CN106065788B - 用于涡轮机的具有热障层的密封件 - Google Patents

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Abstract

提供了用于减小涡轮机的构件之间的泄漏的密封组件。密封件可包括金属垫片、至少一对非金属端块，以及定位在垫片与端块之间的陶瓷纤维。垫片可与端块机械地联接，使得金属垫片、非金属端块和陶瓷纤维联接。端块可构造成通过确保密封件至构件的密封接合来解决涡轮构件的失准。端块可由陶瓷或玻璃材料制成，并且陶瓷纤维可为高温织造陶瓷纤维。陶瓷纤维和/端块可保护金属垫片在密封件的使用(如，用于包括CMC构件的高温涡轮中)期间免于达到潜在有害的温度。

Description

用于涡轮机的具有热障层的密封件
技术领域
本申请大体上涉及用于减小泄漏的密封件，并且更具体地涉及构造成在密封件槽口内操作以减小涡轮机的邻近静止构件之间的泄漏的密封件。
背景技术
涡轮机构件之间的热燃烧气体和/或冷却流的泄漏大体上引起减少的功率输出和较低效率。例如，热燃烧气体可通过提供围绕热气体路径的加压压缩机空气而容纳在涡轮内。典型地，相比于没有此类泄漏的环境，邻近涡轮构件(如，定子护罩、喷嘴和隔膜、内壳体构件和转子构件)之间的高压冷却流泄漏到热气体路径中导致降低的效率，并且需要焚烧温度升高，并且发动机燃气涡轮效率降低以保持期望的功率水平。因此，涡轮效率可通过减少或消除涡轮构件之间的泄漏来改进。
传统地，涡轮构件接合部之间的泄漏以定位在形成于涡轮构件如定子构件之间的密封件槽口中的金属密封件来处理。密封件槽口典型地延伸横跨构件之间的接合部，使得定位在其中的金属密封件阻挡或以其它方式抑制穿过接合部的泄漏。然而，以定位在涡轮构件中的密封件槽口中的金属槽口密封件防止涡轮构件接合部之间的泄漏由于现代涡轮机中产生的相对高的温度而复杂化。由于允许涡轮在相对于传统涡轮的较高温度(例如，高于1500摄氏度)下操作的新材料(如，陶瓷基质复合物(CMC)涡轮构件)的引入，故用于在密封件槽口中使用的常规金属涡轮槽口密封件可不为足够的。
以金属密封件防止涡轮构件接合部之间的泄漏由于涡轮构件的密封件槽口由邻近构件中的对应槽口部分形成而进一步复杂化(定位在其中的密封件由此延伸横跨构件之间的接合部)。这些邻近构件之间的失准(如由热膨胀、制造、组装和/或安装限制等产生)产生不规则的密封件槽口接触表面，其可在一定时间内改变构造、形状和/或大小。如果密封件不屈曲、变形或以其它方式解决此类不规则，则密封件槽口接触表面中的此类不规则允许了横跨定位在密封件槽口内的槽口密封件的泄漏。令人遗憾的是，解决由邻近涡轮构件的失准引起的此类不规则密封件槽口接触表面的许多常规金属垫片可不足够地耐受涡轮的操作温度的升高。
因此，耐受涡轮的不断升高的较高操作温度并且符合密封件槽口接触表面中的不规则的、构造用于在典型涡轮密封件槽口中使用的复合涡轮机构件接合部密封件将是合乎需要的。
发明内容
在一方面，本公开提供了一种密封组件，其用于定位在至少部分地由邻近涡轮机构件形成的密封件槽口内以密封在构件之间延伸的间隙。密封组件包括一对端块、陶瓷纤维和金属垫片。该对端块可为陶瓷或玻璃端块，其均包括密封表面和支承表面。陶瓷纤维可上覆端块的支承表面的至少一部分。金属垫片可上覆陶瓷纤维的至少一部分，并且包括多个凸片。金属垫片的多个凸片可接合端块，以联接端块、陶瓷纤维和金属垫片。
在一些实施例中，该对端块可沿其接合表面邻接以形成接头，并且金属垫片可包括定位在接头的第一侧部上的至少一个凸片，以及定位在与接头的第一侧部大致相对的接头的第二侧部上的至少第二凸片。在一些此类实施例中，当密封组件定位在密封件槽口内时，端块之间的接头可沿涡轮机构件之间的间隙延伸。
在一些实施例中，该对端块可在端块的接合表面处邻接，该接合表面沿端块的长度方向和在端块的密封表面与支承表面之间延伸的厚度方向延伸，并且接合表面可构造成允许端块相对于彼此至少沿厚度方向的移动。在一些此类实施例中，金属垫片和陶瓷纤维为可变形的，以允许端块相对于彼此至少沿厚度方向的移动。在一些其它此类实施例中，端块中的各个的接合表面可包括在其沿厚度方向延伸时沿端块的宽度方向延伸的至少一部分。在一些此类实施例中，端块中的各个的接合表面可包括平面表面，其在相应的端块的密封表面与支承表面之间延伸。在一些其它此类实施例中，端块中的一个的接合表面可限定沿宽度方向延伸的凹形形状，并且端块中的另一个可限定沿宽度方向延伸的凸形形状。
在一些实施例中，端块可均包括构造成将金属垫片的至少一部分收纳在其中的至少一个通道。在一些此类实施例中，端块中的各个可包括沿端块的长度方向定位在端块的大致相对侧部上的通道，并且金属垫片的多个凸片可沿端块的宽度方向定位在由端块形成的构造的大致相对侧部上。在一些此类实施例中，端块中的各个的通道可形成在端块的密封表面上，并且金属垫片的多个凸片可沿在端块的支承表面与密封表面之间延伸的厚度方向延伸。在一些其它实施例中，端块可包括沿端块的宽度方向定位在由端块形成的构造的大致相对侧部上的通道，以及沿端块的长度方向定位在端块的大致相对侧部上的凹口，并且通道和凹口可定位在端块的支承表面与密封表面之间。在一些此类实施例中，金属垫片的多个凸片可沿在端块的支承表面与密封表面之间延伸的厚度方向延伸，可构造成使得至少一个凸片至少部分地定位在通道和凹口中的各个内。
在一些实施例中，多个凸片可至少在密封组件处于环境温度下时相对于端块施加预加载力。在一些实施例中，密封组件可安装在密封件槽口中，并且陶瓷纤维可使金属垫片与密封件槽口绝热。在一些实施例中，陶瓷纤维可包括织造金属氧化物纤维。在一些此类实施例中，金属氧化物纤维可为Al2O3或Al2O3和SiO2纤维。
在另一方面，本公开提供了一种涡轮机，其包括第一涡轮构件、邻近第一涡轮构件的第二涡轮构件，以及密封件。第一涡轮构件和第二涡轮构件可形成延伸横跨涡轮构件之间的间隙的密封件槽口的至少一部分。密封件可定位在第一涡轮构件与第二涡轮构件的密封件槽口内，并且延伸横跨其间的间隙。密封件可包括一对端块、陶瓷纤维和金属垫片。该对端块可为一对陶瓷或玻璃端块，其均包括密封表面和支承表面。陶瓷纤维可上覆端块的支承表面的至少一部分。金属垫片可上覆陶瓷纤维的至少一部分，并且包括多个凸片。金属垫片的多个凸片可接合端块，以联接端块、陶瓷纤维和金属垫片。
在一些实施例中，该对端块可沿其接合表面邻接，该接合表面沿端块的长度方向和在端块的密封表面与支承表面之间延伸的厚度方向延伸，并且接合表面可构造成允许端块相对于彼此至少沿厚度方向的移动。在一些实施例中，该对端块可均包括构造成将金属垫片的至少一部分收纳在其中的至少一个通道。
技术方案1. 一种密封组件，其用于定位在至少部分地由邻近涡轮机构件形成的密封件槽口内以密封在所述构件之间延伸的间隙，所述密封组件包括：
一对陶瓷或玻璃端块，其均包括密封表面和支承表面；
陶瓷纤维，其上覆所述端块的所述支承表面的至少一部分；以及
金属垫片，其上覆所述陶瓷纤维的至少一部分并且包括多个凸片，其中所述多个凸片接合所述端块以联接所述端块、陶瓷纤维和金属垫片。
技术方案2. 根据技术方案1所述的密封组件，其特征在于，所述一对端块沿其接合表面邻接以形成接头，并且其中所述金属垫片包括定位在所述接头的第一侧部上的至少一个凸片，以及定位在与所述接头的所述第一侧部大致相对的所述接头的第二侧部上的至少第二凸片。
技术方案3. 根据技术方案2所述的密封组件，其特征在于，所述端块之间的所述接头在所述密封组件定位在所述密封件槽口内时沿所述涡轮机构件之间的所述间隙延伸。
技术方案4. 根据技术方案1所述的密封组件，其特征在于，所述一对端块在所述端块的接合表面处邻接，所述接合表面沿所述端块的长度方向和在所述端块的所述密封表面与所述支承表面之间延伸的厚度方向延伸，并且其中所述接合表面构造成允许所述端块相对于彼此至少沿所述厚度方向的移动。
