CN104508249A - 用于涡轮的气体路径泄漏密封件 - Google Patents
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Abstract
用于涡轮的气体路径泄漏密封件包括:柔性歧管,其具有相对的凸起边缘;至少一个布密封层,其在歧管的一个侧部上,在相对的凸起边缘之间;以及过滤材料,其覆盖至少一个布密封层的至少一个端部。
Description
本发明是根据美国能源部授予的政府合同No. DE-FC26-05NT42643而在政府的支持下进行的。政府对本发明具有某些权利。
技术领域
本发明大体涉及密封件,并且更具体而言,涉及用于燃气涡轮的柔性布密封组件。
背景技术
燃气涡轮应用包括但不限于功率发生装备和航空发动机。燃气涡轮具有气体路径,其典型地以串行流关系包括空气进口(或入口)、压缩机、燃烧器、涡轮和气体出口(或排气喷嘴)。离开气体路径或进入气体路径的从较高压力区域到较低压力区域的气体泄漏大体是不合需要的。例如,在燃气涡轮的涡轮区域中泄漏到气体路径中的较高压力空气将降低燃气涡轮的效率,导致提高燃料成本。而且,泄漏到燃气涡轮的燃烧器区域中的较高压力空气将需要提高峰值温度,以保持功率水平,这样提高峰值温度可导致增加污染,诸如增加产生的NOx。
进入气体路径中的较高压力空气泄漏通过燃气涡轮子组件之间的间隙而出现,诸如通过燃烧器和涡轮之间的间隙而出现,并且空气泄漏还通过构成燃气涡轮子组件的构件之间的间隙而出现,诸如通过喷嘴节段之间的间隙而出现。这样的构件和子组件具有不同的形状的表面,并且遭受组件失准和经历振动。热气路径构件典型地经历不同的热生长。以前的密封件包括金属、陶瓷和/或聚合物纤维织物布层,其缠绕在金属、陶瓷和/或聚合物箔层周围,箔层的边缘突出超过箔层且向下弯曲而接触部分地限定泄漏间隙的燃气涡轮部件,并且/或者焊接部将密封件固定到部分地限定泄漏间隙的燃气涡轮部件上。
发明内容
根据本发明的示例性实施例,提供了一种用于涡轮的气体路径泄漏密封件,其包括:柔性歧管,其具有相对的侧边缘;至少一个布密封层,其在歧管的表面上, 在相对的侧边缘之间;以及填料材料,其覆盖至少一个布层的至少一个端部。
根据另一个示例性实施例,提供一种气体路径泄漏密封件,其包括:柔性歧管,其具有成型的、相对的侧边缘;在歧管的上表面上的第一布密封层和在歧管的下表面上的第二布密封件,其中,沿轴向延伸的间隙形成于第一和第二布层和成型的、相对的侧边缘之间;以及填料材料,其设置在第一布层和第二布层的相对的端部上,并且在歧管的一个或两个端部处设置在所述沿轴向延伸的间隙的端部上。
在又一个方面,本发明提供一种用于燃气涡轮的气体路径泄漏密封件,其包括:基本平坦歧管,其具有相对的、基本钩形侧边缘;在歧管的上表面上的第一布密封层和在歧管的下表面上的第二布密封件,其中沿轴向延伸的间隙形成于第一和第二布层和基本钩形侧边缘之间;以及填料材料,其设置在第一布层和第二布层的相对的端部上,并且在密封件的一个或两个端部处设置在所述沿轴向延伸的间隙的端部区域中。
现在将结合下面标识的图来更详细地描述本发明。
附图说明
图1为已知气体路径泄漏密封件的局部透视图;
图2为根据第一示例性但非限制性实施例的气体路径泄漏密封件的透视图;
图3为第二示例性但非限制性实施例的局部透视图;以及
图4为第三示例性但非限制性实施例的局部透视图,其中,金属衬垫首先应用到密封件的至少一个端部上。
具体实施方式
参照图1,气体路径泄漏密封件10包括歧管12,其可为柔性且大体无孔片材的形式,该片材例如由金属、陶瓷和/或聚合物形成。在一个示例中,歧管可由镍基或钴基超合金形成,诸如INCONEL®X750 或HS188。应当理解,厚度可依赖于特定密封应用。还应当理解,虽然歧管12显示为大体平坦的,但是其可为弯曲的,这取决于应用,例如当安装在燃烧器壳体节段之间时。
