CH711017B1 - Sealing arrangement for turbo machinery. - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung stellt eine Dichtungsanordnung (10) zur Reduzierung von Leckagen zwischen benachbarten Komponenten von Turbomaschinen bereit. Die Dichtungsanordnung (10) enthält eine metallische Beilage (12) eine metallische Haltestruktur (14) und eine Keramik-, Glas- oder Emailbeschichtung (16) enthalten. Die Beilage (12) und die Haltestruktur (14) sind miteinander verbunden oder verschmolze. Die Haltestruktur (14) kann innere Freiräume oder Aussparungen aufweisen und die Beschichtung (16) ist auf die Beilage (12) und die Haltestruktur (14) aufgebracht so dass die Beschichtung (16) innerhalb der Freiräume oder Aussparungen der Haltestruktur (14) zwischen Abschnitten der Haltestruktur (14) und der Beilage (12) und im Wesentlichen über die äussere Fläche der Haltestruktur (14) bereitgestellt ist. Die Haltestruktur (14) stellt dabei eine mechanische Befestigung zwischen der Beilage (12) und der Beschichtung (16) bereit. Bei der Verwendung stellt die Beschichtung (16) eine thermische und/oder chemische Abschirmung zu der metallischen Beilage (12) und der Haltestruktur (14) der Dichtungsanordnung (10) bereit.The present invention provides a seal assembly (10) for reducing leakage between adjacent components of turbomachinery. The sealing arrangement (10) contains a metallic insert (12), a metallic holding structure (14) and a ceramic, glass or enamel coating (16). The insert (12) and the holding structure (14) are connected or fused to one another. The holding structure (14) can have internal free spaces or recesses and the coating (16) is applied to the insert (12) and the holding structure (14) so that the coating (16) is within the free spaces or recesses of the holding structure (14) between sections of the holding structure (14) and the insert (12) and is provided essentially over the outer surface of the holding structure (14). The holding structure (14) provides a mechanical fastening between the insert (12) and the coating (16). During use, the coating (16) provides thermal and / or chemical shielding from the metallic insert (12) and the holding structure (14) of the sealing arrangement (10).
Description
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
[0001] Die vorliegende Anmeldung bezieht sich allgemein auf Dichtungen, um eine Leckage zu reduzieren und genauer auf Dichtungen, die dazu eingerichtet sind, innerhalb eines Dichtungsspalts zu arbeiten, um eine Leckage zwischen benachbarten stationären Komponenten der Turbomaschine zu reduzieren. The present application relates generally to seals to reduce leakage and, more particularly, to seals that are adapted to operate within a seal gap to reduce leakage between adjacent stationary components of the turbomachine.
[0002] Eine Leckage von heissen Verbrennungsgasen und/oder Kühlströmungen zwischen Turbomaschinenkomponenten verursacht allgemein eine reduzierte Leistungsabgabe und eine geringere Effizienz. Zum Beispiel können heisse Verbrennungsgase in einer Turbine durch das Bereitstellen von unter Druck stehender Kompressorluft um einen Heissgaspfad enthalten sein. Typischerweise führt eine Leckage von unter hohen Druck stehenden Kühlströmungen zwischen benachbarten Turbinenkomponenten (wie etwa Statordeckbändern, Leitschaufeln und Leitapparaten, Innenauskleidungsgehäusekomponenten und Rotorkomponenten) in dem Heissgaspfad zu einer reduzierten Effizienz und erfordert eine Erhöhung in der Verbrennungstemperatur und eine Verringerung in der Gasturbineneffizienz, um ein gewünschtes Leistungsniveau verglichen mit einem Umgebungsraum einer solchen Leckage aufrecht zu erhalten. Die Turbineneffizienz kann daher durch das Reduzieren oder Eliminieren einer Leckage zwischen Turbinenkomponenten verbessert werden. Leakage of hot combustion gases and / or cooling flows between turbomachine components generally causes a reduced power output and a lower efficiency. For example, hot combustion gases can be contained in a turbine by providing pressurized compressor air around a hot gas path. Typically, leakage of high pressure cooling flows between adjacent turbine components (such as stator shrouds, vanes and nozzles, liner housing components, and rotor components) in the hot gas path results in reduced efficiency and requires an increase in combustion temperature and a decrease in gas turbine efficiency to a desired level To maintain performance level compared to a surrounding space of such a leak. Turbine efficiency can therefore be improved by reducing or eliminating leakage between turbine components.
[0003] Üblicherweise wird eine Leckage zwischen Turbinenkomponentenanschlüssen mit metallischen Dichtungen behandelt, die in den Dichtungsspalten positioniert werden, die zwischen den Turbinenkomponenten gebildet sind, wie etwa Statorkomponenten. Dichtungsspalte erstrecken sich typischerweise über die Anschlüsse zwischen Komponenten, so dass metallische Dichtungen, die darin angeordnet sind, eine Leckage durch die Anschlüsse blockieren oder anderweitig verhindern. Jedoch ist das Verhindern einer Leckage zwischen Turbinenkomponentenanschlüssen mit metallischen Spaltdichtungen, die in Dichtungsspalten in den Turbinenkomponenten positioniert sind, aufgrund der relativ hohen Temperaturen, die in modernen Turbomaschinen erzeugt werden, kompliziert. Aufgrund des Einführens von neuen Materialien, wie etwa Turbinenkomponenten aus einem Verbundmaterial mit keramischer Matrix (CMC), die es ermöglichen, Turbinen bei höheren Temperaturen (z.B. über 1500 °C) als traditionelle Turbinen zu betreiben, können konventionelle metallische Turbinenspaltdichtungen zur Verwendung in Dichtungsspalten möglicherweise unzulänglich sein. Commonly, leakage between turbine component ports is treated with metallic seals that are positioned in the seal gaps formed between the turbine components, such as stator components. Sealing gaps typically extend across the connections between components so that metallic seals disposed therein block or otherwise prevent leakage through the connections. However, preventing leakage between turbine component connections with metallic gap seals positioned in sealing gaps in the turbine components is complicated due to the relatively high temperatures generated in modern turbo-machinery. Due to the introduction of new materials, such as turbine components made of a composite ceramic matrix (CMC) material, which allow turbines to operate at higher temperatures (e.g. above 1500 ° C) than traditional turbines, conventional metallic turbine gap seals for use in sealing gaps may possibly be inadequate.
[0004] Die Vermeidung einer Leckage zwischen Turbinenbauteilanschlüssen mit metallischen Dichtungen wird durch die Tatsache weiter erschwert, dass die Dichtungsspalte von Turbinenkomponenten durch entsprechende Spaltabschnitte in benachbarten Komponenten gebildet werden (wobei sich eine darin positionierte Dichtung über einen Übergang zwischen Bauteilen erstreckt). Ein Ausrichtungsfehler zwischen diesen benachbarten Komponenten, wie es sich z.B. durch Wärmeausdehnung, Herstellungs-, Montage-, und/oder Installationseinschränkungen, usw. ergibt, verursacht eine ungleichmässige Dichtungsspaltkontaktfläche, die in Bezug auf die Ausgestaltung, Form und/oder Grösse mit der Zeit variieren kann. Solche Ungleichmässigkeiten an der Spaltkontaktfläche ermöglichen eine Leckage über eine Spaltdichtung, die innerhalb des Dichtungsspalts angeordnet ist, wenn sich die Dichtung nicht verbiegt, verformt oder anderweitig solche Ungleichmässigkeiten ausgleicht. Leider können viele konventionelle metallische Beilagen, die derartige ungleichmässige Dichtungsspaltkontaktflächen aufgrund der Fehlausrichtung von benachbarten Turbinenkomponenten ausgleichen, Erhöhungen der Betriebstemperatur von Turbinen nicht ausreichend standhalten. Avoiding leakage between turbine component connections with metallic seals is made even more difficult by the fact that the sealing gaps of turbine components are formed by corresponding gap sections in adjacent components (with a seal positioned therein extending over a transition between components). Misalignment between these adjacent components, such as due to thermal expansion, manufacturing, assembly and / or installation restrictions, etc., causes an uneven gasket gap contact surface that varies in design, shape and / or size over time can. Such irregularities on the gap contact surface allow leakage via a gap seal which is arranged within the sealing gap if the seal does not bend, deform or otherwise compensate for such irregularities. Unfortunately, many conventional metallic shims that compensate for such uneven gasket gap contact surfaces due to the misalignment of adjacent turbine components cannot adequately withstand increases in turbine operating temperatures.
[0005] Daher wären Turbomaschinenkomponentenübergangsverbunddichtungen wünschenswert, die zur Verwendung in typischen Turbinendichtungsspalten eingerichtet sind, die den zunehmend höheren Betriebstemperaturen von Turbinen standhalten und sich an Ungleichmässigkeiten der Dichtungsspaltkontaktfläche anpassen. Therefore, it would be desirable to have composite turbomachine component transition seals that are adapted for use in typical turbine seal gaps that can withstand the increasingly higher operating temperatures of turbines and accommodate non-uniformities in the seal gap contact surface.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0006] In einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Offenbarung eine Dichtungsanordnung zur Positionierung innerhalb eines Dichtungsspalts bereit, der zumindest teilweise durch benachbarte Turbomaschinenkomponenten gebildet ist, um einen Zwischenraum, der sich zwischen den Komponenten erstreckt, abzudichten. Die Dichtungsanordnung enthält eine metallische Beilage, eine poröse metallische Haltestruktur und eine Keramik-, Glas- oder Emailbeschichtung. Die metallische Beilage weist eine Dichtfläche und eine Haltefläche auf. Die poröse metallische Haltestruktur ist mit der Haltefläche der metallischen Beilage verbunden. Die Keramik-, Glas- oder Emailbeschichtung erstreckt sich über und innerhalb der porösen metallischen Haltestruktur, so dass die Beschichtung im Wesentlichen die Halteflächenseite der metallischen Beilage und die Haltestruktur abdeckt. Abschnitte der Beschichtung sind zwischen der Haltefläche der metallischen Beilage und Teilen der metallischen Haltestruktur angeordnet. In a first aspect, the present disclosure provides a seal assembly for positioning within a seal gap formed at least in part by adjacent turbomachine components to seal a gap extending between the components. The sealing arrangement contains a metallic shim, a porous metallic support structure and a ceramic, glass or enamel coating. The metallic insert has a sealing surface and a holding surface. The porous metallic holding structure is connected to the holding surface of the metallic insert. The ceramic, glass or enamel coating extends over and within the porous metallic holding structure, so that the coating essentially covers the holding surface side of the metallic insert and the holding structure. Sections of the coating are arranged between the holding surface of the metallic insert and parts of the metallic holding structure.
[0007] Bei einigen Ausführungsbeispielen können Abschnitte der Beschichtung zwischen der Haltefläche der metallischen Beilage und Abschnitten der metallischen Haltestruktur in einer Richtung angeordnet sein, die sich von der Haltefläche weg erstreckt, um die Beschichtung über die metallische Haltestruktur mit der metallischen Beilage zu verbinden. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Richtung, die sich von der Haltefläche weg erstreckt, im Wesentlichen normal zu der Haltefläche sein. In some exemplary embodiments, portions of the coating between the holding surface of the metallic insert and portions of the metallic holding structure can be arranged in a direction that extends away from the holding surface in order to connect the coating to the metallic insert via the metallic holding structure. In some embodiments, the direction extending away from the holding surface may be substantially normal to the holding surface.
[0008] Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die metallische Beilage eine im Wesentlichen aus Vollmaterial bestehende metallische Beilage sein. In some exemplary embodiments, the metallic insert can be a metallic insert consisting essentially of solid material.
[0009] Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Beschichtung chemisch mit der Haltestruktur verbunden sein. In some embodiments, the coating can be chemically bonded to the support structure.
[0010] Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Haltefläche der metallischen Beilage und/oder die metallische Haltestruktur eine äussere Schutzbeschichtung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, eine Oxidation der betreffenden metallischen Komponente zu vermeiden. In some exemplary embodiments, the holding surface of the metallic insert and / or the metallic holding structure can have an outer protective coating which is designed to avoid oxidation of the metallic component in question.
[0011] Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die metallische Haltestruktur über wenigstens eine Lötstelle mit der metallischen Beilage diffusionsverbunden sein. In some exemplary embodiments, the metallic holding structure can be diffusion-connected to the metallic insert via at least one soldering point.
[0012] Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die metallische Haltestruktur eine Maschenstruktur sein. In some embodiments, the metallic support structure can be a mesh structure.
[0013] Bei einigen Ausführungsbeispielen können Abschnitte der Beschichtung zwischen der Haltefläche der metallischen Beilage und Abschnitten der metallischen Haltestruktur angeordnet sein, die mit der Haltefläche der metallischen Beilage verbunden sind. In some exemplary embodiments, sections of the coating can be arranged between the holding surface of the metallic insert and sections of the metallic holding structure which are connected to the holding surface of the metallic insert.
[0014] Bei einigen Ausführungsbeispielen können Abschnitte der Beschichtung zwischen der Haltefläche der metallischen Beilage und Abschnitten der metallischen Haltestruktur angeordnet sein, die nicht mit der Haltefläche der metallischen Beilage verbunden sind. Bei einigen dieser Ausführungsbeispiele können sich Abschnitte der metallischen Haltestruktur, die nicht mit der Haltefläche der metallischen Beilage verbunden sind, weg erstrecken von oder verbunden sein mit Abschnitten der metallischen Haltestruktur, die mit der Haltefläche der metallischen Beilage verbunden sind. In some exemplary embodiments, sections of the coating can be arranged between the holding surface of the metallic insert and sections of the metallic holding structure that are not connected to the holding surface of the metallic insert. In some of these embodiments, portions of the metallic retaining structure that are not connected to the retaining surface of the metallic insert may extend away from or be connected to portions of the metallic retaining structure that are connected to the retaining surface of the metallic insert.
[0015] Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Beschichtung zumindest mit der Haltefläche der Beilage und/oder der Haltestruktur verbunden sein. In some exemplary embodiments, the coating can be connected to at least the holding surface of the insert and / or the holding structure.