技术方案5. 根据技术方案4所述的密封组件，其特征在于，所述金属垫片和所述陶瓷纤维为可变形的，以允许所述端块相对于彼此至少沿所述厚度方向的移动。
技术方案6. 根据技术方案4所述的密封组件，其特征在于，所述端块中的各个的所述接合表面包括至少一部分，所述至少一部分在其沿所述厚度方向延伸时沿所述端块的宽度方向延伸。
技术方案7. 根据技术方案6所述的密封组件，其特征在于，所述端块中的各个的所述接合表面包括在相应端块的所述密封表面与支承表面之间延伸的平面表面。
技术方案8. 根据技术方案6所述的密封组件，其特征在于，所述端块中的一个的所述接合表面限定沿所述宽度方向延伸的凹形形状，并且所述端块中的另一个限定沿所述宽度方向延伸的凸形形状。
技术方案9. 根据技术方案1所述的密封组件，其特征在于，所述端块均包括至少一个通道，其构造成将所述金属垫片的至少一部分收纳在其中。
技术方案10. 根据技术方案9所述的密封组件，其特征在于，所述端块中的各个包括沿所述端块的长度方向定位在所述端块的大致相对侧部上的通道，并且其中所述金属垫片的所述多个凸片沿所述端块的宽度方向定位在由所述端块形成的构造的大致相对侧部上。
技术方案11. 根据技术方案10所述的密封组件，其特征在于，所述端块中的各个的所述通道形成在所述端块的所述密封表面上，并且其中所述金属垫片的所述多个凸片沿在所述端块的所述支承表面与所述密封表面之间延伸的厚度方向延伸。
技术方案12. 根据技术方案9所述的密封组件，其特征在于，所述端块包括沿所述端块的宽度方向定位在由所述端块形成的构造的大致相对侧部上的通道，以及沿所述端块的长度方向定位在所述端块的大致相对侧部上的凹口，并且其中所述通道和所述凹口定位在所述端块的所述支承表面与所述密封表面之间。
技术方案13. 根据技术方案12所述的密封组件，其特征在于，所述金属垫片的所述多个凸片沿在所述端块的所述支承表面与所述密封表面之间延伸的厚度方向延伸，构造成使得至少一个凸片至少部分地定位在所述通道和所述凹口中的各个内。
技术方案14. 根据技术方案1所述的密封组件，其特征在于，所述多个凸片在所述密封组件处于环境温度时相对于所述端块施加预加载力。
技术方案15. 根据技术方案1所述的密封组件，其特征在于，当所述密封组件安装在所述密封件槽口中时，所述陶瓷纤维使所述金属垫片与所述密封件槽口绝热。
技术方案16. 根据技术方案1所述的密封组件，其特征在于，所述陶瓷纤维包括织造金属氧化物纤维。
技术方案17. 根据技术方案16所述的密封组件，其特征在于，所述金属氧化物纤维为Al2O3或Al2O3和SiO2纤维。
技术方案18. 一种涡轮机，包括：
第一涡轮构件和邻近所述第一涡轮构件的第二涡轮构件，所述第一涡轮构件和所述第二涡轮构件形成延伸横跨所述涡轮构件之间的间隙的密封件槽口的至少一部分；以及
密封件，其定位在所述第一涡轮构件和所述第二涡轮构件的所述密封件槽口内并且延伸横跨其间的所述间隙，所述密封件包括：
一对陶瓷或玻璃端块，其均包括密封表面和支承表面；
陶瓷纤维，其上覆所述端块的所述支承表面的至少一部分；以及
金属垫片，其上覆所述陶瓷纤维的至少一部分并且包括多个凸片，其中所述多个凸片接合所述端块以联接所述端块、陶瓷纤维和金属垫片。
技术方案19. 根据技术方案18所述的涡轮机，其特征在于，所述一对端块沿其接合表面邻接，所述接合表面沿所述端块的长度方向，以及在所述端块的密封表面与支承表面之间延伸的厚度方向延伸，并且其中所述接合表面构造成允许所述端块相对于彼此至少沿所述厚度方向的移动。
技术方案20. 根据技术方案18所述的涡轮机，其特征在于，所述一对端块均包括至少一个通道，其构造成将所述金属垫片的至少一部分收纳在其中。
本公开的这些和其它目的、特征和优点将从连同附图进行的本公开的各种方面的以下详细描述中变得显而易见。
附图说明
图1为根据本公开的用于在涡轮的密封件槽口中使用的示例性密封组件的透视图；
图2A为图1的密封组件的第一端块的透视图；
图2B为图1的密封组件的第一端块的主视图；
图2C为图1的密封组件的第一端块的侧视图；
图2D为图1的密封组件的第一端块的端部的放大侧视图；
图3A为图1的密封组件的第二端块的透视图；
图3B为图1的密封组件的第二端块的主视图；
图3C为图1的密封组件的第二端块的侧视图；
图4为图1的密封组件的第一端块和第二端块的子组件的透视图；
图5为图1的密封组件的第一端块和第二端块和陶瓷纤维的子组件的透视图；
图6为定位在密封件槽口内以密封涡轮构件之间的示例性接合部的图1的密封组件的侧视截面图；
图7为根据本公开的用于在涡轮的密封件槽口中使用的另一个示例性密封组件的透视图；
图8为图7的密封组件的第一端块和第二端块的子组件的透视图；
图9为图7的密封组件的第一端块的一部分的放大透视图；
图10为图7的密封组件的第二端块的一部分的放大透视图；
图11为图7的密封组件的第一端块的截面图；
图12A为图7的密封组件的第一端块的另一个截面图；
图12B为图7的密封组件的第二端块的截面图；以及
图13为图7的密封组件的第一端块和第二端块和陶瓷织物的子组件的透视图。
具体实施方式
当介绍本发明的各种实施例的元件时，冠词“一”、“一个”、“该”和“所述”意图表示存在元件中的一个或更多个。用语“包括”、“包含”和“具有”意图是包含的，并且表示可存在除了列出的元件之外的附加元件。操作参数的任何实例并未排除公开实施例的其它参数。本文中相对于任何特定密封件实施例描述、示出或另外公开的构件、方面、特征、构造、布置、使用等可类似地应用于本文中公开的任何其它密封件实施例。
根据本公开的构造用于在涡轮密封件槽口(例如，复合涡轮槽口密封件)中使用的复合涡轮机构件接合部密封件及其制造和使用方法构造成耐受包括CMC构件的涡轮的相对高操作温度，并且/或者符合密封件槽口接触表面中的不规则。具体而言，复合槽口密封件构造成大致防止化学相互作用并且大致限制复合槽口密封件的金属构件与热气流/泄漏物和/或密封件槽口自身的热相互作用。以该方式，本文中提供的复合槽口密封件允许了在高温涡轮应用中使用。除高温操作之外，本公开的复合槽口密封件构造成符合密封件槽口接触表面上的不规则，以减小由密封件槽口表面失准和/或粗糙引起的泄漏。
如图1-6中所示，示例性密封件10可为密封组件，其包括至少一对非金属端块12A,12B、至少一个金属垫片16以及沿垫片10的厚度T方向在端块12A,12B与至少一个金属垫片16之间的陶瓷纤维14。当用于涡轮发动机的密封件槽口中时，密封件10可大致阻挡或密封涡轮构件之间的至少一个接合部或间隙，并且陶瓷纤维14(以及潜在地，端块12A,12B)可至少防止金属垫片16达到潜在有害的高温(例如，导致硅化物形成、热蠕变和/或至少金属垫片16的增大磨损的温度)。换言之，陶瓷纤维14(以及潜在地，端块12A,12B)允许密封件10包括金属垫片12，并且还用于高温燃气涡轮应用中，而没有金属垫片12的退化。
