CN107035429A - 用于陶瓷基质复合护罩的轴向固持的高级固定密封概念 - Google Patents

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CN107035429A CN201610857487.4A CN201610857487A CN107035429A CN 107035429 A CN107035429 A CN 107035429A CN 201610857487 A CN201610857487 A CN 201610857487A CN 107035429 A CN107035429 A CN 107035429A
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Abstract

在一个方面，本公开涉及燃气涡轮密封组件，其包括第一静态燃气涡轮壁和第二静态燃气涡轮壁。密封件设置在第一静态燃气涡轮壁和第二静态燃气涡轮壁之间。密封件包括由第一材料构造成的防护壁，其包括第一防护壁部分和第二防护壁部分。由第二材料构造成的弹簧包括第一弹簧部分和第二弹簧部分。第一防护壁部分邻近第一弹簧部分，而第二防护壁部分邻近第二弹簧部分。

Description

用于陶瓷基质复合护罩的轴向固持的高级固定密封概念
技术领域
本主题大体涉及用于燃气涡轮发动机的密封组件。更特别地，本主题涉及用于燃气涡轮发动机的邻近的固定构件的密封组件，其具有固持凸起，以移除由不同的材料构造成的构件。
背景技术
燃气涡轮发动机大体包括成串行流顺序的压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段。在运行中，空气进入压缩机区段的入口，其中一个或多个轴向压缩机逐渐压缩空气，直到其到达燃烧区段。燃料在燃烧区段内与压缩空气混合和燃烧，从而产生燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段流过涡轮区段内限定的热气路径且然后通过排气区段离开涡轮区段。
在特定构造中，涡轮区段包括成串行流顺序的高压(HP)涡轮和低压(LP)涡轮。HP涡轮和LP涡轮各自包括多个固定涡轮构件(例如，定子导叶或喷嘴、涡轮护罩、护罩支承件等)，其至少部分地限定通过涡轮区段的热气路径。这些固定构件典型地由能够承受长时间暴露于热气的材料(例如，陶瓷基质复合材料)构造成。尽管如此，定位在热气路径的径向外侧的固定构件(例如，壳)可具有不那么优选的热属性。在这方面，密封件可沿着热气路径设置在邻近的固定构件之间，以阻止热排气在其之间流动。
传统密封组件可限制流过涡轮区段的热气的温度，从而阻碍燃气涡轮发动机的效率。因此，将在本技术领域是受欢迎的是用于密封燃气涡轮发动机中的邻近的固定构件的密封组件包括固持凸起，以可移除地联接由不同的材料构造成的构件，其中一种材料能够承受升高的排气温度。这种密封组件将容许燃气涡轮发动机燃烧得更热，从而改进单位燃料消耗。
发明内容
在以下描述中部分地阐述本发明的各方面和优点，或者根据该描述，本发明的各方面和优点可为显而易见的，或者可通过实践本发明来学习本发明的各方面和优点。
在一个方面，本公开涉及燃气涡轮密封组件，其包括第一静态燃气涡轮壁和第二静态燃气涡轮壁。密封件设置在第一静态燃气涡轮壁和第二静态燃气涡轮壁之间。密封件包括由第一材料构造成的防护壁，其包括第一防护壁部分和第二防护壁部分。由第二材料构造成的弹簧包括第一弹簧部分和第二弹簧部分。第一防护壁部分邻近第一弹簧部分，而第二防护壁部分邻近第二弹簧部分。
本公开的另一个方面涉及燃气涡轮。燃气涡轮包括压缩机、燃烧区段、具有涡轮护罩安装件的涡轮区段和定子导叶安装件。密封件设置在涡轮护罩安装件和定子导叶安装件之间。密封件包括防护壁，其由第一材料构造成。防护壁包括第一防护壁部分和第二防护壁部分。由第二材料构造成的弹簧包括第一弹簧部分和第二弹簧部分，它们由至少三个回旋部(convolution)一体地连接。第一防护壁部分邻近第一弹簧部分，而第二防护壁部分邻近第二弹簧部分。