[0016] Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Dichtungsanordnung ausserdem eine zweite poröse metallische Haltestruktur, die mit der Dichtfläche der Beilage verbunden ist und eine zweite Keramik-, Glas- oder Emailbeschichtung aufweisen, die sich über und innerhalb der zweiten porösen metallischen Haltestruktur erstreckt, so dass die zweite Beschichtung die Dichtflächenseite der metallischen Beilage und die zweite Haltestruktur im Wesentlichen abdeckt und Abschnitte der zweiten Beschichtung zwischen der Dichtfläche der metallischen Beilage und Abschnitten der zweiten metallischen Haltestruktur angeordnet sein können. In some embodiments, the sealing arrangement can also have a second porous metallic holding structure which is connected to the sealing surface of the insert and a second ceramic, glass or enamel coating that extends over and within the second porous metallic holding structure, so that the second coating essentially covers the sealing surface side of the metallic insert and the second holding structure and sections of the second coating can be arranged between the sealing surface of the metallic insert and sections of the second metallic holding structure.
[0017] Bei einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zur Bildung einer Dichtungsanordnung zur Verwendung innerhalb eines Dichtungsspalts bereit, der zumindest teilweise durch benachbarte Turbomaschinenkomponenten gebildet ist, um einen Zwischenraum, der sich zwischen den Komponenten erstreckt, abzudichten. Das Verfahren enthält das Verbinden von zumindest einem Abschnitt einer porösen metallischen Haltestruktur mit einer metallischen Beilage. Das Verfahren enthält ausserdem das Aufbringen von Keramik-, Glas- oder Emailbeschichtungsmaterial auf die poröse metallische Haltestruktur, so dass das Beschichtungsmaterial die Halteflächenseite der metallischen Beilage und die Haltestruktur überdeckt und Abschnitte aufweist, die zwischen der Haltefläche der metallischen Beilage und Abschnitten der metallischen Haltestruktur positioniert sind. Das Verfahren enthält auch das Verdichten des Keramik-, Glas- oder Emailbeschichtungsmaterials um eine Keramik-, Glas- oder Emailbeschichtung zu bilden, die mechanisch mittels der metallischen Haltestruktur mit der metallischen Beilage befestigt ist. In another aspect, the present disclosure provides a method of forming a seal assembly for use within a seal gap formed at least in part by adjacent turbomachine components to seal a gap extending between the components. The method includes connecting at least a portion of a porous metallic support structure to a metallic insert. The method also includes the application of ceramic, glass or enamel coating material to the porous metallic holding structure, so that the coating material covers the holding surface side of the metallic insert and the holding structure and has sections that are positioned between the holding surface of the metallic insert and sections of the metallic holding structure are. The method also includes densifying the ceramic, glass or enamel coating material to form a ceramic, glass or enamel coating that is mechanically attached to the metallic insert by means of the metallic support structure.
[0018] Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Verbinden von zumindest einem Abschnitt der metallischen Haltestruktur mit der Haltefläche der metallischen Beilage das Diffusionsverbinden von zumindest einem Abschnitt der metallischen Haltestruktur mit der Haltefläche der metallischen Beilage umfassen. In some exemplary embodiments, connecting at least a portion of the metallic holding structure to the holding surface of the metallic insert may comprise diffusion joining of at least a portion of the metallic holding structure to the holding surface of the metallic insert.
[0019] Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Aufbringen von Keramik-, Glas- oder Emailbeschichtungsmaterial auf die poröse metallische Haltestruktur das Aufbringen einer hochviskosen, giessfähigen Keramikzusammensetzung durch Siebdruck oder Kontaktauftrag umfassen. In some exemplary embodiments, the application of ceramic, glass or enamel coating material to the porous metallic holding structure can comprise the application of a highly viscous, pourable ceramic composition by screen printing or contact application.
[0020] Bei einigen solchen Ausführungsbeispielen kann das Verfahren ausserdem das Entfernen eines Abschnitts der Keramikzusammensetzung mittels eines Schabers umfassen, die auf die Haltestruktur aufgebracht wurde und wobei das Verdichten der keramischen Zusammensetzung das Aushärten und das Wärmebehandeln der aufgebrachten keramischen Zusammensetzung umfasst. In some such embodiments, the method may further include scraping off a portion of the ceramic composition that has been applied to the support structure, and wherein densifying the ceramic composition includes curing and heat treating the applied ceramic composition.
[0021] Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Aufbringen des Keramik-, Glas- oder Emailbeschichtungsmaterials auf die poröse metallische Haltestruktur das Aufbringen einer glas- oder emailbasierten Zusammensetzung in streichbarer Form durch Streichen, Tauchbeschichten oder Sprühbeschichten umfassen. In some embodiments, applying the ceramic, glass, or enamel coating material to the porous metallic support structure may include applying a glass or enamel-based composition in a paintable form by painting, dip coating, or spray coating.
[0022] Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Verdichten der glas- oder emailbasierten Zusammensetzung das Trocknen und Wärmebehandeln der aufgebrachten glas- oder emailbasierten Zusammensetzung umfassen. In some embodiments, densifying the glass or enamel-based composition can include drying and heat treating the applied glass or enamel-based composition.
[0023] In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Offenbarung eine Turbomaschine bereit, die eine erste Turbinenkomponente und eine zweite Turbinenkomponente benachbart zu der ersten Turbinenkomponente aufweist, wobei die erste und die zweite Turbinenkomponente zumindest einen Abschnitt eines Dichtungsspalts über einen Zwischenraum zwischen den Turbinenkomponenten bilden. Die Turbomaschine enthält ausserdem eine Dichtung, die innerhalb des Dichtungsspalts der ersten und zweiten Turbinenkomponente angeordnet ist und sich über den Zwischenraum dazwischen erstreckt. Die Dichtung enthält eine metallische Beilage, eine poröse metallische Haltestruktur und eine Keramik-, Glas- oder Emailbeschichtung. Die metallische Beilage enthält eine Dichtfläche und eine Haltefläche. Die poröse metallische Haltestruktur ist mit der Haltefläche der metallischen Beilage verbunden. Die Keramik-, Glas- oder Emailbeschichtung ist an und innerhalb der metallischen Haltestruktur bereitgestellt, so dass die Beschichtung im Wesentlichen die Halteflächenseite der metallischen Beilage und die Haltestruktur abdeckt und wobei Abschnitte der Beschichtung zwischen der Haltefläche der metallischen Beilage und Abschnitten der metallischen Haltestruktur angeordnet sind. In another aspect, the present disclosure provides a turbomachine having a first turbine component and a second turbine component adjacent to the first turbine component, the first and second turbine components defining at least a portion of a sealing gap across a gap between the turbine components. The turbomachine also includes a seal that is disposed within the seal gap of the first and second turbine components and extends across the space therebetween. The seal contains a metallic insert, a porous metallic support structure and a ceramic, glass or enamel coating. The metallic insert contains a sealing surface and a holding surface. The porous metallic holding structure is connected to the holding surface of the metallic insert. The ceramic, glass or enamel coating is provided on and within the metallic holding structure, so that the coating essentially covers the holding surface side of the metallic insert and the holding structure, and sections of the coating are arranged between the holding surface of the metallic insert and sections of the metallic holding structure .
[0024] Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Keramik-, Glas- oder Emailbeschichtung der Dichtung gegen eine erste Seite des Dichtungsspalts positioniert sein, die gemeinsam durch eine erste Seite der ersten Turbinenkomponente und eine ersten Seite der zweiten Turbinenkomponente gebildet ist. In some embodiments, the ceramic, glass or enamel coating of the seal can be positioned against a first side of the sealing gap, which is jointly formed by a first side of the first turbine component and a first side of the second turbine component.
[0025] Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die metallische Beilage eine im Wesentlichen metallische Beilage aus Vollmaterial und die poröse metallische Haltestruktur ist eine metallische Maschenstruktur. In some exemplary embodiments, the metallic insert is a substantially metallic insert made of solid material and the porous metallic holding structure is a metallic mesh structure.
[0026] Bei einigen Ausführungsbeispielen können Abschnitte der Beschichtung zwischen der Haltefläche der metallischen Beilage und Abschnitten der metallischen Haltestruktur in einer Richtung angeordnet sein, die sich im Wesentlichen normal zu der Haltefläche erstreckt, um die Beschichtung mechanisch über die metallische Haltestruktur mit der metallischen Beilage zu verbinden. In some exemplary embodiments, portions of the coating between the holding surface of the metallic insert and portions of the metallic holding structure can be arranged in a direction that extends substantially normal to the holding surface in order to mechanically connect the coating over the metallic holding structure with the metallic insert connect.
[0027] Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Offenbarung werden durch die nachfolgende detaillierte Beschreibung der verschiedenen Aspekte der Offenbarung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen genommen offenbar werden. These and other objects, features, and advantages of the disclosure will become apparent from the following detailed description of the various aspects of the disclosure taken in conjunction with the accompanying drawings.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
[0028] Figur 1 ist eine Querschnittsansicht eines Abschnitts einer ersten beispielhaften Spaltdichtungsanordnung entsprechend der vorliegenden Offenbarung. FIG. 1 is a cross-sectional view of a portion of a first exemplary gap seal arrangement in accordance with the present disclosure.
[0029] Figur 2 ist eine perspektivische Ansicht der beispielhaften Spaltdichtung aus Figur 1 , die teilweise aufgebaut ist, um die Anordnung der Beilage, der Haltestruktur und der Beschichtungsteile zu veranschaulichen; FIG. 2 is a perspective view of the exemplary gap seal from FIG. 1, which is partially constructed to illustrate the arrangement of the insert, the holding structure and the coating parts;
[0030] Figur 3 ist eine perspektivische Ansicht der Teilanordnung der Beilage und der Haltestruktur der beispielhaften Spaltdichtung aus Figur 1 ; FIG. 3 is a perspective view of the partial arrangement of the insert and the holding structure of the exemplary gap seal from FIG. 1;
[0031] Figur 4 ist eine vergrösserte perspektivische Ansicht eines Abschnitts der Teilanordnung der Beilage und Haltestruktur aus Figur 3 ; FIG. 4 is an enlarged perspective view of a portion of the sub-assembly of the insert and holding structure from FIG. 3;
[0032] Figur 5 ist eine vergrösserte Querschnittsansicht eines Abschnitts der Teilanordnung der Beilage und Haltestruktur aus Figur 4 ; FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a portion of the subassembly of the insert and holding structure from FIG. 4;
[0033] Figur 6 ist eine Querschnittsansicht einer beispielhaften Spaltdichtungsanordnung, die innerhalb eines Dichtungsspalts positioniert ist, um einen beispielhaften Übergang zwischen Turbinenkomponenten abzudichten; und Figure 6 is a cross-sectional view of an exemplary gap seal assembly positioned within a seal gap to seal an exemplary transition between turbine components; and
[0034] Figur 7 ist eine Querschnittsansicht einer beispielhaften Spaltdichtungsanordnung. FIG. 7 is a cross-sectional view of an exemplary gap seal arrangement.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
[0035] Nachfolgend sind die unbestimmten oder bestimmten Artikel „ein“, „eine“, „der/die/das“, und „dieser/diese/dieses“ dazu bestimmt zu bedeuten, dass eine oder mehrere der genannten Elemente vorhanden sind. Die Begriffe „aufweisend“, „enthaltend“ und „mit“ sind dazu bestimmt inklusiv zu sein und zu bedeuten, dass dort zusätzliche Elemente, andere als die angegebenen Elemente, sein können. Irgendwelche Beispiele von Betriebsparametern sind nicht exklusiv von anderen Parametern der offenbarten Ausführungsbeispiele. Komponenten, Aspekte, Merkmale, Ausgestaltungen, Anordnungen, Verwendungen und dergleichen, die hierin mit Bezug auf irgendwelche bestimmten Dichtungsausführungsbeispiele beschrieben, veranschaulicht oder anderweitig offenbart sind, können gleichermassen auf irgendwelche anderen Dichtungsausführungsbeispiele angewandt werden, die hierin offenbart sind. In the following, the indefinite or definite articles “a”, “an”, “the” and “this” are intended to mean that one or more of the named elements are present. The terms “having,” “containing,” and “having” are intended to be inclusive and to mean that there may be additional elements other than those specified. Any examples of operating parameters are not exclusive of other parameters of the disclosed embodiments. Components, aspects, features, configurations, arrangements, uses, and the like described, illustrated, or otherwise disclosed herein with respect to any particular seal embodiment may equally be applied to any other seal embodiment disclosed herein.
[0036] Verbunddichtungen für Turbomaschinenkomponenten-Übergänge, die zur Verwendung in Turbinendichtungsspalten (z.B. Turbinenspaltenverbunddichtungen) eingerichtet sind und Verfahren zur Herstellung und Verwendung derselben, entsprechend der vorliegenden Offenbarung sind dazu eingerichtet, den relativ hohen Betriebstemperaturen der CMC-Komponenten aufweisenden Turbinen standzuhalten und/oder sich an Unebenheiten der Dichtungsspaltkontaktfläche anzupassen. Insbesondere sind die Verbundspaltdichtungen dazu eingerichtet, im Wesentlichen eine chemische Zusammenwirkung zu verhindern und im Wesentlichen eine thermische Zusammenwirkung von metallischen Komponenten der Verbundspaltdichtungen mit den heissen Gasströmungen/einer Leckage und/oder dem Dichtungsspalt selbst zu begrenzen. Auf diese Weise ermöglichen die hierin bereitgestellten Verbundspaltdichtungen den Einsatz in Hochtemperaturturbinenanwendungen. Zusätzlich zum Hochtemperaturbetrieb sind die Verbundspaltdichtungen der vorliegenden Offenbarung dazu eingerichtet, sich an Unebenheiten an der Dichtungsspaltkontaktfläche anzupassen, um eine Leckage aufgrund der Fehlausrichtung der Dichtungsspaltoberfläche und/oder der Rauheit anzupassen. Composite seals for turbomachine component transitions, which are set up for use in turbine seal gaps (e.g. turbine gap composite seals) and methods for producing and using the same, according to the present disclosure are set up to withstand the relatively high operating temperatures of the turbines having CMC components and / or adapt to unevenness of the sealing gap contact surface. In particular, the composite gap seals are set up essentially to prevent chemical interaction and essentially to limit thermal interaction of metallic components of the composite gap seals with the hot gas flows / a leak and / or the seal gap itself. In this way, the composite gap seals provided herein enable use in high temperature turbine applications. In addition to high temperature operation, the composite gap seals of the present disclosure are configured to accommodate bumps in the seal gap contact surface to accommodate leakage due to misalignment of the seal gap surface and / or roughness.