如图6中所示和在下面进一步所述，至少一对端块12A,12B可构造成接合由至少两个涡轮构件形成的密封件槽口的密封表面，以密封在构件之间延伸的接合部、接头或间隙。就此而言，端块12A,12B可由可耐受涡轮发动机的密封件槽口中经历的高温的材料制成，如，包括CMC构件的现代高温涡轮，并且可潜在地为可加工的。例如，端块12A,12B可由陶瓷或玻璃材料形成，或者包括陶瓷或玻璃材料。在一些实施例中，端块12A,12B可为陶瓷基质复合物(CMC)端块12A,12B，其包括在高于至少1,800℃的温度下稳定的纤维和/或基质，如具有或包括氧化铝、氧化锆、碳化硅(SiC)或碳的纤维和/或基质。在一些其它实施例中，端块12A,12B可为玻璃端块12A,12B。在一些实施例中，端块12A,12B可由结晶、玻璃状或玻璃陶瓷复合物形成。例如，端块12A,12B可包括氮化硅、碳化硅、金属化合物如MAX相金属(Ti2AlC)和它们的组合。在一些实施例中，端块12A,12B可由可加工的玻璃陶瓷材料形成。在一些此类实施例中，端块12A,12B可由硼硅玻璃材料形成。例如，在一些此类实施例中，端块12A,12B可由Coming Inc.(Corning, NY)的商标Macor®下销售的可加工的玻璃陶瓷形成。端块12A,12B还可均在大致防止物质穿过其方面显著有效。例如，端块12A,12B可为大致实心的，或者在其它情况下在涡轮机中产生的压力和温度下大致不透过气体、液体和固体中的至少一个。
如图2A-3中所示，各个端块12A,12B可包括或限定与从基部部分20沿密封件10的厚度方向T延伸的侧壁部分30大致相对的基部部分20，以及从侧壁30中的各个延伸的远侧部分34。各个端块12A,12B的基部部分20可包括或限定外密封表面或侧部22。在一些实施例中，各个端块12A,12B的外密封表面22可为大致平面的(在端块12A,12B的中性状态中)。如下面进一步阐释的，各个端块12A,12B的外密封表面22可构造成至少密封地接合由第一涡轮构件和第二涡轮构件形成的密封件槽口的密封表面，以大致防止气体、液体和/或固体迁移穿过第一构件与第二构件之间的间隙或接头。就此而言，各个端块12A,12B的密封表面22可形状、尺寸确定成和/或以其它方式构造成使得当密封件10用于涡轮的密封件槽口中时，密封表面22至少密封地接合第一涡轮构件和第二涡轮构件的密封件槽口的对应密封表面。
还如图2A-3中所示，各个端块12A,12B的基部部分20可包括或限定支承表面或侧24。各个端块12A,12B的支承表面24可与其密封表面22大致相对。在一些实施例中，各个端块12A,12B的支承表面24可为大致平面的(在端块12A,12B的中性状态中)。如下面进一步阐释的，端块12A,12B的支承表面24可与彼此一齐作用，以提供对定位在其上或其上方的陶瓷纤维14的支承。就此而言，各个端块12A,12B的支承表面24可形状、尺寸确定成和/或以其它方式构造成向在其上或其上方的陶瓷纤维14提供支承。
端块12A,12B还可包括大致相对的侧壁30，其从基部部分20沿在至少大体上从密封表面22延伸至支承表面24的方向上的密封件10的厚度T延伸。以该方式，如图1和6中所示，端块12A,12B的侧壁30可限定或包括外部或外表面32，其限定密封件10的长度L(即，限定沿长度L方向的密封件10的极限)。换言之，如图1和6中所示，端块12A,12B的侧壁30可限定或包括外部或外表面32，其限定沿长度方向L的密封件10的端部或外缘。在一些实施例中，侧壁30可为大致平面的，并且大致垂直于基部部分20延伸。例如，侧壁30的外部或外表面32可大致垂直于密封表面22和/或基部部分20的支承表面24定向。然而，在其它实施例中，侧壁30的外部或外表面32可不是平面的并且/或者大致垂直于密封表面22和/或基部部分20的支承表面24定向。此外，侧壁30可不定位在基部部分20的大致相对侧部上，并且/或者限定密封件10的长度L。例如，侧壁30可限定密封件10的宽度W。
如图1-6中所示，端块12A,12B可均还包括远侧部分34，其从沿密封件的厚度方向T与基部部分20间隔开的侧壁30延伸。远侧部分34可大致沿密封件10的长度L远离侧壁30的外表面32(例如，朝密封件10的内部)延伸。换言之，端块12A,12B的远侧部分34可从侧壁30延伸，并且朝密封件10的内部或中心部分延伸，如，沿密封件10的长度L。在一些实施例中，远侧部分34可为大致平面的，并且大致平行于基部部分20延伸。例如，远侧部分34可均包括或限定在基部部分20的远侧的外部或外上表面36，以及在相应端块12A,12B的基部部分12的支承表面24近侧的内或下表面，并且此类表面可为平面的，并且定向成大致平行于基部部分20的密封表面22和/或支承表面24(并且/或者大致垂直于侧壁20)。然而，在其它实施例中，远侧部分34的上表面36和/或下表面可不是平面的并且/或者定向成大致平行于密封表面22和/或基部部分20的支承表面24(并且/或者大致垂直于侧壁20)。如图1和6中所示，端块12A,12B的远侧部分34的外部或外上表面36可沿厚度T方向限定密封件10的顶部或上端。就此而言，如图1和6中所示，外部或外上表面36与端块12A,12B的密封表面22之间的距离可限定或确定密封件10的厚度T。
如图1-6中所示，远侧部分34可大致沿基部部分20从侧壁30并且朝密封件10的内部或中心部分延伸。以该方式，基部部分20、侧壁部分30和远侧部分34可形成如图2C,2D和3C中所示的"C"形(例如，当沿宽度W方向看时)。如图1-6中所示，远侧部分34可在连接或到达彼此之前终止。就此而言，各个端块12A,12B的基部部分20的至少内部或中心部分可不由远侧部分34覆盖或者包括远侧部分34。各个端块12A,12B的支承表面24的至少内部或中心部分(例如，沿长度L)由此可暴露，或者沿密封件10的厚度T方向"开启"。
如图1-6中所示，由各个端块12A,12B的侧壁位置30和远侧部分34的内或内部表面，以及基部部分20的支承表面24形成的面向内的C形可形成通道、槽口、凹槽等40，其能够从密封件10的内部(例如，具有长度L)接近。端块12A,12B可构造成使得通道40沿端块12A,12B的整个宽度W延伸。在一些实施例中，通道40可沿长度L方向定位或布置在端块12A,12B的大致相对侧部上，如，端块12A,12B的相对端。
如图1和4-6中所示，端块12A,12B可构造成使得它们以邻接关系匹配，以形成支承陶瓷纤维14和金属垫片16来形成密封组件10的构造。如图4中所示，端块12A,12B可构造或布置成使得它们沿宽度W方向邻近并且邻接彼此，并且沿长度L和厚度T方向大致对准(在密封件10的中性状态中)。在一些实施例中，如图4和5中所示，端块12A,12B的支承表面24可为平面的，并且当端块12A,12B联接、接合或邻接(并且在中性状态中)时，支承表面24可为共面的，以形成两件式平面表面，以支承其上的陶瓷纤维14和金属垫片16。此外，端块12A,12B可构造成使得当它们联接、接合或邻接(并且在中性状态中)时，端块12A,12B的相应端或部分处的通道40匹配并且大致对准或协作。当端块12A,12B联接或邻接时，沿宽度W方向的端块12A,12B的外侧向侧部或表面38可形成或限定由端块12A,12B形成的构造的外侧向侧部或表面。如下面进一步阐释的，垫片16可接合和/或联接于端块12A,12B的外侧向侧部，以将端块12A,12B至少部分地联接或装固于彼此。如图2C和3C中所示，端块12A,12B的外侧向侧部或表面38可由基部部分20、侧壁部分30和远侧部分34形成或限定。
如图1-5中所示，端块12A,12B可包括或限定内接合表面26，其接合或邻接彼此，并且在端块12A,12B联接或邻接(在中性状态中)并且形成密封件10时在其间形成接头或接缝18。在一些实施例中，如图2C和3C中所示，接合表面26可延伸穿过端块12A,12B的厚度T，使得接合表面26由基部部分20、侧壁部分30和远侧部分34形成或限定。接合表面26可构造成允许端块12A,12B相对于彼此移动，同时保持其间的接触或接合，以允许密封件10适应或适于密封件槽口失准或涉及非对准密封件槽口表面(例如，沿厚度T和/或宽度W方向失准)的其它情形，同时防止横跨密封件10的泄漏增大。在一些实施例中，端块12A,12B的接合表面26可构造成使得其间的接头或接缝18大致对应于形成用于密封件10的密封件槽口的涡轮构件之间的间隙或接合部(例如，与其对准)，以允许或适应构件的移动，如，沿厚度T方向的移动。此外，为了提供沿端块12A,12B的长度L的端块12A,12B的接触或接合，接合表面26的形状、尺寸、定向等可大致对应于或类似彼此(例如，镜像)。