在进一步方面，本公开涉及燃气涡轮密封组件，其包括涡轮护罩安装件和定子导叶安装件。密封件设置在涡轮护罩安装件和定子导叶安装件之间。密封件包括防护壁，其由第一材料构造成。防护壁包括第一防护壁部分和第二防护壁部分，它们由回旋部一体地连接。由第二材料构造成的弹簧包括第一弹簧部分和第二弹簧部分，其由至少三个回旋部一体地连接。第一防护壁部分在第一弹簧部分的轴向内侧，而第二防护壁部分在第二弹簧部分的轴向内侧。
技术方案1. 一种燃气涡轮密封组件，包括：
第一静态燃气涡轮壁；
第二静态燃气涡轮壁；以及
密封件，其设置在所述第一静态燃气涡轮壁和所述第二静态燃气涡轮壁之间，所述密封件包括：
由第一材料构造成的防护壁，所述防护壁包括第一防护壁部分和第二防护壁部分；以及
由第二材料构造成的弹簧，所述弹簧包括第一弹簧部分和第二弹簧部分，其中所述第一防护壁部分邻近所述第一弹簧部分而所述第二防护壁部分邻近所述第二弹簧部分。
技术方案2. 根据技术方案1所述的燃气涡轮密封组件，其特征在于，所述第一静态燃气涡轮壁包括涡轮护罩组件安装件而所述第二气体静态燃气涡轮壁包括定子导叶组件安装件。
技术方案3. 根据技术方案1所述的燃气涡轮密封组件，其特征在于，所述防护壁包括一体地连接所述第一防护壁部分和所述第二防护壁部分的回旋部。
技术方案4. 根据技术方案1所述的燃气涡轮密封组件，其特征在于，所述第一防护壁部分包括第一防护壁部件而所述第二防护壁部分包括第二防护壁部件，并且进一步其中所述第一防护壁部件的第一径向壁滑动地接合所述第二防护壁部件的第二径向壁，以在其之间限定匹配表面。
技术方案5. 根据技术方案1所述的燃气涡轮密封组件，其特征在于，所述第一防护壁部分包括第一卷边而所述第二防护壁部分包括第二卷边。
技术方案6. 根据技术方案1所述的燃气涡轮密封组件，其特征在于，所述第一防护壁部分密封地接合所述第一弹簧壁部分而所述第二防护壁部分密封地接合所述第二弹簧壁部分，以在所述防护壁和所述弹簧之间限定密封腔室。
技术方案7. 根据技术方案6所述的燃气涡轮密封组件，其特征在于，所述弹簧进一步包括至少三个回旋部，其一体地连接所述第一弹簧部分和所述第二弹簧部分。
技术方案8. 根据技术方案1所述的燃气涡轮密封组件，其特征在于，所述第一弹簧部分定位在所述第一防护壁部分的轴向内侧而所述第二弹簧部分定位在所述第二防护壁部分的轴向内侧。
技术方案9. 根据技术方案1所述的燃气涡轮密封组件，其特征在于，所述第一材料包括比所述第二材料更大的耐热性。
技术方案10. 根据技术方案1所述的燃气涡轮密封组件，其特征在于，所述第一材料包括比所述第二材料更大的抗蠕变性。
技术方案11. 一种燃气涡轮，包括：
压缩机；
燃烧区段；
涡轮区段，其包括：
涡轮护罩安装件；和
定子导叶安装件；和
密封件，其设置在所述涡轮护罩安装件和所述定子导叶安装件之间，所述密封件包括：
由第一材料构造成的防护壁，所述防护壁包括第一防护壁部分和第二防护壁部分；以及
由第二材料构造成的弹簧，所述弹簧包括第一弹簧部分和第二弹簧部分，它们由至少三个回旋部一体地连接，其中所述第一防护壁部分邻近所述第一弹簧部分而所述第二防护壁部分邻近所述第二弹簧部分。
技术方案12. 根据技术方案11所述的燃气涡轮，其特征在于，所述防护壁包括一体地连接所述第一防护壁部分和所述第二防护壁部分的回旋部。
技术方案13. 根据技术方案11所述的燃气涡轮，其特征在于，所述第一防护壁部分包括第一防护壁部件而所述第二防护壁部分包括第二防护壁部件，并且进一步其中所述第一防护壁部件的第一径向壁滑动地接合所述第二防护壁部件的第二径向壁，以在其之间限定匹配表面。
技术方案14. 根据技术方案11所述的燃气涡轮，其特征在于，所述第一防护壁部分包括第一卷边而所述第二防护壁部分包括第二卷边。
技术方案15. 根据技术方案11所述的燃气涡轮，其特征在于，所述第一弹簧部分定位在所述第一防护壁部分的径向内侧而所述第二弹簧部分定位在所述第二防护壁部分的轴向内侧。
技术方案16. 根据技术方案11所述的燃气涡轮，其特征在于，所述第一材料包括比所述第二材料更大的耐热性和比所述第二材料更大的抗蠕变性。
技术方案17. 根据技术方案11所述的燃气涡轮，其特征在于，进一步包括：
减速齿轮，其联接低压轴杆和风扇轴杆。
技术方案18. 一种燃气涡轮密封组件，包括：
涡轮护罩安装件；