歧管12包括相对的、成型的边缘14、16,其具有“钩杆”形状,其中弯曲表面18、20分别终止在自由边缘22、24处。应当理解,边缘14、16可具有不同的构造,例如笔直构造。成型的边缘14、16沿着歧管12的相对的侧部延伸,沿侧向超过应用到歧管的顶部和底部表面上的第一布密封层26和第二布密封层28(如图中所看到)。将理解,对“顶部”和“底部”的参照涉及图中显示的密封件的定向,并且在任何方面不应当看作限制,因为密封件可以各种使用定向使用。
第一和第二布密封层26、28可由例如金属、陶瓷和/或聚合物纤维形成,纤维编织、编结或挤压成织物层。例如,布层26、28可具有斜纹织物,其使纬纱浮在两根经纱上且使这些浮体规则地交错。层结构的形式(即,编织、编结或挤压)、布层的材料和布层的厚度确定为满足特定密封应用的耐磨损性、柔性和密封要求。应当理解,两个布层26、28可由不同的材料、不同的层结构(即,编织、编结或挤压)形成和/或具有不同的厚度,再次,这取决于特定密封应用。
第一和第二布密封层26、28可覆盖大体歧管12的整个相对的(顶部和底部)表面。如图1所显示,第一和第二布密封层26、28可通过多个定位或点焊接部30或其它适当的附连器件附连在一起和附连到歧管12上。密封件的相对的端部可具有类似的构造。
在气体路径泄漏密封件10的端部处的泄漏典型地通过第一和第二布密封层26、28的端部且沿着形成于上布密封层26的侧边缘和边缘14、16之间的间隙32、34以及形成于侧边缘14、16和下布层28之间的间隙36、38而出现。
现在参照图2,在第一和第二布密封层26、28的端部处的泄漏可通过在第一和第二密封层26、28的端部上应用钎焊填料材料40来减少,以密封这些路径且因而减少通过这些路径的泄漏。钎焊填料材料40还可填充间隙32、34的端部区域(如显示的那样)或沿着密封件的整个长度填充这些间隙。类似地,钎焊填料材料可填充间隙36、38的端部或沿着密封件的整个长度填充这些间隙。在示例性但非限制性实施例中,通过任何适当的钎焊方法典型地在真空室中应用钎焊材料。适当的钎焊填料合金包括BNi-2、BNi-9、BCo-1、Amdry 915、DF4B等。钎焊填料可为糊或箔的形式。
参照图3,根据另一个示例性但非限制性实施例,气体路径泄漏密封件10可设有焊接填料材料42,以覆盖第一和第二布密封层26、28的端部,以及间隙32、34的端部,再一次减少气体路径泄漏密封件10的一个或两个端部处的泄漏。焊接填料材料还可在布层28和歧管的边缘14、16之间填充间隙36、38的端部。可选地,填料材料可在间隙32、34和36、38内沿着基本密封件的整个长度延伸。
如图4中显示,焊接填料42(或钎焊填料)可覆盖设置在布密封层26、28的一个或两个端部处的金属衬垫46的整个边缘,从而在密封件的端部处密封泄漏路径。应当理解,在备选布置中,第一和第二布密封层26、28的端部可覆盖有钎焊填料,如图2中显示(代替衬垫46),焊接填料42覆盖钎焊填料。焊接填料(或钎焊填料)还将覆盖间隙32、34和36、38的端部,如上面所描述。
在焊接之后,焊接填料42可经过表面抛光(通过研磨或加工),使得焊接填料与衬垫46的边缘齐平,以减少密封件10的端部处的泄漏,包括沿着布密封层26、28的可相对于衬垫边缘而略微凹陷的边缘的泄漏。焊接填料42还可完成为与第一和第二布密封层26、28齐平。适合在本文描述的实施例中使用的典型的焊接填料金属包括IN625、H188、HX、N263等。可使用的传统的焊接过程包括GTAW, PAW、激光和EBW。
与对布密封层的端部应用衬垫相比,对气体路径泄漏密封件的布密封层的端部提供钎焊和/或焊接较简单、较容易且更有效,并且可减少制造问题。钎焊和/或焊接还允许覆盖布密封层的端部和歧管的成型的边缘(钩),并且填充成型的边缘和布密封层之间的间隙。与单独使用衬垫相比,钎焊和/或焊接还可改进气体路径泄漏密封件的磨损和柔性。还将理解,除了钎焊和焊接,其它适当的填充方法可用来填充和密封布密封层的端部和/或侧边缘。
虽然结合当前看作最实际和优选的实施例的内容来描述本发明,但是要理解,本发明不限于公开的实施例,而是相反,本发明意图覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。