在一些实施例中，端块12A,12B的接合表面26可在它们沿厚度方向T延伸时为平面的并且成角。例如，如图2B和3B中所示，端块12A,12B的接合表面26可在它们沿厚度方向T延伸时为平面的并且沿宽度W方向成角。在此类实施例中，为了提供端块12A,12B之间的移动同时保持接合表面26的接触、邻接或接合，第一端块12A的接合表面26可在其沿厚度方向T从接合表面或侧部22延伸至上表面或侧部36时朝第二端块12B成角，而第二端块12B可在其沿厚度方向T从密封表面或侧部22延伸至上表面或侧部36时相对地远离第一端块12A成角。以该方式，端块12A,12B的接合表面26可允许端块12A,12B之间沿宽度W方向的运动或平移(例如，滑动运动)，这导致或提供端块12A,12B沿厚度T方向的相对平移(并且还允许沿长度方向L的相对平移)，同时保持其邻接或接合。如下面进一步阐释的，端块12A,12B的接合表面26的其它几何形状或构造可潜在地允许端块12A,12B之间的移动(例如，沿厚度T、宽度W和/或长度L方向)，同时保持其邻接或接合。
关于如图4中所示的接合或邻接的端块12A,12B，陶瓷纤维14可定位在支承表面24上或上方，如图5中所示。如上文提到的，当端块12A,12B邻近或接合或邻接时，支承表面24可协作以形成平台、(多个)表面或支承机构，用于将陶瓷纤维14置于其上或其上方。在一些实施例中，陶瓷纤维14可包括至少一层陶瓷纤维或织物，其大致覆盖或上覆端块12A,12B的支承表面24。例如，如图5中所示，至少一层陶瓷纤维14可定位在支承表面24上或上方(例如邻接)，并且延伸到块12A,12B的通道40中。在此类实施例中，端块12A,12B和/或陶瓷纤维14可构造成使得陶瓷纤维14沿厚度T方向填充或占据通道40的仅一部分。在备选实施例(未示出)中，陶瓷纤维14可不大致覆盖或上覆支承表面24和/或定位在至少一个通道40内。陶瓷纤维14可为相对柔性或可变形的，使得陶瓷纤维14不防止端块12A,12B的相对移动。换言之，陶瓷纤维14可构造成响应于其中使用密封件10的密封件槽口的失准或"粗糙"表面轮廓，允许端块12A,12B相对于彼此移动，如，沿厚度T方向。
陶瓷纤维14可优选用作对定位在陶瓷纤维14上或上方的金属垫片16的热障层。换言之，陶瓷纤维14优选构造成减少热从保持密封件10的密封件槽口到金属垫片16的传导(如，从形成密封件槽口的涡轮构件和/或穿过构件之间的间隙或接合部并且作用于密封件10上的热流)。如下面进一步阐释的，密封件10可用于密封件槽口中，并且定向成使得端块12A,12B的密封表面22定位成与比定位成与金属垫片16的外表面48邻近或相互作用的流或材料(例如，冷却空气流)更热的流或材料邻近或相互作用。就此而言，陶瓷纤维14(潜在地与端块12A,12B一齐)可有效防止(或至少减小以下可能性)金属垫片16在密封件10在涡轮机中的使用期间达到潜在有害的高温(例如，导致至少金属垫片16的硅化物形成、热蠕变和/或增大磨损的温度)。换言之，陶瓷纤维14(以及潜在地，端块12A,12B)优选构造成允许密封件10包括金属垫片12，并且用于现代高温燃气涡轮应用中，如，包括CMC构件的涡轮，而没有金属垫片18的退化。
就此而言，陶瓷纤维14可为绝热或以其它方式用作金属垫片16的热障层的任何陶瓷纤维材料。在一些实施例中，陶瓷纤维14(或陶瓷纤维14和端块12A,12B)构造成防止金属垫片16在密封件10用于涡轮发动机如包括CMC构件的涡轮中时达到大约1800华氏度。在一些实施例中，陶瓷纤维14(或陶瓷纤维14和端块12A,12B)构造成防止(或至少减小以下可能性)金属垫片16在密封件10用于涡轮发动机如包括CMC构件的涡轮中时达到大约1,500华氏度。
陶瓷纤维14可由金属氧化物纤维制成，该金属氧化物纤维织造或以其它方式制造成陶瓷纺织产品，如，织物、布、带或套筒。在一些实施例中，陶瓷纤维14可由Al2O3或Al2O3和SiO2或包括它们的纤维制成。例如，陶瓷纤维可为至少大约99重量%的Al2O3，或大约85重量%的Al2O3和大约15重量%的SiO2。在一些实施例中，陶瓷纤维14可由包括基于α-A12O3或α-A12O3和多铝红柱石的结晶或晶体结构的纤维制成。在一些实施例中，陶瓷纤维14可为至少一层织造陶瓷纤维，如由3M™出售的Nextel™陶瓷纺织品、织物或纤维。在一些此类实施例中，陶瓷纤维14可为3M™ Nextel™ 610陶瓷纤维或3M™ Nextel™ 720陶瓷纤维。
如上文所论述，为了向密封件10的金属垫片16提供另外的绝热或防护以超过由陶瓷纤维14给予的保护，密封件10可包括玻璃端块12A,12B。此类玻璃端块12A,12B可从由陶瓷纤维14单独提供的来降低热从保持密封件10的密封件槽口到金属垫片16的传导。例如，玻璃端块12A,12B可包括相对低的导热性(例如，相比于陶瓷(例如，CMC)端块12A,12B)，其与陶瓷纤维14一齐作用，以在密封件10用于涡轮机中期间减小热传导至金属密封件16来防止(或至少减小以下可能性)金属垫片16达到潜在有害的高温。玻璃端块12A,12B还可在涡轮机的密封件槽口中发现的温度下变得相对软、可变形或柔韧。在一些此类实施例中，玻璃端块12A,12B可构造成变形和符合(例如，由于涡轮机的密封件槽口中产生/经历的温度和压力)密封件槽口内的任何失准或粗糙轮廓，以防止横跨密封件10的泄漏的增大。
密封组件10可包括至少一个垫片16，其大致覆盖或上覆陶瓷纤维14和/或端块12A,12B的支承表面24。例如，如图1中所示，至少一个垫片16可定位在陶瓷纤维14上或上方(例如，邻接)(并且在支承表面24上方)，并且延伸到块12A,12B的通道40中。在此类实施例中，端块12A,12B和/或陶瓷纤维14可构造成使得垫片16和陶瓷纤维14沿厚度T方向大致填充或占据通道40。在一些实施例中，通道40可至少在密封件10的中性状态中(例如，当密封件10处于环境温度时)沿厚度T方向将压缩力施加于定位在其中的垫片16的部分(以及潜在地，陶瓷纤维14)。当垫片10可定位在两个端块12A,12B的通道40内并且通道40可定位在端块12A,12B的大致相对侧部或部分上(例如，沿限定端块12A,12B的长度L的侧部或部分)时，垫片16和通道40可沿至少一个方向(例如，沿长度L方向)相对于彼此有效地联接或固定端块12A,12B。
至少一个金属垫片16可有效地大致防止物质穿过其。例如，金属垫片16可为大致实心的，或者在其它情况下在涡轮机中产生的压力和温度下大致不透过气体、液体和固体中的至少一个。然而，金属垫片16还可在涡轮机中产生的压力和温度下至少沿厚度T方向提供柔性，以适应密封件10在其中使用的密封件槽口中的歪斜或偏移。例如，金属垫片16可为相对柔性或可变形的，使得金属垫片16不防止端块12A,12B的相对移动(例如，平移、扭转、弯曲等)。换言之，金属垫片16可构造成响应于其中使用密封件10的密封件槽口的失准或"粗糙"表面轮廓，允许端块12A,12B相对于彼此至少沿厚度T方向移动。
在一个实施例中，上覆陶瓷纤维14和/或端块12A,12B的支承表面24的垫片16的至少一部分为大致实心的金属部件或部分。金属垫片16可为高温金属合金或超级合金。例如，在一些实施例中，垫片16可由不锈钢或镍基合金(至少部分地)制成，如，镍铬钼合金、Haynes 214、或具有氧化铝涂层的Haynes 214。在一些实施例中，垫片16可由具有至少1500华氏度的熔化温度的金属制成，并且更优选至少1800华氏度。在一些实施例中，垫片16可由具有至少2200华氏度的熔化温度的金属制成。