定子导叶安装件；和
密封件，其设置在所述涡轮护罩安装件和所述定子导叶安装件之间，所述密封件包括：
由第一材料构造成的防护壁，所述防护壁包括第一防护壁部分和第二防护壁部分，它们由回旋部一体地连接；以及
由第二材料构造成的弹簧，所述弹簧包括第一弹簧部分和第二弹簧部分，它们由至少三个回旋部一体地连接，其中所述第一防护壁部分在所述第一弹簧部分的轴向内侧而所述第二防护壁部分在所述第二弹簧部分的轴向内侧。
技术方案19. 根据技术方案18所述的燃气涡轮密封组件，其特征在于，所述第二材料包括比所述第二材料更大的抗蠕变性。
技术方案20. 根据技术方案18所述的燃气涡轮密封组件，其特征在于，所述第一材料包括比所述第二材料更大的耐热性。
参照以下描述和所附权利要求，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。附图结合在本说明书中且构成说明书的一部分，附图示出本发明的实施例，并且和描述共同用来说明本发明的原理。
附图说明
针对本领域普通技术人员，在说明书中阐述本发明的完整和能够实施的公开，包括其最佳模式，说明书参照了附图，其中：
图1为根据本文公开的实施例的示例性高旁通涡轮风扇喷气发动机的示意性横截面图；
图2为图1中显示的燃气涡轮发动机的高压(HP)涡轮部分的放大横截面侧视图，其示出其中的密封组件的位置；
图3为图2中的密封组件的一个实施例的横截面图，其示出定位在防护壁的轴向内侧的弹簧；
图4为密封组件的备选实施例的放大横截面图，其示出两个固持凸起，用于联接弹簧和防护壁；
图5为图2中的密封组件的进一步备选实施例的横截面图，其示出由两个大体L形壁形成的防护壁；并且
图6为图2中的密封组件的又一个备选实施例的横截面图，其示出定位在弹簧的轴向内侧的防护壁。
参考标号列表：
10涡轮风扇喷气发动机
12纵向或轴向中心线
14风扇区段
16核心/燃气涡轮发动机
18外壳
20入口
22低压压缩机
24高压压缩机
26燃烧区段
28高压涡轮
30低压涡轮
32喷气排气区段
34高压轴/轴杆
36低压轴/轴杆
38风扇轴杆/轴
40风扇叶片
42风扇壳或机舱
44出口导叶
46下游区段
48旁通空气流通道
50第一级
52排
54定子导叶
56排
58涡轮转子叶片
60第二级
62排
64定子导叶
66排
68涡轮转子叶片
70热气路径
72涡轮护罩组件
72(a)第一涡轮护罩组件
72(b)第二涡轮护罩组件
74(a)护罩密封件
74(b)护罩密封件
76叶片末梢
78叶片末梢
80密封表面
82壳
84护罩组件安装件
86第三级
88排
90定子导叶
92定子导叶径向内侧安装件
94定子导叶径向外侧安装件
100密封组件
102弹簧
104防护壁
108轴向方向
110径向方向
112周向方向
114第一防护壁部分
116第二防护壁部分
118防护壁回旋部
120第一弹簧部分
122第二弹簧部分
124第一轴向外侧回旋部
126第二轴向外侧回旋部
128中心回旋部
130隔室
132第一固持凸起
134第二固持凸起
136第一防护壁部件
138第一径向壁
140第一轴向壁
142第二防护壁部件
144第二径向壁
146第二轴向壁
148第一固持腔体
150第二固持腔体
152匹配表面
154第一防护壁卷边
156第二防护壁卷边
200空气
202入口部分
204第一空气部分
206第二空气部分
208压缩空气
210燃烧气体
212LP涡轮导叶
214HP涡轮导叶。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的目前的实施例，在附图中示出实施例的一个或多个示例。详细描述使用数字和字母标号来引用图中的特征。已经使用图和描述中的相同或相似标号引用本发明的相同或相似部件。如本文所用，用语“第一”、“第二”和“第三”可互换使用，以区分一个构件与另一个构件，而不意于表示单独的构件的位置或重要性。用语“上游”和“下游”指的是相对于流体路径中的流体流的相对方向。例如，“上游”表示流体流出的流方向，而“下游”则表示流体流到的流方向。