[0037] Wie es in den Figuren 1 - 5 veranschaulicht ist, kann die beispielhafte Dichtung 10 eine Dichtungsanordnung aufweisend zumindest eine Beilage oder Platte 12, zumindest eine Haltestruktur oder Halteschicht 14 und zumindest eine Beschichtung oder Beschichtungslage 16 sein, die miteinander verbunden sind. Die Beilage 12 kann wirksam sein, um im Wesentlichen den Durchgang von Substanzen dort hindurch zu vermeiden. Zum Beispiel kann die Beilage 12 im Wesentlichen aus Vollmaterial bestehen oder anderweitig im Wesentlichen undurchlässig für Gase und/oder Flüssigkeiten und/oder Feststoffe bei Drücken und Temperaturen sein, die in der Turbomaschine erzeugt werden. Jedoch kann die Beilage 12 auch Flexibilität bei Drücken und Temperaturen, die in der Turbomaschine erzeugt werden, bereitstellen, um Schrägstellungen oder Versätze in den Spaltoberflächen in der Dickenrichtung T1 auszugleichen. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Beilage 12 ein wesentliches aus Vollmaterial bestehendes plattenähnliches metallisches Element. Bei solchen Ausführungsbeispielen kann die Beilage 12 eine metallische Höchtemperaturlegierung oder Superlegierung sein. Zum Beispiel kann die Beilage 12 (und/oder die Haltestruktur 14) aus rostfreiem Stahl oder einer nickelbasierten Legierung (zumindest teilweise) hergestellt sein, wie etwa eine Nickel-Molybdän-Chromlegierung, Haynes 214 oder Haynes 214 mit einer Aluminiumoxidbeschichtung. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Beilage 12 aus einem Metall mit einer Schmelztemperatur von zumindest 1500° Fahrenheit (815,6°C) und vorzugsweise zumindest 1800° Fahrenheit (982,2°C) hergestellt sein. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Beilage 12 aus einem Metall mit einer Schmelztemperatur von zumindest 2200° Fahrenheit (1204°C) hergestellt sein. As illustrated in Figures 1-5, the exemplary seal 10 can be a sealing arrangement comprising at least one insert or plate 12, at least one holding structure or holding layer 14 and at least one coating or coating layer 16, which are connected to one another. The insert 12 may be effective to substantially prevent the passage of substances therethrough. For example, the insert 12 can consist essentially of solid material or otherwise be essentially impermeable to gases and / or liquids and / or solids at pressures and temperatures that are generated in the turbomachine. However, the shim 12 can also provide flexibility in the pressures and temperatures generated in the turbomachine to accommodate skewings or offsets in the gap surfaces in the thickness direction T1. In one embodiment, the insert 12 is a substantially solid plate-like metallic element. In such embodiments, the shim 12 can be a high temperature metallic alloy or superalloy. For example, the insert 12 (and / or the support structure 14) can be made of stainless steel or a nickel-based alloy (at least in part), such as a nickel-molybdenum-chromium alloy, Haynes 214 or Haynes 214 with an aluminum oxide coating. In some embodiments, the insert 12 can be made from a metal having a melting temperature of at least 1500 degrees Fahrenheit (815.6 degrees Celsius), and preferably at least 1800 degrees Fahrenheit (982.2 degrees Celsius). In some embodiments, the insert 12 can be made from a metal with a melting temperature of at least 2200 degrees Fahrenheit (1204 degrees Celsius).
[0038] Eine äussere Dichtfläche oder Dichtseite 22 der Beilage 12, die im Wesentlichen der Haltestruktur 14 entgegengesetzt ist, wie es in den Figuren 1 - 5 gezeigt ist, kann im Wesentlichen eben sein (in einem neutralen Zustand). Wie es nachfolgend weiter erläutert wird, kann die äussere Dichtfläche 22 der Beilage 12 ausgeführt sein, mit einer Hochdruckkühlluftströmung zusammenzuwirken oder diese zu beaufschlagen, die durch den wenigstens einen Zwischenraum oder die eine Verbindung zwischen der wenigstens einen und zweiten Komponente strömt, die einen Dichtungsspalt (zumindest teilweise) bilden, so dass die Dichtung 10 gegen die Dichtflächen der ersten und zweiten Komponente in dem Dichtungsspalt gedrängt oder gepresst werden, um im Wesentlichen zu verhindern, dass Gase, Flüssigkeiten und/oder Feststoffe durch den Zwischenraum oder die Verbindung hindurch entkommen. Als solche können die Beilage 12 und/oder die Beschichtung 16 (oder die Beilage 12 und die Beschichtung 16 gemeinsam wirkend) im Wesentlichen undurchlässig für Flüssigkeiten, Gase und/oder Feststoffe bei Drücken sein, die in Turbomaschinen ausgeübt werden, so dass die Dichtung 10 zumindest eine geringe Leckagerate durch den Dichtungsspalt bereitstellt. An outer sealing surface or sealing side 22 of the insert 12, which is essentially opposite the holding structure 14, as shown in FIGS. 1-5, can be essentially flat (in a neutral state). As will be further explained below, the outer sealing surface 22 of the insert 12 can be designed to interact with or act on a high-pressure cooling air flow that flows through the at least one intermediate space or the connection between the at least one and second component, which forms a sealing gap ( at least partially) so that the seal 10 is forced or pressed against the sealing surfaces of the first and second components in the sealing gap in order to essentially prevent gases, liquids and / or solids from escaping through the gap or connection. As such, the insert 12 and / or the coating 16 (or the insert 12 and the coating 16 acting together) can be substantially impermeable to liquids, gases, and / or solids at pressures exerted in turbomachines, so that the seal 10 provides at least a low leakage rate through the sealing gap.
[0039] Wie es in den Figuren 1 - 5 gezeigt ist, kann die Haltestruktur 14 mit einer Haltefläche oder Halteseite 24 der Beilage 12 verbunden sein, die der Dichtfläche 22 im Wesentlichen entgegengesetzt ist. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Haltestruktur 14 metallisch sein, wie etwa metallisches Material mit den oben beschriebenen Eigenschaften in Bezug auf die Beilage 12. Die Beilage 12 und die Haltestruktur 14 können aus demselben oder im Wesentlichen selben metallischen Material hergestellt sein und dabei denselben oder im Wesentlichen denselben Wärmeausdehnungskoeffizienten (nachfolgend WAK) aufweisen. Jedoch müssen die Beilage 12 und die Haltestruktur 14 nicht aus demselben oder im Wesentlichen demselben Material hergestellt sein oder denselben oder im Wesentlichen denselben WAK aufweisen. Es ist jedoch bevorzugt, dass die Beilage 12 und die Haltestruktur 14 so ausgeführt sind, dass jede Differenz in dem WAK zwischen ihnen eine Diffusionsverbindung zwischen den beiden, wie es nachfolgend weiter beschrieben wird, aufreisst, bricht oder auf andere Weise unwirksam macht aufgrund der zyklischen thermischen Belastung der Dichtung 10 während der Verwendung in der Turbomaschine. Als solche kann der WAK der Beilage 12 und der WAK der Haltestruktur 14 nur um ein solches Mass abweichen, das die Diffusionsverbindung zwischen der Beilage 12 und der Haltestruktur 14 nicht durch zyklische thermische Belastung der Dichtung 10 während der Verwendung in der Turbomaschine unwirksam gemacht wird. Anders ausgedrückt kann das Material der Beilage 12 und der Haltestruktur 14 (oder irgendein anderer Faktor, der den WAK beeinflusst) verschieden sein, aber die Beilage 12 und die Haltestruktur 14 können so ausgeführt sein, dass eine Diffusionsverbindung zwischen ihnen nicht beschädigt oder unwirksam gemacht wird, wenn die Dichtung 10 einer zyklischen thermischen Belastung ausgesetzt ist, wenn sie in einem Dichtungsspalt einer Turbine verwendet wird. As shown in FIGS. 1-5, the holding structure 14 can be connected to a holding surface or holding side 24 of the insert 12 which is essentially opposite the sealing surface 22. In some embodiments, the retaining structure 14 can be metallic, such as metallic material having the properties described above with respect to the insert 12. The insert 12 and the retaining structure 14 can be made of the same or substantially the same metallic material and thereby the same or substantially have the same coefficient of thermal expansion (hereinafter CTE). However, the insert 12 and the retaining structure 14 need not be made of the same or substantially the same material or have the same or substantially the same CTE. It is preferred, however, that the insert 12 and the retaining structure 14 are designed such that any difference in the CTE between them tears, breaks or otherwise makes ineffective due to the cyclical nature of a diffusion bond between the two, as will be further described below thermal load on the seal 10 during use in the turbomachine. As such, the CTE of the insert 12 and the CTE of the holding structure 14 can only differ by such an amount that the diffusion connection between the insert 12 and the holding structure 14 is not rendered ineffective by cyclic thermal loading of the seal 10 during use in the turbo machine. In other words, the material of the insert 12 and the retaining structure 14 (or any other factor affecting the CTE) can be different, but the insert 12 and the retaining structure 14 can be designed so that a diffusion connection between them is not damaged or rendered ineffective when the seal 10 is subjected to cyclic thermal loading when it is used in a sealing gap of a turbine.
[0040] Die Haltestruktur 14 kann irgendeine Haltestruktur, Halteelement oder Halteanordnung sein, die bzw. das in der Lage ist, sich chemisch zu binden oder zu verschmelzen (z.B. mittels einer Diffusionsverbindung) mit der Haltefläche 24 der Beilage 12 und in der Lage ist, mit der Beschichtung 16 (die chemisch mit der Beilage 12 verbunden ist) sicher mechanisch verbunden oder befestigt zu werden. Auf diese Weise kann die Beschichtung 16 mittels der Haltestruktur 14 sicher mit der Beilage 12 mechanisch verbunden oder befestigt werden. Zum Beispiel kann die Haltestruktur 14 ein im Wesentlichen poröse metallische Struktur sein (gegenüber der im Wesentlichen nicht porösen Beilage 12), die Ausnehmungen oder Zwischenräume für Halteteile der Beschichtung 16 darin enthält. Der Begriff „porös“ wird hierin mit Bezug auf die Haltestruktur 14 verwendet, um eine Struktur, ein Element oder Elemente oder Mechanismen zu beschreiben, die Poren, Kanäle, Zwischenräume, Aussparungen, Vertiefungen oder andere innere Räume aufweisen, die es der Beschichtung 16 individuell und/oder kollektiv ermöglichen, sich in die Haltestruktur 14 von der oberen oder äusseren Fläche der Haltestruktur 14 in eine Richtung zu erstrecken, die sich zu der Beilage 12 hin erstreckt und dass zumindest einige Abschnitte der Beschichtung 16 zwischen der Dichtfläche 24 der Beilage 12 und zumindest einem Abschnitt der Haltestruktur 14 in einer Richtung angeordnet sind, die sich zumindest allgemein weg von der Dichtfläche 24 der Beilage 12 erstreckt, wie etwa im Wesentlichen normal zu der Dichtfläche 24 von der Beilage 12. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Haltestruktur 14 ein poröses metallisches Netz, Gitter, Wabenstruktur oder webartige Struktur mit verschlungenen, verwobenen oder ineinander gemischten Elementen, Fasern oder Teilen sein, wie es in den Figuren 1 - 5 gezeigt ist. The holding structure 14 can be any holding structure, holding element or holding arrangement that is able to chemically bond or fuse (e.g. by means of a diffusion bond) with the holding surface 24 of the insert 12 and is able to to be securely mechanically bonded or attached to the coating 16 (which is chemically bonded to the insert 12). In this way, the coating 16 can be securely mechanically connected or fastened to the insert 12 by means of the holding structure 14. For example, the holding structure 14 can be a substantially porous metallic structure (opposite the substantially non-porous insert 12) that contains recesses or spaces for holding parts of the coating 16 therein. The term “porous” is used herein with reference to the retaining structure 14 to describe a structure, element or elements or mechanisms that have pores, channels, spaces, recesses, depressions or other internal spaces that are unique to the coating 16 and / or collectively allow to extend into the holding structure 14 from the upper or outer surface of the holding structure 14 in a direction that extends towards the insert 12 and that at least some portions of the coating 16 between the sealing surface 24 of the insert 12 and At least a portion of the support structure 14 are disposed in a direction that extends at least generally away from the sealing surface 24 of the insert 12, such as substantially normal to the sealing surface 24 of the insert 12. In some embodiments, the support structure 14 can be a porous metallic Mesh, grid, honeycomb structure or woven structure with intertwined, interwoven or inei be mixed elements, fibers or parts, as shown in Figures 1-5.