如图1中所示，金属垫片16可包括密封部分46，其大致覆盖或上覆陶瓷纤维14和/或端块12A,12B的支承表面24。在一些实施例中，陶瓷纤维14可邻近、邻接金属垫片16的密封部分46的整体或在其下方。以该方式，陶瓷纤维16可至少使金属垫片16的密封部分46的整体绝热。在其它实施例中，金属垫片16的密封部分46的至少一部分可没有陶瓷纤维14。金属垫片16的密封部分46的形状或构造可大致对应于端块12A,12B的支承表面24的形状或构造。例如，密封部分46的内侧、表面或部分可接合陶瓷纤维14，并且定位成邻近端块12A,12B的支承表面24。就此而言，密封部分46的内侧可为大致平面的(在密封件10的中性状态中)，并且包括与陶瓷纤维14和/或支承表面24大致相同的宽度W和长度L。
还如图1中所示，金属垫片16的密封部分46的外侧部或表面48的一部分可暴露。例如，未定位在通道40中的密封部分46的外侧部或表面48可暴露。金属垫片16的密封部分46的暴露的外侧部或表面48可构造成与冷却高压空气流接合或相互作用，该冷却高压空气流流过形成保持密封件10的密封件槽口(至少部分地)的至少第一构件与第二构件之间的至少一个间隙或接头。至少作用于金属垫片16的暴露的外侧部或表面48上的冷却的高压空气流可强迫或压制密封件(例如，端块12A,12B的密封侧部或表面22)抵靠或接触密封件槽口的密封表面，以大致防止气体、液体和/或固体迁移穿过间隙或接头。就此而言，金属垫片16的密封部分46可在涡轮机中经历的压力下大致不透过液体、气体和/或固体，使得密封件10至少提供穿过密封件槽口的低泄漏率。然而，如上文所述，金属垫片16的密封部分46可为柔性的，以允许端块12A,12B之间的相对移动，以解决形成保持或固持密封件10的密封件槽口的、涡轮构件的密封表面的歪斜、偏移或其它非对准构造。
如图1中所示，金属垫片16还可包括多个凸片或凸起50，其从密封部分46在未定位在通道40内的其至少一个侧部、边缘或部分上延伸。凸片50可设在垫片16的大致相对侧部上。在图1中所示的示例性实施例中，限定垫片16的长度L的密封部分46的侧部定位在通道40内，并且凸片50从密封部分46的侧部延伸，该侧部在通道40之间延伸并且限定垫片16的宽度W。多个凸片50可设在包括凸片50的密封部分46的各个侧部或部分上。
金属垫片16的凸片50可构造成沿至少一个方向使端块12A,12B保持在一起、联接、附连、邻接或接合，如，沿宽度W方向。此外，凸片50可将垫片16和陶瓷纤维14联接或附连于端块。例如，凸片50可沿厚度T方向从密封部分46成角或偏移，使得它们在陶瓷纤维14和端块12A,12B的外缘或侧部上方延伸或经过其。如图1中所示，凸片50可远离密封部分46的外侧部或表面48并且朝端块12A,12B的密封侧部或表面22延伸，使得凸片50延伸经过陶瓷纤维14的外侧向侧部或表面和端块12A,12B的外侧向侧部或表面38(例如，沿密封件10的长度L)或在其上方延伸。金属垫片16的凸片50和端块12A,12B的通道40可协作来使端块12A,12B、陶瓷纤维14和金属垫片16沿长度L、宽度W和厚度T方向中的各个保持在一起、联接、附连或接合。然而，如上文提到的，金属垫片16为相对柔性的，并且在端块12A,12B之间延伸的接头18构造成提供或允许端块12A,12B沿至少厚度T方向的移动，以使密封件10可保持与偏移(或变得偏移)或包括"粗糙"轮廓的涡轮机的密封件槽口的密封接合。
金属垫片16和陶瓷或玻璃端块12A,12B可包括不同的热膨胀系数(下文中为CTE)。结果，即使金属垫片16可在密封件10用于涡轮机的密封件槽口中期间比陶瓷或玻璃端块12A,12B更冷，金属垫片16也可比陶瓷或玻璃端块12A,12B膨胀或扩大更多。为了解决金属垫片16相对于陶瓷或玻璃端块12A,12B的可能膨胀，凸片50可抵靠、邻近或沿端块12A,12B的侧部或表面定位(例如，变形，使得它们相对于密封部分46偏移或成角，并且抵靠或邻近端块12A,12B的外侧向侧部或表面38)，其中至少金属垫片16加热，如，加热至涡轮机的至少大约操作温度。例如，密封件10可加热至至少1500华氏度，或至少1800华氏度，并且凸片50可变形或定位成抵靠或邻近端块12A,12B的侧部或表面。由于凸片50可在金属垫片16的加热状态中变形或定位，并且凸片50可定位在密封件10的大致相对侧部上，故凸片50可在环境温度下预加应力或预加载，使得它们将压缩力施加于端块12A,12B。在一些实施例中，凸片50可预加载，使得它们构造成在环境温度下和在密封件10的操作温度(即，涡轮的操作温度)下将负载或力(如，压缩力)施加于端块12A,12B。注意的是，由凸片50抵靠端块12A,12B施加的负载或力可在环境温度下比在操作温度下更大。
密封件10的构件可包括施加或定位在其表面或其部分上方或上的一个或更多个保护涂层(未示出)。例如，金属垫片16的至少一部分，如，其外表面或暴露表面，可包括至少一个保护涂层或层。金属垫片16的(多个)保护涂层可构造成大致防止或阻止金属垫片10的氧化。在一些实施例中，金属垫片16的(多个)保护涂层可包括或大致包括氧化物，如，氧化铬或氧化铝。在一些实施例中，金属垫片16的(多个)保护涂层可构造成使金属垫片10绝热。例如，金属垫片16可包括上覆金属垫片16的热障涂层(TBC)，其构造成使金属垫片16进一步绝热(除由陶瓷纤维14以及潜在地，端块12A,12B提供的绝热之外)。在一些实施例中，金属垫片16上的TBC可包括多层，如形成在金属垫片16上的至少一个金属粘结涂层、形成在粘结涂层上或中的至少一个热增长氧化物(TGO)层或区域，以及形成或定位在TGO上或上方的至少一个陶瓷顶部涂层。在一些实施例中，陶瓷顶部涂层可由氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)或稀土硅酸盐或锆酸盐构成。至少一个陶瓷顶部涂层可提供TBC的最大热梯度，并且作用为降低任何下层的温度。
在一些实施例中，端块12A,12B也可包括保护涂层。例如，端块12A,12B的至少一部分，如支承表面24和/或密封表面22可包括至少一个保护涂层或层。端块12A,12B的(多个)保护涂层可构造成大致防止或阻止由端块12A,12B的挥发引起的凹入，并且/或者使端块12A,12B绝热。就此而言，端块12A,12B可包括TBC和/或环境阻隔涂层(EBC)。例如，端块12A,12B可包括上覆其至少一部分的EBC，其构造成防止端块12A,12B由于挥发而凹入，并且潜在地还使金属垫片16绝热(除了由陶瓷纤维14以及潜在地，端块12A,12B提供的绝热之外)。在一些实施例中，端块12A,12B上的EBC可包括多层，如形成在端块12A,12B上的至少一个粘结涂层，以及形成或定位在至少一个粘结涂层上或上方的至少一个顶部涂层。注意，端块12A,12B如CMC端块12A,12B的陶瓷实施例可特别受益于EBC保护涂层，以在密封件10用于高温和/或高湿环境中时防止由挥发引起的凹入。
图6示出了沿定位在示例性密封件槽口内以密封涡轮构件之间的示例性接合部的示例性槽口密封组件10的宽度W的截面图。具体而言，图6示出了沿示例性涡轮机的一部分的宽度W截取的截面，其包括示例性第一涡轮构件142、邻近的示例性第二涡轮构件144，以及安装在由第一构件142和第二构件144形成的密封件槽口中的密封组件10。第一涡轮构件142和第二涡轮构件144可相应为第一定子构件和第二定子构件，如，第一定子和第二定子的第一喷嘴和第二喷嘴。在其它实施例中，第一构件142和第二构件144可为任何其它邻近涡轮机构件，如，静止或平移和/或旋转(即，移动)涡轮构件。换言之，本文中所述的密封件如密封件10可构造用于需要密封来减小构件之间的泄漏的任何数量或类型的涡轮机构件或者与其一起使用。