以阐述本发明，而非限制本发明的方式提供各个示例。实际上，对于本领域技术人员将显而易见的是，在本发明中可作出修改和变型，而不偏移其范围或精神。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可用于另一个实施例上，以产生又一个实施例。因而，意图的是，本发明覆盖落在所附权利要求和其等效方案的范围内的这种修改和变型。虽然将大体在结合到涡轮风扇喷气发动机中的涡轮护罩的背景下描述本发明的示例性实施例，以用于说明，但是本领域普通技术人员将容易想到，本发明的实施例可应用于结合到任何涡轮机中的任何涡轮，并且不限于燃气涡轮风扇喷气发动机，除非在权利要求中特别陈述。
现在参照附图，其中相同标号指示在所有图中的相同元件，图1为可结合本发明的多个实施例的示例性高旁通涡轮风扇类型的燃气涡轮发动机10的示例性横截面图，其称为“涡轮风扇10”。如图1中显示，涡轮风扇10包括延伸通过其中的纵向或轴向中心线轴线12，以用于参照目的。大体上，涡轮风扇10可包括核心涡轮或燃气涡轮发动机14，其设置在风扇区段16下游。
燃气涡轮发动机14可大体包括基本管状外壳18，其限定环形入口20。外壳18可由多个壳形成。外壳18可包围处于串行流关系的具有增压机或低压(LP)压缩机22和高压(HP)压缩机24的压缩机区段、燃烧区段26、具有高压(HP)涡轮28和低压(LP)涡轮30的涡轮区段和喷气排气喷嘴区段32。高压(HP)轴或轴杆34驱动地将HP涡轮28连接到HP压缩机24。低压(LP)轴或轴杆36驱动地将LP涡轮30连接到LP压缩机22。LP轴杆36可也连接到风扇区段16的风扇轴杆或轴38。在特定实施例中，如图1中显示，LP轴杆36可直接连接到风扇轴杆38，诸如在直接驱动构造中。在备选构造中，LP轴杆36可通过减速齿轮39连接到风扇轴杆38，诸如在间接驱动或齿轮驱动构造中。
如图1中显示，风扇区段16包括多个风扇叶片40，其联接到风扇轴杆38且从风扇轴杆38沿径向向外延伸。环形风扇壳或机舱42沿周向包围风扇区段16和/或燃气涡轮发动机14的至少一部分。机舱42可构造成相对于燃气涡轮发动机14由多个沿周向间隔开的出口导叶44支承。此外，机舱42的下游区段46可延伸在燃气涡轮发动机14的外部部分上，以在其之间限定旁通空气流通道48。
图2为图1中显示的燃气涡轮发动机14的HP涡轮28部分的放大横截面图，其可结合本文公开的多个实施例。如图2中显示，HP涡轮28可包括处于串行流关系的第一级50，其具有与成排56的一个或多个涡轮转子叶片58(仅显示一个)沿轴向间隔开的成排52的一个或多个定子导叶54(仅显示一个)。HP涡轮28可进一步包括第二级60，其具有与成排66的一个或多个涡轮转子叶片68(仅显示一个)沿轴向间隔开的成排62的一个或多个定子导叶64(仅显示一个)。HP涡轮28可包括第三级86，其具有成排88的一个或多个定子导叶90(仅显示一个)。虽然未显示在图2中，但是第三级86也可包括成排的涡轮转子叶片。
涡轮转子叶片58,68从HP轴杆34(图1)沿径向向外延伸且联接到HP轴杆34(图1)。如图2中显示，定子导叶54,64,90和涡轮转子叶片58,68至少部分地限定热气路径70，用于将燃烧气体从燃烧区段26(图1)引导通过HP涡轮28。如图1中显示，成排52,62,88的定子导叶54,64,90围绕HP轴杆34环形地布置，并且成排56,66的涡轮转子叶片58,68围绕HP轴杆34沿周向间隔开。定子导叶54,64,90经由径向内侧定子导叶安装件92a,92b,92c和径向外侧定子导叶安装件94a,94b,94c或任何其它适当的硬件构件相应地安装到HP涡轮28。
如图2中显示，HP涡轮28的多个实施例包括至少一个涡轮护罩组件72。例如，HP涡轮28可包括第一涡轮护罩组件72(a)和第二涡轮护罩组件72(b)。各个涡轮护罩组件72(a),72(b)大体围绕对应排56,66的涡轮转子叶片58,68形成环或护罩。各个涡轮护罩组件72(a),72(b)包括涡轮护罩或护罩密封件74(a),74(b)，其与涡轮转子叶片58,68的叶片末梢76,78沿径向间隔开。这个布置在叶片末梢76,78和密封表面或热侧表面80(a),80(b)之间形成间隙。大体期望能够最小化叶片末梢76,78和涡轮护罩74(a),74(b)之间的间隙，特别是在涡轮风扇10的巡航运行期间，以减少来自热气路径70经过叶片末梢76,78且通过间隙的泄漏。