[0041] Wie es in den Figuren 1 - 5 gezeigt ist, können zumindest einige Abschnitte der Haltestruktur 14 (z.B. Abschnitt der metallischen Maschenelemente oder Fasern) mit der Haltefläche 24 der Beilage 12 verschmolzen oder verbunden werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen können jedoch andere Abschnitte der Haltestruktur 14 von der Haltefläche 24 der Beilage 12 beabstandet sein (d.h. nicht mit der Beilage 12 verschmolzen oder verbunden sein). Zum Beispiel kann eine metallische maschenartige Haltestruktur 14 metallische Elemente oder Fasern aufweisen, die erste Abschnitte enthalten, die mit der Haltefläche 24 der Beilage 12 verschmolzen oder verbunden sind und zweite Abschnitte, die nicht mit der Beilage 12 verbunden oder verschmolzen sind und potentiell von der Haltefläche 24 der Beilage 12 beabstandet sind. Auf diese Weise kann nur ein Anteil oder Abschnitt der Haltestruktur 14 mit der Beilage 12 verbunden oder verschmolzen sein, während der verbleibende Anteil oder Abschnitt der Haltestruktur 14 verbunden ist mit (z.B. mechanisch angebracht) oder weg ragt von dem verbundenen oder verschmolzenen Abschnitt. As shown in Figures 1-5, at least some portions of the support structure 14 (e.g., portions of the metallic mesh elements or fibers) may be fused or connected to the support surface 24 of the insert 12. In some embodiments, however, other portions of the support structure 14 may be spaced from the support surface 24 of the insert 12 (i.e., not fused or bonded to the insert 12). For example, a metallic mesh-like support structure 14 may include metallic elements or fibers that include first portions that are fused or connected to the support surface 24 of the insert 12 and second portions that are not joined or fused to the insert 12 and potentially from the support surface 24 of the insert 12 are spaced apart. In this manner, only a portion or portion of the support structure 14 can be connected or fused to the insert 12, while the remaining portion or portion of the support structure 14 is connected to (e.g., mechanically attached) or protrudes away from the connected or fused portion.
[0042] Die Beilage 12 und zumindest ein Abschnitt der Haltestruktur 14 können miteinander verbunden oder verschmolzen werden, so dass ihre Befestigung in der Lage ist, effektiv den Temperaturen, Drücken und anderen Bedingungen standzuhalten, die sie in einem Dichtungsspalt einer Turbine erfahren. Zum Beispiel können die Beilage 12 und zumindest ein Abschnitt der Haltestruktur 14 auf solche Weise verbunden oder verschmolzen sein, dass eine monolithische chemische Verbindung dazwischen hergestellt ist. In einigen Ausführungsbeispielen können die Beilage 12 und der zumindest eine Abschnitt der Haltestruktur 14 stofflich fest miteinander verschweisst werden, wie etwa mittels einer Diffusionsverbindung. In einigen Ausführungsbeispielen können die Beilage 12 und die Haltestruktur 14 mittels Diffusionsverbindung durch zumindest eine Hochtemperaturlötstelle miteinander verbunden sein. The shim 12 and at least a portion of the support structure 14 can be joined or fused together so that their attachment is able to effectively withstand the temperatures, pressures and other conditions they experience in a sealing gap of a turbine. For example, the shim 12 and at least a portion of the support structure 14 may be joined or fused in such a way that a monolithic chemical bond is established therebetween. In some exemplary embodiments, the insert 12 and the at least one section of the holding structure 14 can be firmly welded to one another, such as by means of a diffusion connection. In some exemplary embodiments, the insert 12 and the holding structure 14 can be connected to one another by means of a diffusion connection through at least one high-temperature soldering point.
[0043] Die Beilage 12 und/oder die Haltestruktur 14 der Beilage 10 können eine oder mehrere Schutzbeschichtungen (nicht veranschaulicht) aufweisen, die aufgebracht oder angeordnet sind über oder an deren äusserer Oberfläche. Zum Beispiel kann zumindest ein Abschnitt der äusseren Oberfläche der Beilage 12, wie etwa die Dichtfläche 22 oder die Haltefläche 24 und/oder zumindest ein Abschnitt der äusseren Oberfläche der Haltestruktur 14 zumindest eine Schutzbeschichtung oder Schutzlage aufweisen. Anders ausgedrückt kann zumindest ein Abschnitt der äusseren Oberflächen der Beilage 12 (zum Beispiel die Haltefläche 24) und/oder die Haltestruktur 14 durch eine Schutzbeschichtung gebildet sein, die die darunter liegende metallische Komponente (das heisst, die metallische Beilage 12 oder die metallische Haltestruktur 14) überdeckt. Als solche können der Abschnitt oder die Abschnitte der Beilage 12 und/oder der Haltestruktur 14, die Schutzbeschichtung oder Schutzlage enthalten. Zum Beispiel kann die Haltestruktur 14 mit einer Schutzbeschichtung verbunden sein, die die Beilage 12 abdeckt und die Haltefläche 24 bildet. Die Schutzbeschichtung (en) der metallische Beilage 12 und/oder der metallische Haltestruktur 14 können ausgebildet sein, um im Wesentlichen eine Oxidation der darunter liegenden metallischen Komponenten zu verhindern oder zu verzögern. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann bzw. können die Schutzbeschichtung (en) der metallische Beilage 12 und/oder der metallischen Haltestruktur 14 ein Oxid, wie etwa Chromoxid oder Aluminiumoxid enthalten oder im Wesentlichen aufweisen. The insert 12 and / or the holding structure 14 of the insert 10 can have one or more protective coatings (not illustrated) which are applied or arranged over or on their outer surface. For example, at least a portion of the outer surface of the insert 12, such as the sealing surface 22 or the holding surface 24 and / or at least a portion of the outer surface of the holding structure 14 can have at least one protective coating or protective layer. In other words, at least a portion of the outer surfaces of the insert 12 (for example the holding surface 24) and / or the holding structure 14 can be formed by a protective coating that covers the underlying metallic component (that is, the metallic insert 12 or the metallic holding structure 14 ) covered. As such, the portion or portions of the insert 12 and / or the support structure 14 may include the protective coating or protective layer. For example, the holding structure 14 can be connected to a protective coating that covers the insert 12 and forms the holding surface 24. The protective coating (s) of the metallic insert 12 and / or the metallic holding structure 14 can be designed to essentially prevent or delay an oxidation of the metallic components underneath. In some exemplary embodiments, the protective coating (s) of the metallic insert 12 and / or the metallic holding structure 14 can contain or substantially comprise an oxide, such as for example chromium oxide or aluminum oxide.
[0044] Mit der Beilage 12 und dem wenigstens einem Abschnitt der Haltestruktur 14, die miteinander verbunden oder verschmolzen sind, kann die wenigstens eine Beschichtung 16 auf die Dichtung 10 aufgebracht werden, um die Beilage 12 und die Haltestruktur 14 zu schützen. Wie es in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist, kann die Beschichtung 16 auf die Dichtung 10 aufgebracht werden, so dass die Beschichtung 16 zumindest die Haltestruktur 14 und die Haltefläche 24 der Beilage 12 abdeckt oder überlagert (das heisst die Beschichtung erstreckt sich über und in die Haltestruktur 14 der Dichtung 10 und dabei über die Haltefläche 24 der Beilage 12). Die Beschichtung 16 kann im Wesentlichen die Poren und Freiräume der Haltestruktur 14 füllen und kann im Wesentlichen nicht porös sein (verglichen mit der Haltestruktur 14). Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Beschichtung auch die Seite der Haltefläche 24 und die Seitenkanten der Dichtung 10 abdecken oder überlagern, so dass die Seite der Dichtfläche 22 der Dichtung 10 die einzige Seite oder Kante der Dichtung 10 ist, die nicht durch die Beschichtung 16 abgedeckt ist oder Beschichtung 16 aufweist. With the insert 12 and the at least one portion of the holding structure 14 that are connected or fused to one another, the at least one coating 16 can be applied to the seal 10 in order to protect the insert 12 and the holding structure 14. As shown in FIGS. 1 and 2, the coating 16 can be applied to the seal 10 so that the coating 16 covers or overlays at least the holding structure 14 and the holding surface 24 of the insert 12 (i.e. the coating extends over and into the holding structure 14 of the seal 10 and thereby over the holding surface 24 of the insert 12). The coating 16 can substantially fill the pores and spaces of the holding structure 14 and can be substantially non-porous (compared to the holding structure 14). In some embodiments, the coating may also cover or overlay the side of the retaining surface 24 and the side edges of the seal 10 so that the side of the sealing surface 22 of the seal 10 is the only side or edge of the seal 10 that is not covered by the coating 16 or coating 16.
[0045] Die Beschichtung 16 kann bzw. können ein oder mehrere Beschichtungsmaterial(ien) sein, das bzw. die wirksam sind, und ein chemisches Zusammenwirken im Wesentlichen zu vermeiden und im Wesentlichen ein thermisches Zusammenwirken von zumindest der metallischen Beilage 12 (und potenziell der Haltestruktur 14) zu begrenzen, wenn die Dichtung 10 in einem Dichtungsspalt einer Turbine verwendet wird, wie etwa einem Dichtungsspalt, der durch Komponenten einer Hochtemperaturgasturbine gebildet ist, wie etwa Statorkomponenten. Wie es nachfolgend weiter erläutert wird, kann die Beschichtung 16 auf der Haltestruktur 14 dazu ausgeführt sein, die ersten und zweiten Dichtflächen der ersten und zweiten Komponenten, die einen Dichtungsspalt bilden, dichtend zu beaufschlagen, um im Wesentlichen das Hindurchtreten von Gasen, Flüssigkeiten und/oder Feststoffen durch den Zwischenraum oder die Verbindung der ersten und zweiten Komponente zu verhindern. Auf diese Weise kann die Beschichtung 16 wirksam sein, um im Wesentlichen Silizidbildung, Oxidation, thermisches Kriechen und/oder Verschleiss von zumindest der metallischen Beilage 12 (und potenziell der Haltestruktur 14) während der Verwendung der Dichtung 10 in einem solchen Dichtungsspalt einer Turbine zu verhindern. Anders ausgedrückt ermöglicht es die Beschichtung 16 metallisch basierte Dichtungen, wie etwa die Dichtung 10 mit der einen oder den mehreren metallischen Beilagen 12 (und potenziell der Haltestruktur 14) in Hochtemperaturgasturbinenanwendungen verwendet zu werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Beschichtung 16 ein Keramik-, Glas- oder Emailmaterial sein, das wirksam in Schutz (zum Beispiel verhindern oder reduzierend von Oxidation, Silizidbildung, thermischen Kriechen, Verschleiss, usw.) zumindest der metallischen Beilage 12 und/oder der Haltestruktur 14. The coating 16 may be one or more coating material (s) that are effective and substantially avoid chemical interaction and substantially thermal interaction of at least the metallic shim 12 (and potentially the Holding structure 14) when the seal 10 is used in a sealing gap of a turbine, such as a sealing gap formed by components of a high temperature gas turbine, such as stator components. As will be further explained below, the coating 16 on the holding structure 14 can be designed to act on the first and second sealing surfaces of the first and second components, which form a sealing gap, in a sealing manner in order to essentially prevent the passage of gases, liquids and / or or to prevent solids through the gap or connection of the first and second components. In this way, the coating 16 can be effective to essentially prevent silicide formation, oxidation, thermal creep and / or wear of at least the metallic shim 12 (and potentially the support structure 14) during use of the seal 10 in such a sealing gap of a turbine . In other words, the coating 16 enables metal based seals, such as the seal 10 with the one or more metal shims 12 (and potentially the support structure 14) to be used in high temperature gas turbine applications. In some exemplary embodiments, the coating 16 can be a ceramic, glass or enamel material that is effective in protecting (for example preventing or reducing oxidation, silicide formation, thermal creep, wear, etc.) at least the metallic insert 12 and / or the holding structure 14th
[0046] Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Beschichtung 16 aus einer kristallinen-glasartigen oder glaskeramischen Zusammensetzung gebildet sein. In einigen dieser Ausführungsbeispiele kann die Beschichtung 16 Metalloxide, Nitride oder Oxinitride enthalten. Zum Beispiel kann die Beschichtung 16 stabilisiertes oder nicht stabilisiertes Zirkoniumoxid, Aluminiumoxid, Titaniumoxid, Zirkonate, Titanate, Aluminate, Tantalate und Niobate alkalischer Erden und/oder seltener Erden, Wolframate, Molybdate, Silikatborate, Phosphate, Siliziumnitrite, Siliziumkarbide, intermetallische Verbindungen, wie etwa MAX-Phasen-Materialien (Ti2AlC) und Kombinationen davon. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Beschichtung 16 aus einer Hochtemperaturemailverbindung gebildet sein. Zum Beispiel kann die Beschichtung 16 alkalische/alkalische Erden Alumino-Boro-Phosphor-Silikat-Glase und -Füller enthalten. Die Beschichtung 16 (ob Keramik-, Glas- oder Emailmaterial) kann eine erforderliche hohe Schmelztemperatur und Fliesseigenschaften aufweisen, um die optimale Stabilität und Übereinstimmung bei den Betriebszuständen der Dichtung 10 bereitzustellen. In some embodiments, the coating 16 can be formed from a crystalline-vitreous or glass-ceramic composition. In some of these embodiments, the coating 16 may include metal oxides, nitrides, or oxynitrides. For example, the coating 16 can be stabilized or unstabilized zirconium oxide, aluminum oxide, titanium oxide, zirconates, titanates, aluminates, tantalates and niobates of alkaline earths and / or rare earths, tungstates, molybdates, silicate borates, phosphates, silicon nitrites, silicon carbides, intermetallic compounds, such as MAX phase materials (Ti2AlC) and combinations thereof. In some embodiments, the coating 16 can be formed from a high temperature enamel compound. For example, the coating 16 may include alkaline / alkaline earths, aluminoboro-phosphorus-silicate glasses and fillers. The coating 16 (whether ceramic, glass or enamel material) can have a required high melting temperature and flow properties in order to provide the optimum stability and conformity in the operating states of the seal 10.