图6中所示的示例性构件142,144和密封组件10的截面沿结构的宽度W截取，从而示出结构的示例性宽度W和厚度/高度T。注意的是，图6中所示的结构的相对宽度W、厚度T和截面形状是示例性的，并且结构可包括任何其它相对宽度、厚度和截面形状。此外，结构的长度L(延伸进出图6的页面)可为任何长度，并且沿长度L方向的结构的形状和构造可为任何形状或构造。还注意的是，尽管示出了形成一个密封件槽口的仅两个示例性涡轮构件142,144，但多个构件可形成与彼此连通的多个密封件槽口。例如，多个涡轮构件可沿周向布置，使得由此形成的密封件槽口也沿周向布置并且与彼此连通。在此类实施例中，根据本公开的密封件如密封件10可构造成跨越多个密封件槽口，以密封多个间隙或接合部，并且由此减小多个涡轮构件之间的泄漏。
如图6中所示，邻近的第一涡轮构件142和第二涡轮构件144可与彼此间隔开，使得接合部、间隙或通路190在第一邻近构件142与第二邻近构件144之间延伸。此类接合部190可由此允许第一涡轮构件142与第二涡轮构件144之间的流，如空气流。在一些构造中，第一涡轮构件142和第二涡轮构件144可定位在第一空气流150如冷却空气流与第二空气流160如热燃烧空气流之间。注意的是，用语"空气流"在本文中用于描述任何材料或成分，或材料或成分的组合平移穿过第一涡轮构件142与第二涡轮构件144之间的接合部190的移动。
为了收纳横越接合部190的密封件并且由此阻挡或以其它方式切断接合部190和第一空气流150和第二空气流160，邻近的第一构件142和第二构件144可均包括密封件槽口，如图6中所示。在示例性的所示实施例中，第一构件142包括第一密封件槽口170，并且第二构件包括第二密封件槽口180。第一密封件槽口170和第二密封件槽口180可具有能够将密封件收纳在其中的任何尺寸、形状或构造。例如，如图6中的所示示例性实施例中所示，第一密封件槽口170和第二密封件槽口180可大致彼此相似，并且成镜面关系定位，以一齐限定净槽口或腔，其从第一构件142内延伸横跨接合部190并且延伸到第二构件144中。以该方式，成对的第一密封件槽口170和第二密封件槽口180可共同地或协作地形成腔或密封件槽口，以支承密封组件10的相对部分，使得密封件10穿过在邻近构件142,144之间延伸的接合部190。
在其中第一涡轮构件142和第二涡轮构件144邻近的一些布置中，第一密封件槽口170和第二密封件槽口180可构造成使得它们大致对准(例如，成镜面或对称关系)。然而，由于制造和组装限制和/或变化，以及热膨胀、移动或其它因素，故第一密封件槽口170和第二密封件槽口180可歪斜、扭转、成角或以其它方式失准。在其它方案中，第一密封件槽口170和第二密封件槽口180可保持成镜面或对称关系，但第一密封件槽口170和第二密封件槽口180的相对定位可变化(如，由于使用、磨损或操作条件)。用语"失准"在本文中用于包含任何方案，其中密封件槽口相比于标称或初始位置或构造(如，制造或组装位置或构造)改变相对位置或定向。
相对于示例性第一涡轮构件142和第二涡轮构件144的示例性第一密封件槽口170和第二密封件槽口180和图6的密封件10，在失准构造(未示出)中，密封件10构造成解决失准并且保持端块12A,12B与第一密封件槽口170和第二密封件槽口180的密封接触，以有效地切断或消除在第一涡轮构件142与第二涡轮构件144之间延伸的接合部190，由此减少或防止第一空气流150和第二空气流160相互作用。更具体而言，如图6中所示，第一空气流150和第二空气流160可与接合部190相互作用，使得第一空气流150为"驱动"空气流，其相对于密封件10的金属垫片16的外侧部或表面48作用，以强迫端块12A,12B的密封侧部或表面22分别抵靠第一密封件槽口170和第二密封件槽口180的第一侧表面135,145。在此类方案中，由端块12A,12B的接合表面26形成的接合部18以及陶瓷纤维14和金属垫片14的柔性或可变形性质可允许由于由空气流150施加的力(例如，高于由第二空气流160施加的)的端块12A,12B的相对移动(例如，沿厚度T方向)，以解决第一密封件槽口170与第二密封件槽口180之间的任何失准，但足够刚硬以阻止"折叠"或以其它方式"推"到接合部190中。换言之，在此类方案中，示例性密封件10可优选为足够柔性的，但也足够刚硬，以保持垫片16的端块12A,12B的密封侧部或表面22经由第一空气流150的力分别与第一侧表面135,145的密封接合。例如，金属垫片16、陶瓷纤维14以及端块12,12B可构造成允许密封件10符合密封件槽口接触表面135,145上的不规则。除了足够柔性以在失准方案中有效地密封接合部190之外，如上文所述，示例性密封件10可优选足够刚硬以满足组装要求。
密封件10的尺寸可为任何尺寸，但可取决于或至少关于密封件10安装在其中的构件142,144。示例性密封件10的厚度T可小于第一密封件槽口170和第二密封件槽口180的厚度T2，以及由此在邻近的第一构件142和第二构件144组装时由第一密封件槽口170和第二密封件槽口180产生的净槽口的厚度T2。在一些实施例中，示例性密封件10的厚度T可优选在大约0.01英寸到大约1/4英寸的范围内，并且更优选在大约0.05英寸到大约0.1英寸的范围内。类似地，密封件10的宽度W可小于分别由第一构件142和第二构件144的第一槽口170和第二槽口180产生的净槽口的宽度W2，并且当构件142,144安装在彼此附近时，间隙190在构件142,144之间。在一些实施例中，示例性密封件10的宽度W可优选在大约0.125英寸到大约0.75英寸的范围内。
如图6中的所示实施例所示，例如，密封件10可定位和布置在密封件槽口(即，第一密封件槽口170和第二密封件槽口180)内，使得第一或冷却空气流150相对于金属垫片16的密封部分46的外侧部或表面48(和远侧部分34的上表面36)作用，以强迫各个端块12A,12B的外密封表面22抵靠第一密封件槽口170和第二密封件槽口180的第一侧表面135,145。由于垫片16和/或端块12A,12B的不透过性质(并且端块12A,12B邻接)，故密封件10可由此防止冷却空气流150迁移穿过间隙190并且到第二或热燃烧空气流160中。此外，陶瓷纤维14(以及潜在地，端块12A,12B)保护金属垫片16免受燃烧空气流160的高温。
以该方式，至少密封件10的端块12A,12B的密封表面22(例如，与示例性第一侧表面135,145或示例性第一密封件槽口170和第二密封件槽口180的其它密封表面相互作用的表面)的形状和构造可关于密封件10安装在其中的槽口142,144的形状和构造，并且密封件可能够适于(例如，移动、变形、屈曲等)密封件10安装在其中的槽口142,144的形状和构造的变化或变型。换言之，密封件10可构造成确保与密封件10安装在其中的第一密封件槽口170和第二密封件槽口180的密封接合。例如，在图6中的所示实例中，密封件10的端块12A,12B的密封表面22可为大致光滑的(例如，平面的)，并且在相同平面上大致邻接或以其它方式大致接合第一密封件槽口170和第二密封件槽口180的大致光滑(例如，平面的)和关于平面的第一侧表面135,145，以有效地防止或减少密封件10与第一密封件槽口170和第二密封件槽口180的第一侧表面135,145之间以及最终到第二或热燃烧空气流160中的第一空气流150的泄漏(并且还保护金属垫片16免受热燃烧空气流160的高温)。在一些备选实施例(未示出)中，密封件10的端块12A,12B的至少密封表面22的形状和构造可形状或构造确定成不同于第一密封件槽口170和第二密封件槽口180的对应密封表面(如，图6中所示的第一密封件槽口170和第二密封件槽口180的示例性第一侧表面135,145)的。如果第一密封件槽口170和第二密封件槽口180的密封表面变得失准或在平面外，则金属垫片16和陶瓷纤维14的柔性允许端块12A,12B相对于彼此移动(例如，至少沿厚度T方向)，以保持密封表面22与第一密封件槽口170和第二密封件槽口180，和接合表面26与彼此的接合，以有效地防止或减少密封件10和第一密封件槽口170和第二密封件槽口180的第一侧表面135,145之间以及最终到第二或热燃烧空气流160中的第一空气流150的泄漏。