在特定实施例中，涡轮护罩74(a),74(b)中的至少一个可形成为连续的、整体的或无缝的环。各个涡轮护罩组件72(a),72(b)可经由护罩环组件安装件84(a),84(b)或其它适当的硬件构件连接到静态结构，诸如燃气涡轮发动机14的骨架或壳82。
如图1中示出，空气200在其运行期间进入涡轮风扇10的入口部分202。箭头204指示的空气200的第一部分流入旁通流通道48，而箭头206指示的空气200的第二部分进入LP压缩机22的入口20。LP压缩机22逐渐压缩流过其中的第二空气部分206，以引导到HP压缩机24。HP压缩机24进一步压缩流过24的第二空气部分206，从而将箭头208指示的压缩空气提供给燃烧区段26，在这里，其与燃料混合且燃烧，以提供箭头210指示的燃烧气体。
燃烧气体210流过HP涡轮28，在这里，定子导叶54,64,90和涡轮转子叶片58,68从燃烧气体210抽取动能和/或热能的第一部分。这个能量抽取支持HP压缩机24的运行。燃烧气体210然后流过LP涡轮30，在这里，成连续级的联接到LP轴或轴杆36的LP涡轮定子导叶212和LP涡轮转子叶片214从燃烧气体210抽取热能和动能的第二部分。这个能量抽取使LP轴或轴杆36旋转，从而支持LP压缩机22和/或风扇轴杆或轴38的运行。燃烧气体210然后流过燃气涡轮发动机14的喷气排气喷嘴区段32。
与涡轮风扇10一起，核心涡轮14用于类似目的且在陆基燃气涡轮、涡轮喷气发动机和无涵道风扇发动机中经历类似环境，在涡轮喷气发动机中，第一空气部分204与第二空气部分206的比率小于涡轮风扇的比率，在无涵道风扇发动机中，风扇区段16没有机舱42。在涡轮风扇、涡轮喷气和无涵道发动机中的各个中，减速装置(例如，减速齿轮39)可包括在任何轴和轴杆之间。例如，减速齿轮箱39可设置在LP轴杆36和风扇区段16的风扇轴38之间。
流过HP和LP涡轮区段28,30和特别通过HP涡轮28的燃烧气体210的温度可为极高的。例如，流过HP涡轮28限定/ HP涡轮28内的热气路径70的燃烧气体210可超过2000℉。在这方面，沿着热气路径70设置的构件(例如，定子导叶54,64,90；涡轮转子导叶58,68；涡轮护罩组件72a,72b；等)典型地由金属、陶瓷基质复合材料(CMC)或能够承受长时间暴露于热气的任何其它材料构造成。
尽管如此，定位在热气路径70的径向外侧的构件(例如，壳82)可具有不那么优选的热属性。在这方面，密封组件100可设置沿着热气路径70在邻近的固定构件之间，以阻止热排气在其之间流动。在图2中显示的实施例中，例如，密封组件100定位在护罩组件安装件84(b)和径向内侧定子导叶安装件94之间。但是，密封组件100可设置在低HP涡轮28、LP涡轮30或燃气涡轮发动机10中的任何别处中的任何邻近固定构件之间。密封组件100优选围绕HP涡轮28或LP涡轮30的整个周边环形地延伸。
图3-6示出密封组件100的多个实施例。更具体而言，图3为图2中显示的密封组件100的放大横截面图，其示出定位在防护壁104的轴向内侧且固定到防护壁104上的弹簧102。图4为密封组件100'的备选实施例的放大横截面图，其示出两个固持凸起132,134。图5为密封组件100''的另一个备选实施例的放大横截面图，其示出形成防护壁104''的两个大体L形壁136,142。图6为密封组件100'''的进一步备选实施例的放大横截面图，其示出定位在弹簧102'''的轴向内侧且固定到弹簧102'''上的防护壁104'''。
如图3-6中示出，密封组件100限定箭头108所表示的轴向方向和箭头110所表示的径向方向。大体上，轴向方向沿着纵向轴线12延伸，并且径向方向从纵向轴线12垂直地向外延伸。