[0047] Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Beschichtung 16 (und/oder andere hierin beschriebene Schutzbeschichtungen) auf der metallischen Beilage (und/oder der metallischen Haltestruktur 14) zumindest teilweise durch die Diffusion von ausgewählten Spezien in und/oder durch die Reaktion mit der metallischen Beilage 12 (und/oder der metallischen Haltestruktur 14) gebildet werden, um metallische(s) Silizid(e) und/oder zumindest eine Oxidschicht auf der metallische Beilage 12 (und/oder der metallischen Haltestruktur 14) zu bilden. Das metallische Silizid bzw. die metallischen Suizide, die durch die Diffusion/Reaktion der ausgewählten Spezies und der metallischen Beilage 12 (und/oder der metallischen Haltestruktur 14) gebildet werden, können gegenüber Oxidation resistent sein. Der eine oder die mehreren Oxidschichten, die durch die Diffusion/Reaktion der ausgewählten Spezien und der metallischen Beilage 12 (und/oder der metallischen Haltestruktur 14) gebildet werden, können vernachlässigbare Sauerstoffdiffusionseigenschaften dort hindurch aufweisen, wodurch die metallische Beilage 12 (und/oder die metallische Haltestruktur 14) geschützt werden. Zum Beispiel kann Si verwendet werden und diffundiert werden in und/oder reagieren mit der metallischen Beilage 12 (und/oder der metallischen Haltestruktur 14). Bei einigen Ausführungsbeispielen können die ausgewählten Spezies zur Bildung des metallischen Silizids bzw. der metallischen Silizide und/oder der zumindest einen Oxidschicht Al, Si, B, Legierungen davon oder Kombinationen davon aufweisen. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die metallische Beilage 12 (und/oder die metallische Haltestruktur 14) feuerfestes Metall enthalten oder daraus gebildet sein, wie etwa Mo, W, Legierungen davon oder Kombinationen davon, und die feuerfeste metallische Beilage 12 (und/oder Haltestruktur 14) kann eine Silizidschicht und/oder eine Aluminiumoxidschutzschicht zumindest als einen Abschnitt der Beschichtung 16 aufweisen. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das metallische Silizid bzw. können die metallischen Silizide und/oder die zumindest eine Oxidschicht durch eine Reaktion zwischen einem Festbett der ausgewählten Spezies (zum Beispiel in einem Pulver oder derartigen Form) und der metallischen Beilage 12 (und/oder der metallischen Haltestruktur 14) bei hohen Temperaturen gebildet werden (das heisst, eine Bett-Silizidier-/Oxidschicht-Verfahren). Bei anderen Ausführungsbeispielen können das metallische Silizid bzw. die metallischen Silizide und/oder die wenigstens eine Oxidschicht auf der metallischen Beilage 12 (und/oder der Haltestruktur 14) durch eine oder mehrere Beschichtungen der ausgewählten Spezies gebildet sein (zum Beispiel metallische Elemente/Legierungen) durch Dampfphasenabscheidung (zum Beispiel chemische Gasphasenabscheidung (CVD) oder physikalische Gasphasenabscheidung (PVD)), gefolgt von einer chemischen Behandlung und/oder Wärmebehandlung. In some embodiments, the coating 16 (and / or other protective coatings described herein) on the metallic insert (and / or the metallic support structure 14) can be at least partially due to the diffusion of selected species in and / or by reaction with the metallic Insert 12 (and / or the metallic holding structure 14) are formed in order to form metallic (s) silicide (s) and / or at least one oxide layer on the metallic insert 12 (and / or the metallic holding structure 14). The metallic silicide or metallic suicides that are formed by the diffusion / reaction of the selected species and the metallic insert 12 (and / or the metallic holding structure 14) can be resistant to oxidation. The one or more oxide layers formed by the diffusion / reaction of the selected species and the metallic insert 12 (and / or the metallic support structure 14) may have negligible oxygen diffusion properties therethrough, whereby the metallic insert 12 (and / or the metallic holding structure 14) are protected. For example, Si can be used and diffused into and / or react with the metallic insert 12 (and / or the metallic support structure 14). In some exemplary embodiments, the selected species for forming the metallic silicide or metallic silicides and / or the at least one oxide layer can comprise Al, Si, B, alloys thereof, or combinations thereof. In some embodiments, the metallic insert 12 (and / or the metallic support structure 14) may include or be formed from refractory metal, such as Mo, W, alloys thereof, or combinations thereof, and the refractory metallic insert 12 (and / or the support structure 14). may have a silicide layer and / or an aluminum oxide protective layer at least as a portion of the coating 16. In some embodiments, the metallic silicide or the metallic silicides and / or the at least one oxide layer can be produced by a reaction between a fixed bed of the selected species (for example in a powder or such form) and the metallic insert 12 (and / or the metallic Holding structure 14) can be formed at high temperatures (i.e., a bed-siliciding / oxide layer process). In other exemplary embodiments, the metallic silicide or metallic silicides and / or the at least one oxide layer on the metallic insert 12 (and / or the holding structure 14) can be formed by one or more coatings of the selected species (for example metallic elements / alloys). by vapor phase deposition (e.g. chemical vapor deposition (CVD) or physical vapor deposition (PVD)) followed by chemical treatment and / or heat treatment.
[0048] Bei einigen Ausführungsbeispielen der keramischen Beschichtung 16 kann die keramische Beschichtung 16 aus einer giessfähigen Zusammensetzung mit hoher Viskosität, wie etwa einem giessfähigen Zement (zum Beispiel COTRONICS 904 oder 989) gebildet sein. Die giessfähige Zusammensetzung mit hoher Viskosität kann auf die Verbindung der Beilage 12 und der Haltestruktur 14 durch Siebdruck oder Kontaktauftrag aufgebracht sein. Nachdem die giessfähige Zusammensetzung der Beschichtung 16 auf die Verbindung der Beilage 12 und der Haltestruktur 14 aufgebracht wurde, kann überschüssiges Material der Beschichtung 16 durch einen Schaber bis auf eine gewünschte oder erforderliche Dicke auf der Dichtung 10 entfernt werden (zum Beispiel eine bestimmte Menge von giessfähiger Zusammensetzung der Beschichtung auf oder über der äusseren Oberfläche der Haltestruktur 14). Die aufgebrachte und abgeschabte „ungesinterte“ Beschichtung kann weiter verarbeitet werden, um das Material der Beschichtung 16 zu verdichten und chemisch mit der Verbindung der Beilage 12 und der Haltestruktur 14 durch Aushärten und Wärmebehandlung zu binden. Das Aushärten kann das Material der Beschichtung 16 setzen und die Wärmebehandlung kann das Material der Beschichtung 16 verdichten, bis zu einem Zustand mit geschlossener Porosität, um schliesslich die Beschichtung 16 auf der Verbindung der Beilage 12 und der Haltestruktur 14 zu bilden. Wie oben angegeben kann an die Beschichtung 14 mit der metallischen Beilage 12 selbst oder mit einer Schutzbeschichtung verbunden werden, die die metallische Beilage 12 überdeckt. In some embodiments of the ceramic coating 16, the ceramic coating 16 may be formed from a pourable composition having a high viscosity, such as a pourable cement (e.g., COTRONICS 904 or 989). The pourable composition with high viscosity can be applied to the connection of the insert 12 and the holding structure 14 by screen printing or contact application. After the pourable composition of the coating 16 has been applied to the connection of the insert 12 and the holding structure 14, excess material of the coating 16 can be removed by a scraper to a desired or required thickness on the seal 10 (for example a certain amount of pourable Composition of the coating on or above the outer surface of the holding structure 14). The applied and scraped off “unsintered” coating can be processed further in order to compact the material of the coating 16 and to bond it chemically to the compound of the insert 12 and the holding structure 14 by curing and heat treatment. The curing can set the material of the coating 16 and the heat treatment can compact the material of the coating 16 to a state with closed porosity, in order to finally form the coating 16 on the connection of the insert 12 and the holding structure 14. As indicated above, the coating 14 can be connected to the metallic insert 12 itself or to a protective coating that covers the metallic insert 12.
[0049] In einigen Ausführungsbeispielen der Glas- oder Emailbeschichtung 16 kann die Beschichtung 16 durch glas- oder emailbasierte Zusammensetzung in einer streichbaren Form gebildet werden. Die streichbare Form von glas- oder emailbasierten Zusammensetzungen kann eine relativ geringe Viskosität aufweisen, die es ermöglicht, die glas- oder emailbasierte Zusammensetzung auf die Verbindung der Beilage 12 und der Haltestruktur 14 zu streichen oder die Verbindung der Beilage 12 und der Haltestruktur 14 kann durch Eintauchen oder Sprühen mit der glas- oder emailbasierten Zusammensetzung beschichtet werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die glas- oder emailbasierte Zusammensetzung ein Lösungsmittel oder dergleichen aufweisen, um die Viskosität der Zusammensetzung zu reduzieren. Nachdem die glas- oder emailbasierte Zusammensetzungen auf die die Verbindung der Beilage 12 und der Haltestruktur 14 aufgebracht wurden, können die Zusammensetzungen getrocknet werden, um die Lösungsmittel von den aufgebrachten Zusammensetzungen zu entfernen. Nach dem Trocknen der aufgebrachten glas- oder emailbasierten Zusammensetzungen auf der Verbindung der Beilage 12 und der Haltestruktur 14, können die Zusammensetzungen wärmebehandelt werden, um eine im Wesentlichen dichte, glatte, glasartige Beschichtung zu bilden, die chemisch und mechanisch mit der Beilage 12 und der Haltestruktur 14 verbunden ist. In some embodiments of the glass or enamel coating 16, the coating 16 can be formed by a glass or enamel based composition in a paintable form. The paintable form of glass or enamel-based compositions can have a relatively low viscosity, which enables the glass or enamel-based composition to be painted onto the connection of the insert 12 and the holding structure 14, or the connection of the insert 12 and the holding structure 14 can through Dipping or spraying can be coated with the glass or enamel-based composition. In some embodiments, the glass or enamel based composition can include a solvent or the like to reduce the viscosity of the composition. After the glass or enamel-based compositions have been applied to the joint of insert 12 and support structure 14, the compositions can be dried to remove solvents from the applied compositions. After the applied glass or enamel-based compositions have dried on the joint of the insert 12 and the support structure 14, the compositions can be heat treated to form a substantially dense, smooth, vitreous coating that chemically and mechanically bond with the insert 12 and the Holding structure 14 is connected.
[0050] Bei einigen alternativen Ausführungsformen kann die Zusammensetzung der Beschichtung 16 als Präkursor formuliert sein. Zum Beispiel kann die Zusammensetzung der Beschichtung durch ein gelierbare Sol von Präkursorsalzen, wie etwa Hydraten, Carboxylen, Alkoxiden mit einem bestimmten Anteil, der als Füller hinzugefügt ist, gebildet werden. Das gelierbare Soul kann auf die Verbindung der Beilage 12 und der Haltestruktur 14 angewendet werden, um die Beschichtung 16 durch irgendeines der vorgenannten Verfahren gebildet zu werden. In some alternative embodiments, the composition of the coating 16 can be formulated as a precursor. For example, the composition of the coating can be formed by a gellable sol of precursor salts such as hydrates, carboxyls, alkoxides with a certain proportion which is added as a filler. The gellable soul can be applied to the joint of the insert 12 and the support structure 14 to form the coating 16 by any of the foregoing methods.
[0051] Wie es vorstehend erläutert wurde, kann die Beschichtung 16 (unabhängig davon, ob sie Keramik, Glas oder Email ist) auf die metallische Beilage 12 und die metallische Haltstruktur 14 aufgebracht werden, so dass die Beschichtung 16 zumindest anfangs chemisch direkt mit der metallische Beilage 12 (zum Beispiel über oder auf der Haltefläche 24 der metallischen Beilage 12) und/oder der metallischen Haltestruktur 14 chemisch verbunden oder gekoppelt ist. Wie es auch oben angegeben ist, können die metallische Beilage 12 und/oder die metallische Haltestruktur 14 eine Schutzbeschichtung aufweisen. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Beschichtung 16 chemisch mit der Schutzbeschichtung verbunden sein (wodurch sie indirekt chemisch mit der metallischen Beilage 12 und/oder der metallischen Haltestruktur 14 verbunden ist). As explained above, the coating 16 (regardless of whether it is ceramic, glass or enamel) can be applied to the metallic insert 12 and the metallic support structure 14, so that the coating 16 at least initially chemically directly with the metallic insert 12 (for example above or on the holding surface 24 of the metallic insert 12) and / or the metallic holding structure 14 is chemically connected or coupled. As indicated above, the metallic insert 12 and / or the metallic holding structure 14 can have a protective coating. In some embodiments, the coating 16 may be chemically bonded to the protective coating (whereby it is indirectly chemically bonded to the metallic insert 12 and / or the metallic retaining structure 14).
[0052] Die Beschichtung 16 kann im Wesentlichen Leerräume der Haltestruktur 14 auffüllen (aufweisend irgendwelche Räume zwischen der Haltestruktur 14 und der Beilage 12, wie es nachfolgend weiter erläutert ist) und sich über die obere Fläche oder äussere Fläche der Haltestruktur 14 erstrecken (um dadurch die Haltefläche 22 der Beilage 12 abzudecken). Wie es nachfolgend weiter erläutert wird, kann die Haltestruktur 14 chemisch mit der Beilage 12 verbunden und dazu ausgebildet sein, sich mechanisch mit der Beschichtung 16 zu verbinden. Auf diese Weise kann die Beschichtung 16, die wirksam ist, um die metallische Beilage 12 thermisch und chemisch zu isolieren, zumindest anfänglich sowohl chemisch verbunden als auch mechanisch befestigt sein mit der metallischen Beilage 12 und der metallischen Haltestruktur 14. The coating 16 can essentially fill voids of the support structure 14 (having any spaces between the support structure 14 and the insert 12, as will be further explained below) and extend over the upper surface or outer surface of the support structure 14 (thereby to to cover the holding surface 22 of the insert 12). As will be explained further below, the holding structure 14 can be chemically bonded to the insert 12 and designed to bond mechanically to the coating 16. In this way, the coating 16, which is effective to thermally and chemically insulate the metallic insert 12, can at least initially be both chemically bonded and mechanically attached to the metallic insert 12 and the metallic holding structure 14.