图7-13示出了根据本公开的另一个示例性槽口密封组件110。示例性槽口密封组件110具有与上文所述的图1-6的示例性槽口密封组件10的一些相似性，并且因此，前面为"1"的相似附图标记用于指示相似的方面或功能，并且上文针对此类方面或功能(和其备选实施例)的描述同样适于示例性槽口密封组件110。如图7-13中所示，密封组件110关于端块112A,112B的构造和金属垫片116与端块112A,112B的接合与密封件10不同。
在图7-13的实施例中，密封件110的端块112A,112B的接合表面126(见图8-10,12A和12B)是非平面的。如图8-10,12A和12B中所示，第一端块112A和第二端块112B的接合表面126在宽度W方向上分别为凸形或凹形的，并且构造成匹配或嵌入邻接(例如，为大致镜面形状)。第一端块112A的接合表面126在宽度方向上为凸形的，使得其限定定位在第一端块112A的厚度T的大约中间处的顶点或最高点。第一端块112A的接合表面116包括沿厚度T方向定位在顶点上方和下方的部分，其为平面的并且从支承表面124和密封表面122延伸至顶点。类似地，第二端块112B的接合表面126沿宽度方向为凹形的，使得沿宽度W方向的凹形形状的最深部分定位在第一端块112A的厚度T的大约中间处。第二端块112B的接合表面116包括沿厚度T方向定位在宽度W方向上的凹形形状的最深部分上方和下方的部分，其为平面的并且从支承表面124和密封表面122延伸至凹入形状的最深部分。端块112A,112B的凸形和凹形接合表面126允许端块112A,112B在其中使用密封件110的密封件槽口的表面的偏移(例如，沿厚度方向)下保持接触或邻接。以该方式，端块112A,112B的凸形或凹形形状的接合表面126在处于偏移密封件槽口状态下时防止穿过或通过密封件10的泄漏增大，如上文所论述。
还如图7-13中所示，端块112A,112B与端块12A,12B的不同还在于，它们没有支承表面124上的通道40，通道40通向端块112A,112B的长度L的内部，陶瓷纤维114和/或金属垫片116的部分定位在其中。相反地，端块112A,112B均包括或限定凹入表面、侧部或部分156，其沿长度L方向从外部或外表面132凹入，外部或外表面132限定了端块112A,112B的长度L(即，沿长度L方向限定密封件10的极限)。端块112A,112B均包括或限定凸脊表面、侧部或部分158，其从凹入表面156延伸至端块112A,112B的外表面132。在一些实施例中，凸脊表面158和/或凹入表面156为大致平面的。在一些实施例中，凹入表面156包括定位成比定位在支承表面124处或附近的凹入表面156的部分更远离对应的外表面132的至少一部分。在一些实施例中，凹入表面156定位和/或定向成使得其沿长度L方向从端块112A,112B的外表面132凹入一定量或距离，其与金属垫片16的厚度相同或大于其(并且/或者凸脊表面158延伸从端块112A,112B的外表面132到凹入表面156的沿长度L方向的距离，其与金属垫片116的厚度相同或大于其)。如图7和11中所示，凹入表面156和凸脊表面158可协作来形成凹口，其容纳金属垫片116的至少一个第二凸片部分152。金属垫片116的至少一个第二凸片部分152可从密封部分146延伸，并且在陶瓷纤维114的外缘上方延伸或经过其，并且在凹入表面156上方延伸或沿其延伸。以该方式，端块112A,112B的凹入表面156和金属垫片116的至少一个第二凸片部分152可大致沿长度L方向固定或联接金属垫片116、陶瓷纤维114和端块112A,112B。如上文相对于凸片50所述，至少一个第二凸片部分152可在金属垫片116的加热状态中变形或定向，使得它们在金属垫片116的中性状态中(即，在环境温度下)施加压缩力。
邻近外侧向侧部或表面138的端块112A,112B的部分还可构造有通道等162，其构造成与金属垫片116的凸片150接合。如图7-10和12A-13中所示，端块112A,112B可包括或限定凹入侧表面、边缘或部分160，其定位成邻近支承表面124，并且沿宽度W方向从限定端块112A,112B的宽度W的外侧向侧部或表面138凹入(即，相对于外侧向侧部或表面138沿宽度W方向定位在内部)。凹入侧向表面160可延伸至端块112A,112B的第二凸脊表面、侧部或部分164，其从侧向凹入表面160延伸并且延伸至端块112A,112B的侧向侧部或表面138。在一些实施例中，第二凸脊表面164可为平面的，并且/或者大致平行于支承表面124和/或密封表面122。在一些实施例中，邻近端块112A,112B的支承表面124的侧向凹入表面160的至少一部分可定位和/或定向成使得其沿宽度W方向从端块112A,112B的侧向侧部或表面138凹入一定量或距离，其与金属垫片116的厚度相同或大于其。
侧向凹入表面160可包括或限定至少一部分，其沿宽度W方向比邻近端块112A,112B的支承表面124的侧向凹入表面160的部分进一步朝相应的端块112A,112B的内部延伸或定位，如图12A和12B中所示。以该方式，侧向凹入表面160和/或侧向凹入表面160和第二凸脊表面164可形成通道、槽口、凹槽或其它凹形形式或空间164，其沿宽度W方向延伸到相应端块112A,112B的内部中。
通道164可构造成将金属垫片116的至少一个凸片150容纳在其中，如图7中所示。当密封件110与陶瓷纤维114和金属垫片116组装时，金属垫片116的至少一个凸片150可从密封部分146延伸，并且在陶瓷纤维114的外侧缘上方延伸或经过其，并且在端块112A,112B的侧向凹入表面160上方延伸或沿其延伸，并且由此延伸到端块112A,112B的侧向通道164中。以该方式，端块112A,112B的侧向凹入表面160和金属垫片116的凸片150可大致沿宽度W方向固定或联接金属垫片116、陶瓷纤维114和端块112A,112B。金属垫片116的凸片150还可沿宽度W方向延伸到通道164中，使得端块112A,112B的侧向凹入表面160和金属垫片116的凸片150可沿厚度T方向大致固定或联接金属垫片116、陶瓷纤维114和端块112A,112B。如上文所述，金属垫片116的凸片150可在金属垫片116的加热状态中变形或定向，使得它们在金属垫片116的中性状态中施加压缩力。如图7中所示，金属垫片110可包括或限定其各个侧向侧部上的单个凸片150，与上文所述的密封件10的多个不同间隔开的凸片50相反。
本文中公开的密封组件提供了与传统槽口密封件(如，实心金属垫片密封件)可能的相似的低泄漏率，同时消除了应用于现代高温涡轮机(例如，包括CMC构件的涡轮机)时的硅化物形成、热蠕变和增大磨损的问题。此外，本文中公开的密封组件可相比于现有的密封件不太易于制造变化。因此，本文中公开的密封组件减小了泄漏，同时制造和操作风险低，并且适用于OEM和改装应用两者。