关于图3，密封组件100可包括防护壁104，防护壁104具有第一防护壁部分114，其与第二防护壁部分116沿轴向间隔开。各个防护壁部分114,116具有优选相同的长度，但是也可具有不同的长度。弯曲防护壁部分或回旋部118可将第一防护壁部分114连接到第二防护壁部分116。在这方面，防护壁104可为大体U形。备选地，成对的邻近回旋部、由大体笔直壁部分(未显示)分开的成对的回旋部或没有回旋部的笔直壁部分可连接第一和第二防护壁部分114,116。在进一步实施例中，第一和第二防护壁部分114,116可直接连接彼此，从而形成V形。防护壁的多个构件(即，第一和第二防护壁部分114,116；防护壁回旋部118；等)可一体地连接或形成为单独的构件且通过例如焊接永久地连接。
密封组件100可包括弹簧102，其具有第一弹簧部分120，第一弹簧部分120与第二弹簧部分122沿轴向间隔开。弹簧部分120,122优选具有相同长度，但是也可具有不同的长度。至少一个弯曲弹簧部分或回旋部连接第一弹簧部分120和第二弹簧部分122。例如，图3示出三个回旋部124,126,128，其连接第一和第二弹簧部分120,122，从而赋予密封件102大体W形状。更具体而言，第一轴向外侧回旋部124连接到第一弹簧部分120，而第二轴向外侧回旋部126连接到第二弹簧部分122。中心回旋部128连接第一和第二轴向外侧回旋部124,126。第一和第二轴向外侧回旋部124,126称为轴向外侧回旋部，因为各个定位在中心回旋部128的轴向外侧。在这方面，中心回旋部128的中心限定轴向方向的中心点。如图3中示出，第一和第二轴向外侧回旋部124,126为凹形而中心回旋部为凸形。在这方面，回旋部124,126,128沿轴向间隔开。在备选实施例中，弹簧102可具有更多或更少凹形和/或凸形回旋部。各个回旋部124,126,128优选具有相同半径和/或弧长度，但是也可具有不同的半径和/或弧长度。在进一步实施例中，第一和第二密封件部分120,122可直接连接彼此，从而形成V形状。在又一个实施例中，第一和第二密封件部分120,122可利用倒V形部件(未显示)或平坦水平部件(未显示)连接。弹簧102的多个构件(即，第一和第二弹簧部分120,122；回旋部124,126,128；等)可一体地连接或形成为单独的构件且通过例如焊接永久地连接。
在密封件组件100如图3中示出的那样组装时，防护壁104沿轴向包围弹簧102。也就是说，弹簧102配合在第一和第二防护壁部分114,116之间。在这方面，防护壁104包围弹簧102的一部分，例如，弹簧102的大约180度。但是，防护壁104可更多或更少地包围弹簧102。
在组装期间，弹簧102沿轴向置于第一和第二侧壁114,116内。因而，第一和第二弹簧部分120,122接触第一和第二侧壁114,116。第一和第二侧壁114,116的端部被弯曲，使得它们卷曲在第一和第二弹簧部分120,122的端部上，如图3中示出的那样。在这方面，第一侧壁114的端部形成第一卷边154，而第一侧壁114的端部形成第二卷边156。卷边154,156可往回弯曲(即，使得卷边154,156不卷曲在第一和第二弹簧部分120,122的端部上)，以将弹簧102从防护壁104移除。
在组装之后，卷边154,156容许弹簧102沿轴向和沿径向向内运动。但是，卷边154,156包围弹簧102可相对于防护壁104移动的径向最外侧位置。在这方面，第一弹簧部分120邻近和滑动地接触第一防护壁部分114，而第二弹簧部分122邻近和滑动地接触第二防护壁部分116。因此，防护部件104应当沿轴向和沿径向比弹簧102更长。
密封组件100定位成与邻近固定燃气涡轮构件(例如，护罩组件安装件84(a),84(b)；定子导叶径向外侧安装件94(a),94(b),94(c)；等)处于密封接合。在这方面，密封组件100阻止排气接触在热气路径70的径向外侧的固定燃气涡轮构件(例如，壳82)。
在组装时，弹簧102和防护壁104在其之间限定隔室130。这个隔室可例如利用加压空气加压，以增加防护壁部分114,116施加在邻近固定涡轮构件上的轴向向外的力。这又产生更紧密和更牢固的密封。但是，隔室130可不加压。