[0053] Dazu, dass die Beschichtung 16 dauerhaft und zuverlässig einen Schutz zumindest für die metallische Beilage 12 (und potentiell für die metallische Haltestruktur 14) bereitstellt, kann die Haltestruktur 14 wirksam sein, im Aufrechterhalten der Anbringung oder Abdeckung der Beschichtung 16 über der metallischen Beilage 12 - wie etwa Seiten, Kanten und Abschnitte von zumindest der metallischen Beilage 12, die während der Verwendung der Dichtung 10 in einem Dichtungsspalt der Turbine 10 ausgesetzt sind. Zum Beispiel kann die chemische Verbindung oder Kopplung zwischen einer Keramik- oder Glasbeschichtung 16 und der metallischen Beilage 12 und der metallischen Haltestruktur 14 (oder einer Schutzbeschichtung darauf) möglicherweise den thermischen Zyklen der Beilage 12 (die während der Verwendung der Beilage 12 z.B. auftreten) aufgrund der thermischen Unangepasstheit zwischen der Keramik- oder Glasbeschichtung 16 und der metallischen Beilage 12 und der metallischen Haltestruktur 14 möglicherweise nicht standhalten. Wie es in Figuren 1 und 2 gezeigt und oben erläutert ist, kann die metallische Haltestruktur 14 mit der metallischen Beilage 12 verbunden oder verschmolzen sein und die Beschichtung 14 kann zumindest durch oder innerhalb von Freiräumen der Haltestruktur 14 bereitgestellt sein. Genauer kann sich die Beschichtung 14 jedoch auch erstrecken oder angeordnet sein zumindest teilweise zwischen der Beilage 12 und Abschnitten der Haltestruktur 14 in eine Richtung, die sich zumindest allgemein weg von der Dichtfläche 22 der Beilage 12 erstreckt. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Beschichtung 14 zumindest teilweise zwischen der Beilage 12 und individuellen Elementen, Fasern oder Abschnitten der Haltestruktur 14 (oder Teilen davon) in einer Richtung angeordnet sein, die sich im Wesentlichen normal zu der Haltefläche 24 der Beilage 12 erstreckt. Die Beschichtung 14 kann bereitgestellt sein oder sich erstrecken im Wesentlichen um Fasern, Elemente oder Abschnitte der Haltestruktur 14 (ausser den Abschnitten davon, die mit der Beilage 12 verschmolzen oder verbunden sind). Auf diese Weise stellt die Haltestruktur 14 eine mechanische Befestigung der Beschichtung 14 mit der metallischen Beilage 12 bereit, die die Beschichtung 14 daran hindert, sich von der Beilage 12 zu lösen oder zu trennen, weil zumindest einige der Fasern, Elemente oder Abschnitte der Haltestruktur 14 mit der metallischen Beilage 12 verbunden oder verschmolzen sind und Abschnitte der Beschichtung 14 zwischen der Beilage 12 und den Abschnitten der Haltestruktur 14 angeordnet sind. Wenn zum Beispiel die chemische Verbindung zwischen der Beschichtung 16 und der metallischen Beilage 12 und/oder der metallischen Haltestruktur 14 (oder einer Schutzbeschichtung darauf) aufgrund einer thermischen Unangepasstheit dazwischen ausfällt, stellt die Anordnung der Beschichtung 16 im Wesentlichen um die Fasern, Elemente oder Abschnitte der Haltestruktur 14 (z.B. über die äussere Fläche der Haltefläche 24 und zwischen den Abschnitten der Haltefläche 24 und der Beilage 12) eine mechanische Befestigung bereit, die verhindert, dass die Beschichtung 16 von der metallischen Beilage 12 (mittels der metallischen Haltestruktur 14) abgelöst oder getrennt wird. In order that the coating 16 provides permanent and reliable protection at least for the metallic insert 12 (and potentially for the metallic support structure 14), the support structure 14 can be effective in maintaining the attachment or covering of the coating 16 over the metallic one Insert 12 - such as sides, edges and portions of at least the metallic insert 12 that are exposed in a sealing gap of the turbine 10 during use of the seal 10. For example, the chemical bond or coupling between a ceramic or glass coating 16 and the metallic insert 12 and the metallic support structure 14 (or a protective coating thereon) may possibly be due to the thermal cycling of the insert 12 (e.g. occurring during use of the insert 12) may not be able to withstand the thermal mismatch between the ceramic or glass coating 16 and the metallic insert 12 and the metallic retaining structure 14. As shown in FIGS. 1 and 2 and explained above, the metallic holding structure 14 can be connected or fused to the metallic insert 12 and the coating 14 can be provided at least by or within free spaces of the holding structure 14. More precisely, however, the coating 14 can also extend or be arranged at least partially between the insert 12 and sections of the holding structure 14 in a direction that extends at least generally away from the sealing surface 22 of the insert 12. In some embodiments, the coating 14 may be at least partially disposed between the insert 12 and individual elements, fibers, or portions of the support structure 14 (or portions thereof) in a direction that extends substantially normal to the support surface 24 of the insert 12. The coating 14 may be provided or extend substantially around fibers, elements, or portions of the support structure 14 (other than portions thereof that are fused or bonded to the insert 12). In this way, the holding structure 14 provides a mechanical attachment of the coating 14 to the metallic insert 12, which prevents the coating 14 from becoming detached or separating from the insert 12 because at least some of the fibers, elements or portions of the holding structure 14 are connected or fused to the metallic insert 12 and sections of the coating 14 are arranged between the insert 12 and the sections of the holding structure 14. For example, if the chemical bond between the coating 16 and the metallic insert 12 and / or the metallic support structure 14 (or a protective coating thereon) fails due to a thermal mismatch therebetween, the arrangement of the coating 16 is essentially around the fibers, elements or sections the holding structure 14 (e.g. via the outer surface of the holding surface 24 and between the sections of the holding surface 24 and the insert 12) a mechanical fastening that prevents the coating 16 from being detached from the metallic insert 12 (by means of the metallic holding structure 14) or is separated.
[0054] Wie oben angegeben, können Abschnitte der Beschichtung 14 zwischen der metallischen Beilage 12 und Abschnitten der Haltestruktur 14 angeordnet sein, die von der metallischen Beilage 12 beabstandet sind (z.B. Abschnitte, die nicht mit der metallischen Beilage 12 verbunden oder verschmolzen sind, sondern vielmehr davon weg ragen oder verbunden sind mit Abschnitten, die verbunden oder verschmolzen sind mit der metallischen Beilage 12). Abschnitte der Beschichtung 14 können auch zwischen der metallischen Beilage 12 und Abschnitten der Haltestruktur 14 angeordnet sein, die mit der metallischen Beilage 12 verbunden oder verschmolzen sind. Wie es in den Figuren 1 und 5 z.B. gezeigt ist, können die Fasern, Elemente oder Abschnitte der Haltestruktur 14, die mit der metallischen Beilage 12 verbunden oder verschmolzen sind, eine Form aufweisen oder definieren, die einen Raum oder Freiraum 26 zwischen den Fasern, Elementen oder Abschnitten der Haltestruktur 14 und der Haltefläche 24 der Beilage 12 bereitstellen oder bilden. In dem beispielhaft veranschaulichten Ausführungsbeispiel in den Figuren 1 , 4 und 5, sind die Fasern, Elemente oder Abschnitte der Haltestruktur 14, die mit der Haltefläche 24 der Beilage 12 verbunden oder verschmolzen sind, im Querschnitt im Wesentlichen kreisförmig, so dass ein Raum oder Freiraum 26 zwischen den betreffenden Fasern, Elementen oder Abschnitten der Haltestruktur 14 und der Haltefläche 24 der Beilage 12 gebildet ist. Andere Konfigurationen der Haltestruktur 14, die einen solchen Raum oder Freiraum 26 zwischen der Haltefläche oder Halteseite 24 der Beilage 12 und der Haltestruktur 14 (im verbundenen Zustand) bilden, können verwendet werden. Auf diese Weise kann die Form oder Ausführung der Fasern, Elemente oder Abschnitte der Haltestruktur 14 der Beschichtung 14 ermöglichen, zwischen den verbundenen Abschnitten der Haltestruktur 14 und der Dichtfläche oder Dichtseite 24 der Beilage 12 angeordnet zu werden (z.B. in einer Richtung, die sich allgemein wegstreckt von oder im Wesentlichen normal zu der Dichtfläche 24). As indicated above, portions of the coating 14 can be arranged between the metallic insert 12 and portions of the holding structure 14 that are spaced apart from the metallic insert 12 (for example, sections that are not connected or fused to the metallic insert 12, but rather rather, protrude away from it or are connected with sections that are connected or fused to the metallic insert 12). Sections of the coating 14 can also be arranged between the metallic insert 12 and sections of the holding structure 14 that are connected or fused to the metallic insert 12. As shown in FIGS. 1 and 5, for example, the fibers, elements or portions of the holding structure 14 that are connected or fused to the metallic shim 12 can have or define a shape that defines a space or free space 26 between the fibers, Provide or form elements or sections of the holding structure 14 and the holding surface 24 of the insert 12. In the exemplary embodiment illustrated in FIGS. 1, 4 and 5, the fibers, elements or sections of the holding structure 14, which are connected or fused to the holding surface 24 of the insert 12, are essentially circular in cross section, so that a space or free space 26 is formed between the relevant fibers, elements or sections of the holding structure 14 and the holding surface 24 of the insert 12. Other configurations of the holding structure 14 that form such a space or free space 26 between the holding surface or side 24 of the insert 12 and the holding structure 14 (in the connected state) can be used. In this way, the shape or design of the fibers, elements or sections of the holding structure 14 can enable the coating 14 to be arranged between the connected sections of the holding structure 14 and the sealing surface or sealing side 24 of the insert 12 (e.g. in a direction that generally extends extends away from or substantially normal to the sealing surface 24).
[0055] Figur 6 veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer beispielhaften Spaltdichtungsanordnung 110, die in einem beispielhaften Dichtungsspalt angeordnet ist, um einen beispielhaften Übergang zwischen Turbinenkomponenten, wie etwa Statorkomponeriten, abzudichten. Die beispielhafte Spaltdichtungsanordnung 110 ist im Wesentlichen ähnlich zu der beispielhaften Spaltdichtungsanordnung 10 der Figuren 1 - 5, wie sie vorstehend beschrieben wurde und daher werden gleiche Bezugszeichen mit einer vorangestellten „1“ verwendet, um gleiche Aspekte oder Funktionen zu bezeichnen und die vorstehende Beschreibung, die auf solche Aspekte oder Funktionen gerichtet ist (und die alternativen Ausführungsbeispiele dazu) kann gleichermassen auf die beispielhafte Spaltdichtungsanordnung 110 übertragen werden. Insbesondere zeigt Figur 6 einen Querschnitt eines Abschnitts einer beispielhaften Turbomaschine enthaltend eine beispielhafte erste Turbinenkomponente 142, eine benachbarte beispielhafte zweite Turbinenkomponente 144 und eine beispielhafte Verbundspaltdichtung 110, die in dem Dichtungsspalt installiert ist, der durch die erste und zweite Komponente 142, 144 gebildet ist. Die erste und zweite Turbinenkomponente 142, 144 kann eine erste und eine zweite Statorkomponente, wie etwa erste und zweite Leitschaufeln von jeweils ersten und zweiten Statoren sein. Bei anderen Ausführungsbeispielen können die ersten und zweite Komponente 142, 144 irgendeine andere benachbarte Turbomaschinenkomponente sein, wie etwa eine stationäre oder eine Übergangs- und/oder eine rotierende (d.h. eine sich bewegende) Turbinenkomponente. Anders ausgedrückt können die beispielhaften Verbundspaltdichtungen 10, 110, die hierin beschrieben sind, ausgebildet sein für oder verwendet werden mit irgendeiner Anzahl oder Art von Turbomaschinenkomponenten, die eine Dichtung zur Reduzierung einer Leckage zwischen den Komponenten erfordern. FIG. 6 illustrates a cross-sectional view of an exemplary gap seal arrangement 110, which is arranged in an exemplary sealing gap in order to seal an exemplary transition between turbine components, such as stator components. The exemplary gap seal assembly 110 is substantially similar to the exemplary gap seal assembly 10 of FIGS. 1-5, as described above, and therefore the same reference numbers are used with a prefixed “1” to denote the same aspects or functions and the above description includes the directed to such aspects or functions (and the alternative exemplary embodiments thereto) can equally be transferred to the exemplary gap seal arrangement 110. In particular, Figure 6 shows a cross-section of a portion of an exemplary turbomachine including an exemplary first turbine component 142, an adjacent exemplary second turbine component 144, and an exemplary composite gap seal 110 installed in the sealing gap formed by the first and second components 142, 144. The first and second turbine components 142, 144 may be first and second stator components, such as first and second vanes of first and second stators, respectively. In other embodiments, the first and second components 142, 144 can be any other adjacent turbomachine component, such as a stationary or a transition and / or a rotating (i.e., moving) turbine component. In other words, the exemplary composite gap seals 10, 110 described herein can be configured for or used with any number or type of turbomachine components that require a seal to reduce leakage between the components.
[0056] Der Querschnitt der beispielhaften Komponenten 142, 144 und die beispielhafte Verbundspaltdichtung 110, die in Figur 6 veranschaulicht ist, wurde entlang einer Breite der Strukturen erstellt, wodurch eine beispielhafte Breite und Dicke/Höhe der Strukturen veranschaulicht ist. Es wird bemerkt, dass die relative Breite, Dicke und Querschnittsform der in Figur 6 veranschaulichten Strukturen beispielhaft ist und die Strukturen irgendeine andere relative Breite, Dicke und Querschnittsgestalt aufweisen können. Ausserdem kann die Länge der Strukturen (die sich in die und aus der Zeichenebene der Figur 6 erstreckt) irgendeine Länge sein und die Form und Ausgestaltung der Strukturen in Längenrichtung kann irgendeine Gestalt oder Konfiguration sein. Es wird auch angegeben, dass obwohl nur zwei beispielhafte Turbinenkomponenten 142, 144 dargestellt sind, die einen Dichtungsspalt bilden, können eine Mehrzahl von Komponenten eine Mehrzahl von Dichtungsspalten bilden, die miteinander in Verbindung stehen. Zum Beispiel kann eine Mehrzahl von Turbinenkomponenten in Umfangsrichtung angeordnet sein, so dass Dichtungsspalte, die dazwischen gebildet sind, auch in Umfangsrichtung angeordnet sind und in Kommunikation miteinander stehen. Bei solchen Ausführungsbeispielen können die Spaltdichtungen 10, 110, 210 entsprechend der vorliegenden Offenbarung ausgebildet sein, um eine Mehrzahl von Dichtungsspalten zu überspannen, um eine Mehrzahl von Zwischenräumen oder Übergängen abzudichten und dabei die Leckage zwischen einer Mehrzahl von Turbinenkomponenten zu reduzieren. The cross section of the exemplary components 142, 144 and the exemplary composite gap seal 110, which is illustrated in FIG. 6, was created along a width of the structures, whereby an exemplary width and thickness / height of the structures is illustrated. It is noted that the relative width, thickness, and cross-sectional shape of the structures illustrated in Figure 6 are exemplary and the structures can have any other relative width, thickness and cross-sectional shape. In addition, the length of the structures (which extends into and out of the plane of the drawing of FIG. 6) can be any length and the shape and configuration of the structures in the longitudinal direction can be any shape or configuration. It is also indicated that although only two exemplary turbine components 142, 144 are shown defining a sealing gap, a plurality of components may form a plurality of sealing gaps that are in communication with one another. For example, a plurality of turbine components may be arranged in the circumferential direction so that sealing gaps formed therebetween are also arranged in the circumferential direction and are in communication with each other. In such embodiments, the gap seals 10, 110, 210 can be designed in accordance with the present disclosure to span a plurality of sealing gaps in order to seal a plurality of gaps or transitions and thereby reduce the leakage between a plurality of turbine components.