将理解的是，以上描述旨在为示范性而非限制性的。本领域技术人员可在本文中作出许多变化和改型，而不脱离如由以下权利要求及其等同物限定的本发明的大体精神和范围。例如，上述实施例(和/或其方面)可与彼此组合使用。此外，可作出许多改型来使特定情形或材料适于各种实施例的教导，而不脱离它们的范围。尽管本文中所述的材料的大小和类型旨在限定各种实施例的参数，但它们绝不是限制性的，并且仅为示例性的。本领域技术人员在审阅以上描述时将清楚许多其它实施例。因此，各种实施例的范围应当参照所附权利要求，连同此类权利要求所赋予的等同物的完整范围确定。在所附权利要求中，用语"包括(including)"和"其中(in which)"用作相应用语"包括(comprising)"和"其中(which)"的通俗英文同义词。此外，在以下权利要求中，用语"第一"、"第二"和"第三"等仅用作标记，并且不旨在对它们的对象施加数字要求。另外，用语"可操作地连接"在本文中用于表示由直接或间接联接的单独的不同构件和集成地形成的(即，整体的)构件产生的两种连接。此外，以下权利要求的限制并未以装置加功能的格式撰写，并且不旨在基于35U.S.C.§ 112的第六段理解，除非并且直到此类权利要求限制明确地使用短语"用于…的器件"后接没有又一个结构的功能的声明。将理解的是，上文所述的所有此类目的或优点不一定可根据任何特定实施例实现。因此，例如，本领域技术人员将认识到，本文中所述的系统和技术可以以如下方式实施或执行，使得实现或优化如本文中教导的一个优点或成组的优点，而不必要地实现如可在本文中教导或建议的其它目的或优点。
虽然已经结合仅有限数量的实施例来详细描述本发明，但应当容易理解，本发明不限于此类公开的实施例。相反，可修改本发明，以并入迄今未描述但与本发明的精神和范围相称的任何数量的变型、更改、替换或等同布置。另外，虽然已经描述了本发明的多种实施例，但将理解，本公开的方面可包括所描述的实施例中的仅一些。因此，本发明不视为由前述描述限制，而是仅由所附权利要求的范围限制。
该书面的描述使用实例以公开本发明(包括最佳模式)，并且还使本领域技术人员能够实践本发明(包括制造和使用任何装置或系统并且执行任何并入的方法)。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这些其它实例具有不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果这些其它实例包括与权利要求的字面语言无显著差别的等同结构元件，则这些其它实例意图在权利要求的范围内。

Claims (18)

1.一种密封组件，其用于定位在至少部分地由邻近涡轮机构件形成的密封件槽口内以密封在所述构件之间延伸的间隙，所述密封组件包括：
一对陶瓷或玻璃端块，其均包括密封表面和支承表面；
陶瓷纤维，其上覆所述端块的所述支承表面的至少一部分；以及
金属垫片，其上覆所述陶瓷纤维的至少一部分并且包括多个凸片，其中所述多个凸片接合所述端块以联接所述端块、陶瓷纤维和金属垫片；
其中所述端块均包括至少一个通道，其构造成将所述金属垫片的至少一部分收纳在其中。
2.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述一对端块沿其接合表面邻接以形成接头，并且其中所述金属垫片包括定位在所述接头的第一侧部上的至少一个凸片，以及定位在与所述接头的所述第一侧部大致相对的所述接头的第二侧部上的至少第二凸片。
3.根据权利要求2所述的密封组件，其特征在于，所述端块之间的所述接头在所述密封组件定位在所述密封件槽口内时沿所述涡轮机构件之间的所述间隙延伸。
4.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述一对端块在所述端块的接合表面处邻接，所述接合表面沿所述端块的长度方向和在所述端块的所述密封表面与所述支承表面之间延伸的厚度方向延伸，并且其中所述接合表面构造成允许所述端块相对于彼此至少沿所述厚度方向的移动。
5.根据权利要求4所述的密封组件，其特征在于，所述金属垫片和所述陶瓷纤维为可变形的，以允许所述端块相对于彼此至少沿所述厚度方向的移动。
6.根据权利要求4所述的密封组件，其特征在于，所述端块中的各个的所述接合表面包括至少一部分，所述至少一部分在其沿所述厚度方向延伸时沿所述端块的宽度方向延伸。
7.根据权利要求6所述的密封组件，其特征在于，所述端块中的各个的所述接合表面包括在相应端块的所述密封表面与支承表面之间延伸的平面表面。
8.根据权利要求6所述的密封组件，其特征在于，所述端块中的一个的所述接合表面限定沿所述宽度方向延伸的凹形形状，并且所述端块中的另一个限定沿所述宽度方向延伸的凸形形状。
9.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述端块中的各个包括沿所述端块的长度方向定位在所述端块的大致相对侧部上的通道，并且其中所述金属垫片的所述多个凸片沿所述端块的宽度方向定位在由所述端块形成的构造的大致相对侧部上。
10.根据权利要求9所述的密封组件，其特征在于，所述端块中的各个的所述通道形成在所述端块的所述密封表面上，并且其中所述金属垫片的所述多个凸片沿在所述端块的所述支承表面与所述密封表面之间延伸的厚度方向延伸。
11.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述端块包括沿所述端块的宽度方向定位在由所述端块形成的构造的大致相对侧部上的通道，以及沿所述端块的长度方向定位在所述端块的大致相对侧部上的凹口，并且其中所述通道和所述凹口定位在所述端块的所述支承表面与所述密封表面之间。
12.根据权利要求11所述的密封组件，其特征在于，所述金属垫片的所述多个凸片沿在所述端块的所述支承表面与所述密封表面之间延伸的厚度方向延伸，构造成使得至少一个凸片至少部分地定位在所述通道和所述凹口中的各个内。
13.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述多个凸片在所述密封组件处于环境温度时相对于所述端块施加预加载力。
14.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，当所述密封组件安装在所述密封件槽口中时，所述陶瓷纤维使所述金属垫片与所述密封件槽口绝热。
15.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述陶瓷纤维包括织造金属氧化物纤维。
16.根据权利要求15所述的密封组件，其特征在于，所述金属氧化物纤维为Al2O3或Al2O3和SiO2纤维。
17.一种涡轮机，包括：
第一涡轮构件和邻近所述第一涡轮构件的第二涡轮构件，所述第一涡轮构件和所述第二涡轮构件形成延伸横跨所述涡轮构件之间的间隙的密封件槽口的至少一部分；以及
密封件，其定位在所述第一涡轮构件和所述第二涡轮构件的所述密封件槽口内并且延伸横跨其间的所述间隙，所述密封件包括：
一对陶瓷或玻璃端块，其均包括密封表面和支承表面；
陶瓷纤维，其上覆所述端块的所述支承表面的至少一部分；以及
金属垫片，其上覆所述陶瓷纤维的至少一部分并且包括多个凸片，其中所述多个凸片接合所述端块以联接所述端块、陶瓷纤维和金属垫片；
其中所述一对端块均包括至少一个通道，其构造成将所述金属垫片的至少一部分收纳在其中。
18.根据权利要求17所述的涡轮机，其特征在于，所述一对端块沿其接合表面邻接，所述接合表面沿所述端块的长度方向，以及在所述端块的密封表面与支承表面之间延伸的厚度方向延伸，并且其中所述接合表面构造成允许所述端块相对于彼此至少沿所述厚度方向的移动。
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