Claims (20)
1. 一种用于涡轮的气体路径泄漏密封件,包括:
柔性歧管,其具有相对的侧边缘;
至少一个布密封层,其在所述歧管的表面上,在所述相对的侧边缘之间;以及
填料材料,其覆盖所述至少一个布层的至少一个端部。
2. 根据权利要求1所述的气体路径泄漏密封件,其特征在于,包括在所述歧管的相对的表面上的第二布层,其中填料材料覆盖所述第一和第二布层的相对的端部。
3. 根据权利要求2所述的气体路径泄漏密封件,其特征在于,所述歧管的相对的侧边缘成形为使得间隙形成于所述第一和第二布层和所述歧管的相对的侧边缘之间,并且进一步,其中,所述填料材料在所述第一布密封层和所述第二布密封层中的至少一个和所述歧管之间填充所述间隙的至少一部分。
4. 根据权利要求2所述的气体路径泄漏密封件,其特征在于,所述歧管的相对的侧边缘成形为使得间隙形成于所述第一和第二布层和所述歧管的相对的侧边缘之间,并且进一步其中,所述填料材料在所述第一布密封层和所述第二布密封层两者和所述歧管之间填充所述间隙的至少一部分。
5. 根据权利要求1所述的气体路径泄漏密封件,其特征在于,所述歧管为基本平坦的。
6. 根据权利要求2所述的气体路径泄漏密封件,其特征在于,所述第一布层、所述歧管和所述第二布层通过定位焊接或点焊接来连接。
7. 根据权利要求1所述的气体路径泄漏密封件,其特征在于,所述填料材料包括钎焊材料。
8. 根据权利要求7所述的气体路径泄漏密封件,其特征在于,所述钎焊材料包括BNi-2、BNi-9、BCo-1、Amdry 915或DF4B。
9. 根据权利要求1所述的气体路径泄漏密封件,其特征在于,所述填料材料包括焊接材料。
10. 根据权利要求8所述的气体路径泄漏密封件,其特征在于,所述焊接材料包括IN625、H188、HX或N263。
11. 根据权利要求1所述的气体路径泄漏密封件,其特征在于,所述歧管的相对的侧边缘为基本钩形的。
12. 一种气体路径泄漏密封件,包括:
柔性歧管,其具有成型的、相对的侧边缘;
在所述歧管的上表面上的第一布密封层和在所述歧管的下表面上的第二布密封件,其中,沿轴向延伸的间隙形成于所述第一和第二布层和所述成型的、相对的侧边缘之间;以及
填料材料,其设置在所述第一布层和所述第二布层的相对的端部上,并且在所述歧管的一个或两个端部处设置在所述沿轴向延伸的间隙的端部上。
13. 根据权利要求12所述的气体路径泄漏密封件,其特征在于,所述填料材料包括钎焊材料。
14. 根据权利要求13所述的气体路径泄漏密封件,其特征在于,所述钎焊材料包括BNi-2、BNi-9、BCo-1、Amdry 915或DF4B。
15. 根据权利要求12所述的气体路径泄漏密封件,其特征在于,所述填料材料包括焊接材料。
16. 根据权利要求15所述的气体路径泄漏密封件,其特征在于,所述焊接材料包括IN625、H188、HX或N263。
17. 根据权利要求12所述的气体路径泄漏密封件,其特征在于,进一步包括衬垫,其设置在所述第一和第二布密封层的相对的端部中的至少一个上,所述衬垫覆盖有钎焊或焊接材料。
18. 根据权利要求17所述的气体路径泄漏密封件,其特征在于,所述焊接或钎焊材料与所述衬垫的边缘齐平。
19. 一种用于燃气涡轮的气体路径泄漏密封件,包括:
基本平坦歧管,其具有相对的、基本钩形侧边缘;
在所述歧管的上表面上的第一布密封层和在所述歧管的下表面上的第二布密封件,其中沿轴向延伸的间隙形成于所述第一和第二布层和所述基本钩形侧边缘之间;以及
填料材料,其设置在所述第一布层和所述第二布层的相对的端部上,并且在所述密封件的一个或两个端部处设置在所述沿轴向延伸的间隙的端部区域中。
20. 根据权利要求19所述的气体路径泄漏密封件,其特征在于,所述填料材料包括钎焊或焊接填料材料。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150408 |