裝、安裝和可靠性要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)本公開的一個方面，公開了用于密封相鄰渦輪機構(gòu)件之間間隙的密封組件。該密封組件包括:由基本上可滲透的材料組成的第一外部墊片；和可操作地聯(lián)接至該第一外部墊片的第二外部墊片。該第二外部墊片由基本上不可滲透的材料組成。該第一外部墊片構(gòu)造在頂部位置并且該第二外部墊片構(gòu)造在鄰近該密封組件的低壓表面的底部位置。該第一外部墊片和該第二外部墊片構(gòu)造成跨過該間隙并接合該相鄰渦輪機構(gòu)件中的各個，以基本上密封其間的該間隙。
[0007]根據(jù)本公開的另一方面，公開了用于密封相鄰渦輪機構(gòu)件之間間隙的另一密封組件。該密封組件包括第一外部墊片、第二外部墊片和定位在該第一和第二外部墊片之間的內(nèi)部墊片和填充層中的至少一者。該第一外部墊片由對處于在渦輪機構(gòu)件中產(chǎn)生的壓力下的氣體、液體和固體中的至少一者而言可滲透的柔性材料組成。該第二外部墊片由對處于在渦輪機構(gòu)件中產(chǎn)生的壓力下的氣體、液體和固體中的至少一者而言基本上不可滲透的材料組成。該第一外部墊片、第二外部墊片和內(nèi)部墊片和填充層中的至少一者可操作地聯(lián)接至彼此。該第一外部墊片構(gòu)造在頂部位置并且該第二外部墊片構(gòu)造在鄰近該密封組件的低壓表面的底部位置。至少該第二外部墊片構(gòu)造成跨過該間隙并接合該相鄰渦輪機構(gòu)件中的各個，以基本上密封其間的該間隙。
[0008]根據(jù)本公開的另一方面，公開了渦輪機。該渦輪機包括用于密封相鄰渦輪機構(gòu)件之間間隙的密封組件。該渦輪機包括第一定子、第二定子和定位在該第一定子與第二定子之間的密封組件。該密封組件包括第一外部墊片和第二外部墊片。該第一外部墊片由對處于在該第一定子和第二定子中產(chǎn)生的壓力下的流體流而言可滲透的柔性材料組成。該第二外部墊片可操作地聯(lián)接至該第一外部墊片并且由處于在該第一定子和第二定子中產(chǎn)生的壓力下的流體流而言基本上不可滲透的材料組成。該第一外部墊片構(gòu)造在頂部位置并且該第二外部墊片構(gòu)造在鄰近該密封組件的低壓表面的底部位置。該第一外部墊片和第二外部墊片構(gòu)造成用于跨過第一定子與第二定子之間的間隙并接合第一定子和第二定子中的各個，以基本上密封其間的間隙。
[0009]技術(shù)方案1:一種用于密封相鄰渦輪機構(gòu)件之間間隙的密封組件，所述組件包括: 第一外部墊片，其由基本上可滲透的材料組成；和
第二外部墊片，其可操作地聯(lián)接至所述第一外部墊片，所述第二外部墊片由基本上不可滲透的材料組成，
其中，所述第一外部墊片構(gòu)造在頂部位置并且所述第二外部墊片構(gòu)造在鄰近所述密封組件的低壓表面的底部位置，并且
其中，所述第一外部墊片和所述第二外部墊片構(gòu)造成跨過所述間隙并接合所述相鄰渦輪機構(gòu)件中的各個，以基本上密封其間的所述間隙。
[0010]技術(shù)方案2:根據(jù)技術(shù)方案1所述的密封組件，其特征在于，所述第一外部墊片由絲網(wǎng)編織結(jié)構(gòu)組成。
[0011]技術(shù)方案3:根據(jù)技術(shù)方案1所述的密封組件，其特征在于，所述第一外部墊片由帶網(wǎng)編織結(jié)構(gòu)組成。
[0012]技術(shù)方案4:根據(jù)技術(shù)方案1所述的密封組件，其特征在于，所述第一外部墊片由組合的絲網(wǎng)和帶網(wǎng)編織結(jié)構(gòu)組成。
[0013]技術(shù)方案5:根據(jù)技術(shù)方案1所述的密封組件，其特征在于，所述第二外部墊片由實心材料組成。
[0014]技術(shù)方案6:根據(jù)技術(shù)方案5所述的密封組件，其特征在于，所述第二外部墊片由實心金屬材料組成。
[0015]技術(shù)方案7:根據(jù)技術(shù)方案1所述的密封組件，其特征在于，還包括定位在所述第一外部墊片與所述第二外部墊片之間的一個或更多個居中層。