防护壁104由第一材料构造成，而弹簧102由第二材料构造成。第一材料具有比第二材料更大的耐热性。耐热性至少意味着在高温下保持结构完整性和刚性的能力。在这方面，具有较大耐热性的材料能够比具有较低耐热性的材料在更高温度下保持其结构完整性和刚性。因而，防护壁104能够比弹簧102承受更高温度。第二材料在运行温度下可比第一材料具有更大抗蠕变性。在这方面，弹簧102更具弹性，并且能够比防护壁104更好地保持其负载承载能力。第一和第二材料优选为金属。在一个实施例中，第一材料优选为钴合金且更优选为钴-镍-铬-钨基合金(例如，美国印第安纳州的科科莫的Haynes International公司制造的Haynes®188合金)而第二材料为镍基高温合金(例如，美国纽约州的斯卡奈塔第的General Electric公司制造的Rene 41)。
如图2中示出，密封组件100密封在两个邻近固定构件之间，诸如定子导叶组件安装件94(a),94(b),94(c)中的一个和涡轮护罩径向外侧安装件84(a),84(b)中的一个之间。第一材料的较大耐热性容许防护壁104承受更高燃烧气体温度。因而，密封组件100定位在涡轮风扇10中，使得防护壁104在弹簧102的径向内侧，以保护弹簧102，以免暴露于燃烧气体210。第二材料的较大抗蠕变性容许弹簧102保持在邻近固定构件之间提供密封的轴向向外的力。在这方面，使用第一材料和不同的第二材料容许密封件组件100在比传统密封件更高的温度下提供密封。此外，卷边154,156允许可移除地将防护壁104附连到弹簧102，同时仍然容许弹簧102相对于防护壁104沿径向移动。
图4示出密封组件100'的备选实施例，其使用第一固持凸起132和第二固持凸起134，而非卷边154,156，以固定弹簧102和防护壁104。更具体而言，防护壁104'可包括第一固持凸起132，其从第一防护壁部分114的轴向内侧沿轴向向内延伸。第二固持凸起134从第二防护壁部分116的轴向内侧沿轴向向内延伸。因而，固持凸起132,134面向彼此。固持凸起132,134可与防护壁104'一体地形成。固持凸起132,134可延伸达第一和第二防护壁部分114,116的整个宽度或仅其部分。固持凸起132,134可具有三角形横截面形状。如图4中示出，三角形固持凸起132,134的轴向最内侧部分也可为其径向最内侧部分。但是，固持凸起132,134可具有任何适当的横截面形状(例如，矩形、半球形等)。密封组件100'在别的方面类似于密封组件100。
第一和第二固持凸起132,134可移除地附连弹簧102和防护壁104'。在组装期间，第一和第二弹簧部分120,122沿径向向内滑动经过固持凸起132,134且沿着防护壁部分114,116滑动，直到第一和第二弹簧部分120,122的径向最外侧端滑动经过固持凸起132,134。在第一和第二弹簧部分120,122沿着固持凸起132,134滑动时，第一和第二弹簧部分120,122沿轴向向内挠曲和/或第一和第二防护壁部分114,116沿轴向向外挠曲。
图5示出密封组件100''的备选实施例，其包括备选防护壁104''。防护壁104''包括第一防护壁部件136，其具有第一径向壁138和第一轴向壁140。防护壁104''进一步包括第二防护壁部件142，其具有第二径向壁144和第二轴向壁146。第一和第二径向壁138,144称为径向壁，因为各自在垂直于径向方向的径向平面上。类似地，第一和第二轴向壁140,146称为轴向壁，因为各自在垂直于轴向方向的轴向平面上。轴向和径向壁138,140,144,146优选垂直于彼此，但是具有任何其它适当的定向。轴向壁140,146大体对应于防护壁104中的第一和第二防护壁部分114,116。密封组件100''也包括上面论述的弹簧102。
密封件组件100''以与密封件组件100类似的方式组装(即，利用卷边154,156)。一旦密封件组件100''安装在涡轮风扇10中，弹簧102施加的轴向向外的力推动防护壁部件136,142，使其密封地接触固定燃气涡轮构件，从而至少在径向方向上将密封件组件100''保持就位。第一径向壁138沿着匹配表面152滑动地接合第二径向壁144。在这方面，响应于密封件组件100''的热膨胀，径向壁138,144滑动向彼此和远离彼此彼此(即，沿轴向向内和向外)。摩擦最小化但不阻止弹簧102'''和防护壁104'''之间的径向运动。永久地将密封件组件100''的任何构件附连在一起或附连到固定燃气涡轮构件上不是必须的。