[0057] Wie es in Figur 6 veranschaulicht ist, können die erste und die zweite benachbarte Turbinenkomponente 142, 144 voneinander beabstandet sein, so dass sich ein Übergang, Zwischenraum oder Pfad 190 zwischen der ersten und der zweiten benachbarten Komponente 142, 144, wie etwa Statoren, erstreckt. Ein solcher Übergang 190 kann dabei eine Strömung, wie etwa eine Luftströmung, zwischen der ersten und zweiten Komponente 142, 144 zulassen. Bei einigen Ausführungen können die erste und zweite Turbinenkomponente 142, 144 zwischen einer ersten Luftströmung 150, wie etwa einer Kühlluftströmung und einer zweiten Luftströmung 160, wie etwa einer heissen Verbrennungsluftströmung, angeordnet sein. Es wird festgestellt, dass der Begriff „Luftströmung“ hierin verwendet wird, um die Bewegung von irgendeinem Material oder Zusammensetzung oder eine Kombination von Materialien oder Zusammensetzungen zu beschreiben, die durch den Übergang 190 zwischen der ersten und zweiten Turbinenkomponente 142, 144 übersetzt. As illustrated in FIG. 6, the first and second adjacent turbine components 142, 144 can be spaced apart from one another so that a transition, gap or path 190 between the first and second adjacent components 142, 144, such as Stators, extends. Such a transition 190 can allow a flow, such as an air flow, between the first and second components 142, 144. In some implementations, the first and second turbine components 142, 144 may be disposed between a first air flow 150, such as a cooling air flow, and a second air flow 160, such as a hot combustion air flow. It is noted that the term “airflow” is used herein to describe the movement of any material or composition or combination of materials or compositions that translates through the transition 190 between the first and second turbine components 142, 144.
[0058] Um eine Dichtung aufzunehmen, die sich über den Übergang 190 spannt und dabei den Übergang 190 blockiert oder auf andere Weise sperrt, können die erste und zweite benachbarte Komponente 142, 144 jeweils einen Spalt aufweisen, wie es in Figur 6 gezeigt ist. In der veranschaulichten beispielhaften Ausführungsform weist die erste Komponente 142 einen ersten Dichtungsspalt 170 und die zweite Komponente weist einen zweiten Dichtungsspalt 180 auf. Der erste und der zweite Dichtungsspalt 170, 180 können irgendeine Grösse, Gestalt oder Ausführung aufweisen, die in der Lage ist, eine Dichtung darin aufzunehmen. Zum Beispiel können der erste und der zweite Dichtungsspalt 170, 180, wie es in Figur 6 veranschaulichten beispielhaften Ausführungsform gezeigt ist, im Wesentlichen gleich zueinander ausgeführt und in einer gespiegelten Beziehung zueinander angeordnet sein, um gemeinsam einen Gesamtspalt oder eine Aussparung zu bilden, die sich von innerhalb der ersten Komponente 142 über den Übergang 190 und in die zweite Komponente 144 erstreckt. Auf diese Weise kann das Paar aus erstem und zweitem Dichtungsspalt 170, 180 gemeinsam eine Aussparung oder einen Dichtungsspalt bilden, um gegenüberliegende Abschnitte der Dichtung abzustützen, so dass die Dichtung 110 durch den Übergang 190 hindurch geht, der sich zwischen den benachbarten Komponenten 142, 144 erstreckt. In order to accommodate a seal that stretches over the transition 190 and thereby blocks the transition 190 or blocks it in some other way, the first and second adjacent components 142, 144 can each have a gap, as shown in FIG. In the illustrated exemplary embodiment, the first component 142 has a first sealing gap 170 and the second component has a second sealing gap 180. The first and second sealing gaps 170, 180 can be of any size, shape, or configuration that is capable of receiving a seal therein. For example, the first and second sealing gaps 170, 180, as shown in the exemplary embodiment illustrated in FIG extends from within the first component 142 over the transition 190 and into the second component 144. In this way, the pair of first and second sealing gaps 170, 180 can jointly form a recess or a sealing gap to support opposing portions of the gasket so that the gasket 110 passes through the transition 190 that extends between the adjacent components 142, 144 extends.
[0059] Bei einigen Anordnungen, bei denen die erste und zweite Komponente 142, 144 benachbart sind, können der erste und zweite Dichtungsspalt 170, 180 ausgebildet sein, so dass sie im Wesentlichen ausgerichtet sind (z.B. in einer gespiegelten oder symmetrischen Beziehung). Jedoch können der erste und der zweite Dichtungsspalt 170, 180 aufgrund von Herstellungs- und Montageeinschränkungen und/oder - abweichungen, wie auch thermischen Ausdehnungen, Bewegungen und dergleichen während der Verwendung versetzt, verdreht, geneigt oder auf andere Weise fehlerhaft ausgerichtet sein. In anderen Szenarien können der erste und der zweite Dichtungsspalt 170, 180 in einer gespiegelten oder symmetrischen Beziehung verbleiben, aber die relative Positionierung des ersten und zweiten Dichtungsspalts 170, 180 kann sich ändern (wie etwa durch Verwendung, Verschleiss oder Betriebszuständen). Der Begriff „fehlerhaft ausgerichtet“ ist hierin verwendet, um irgendein Szenario zu umfassen, bei dem die Spalte ihre Relativposition oder Orientierung mit Bezug zu einer nominellen oder Ausgangsposition oder Ausgangskonfiguration geändert haben. In some arrangements where the first and second components 142, 144 are adjacent, the first and second sealing gaps 170, 180 can be formed so that they are substantially aligned (e.g., in a mirrored or symmetrical relationship). However, the first and second sealing gaps 170, 180 may be displaced, twisted, inclined, or otherwise misaligned during use due to manufacturing and assembly limitations and / or variances, such as thermal expansion, movement, and the like. In other scenarios, the first and second sealing gaps 170, 180 can remain in a mirrored or symmetrical relationship, but the relative positioning of the first and second sealing gaps 170, 180 can change (such as through use, wear and tear, or operating conditions). The term “misaligned” is used herein to encompass any scenario in which the gaps have changed their relative position or orientation with respect to a nominal or home position or configuration.
[0060] Mit Bezug auf die beispielhaften ersten und zweiten Dichtungsspalte 170, 180 der beispielhaften ersten und zweiten Turbinenkomponente 142, 144 und die beispielhafte Dichtung 110 aus Figur 6, ist die beispielhafte Dichtung 110 bei einer fehlerhaft ausgerichteten Konfiguration (nicht dargestellt) vorzugsweise flexibel, um sich an die Fehlausrichtung anzupassen und den Dichtungskontakt der Beschichtung 116 mit dem ersten und zweiten Dichtungsspalt 170, 180 aufrechtzuerhalten, um den Übergang 190 wirksam zu sperren oder zu eliminieren, der sich zwischen der ersten und zweiten Turbinenkomponente 142, 144 erstreckt, um dadurch ein Zusammenwirken der ersten und zweiten Luftströmung 150, 160 zu reduzieren oder zu verhindern. Insbesondere, wie es in Figur 6 gezeigt ist, können die erste und zweite Luftströmung 150, 160 mit dem Übergang 190 zusammenwirken, so dass die erste Luftströmung 150 eine „treibende“ Luftströmung ist, die gegen die äussere Dichtfläche 122 der Beilage 112 der Dichtung 110 wirkt, um die Beschichtung 116 der Dichtung 110 gegen die Seitenflächen 135, 145 der ersten und zweiten Dichtungsspalte 170 bzw. 180 zu drängen. In solchen Szenarien kann die Dichtung 110 (und/oder die Beschichtung 166) vorzugsweise ausreichend flexibel sein, um sich als Folge der durch die erste Luftströmung 150 ausgeübten Kräfte (z.B. über denen, die durch die zweite Luftströmung 160 ausgeübt werden) (z.B. elastisch) zu deformieren, um sich an irgendeiner Fehlausrichtung zwischen dem ersten und zweiten Dichtungsspalt 170, 180 anzupassen, jedoch ausreichend steif zu sein, um zu widerstehen „gefaltet“ oder anderweitig in den Übergang 190 „gedrückt“ zu werden. Anders ausgedrückt kann die beispielhafte Dichtung 110 in einem solchen Szenario vorzugsweise ausreichend flexibel, aber noch ausreichend steif sein, um die Dichtungsbeaufschlagung der Beschichtung 116 der Beilage 112 mit den ersten Seitenflächen 135, 145 durch die Kräfte der ersten Luftströmung 150 aufrechtzuerhalten. Zum Beispiel können die metallische Beilage 112, die metallische Haltestruktur 114 und die Beschichtung 116 ausgebildet sein, um Unebenheiten an den Dichtungsspaltkontaktflächen 135, 145 während der Verwendung der Turbine zu entsprechen. Bei einigen solcher Ausführungsbeispiele kann die Beschichtung 116 eine Glasisolationsbeschichtung mit einer Übergangstemperatur (Tg) entsprechend der der Betriebstemperaturen der Turbine/Dichtung 110 sein, so dass die Glasbeschichtung 116 bei Betriebstemperaturen weich oder deformierbar wird, um die Deformation und die Konturanpassung zumindest der Beschichtung 116 an die ersten Seitenflächen 135, 145 zu ermöglichen. Zusätzlich zur ausreichenden Flexibilität (in alle Richtungen), um den Übergang 190 bei Fehlausrichtungsszenarien wirksam abzudichten, wie es vorstehend beschrieben ist, kann die beispielhafte Dichtung 110 vorzugsweise ausreichend steif sein, um die Montageanforderungen zu erfüllen. With reference to the exemplary first and second sealing gaps 170, 180 of the exemplary first and second turbine components 142, 144 and the exemplary seal 110 from FIG. 6, the exemplary seal 110 is preferably flexible in a misaligned configuration (not shown), to accommodate the misalignment and to maintain the sealing contact of the coating 116 with the first and second sealing gaps 170, 180 to effectively block or eliminate the junction 190 that extends between the first and second turbine components 142, 144, thereby a Reduce or prevent interaction of the first and second air flow 150, 160. In particular, as shown in FIG. 6, the first and second air flows 150, 160 can interact with the transition 190, so that the first air flow 150 is a “driving” air flow which is directed against the outer sealing surface 122 of the insert 112 of the seal 110 acts to urge the coating 116 of the seal 110 against the side surfaces 135, 145 of the first and second seal gaps 170 and 180, respectively. In such scenarios, the seal 110 (and / or the coating 166) may preferably be sufficiently flexible to move (e.g., resiliently) as a result of the forces exerted by the first air flow 150 (e.g. above those exerted by the second air flow 160). deform to accommodate any misalignment between the first and second sealing gaps 170, 180, but be sufficiently rigid to resist being "folded" or otherwise "pushed" into the transition 190. In other words, the exemplary seal 110 in such a scenario can preferably be sufficiently flexible, but still sufficiently rigid, to maintain the sealing action of the coating 116 of the insert 112 with the first side surfaces 135, 145 by the forces of the first air flow 150. For example, the metallic shim 112, the metallic support structure 114, and the coating 116 can be configured to conform to bumps on the seal gap contact surfaces 135, 145 during use of the turbine. In some such embodiments, the coating 116 may be a glass insulation coating with a transition temperature (Tg) corresponding to the operating temperatures of the turbine / seal 110 such that the glass coating 116 becomes soft or deformable at operating temperatures to accommodate the deformation and contouring of at least the coating 116 the first side surfaces 135, 145 to enable. In addition to having sufficient flexibility (in all directions) to effectively seal the transition 190 in misalignment scenarios, as described above, the exemplary seal 110 may preferably be sufficiently rigid to meet the assembly requirements.
[0061] Die Grösse der Dichtung 110 kann irgendeine Grösse sein, kann aber abhängig sein von oder zumindest bezogen sein auf die Komponenten 142, 144 in welchen die Dichtung 110 installiert ist. Die Dicke T1 der beispielhaften Dichtung 110 kann kleiner sein als die Dicke T2 des ersten und zweiten Dichtungsspalts 170, 180 und dadurch der Dicke T2 des Gesamtspalts, der durch den ersten und zweiten Dichtungsspalt 170, 180 gebildet ist, wenn die erste und zweite benachbarte Komponente 142, 144 montiert werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Dicke T1 der beispielhaften Dichtung 110 in einem Bereich von 0,01 Zoll (0,25mm) bis ungefähr 1/4 Zoll (6,35mm) sein und weiter vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von ungefähr 0,05 (1,3mm) Zoll bis ungefähr 0,1 Zoll (2,5mm). Gleichermassen kann die Breite W1 der Dichtung 110 kleiner sein als die Breite W2 des Gesamtspalts, der durch den ersten und den zweiten Dichtungsspalt 170, 180 der ersten bzw. zweiten Komponente 142, 144 gebildet ist und des Zwischenraums 190 zwischen den Komponenten 142, 144, wenn die Komponenten 142, 144 benachbart zueinander installiert sind. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Breite W1 der beispielhaften Dichtung 110 vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von etwa 0,125 Zoll (3,18mm) bis etwa 0,75 Zoll (19mm) sein. The size of the seal 110 can be any size, but can be dependent on or at least related to the components 142, 144 in which the seal 110 is installed. The thickness T1 of the exemplary seal 110 may be less than the thickness T2 of the first and second sealing gaps 170, 180 and thereby the thickness T2 of the total gap formed by the first and second sealing gaps 170, 180 when the first and second adjacent components 142, 144 can be mounted. In some embodiments, the thickness T1 of the example gasket 110 can be in a range of 0.01 "(0.25mm) to about 1/4" (6.35mm), and more preferably within a range of about 0.05 (1, 3mm) inch to about 0.1 inch (2.5mm). Equally, the width W1 of the seal 110 can be smaller than the width W2 of the total gap which is formed by the first and the second sealing gap 170, 180 of the first and second components 142, 144 and of the intermediate space 190 between the components 142, 144, when the components 142, 144 are installed adjacent to each other. In some embodiments, the width W1 of the example seal 110 may preferably be within a range of about 0.125 inches (3.18 mm) to about 0.75 inches (19 mm).