[0016]技術(shù)方案8:根據(jù)技術(shù)方案7所述的密封組件，其特征在于，所述密封組件包括定位在所述第一外部墊片與所述第二外部墊片之間的內(nèi)部墊片和填充層中的至少一者，并且其中，內(nèi)部墊片和填充層中的所述至少一者可操作地聯(lián)接至所述第一外部墊片和所述第二外部墊片中的至少一者。
[0017]技術(shù)方案9:根據(jù)技術(shù)方案8所述的密封組件，其特征在于，該至少一個內(nèi)部墊片為基本上實心的。
[0018]技術(shù)方案10:根據(jù)技術(shù)方案8所述的密封組件，其特征在于，該至少一個填充層包括絲網(wǎng)編織織物、平坦帶網(wǎng)編織織物、蜂巢結(jié)構(gòu)、波狀墊片和順應(yīng)性墊片中的至少一者。
[0019]技術(shù)方案11:根據(jù)技術(shù)方案7所述的密封組件，其特征在于，所述密封組件包括: 第一內(nèi)部墊片，其鄰近第一填充層并且定位在所述第一外部墊片與所述第一填充層之間；和
第二內(nèi)部墊片，其鄰近第二填充層并且定位在所述第二外部墊片與所述第二填充層之間。
[0020]技術(shù)方案12:根據(jù)技術(shù)方案11所述的密封組件，其特征在于，所述密封組件包括定位在至少兩個填充層之間的至少一個內(nèi)部墊片，并且其中，所述至少一個內(nèi)部墊片鄰近所述至少兩個填充層中的至少一個。
[0021]技術(shù)方案13:根據(jù)技術(shù)方案1所述的密封組件，其特征在于，所述密封組件限定寬度和厚度，其中，所述第一和第二外部墊片至少沿所述密封組件的寬度延伸。
[0022]技術(shù)方案14:一種用于密封相鄰渦輪機構(gòu)件之間間隙的密封組件，所述組件包括:
第一外部墊片，其由對處于在所述渦輪機構(gòu)件中產(chǎn)生的壓力下的氣體、液體和固體中的至少一者而言可滲透的柔性材料組成；
第二外部墊片，其由對處于在所述渦輪機構(gòu)件中產(chǎn)生的壓力下的氣體、液體和固體中的至少一者而言基本上不可滲透的材料組成；和
定位在所述第一和第二外部墊片之間的內(nèi)部墊片和填充層中的至少一者，
其中，所述第一外部墊片、第二外部墊片、和內(nèi)部墊片和填充層中的至少一者可操作地聯(lián)接至彼此，
其中，所述第一外部墊片構(gòu)造在頂部位置并且所述第二外部墊片構(gòu)造在鄰近所述密封組件的低壓表面的底部位置，并且
其中，至少所述第二外部墊片構(gòu)造成跨過所述間隙并接合所述相鄰渦輪機構(gòu)件中的各個，以基本上密封其間的所述間隙。
[0023]技術(shù)方案15:根據(jù)技術(shù)方案14所述的密封組件，其特征在于，所述第一外部墊片由絲網(wǎng)編織結(jié)構(gòu)、帶網(wǎng)編織結(jié)構(gòu)、或絲網(wǎng)和帶網(wǎng)編織結(jié)構(gòu)的組合中的至少一者組成。
[0024]技術(shù)方案16:根據(jù)技術(shù)方案14所述的密封組件，其特征在于，所述第二外部墊片由實心材料組成。
[0025]技術(shù)方案17:根據(jù)技術(shù)方案14所述的密封組件，其特征在于，所述第二外部墊片包括面對第一密封槽與第二密封槽之間間隙的密封表面，所述第一密封槽定位在第一渦輪構(gòu)件內(nèi)，所述第二密封槽定位在第二渦輪構(gòu)件內(nèi)。
[0026]技術(shù)方案18:—種渦輪機，包括:
第一定子;
第二定子；和
密封組件，其定位在所述第一定子與所述第二定子之間，所述密封組件包括:
第一外部墊片，其由對處于在所述第一定子和所述第二定子中產(chǎn)生的壓力下的流體流而言可滲透的柔性材料組成；
第二外部墊片，其可操作地聯(lián)接至所述第一外部墊片并且由對處于在所述第一定子和所述第二定子中產(chǎn)生的壓力下的所述流體流而言基本上不可滲透的材料組成，
其中，所述第一外部墊片構(gòu)造在頂部位置并且所述第二外部墊片構(gòu)造在鄰近所述密封組件的低壓表面的底部位置，并且
其中，所述第一外部墊片和所述第二外部墊片構(gòu)造成跨過所述第一定子與所述第二定子之間的間隙并接合所述第一定子和所述第二定子中的各個，以基本上密封其間的所述間隙。
[0027]技術(shù)方案19:根據(jù)技術(shù)方案18所述的渦輪機，其特征在于，所述第一外部墊片由絲網(wǎng)編織結(jié)構(gòu)、帶網(wǎng)編織結(jié)