图6示出密封组件100'''的进一步备选实施例，其中第一和第二防护壁部分114,116定位在第一和第二弹簧部分120,122的轴向内侧。在这方面，密封组件100'''包括备选弹簧102'''，其具有类似于弹簧102的大体W形状，并且密封组件100'''包括备选防护部分104'''其具有类似于防护壁104的大体U形状。在这方面，弹簧102'''包括第一和第二弹簧部分120,122，而防护壁104'''包括第一和第二防护壁部分114,116。但是不像在密封组件100中，弹簧102'''比防护壁104''在轴向上更长，以在轴向上封闭防护壁104'''。
防护壁104'''在密封组件100''中定向的方向与防护壁104在密封组件100中定向的方向相反。更具体而言，防护壁104'''定向成使得防护壁回旋部118的凹部与轴向最外侧回旋部124,126的凹部相反。在图6中，例如，防护壁回旋部118为凹形，而第一和第二轴向外侧回旋部124,126(即，轴向最外侧回旋部)为凸形。
在组装期间，第一和第二防护壁部分114,116滑动地定位在第一和第二弹簧部分120,122的轴向内侧。如图6中示出，第一和第二弹簧部分120,122接触第一和第二侧壁114,116。在组装之后，防护壁104'''和弹簧102'''通过施加在其上的压缩力保持在一起。弹簧102'''可比防护壁104'''压缩到更大的程度。
本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域任何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，以及实行任何结合的方法。本发明的可取得专利的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示例。如果这样的其它示例包括不异于权利要求的字面语言的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质性差异的等效结构要素，则它们意于处在权利要求的范围之内。

Claims (10)

1.一种燃气涡轮密封组件，包括：
第一静态燃气涡轮壁；
第二静态燃气涡轮壁；以及
密封件，其设置在所述第一静态燃气涡轮壁和所述第二静态燃气涡轮壁之间，所述密封件包括：
由第一材料构造成的防护壁，所述防护壁包括第一防护壁部分和第二防护壁部分；以及
由第二材料构造成的弹簧，所述弹簧包括第一弹簧部分和第二弹簧部分，其中所述第一防护壁部分邻近所述第一弹簧部分而所述第二防护壁部分邻近所述第二弹簧部分。
2.根据权利要求1所述的燃气涡轮密封组件，其特征在于，所述第一静态燃气涡轮壁包括涡轮护罩组件安装件而所述第二气体静态燃气涡轮壁包括定子导叶组件安装件。
3.根据权利要求1所述的燃气涡轮密封组件，其特征在于，所述防护壁包括一体地连接所述第一防护壁部分和所述第二防护壁部分的回旋部。
4.根据权利要求1所述的燃气涡轮密封组件，其特征在于，所述第一防护壁部分包括第一防护壁部件而所述第二防护壁部分包括第二防护壁部件，并且进一步其中所述第一防护壁部件的第一径向壁滑动地接合所述第二防护壁部件的第二径向壁，以在其之间限定匹配表面。
5.根据权利要求1所述的燃气涡轮密封组件，其特征在于，所述第一防护壁部分包括第一卷边而所述第二防护壁部分包括第二卷边。
6.根据权利要求1所述的燃气涡轮密封组件，其特征在于，所述第一防护壁部分密封地接合所述第一弹簧壁部分而所述第二防护壁部分密封地接合所述第二弹簧壁部分，以在所述防护壁和所述弹簧之间限定密封腔室。
7.根据权利要求6所述的燃气涡轮密封组件，其特征在于，所述弹簧进一步包括至少三个回旋部，其一体地连接所述第一弹簧部分和所述第二弹簧部分。
8.根据权利要求1所述的燃气涡轮密封组件，其特征在于，所述第一弹簧部分定位在所述第一防护壁部分的轴向内侧而所述第二弹簧部分定位在所述第二防护壁部分的轴向内侧。
9.根据权利要求1所述的燃气涡轮密封组件，其特征在于，所述第一材料包括比所述第二材料更大的耐热性。
10.根据权利要求1所述的燃气涡轮密封组件，其特征在于，所述第一材料包括比所述第二材料更大的抗蠕变性。
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