[0062] Wie es in dem in Figur 6 veranschaulichten Ausführungsbeispiel gezeigt ist, kann die Dichtung 110 beispielsweise innerhalb des Dichtungsspalts (d.h. des ersten und zweiten Dichtungsspalts 170, 180) positioniert und angeordnet sein, so dass die erste oder kühle Luftströmung 150 gegen die äussere Dichtfläche 122 der Beilage 112 wirkt, um die Beschichtung 116 gegen die ersten Seitenflächen 135, 145 der ersten und zweiten Dichtungsspalte 170, 180 zu drängen. Aufgrund der undurchlässigen Gestalt der Beilage 112 und/oder der Beschichtung 116, verhindert die Dichtung 110 dabei, dass die Kühlluftströmung 150 durch den Zwischenraum 190 und in die zweite oder heisse Verbrennungsluftströmung 160 übergeht. Ausserdem schützt die Beschichtung 116 die metallische Beilage 112 vor den hohen Temperaturen der Verbrennungsluftströmung 160. Auf diese Weise kann zumindest die Gestalt und Ausführung der äusseren oder Dichtfläche der Beschichtung 116 der Dichtung 110 (z.B. die Oberfläche, die mit den beispielhaften ersten Seitenflächen 135, 145 oder anderen Dichtflächen der beispielhaften ersten und zweiten Dichtungsspalte 170, 180 zusammenwirkt) in Beziehung stehen mit der Gestalt und Ausführung der Spalte 142, 144, in denen die Dichtung 110 installiert ist. Anders ausgedrückt kann die Gestalt und Ausführung zumindest der äusseren oder Dichtfläche der Beschichtung 116 der Dichtung 110, wie etwa die Kontur, Oberflächentextur, usw., ausgebildet sein, um eine dichtende Beaufschlagung mit dem ersten und zweiten Dichtungsspalt 170, 180, in denen die Dichtung 110 installiert ist, sicherzustellen. Zum Beispiel kann die äussere oder Dichtfläche der Beschichtung 116 der Dichtung 110 bei dem in Figur 6 veranschaulichten Beispiel im Wesentlichen glatt oder eben sein, um im Wesentlichen anzuliegen oder auf andere Weise im Wesentlichen die im Wesentlichen Ebenen ersten Seitenflächen 135, 145 des ersten und zweiten Dichtungsspalts 170, 180 zu beaufschlagen, um eine Leckage der ersten Luftströmung 150 zwischen der DichtungWlsanordnung 110 und den ersten Seitenflächen 135, 145 des ersten und zweiten Dichtungsspalts 170, 180 und letztlich in die zweite oder heisse Verbrennungsluftströmung 160 zu verhindern oder zu reduzieren (und auch um die metallische Beilage 12 von hohen Temperaturen der heissen Verbrennungsluftströmung 160 zu schützen). Bei einigen alternativen Ausführungsbeispielen (nicht dargestellt) kann die Form und Ausführung von zumindest der äusseren oder Dichtfläche der Beschichtung 116 der Dichtung 110 anders geformt oder ausgeführt sein, als die der entsprechenden Dichtflächen des ersten und zweiten Dichtungsspalts 170, 180 (wie etwa die beispielhaften ersten Seitenflächen 135, 145 des ersten und zweiten Dichtungsspalts 170, 180, die in Figur 6 veranschaulicht sind). As shown in the embodiment illustrated in Figure 6, the seal 110 can be positioned and arranged, for example, within the sealing gap (ie the first and second sealing gap 170, 180) so that the first or cool air flow 150 against the outer Sealing surface 122 of the insert 112 acts to force the coating 116 against the first side surfaces 135, 145 of the first and second sealing gaps 170, 180. Due to the impermeable shape of the insert 112 and / or the coating 116, the seal 110 prevents the cooling air flow 150 from passing through the intermediate space 190 and into the second or hot combustion air flow 160. In addition, the coating 116 protects the metallic insert 112 from the high temperatures of the combustion air flow 160. In this way, at least the shape and design of the outer or sealing surface of the coating 116 of the seal 110 (e.g. the surface with the exemplary first side surfaces 135, 145 or other sealing surfaces of the exemplary first and second sealing gaps 170, 180) are related to the shape and configuration of the gaps 142, 144 in which the gasket 110 is installed. In other words, the shape and design of at least the outer or sealing surface of the coating 116 of the seal 110, such as the contour, surface texture, etc., can be designed to provide a sealing contact with the first and second sealing gaps 170, 180, in which the seal 110 is installed. For example, in the example illustrated in FIG. 6, the outer or sealing surface of the coating 116 of the seal 110 can be essentially smooth or flat in order to essentially abut or otherwise essentially the essentially planar first side surfaces 135, 145 of the first and second Sealing gap 170, 180 to act in order to prevent or reduce leakage of the first air flow 150 between the seal winding arrangement 110 and the first side surfaces 135, 145 of the first and second sealing gap 170, 180 and ultimately into the second or hot combustion air flow 160 (and also to protect the metallic insert 12 from the high temperatures of the hot combustion air flow 160). In some alternative exemplary embodiments (not shown), the shape and design of at least the outer or sealing surface of the coating 116 of the seal 110 can be shaped or implemented differently than those of the corresponding sealing surfaces of the first and second sealing gap 170, 180 (such as the exemplary first Side surfaces 135, 145 of the first and second sealing gap 170, 180, which are illustrated in Figure 6).
[0063] Figur 7 veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer anderen beispielhaften Spaltdichtungsanordnung 210 entsprechend der vorliegenden Offenbarung. Die beispielhafte Spaltdichtungsanordnung 210 ist im Wesentlichen gleich zu den beispielhaften Spaltdichtungsanordnungen 10 und 110 der Figur 1 - 6 , die vorstehend beschrieben sind, und daher werden gleiche Bezugszeichen mit einer vorangestellten „2“ verwendet, um gleiche Aspekte oder Funktionen zu bezeichnen und die vorstehende Beschreibung, die auf solche Aspekte oder Funktionen (und die alternativen Ausführungsbeispiele dazu) gerichtet ist, kann auf die beispielhafte Spaltdichtungsanordnung 210 gleichermassen übertragen werden. Wie es in Figur 7 gezeigt ist, unterscheidet sich die Spaltdichtungsanordnung 210 von den Dichtungsanordnungen 10 und 110 darin, dass die Dichtung 210 in der Dickenrichtung symmetrisch ist. Als solche stellt die Dichtungsanordnung 110 eine einfache Installation oder Montage der Dichtung 210 in einem Turbinendichtungsspalt bereit, da es die Dichtung 210 nicht erfordert, in Dickenrichtung besonders ausgerichtet zu werden. FIG. 7 illustrates a cross-sectional view of another exemplary gap seal arrangement 210 in accordance with the present disclosure. The exemplary gap seal assembly 210 is essentially the same as the exemplary gap seal assemblies 10 and 110 of FIGS. 1-6 described above, and therefore the same reference numbers are used with a prefixed “2” to denote the same aspects or functions and the description above That is, directed to such aspects or functions (and the alternative embodiments thereto) may equally be transferred to the exemplary gap seal assembly 210. As shown in Figure 7, the gap seal assembly 210 differs from the seal assemblies 10 and 110 in that the seal 210 is symmetrical in the thickness direction. As such, the seal assembly 110 provides easy installation or assembly of the seal 210 in a turbine seal gap since the seal 210 does not require any particular thickness orientation.
[0064] Wie es in Figur 7 gezeigt ist, weisen sowohl die Seite der Dichtfläche 222 als auch die Seite der Dichtfläche 224 der metallischen Beilage 12 eine metallische Haltestruktur 214 auf, die damit verbunden ist. Bei einigen Ausführungsbeispielen (nicht gezeigt) kann sich die Haltestruktur 214 über eine oder mehrere Seitenkanten der metallischen Beilage 212 und auf die Dichtfläche 222 und die Haltefläche 224 erstrecken. Gleichermassen weisen sowohl die Haltestruktur 214, die mit der Dichtfläche 222 verbunden ist und die Haltestruktur 214, die mit der Haltefläche 224 der metallischen Beilage 212 verbunden ist, die darauf aufgebrachte Beschichtung 216 auf. Bei einigen Ausführungsbeispielen (nicht gezeigt) kann sich die Beschichtung 216 über eine oder mehrere Seitenkanten der metallischen Beilage 212 und auf/in die Haltestruktur 214 strecken, die mit der Dichtfläche 222 verbunden ist und die Haltestruktur 214, die mit der Haltefläche 224 verbunden ist. Die Beschichtung 216, die auf und in die Haltestruktur 214 auf- bzw. eingebracht ist, die mit der Dichtfläche oder Dichtseite 222 der Beilage 210 verbunden ist, kann die Seite der Dichtfläche 22 der Beilage 212 isolieren oder schützen (wie etwa von der Kühlluftströmung 150, die vorstehend mit Bezug auf Figur 6 erläutert wurde). As shown in FIG. 7, both the side of the sealing surface 222 and the side of the sealing surface 224 of the metallic insert 12 have a metallic holding structure 214 which is connected to it. In some exemplary embodiments (not shown), the holding structure 214 can extend over one or more side edges of the metallic insert 212 and onto the sealing surface 222 and the holding surface 224. In the same way, both the holding structure 214, which is connected to the sealing surface 222, and the holding structure 214, which is connected to the holding surface 224 of the metallic insert 212, have the coating 216 applied thereon. In some embodiments (not shown), the coating 216 may extend over one or more side edges of the metallic shim 212 and onto / into the holding structure 214 connected to the sealing surface 222 and the holding structure 214 connected to the holding surface 224. The coating 216, which is applied to and into the holding structure 214, which is connected to the sealing surface or sealing side 222 of the insert 210, can isolate or protect the side of the sealing surface 22 of the insert 212 (such as from the cooling air flow 150 which was explained above with reference to FIG. 6).
[0065] Die Dichtungsanordnungen, die hierin offenbart sind, stellen eine geringe Leckagerate bereit, ähnlich der, die mit traditionellen Spaltdichtungen möglich ist, wie etwa metallischen Beilagedichtungen aus Vollmaterial, während Probleme der Silizidbildung, der Oxidation, des thermischen Kriechens und/oder des erhöhten Verschleisses eliminiert werden, wenn sie bei modernen Hochtemperaturturbomaschinen angewandt werden. Ausserdem können die hierin offenbarten Dichtungsanordnungen weniger empfindlich in Bezug auf Herstellungsabweichungen sein verglichen mit bestehenden Dichtungen. Die hierin offenbarten Dichtungsanordnungen reduzieren daher eine Leckage bei geringen Herstellungs- und Betriebsrisiken und sind sowohl in OEM- als auch Nachrüstanwendungen anwendbar. The seal assemblies disclosed herein provide a low rate of leakage, similar to that possible with traditional gap seals, such as solid metal shim seals, while facing problems of silicide, oxidation, thermal creep and / or increased Wear can be eliminated when applied to modern high-temperature turbo-machines. In addition, the seal assemblies disclosed herein can be less sensitive to manufacturing variability as compared to existing seals. The sealing arrangements disclosed herein therefore reduce leakage with low manufacturing and operational risks and are applicable in both OEM and retrofit applications.
[0066] Die vorliegende Anmeldung stellt Verbunddichtungen zur Reduzierung von Leckagen zwischen benachbarten Komponenten von Turbomaschinen bereit. Die Verbunddichtungen können eine metallische Beilage, eine metallische Haltestruktur und eine Keramik-, Glas- oder Emailbeschichtung enthalten. Die Beilage und die Haltestruktur können miteinander verbunden oder verschmolzen sein. Die Haltestruktur kann innere Freiräume oder Aussparungen aufweisen und die Beschichtung kann auf die Beilage und die Haltestruktur aufgebracht werden, so dass die Beschichtung innerhalb der Freiräume oder Aussparungen der Haltestruktur, zwischen Abschnitten der Haltestruktur und der Beilage und im Wesentlichen über die äussere Fläche der Haltestruktur bereitgestellt ist. Die Haltestruktur kann dabei eine mechanische Befestigung zwischen der Beilage und der Beschichtung bereitstellen. Bei der Verwendung stellt die Beschichtung eine thermische und/oder chemische Abschirmung zu der metallischen Beilage und der Haltestruktur der Dichtung bereit. The present application provides composite seals for reducing leakage between adjacent components of turbomachinery. The composite seals can contain a metallic shim, a metallic support structure and a ceramic, glass or enamel coating. The insert and the support structure can be connected or fused to one another. The holding structure can have internal free spaces or recesses and the coating can be applied to the insert and the holding structure, so that the coating is provided within the free spaces or recesses of the holding structure, between sections of the holding structure and the insert and essentially over the outer surface of the holding structure is. The holding structure can provide a mechanical fastening between the insert and the coating. In use, the coating provides thermal and / or chemical shielding from the metallic shim and the retaining structure of the seal.
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