用以密封間隙的密封件和具有密封件的燃氣輪機的製作方法

2023-05-30 20:16:41

專利名稱：用以密封間隙的密封件和具有密封件的燃氣輪機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用以密封間隙的密封件，且設置在間隔開的第一和第二組件之間，尤其是類似燃氣輪機的渦輪機。本發明還涉及一種具有密封件的燃氣輪機。
背景技術：
在工廠中，尤其是在熱能機械和化工裝置中，由於要利用不同的流體，就有必要保持這些流體在裝置裡彼此分開。例如在熱能動力裝置中，熱燃氣的流動區域就和低溫的冷卻氣體的流動區域相隔密封開來。在燃氣輪機中，渦輪的輸入溫度高達1000℃，燃氣輪機的的個體部件也發生熱膨脹，這樣相鄰的部件有時彼此間隔開，通過利用間隙防止高熱應力產生和相互碰撞。上述的間隙將構成上述冷熱氣體流動區域之間的連接部分。很有利的是，將上述間隙密封可以減小冷氣流動到上述熱氣的流動區域，從而防止降低熱氣流動區域的溫度。
美國專利No.3,341,172和No.2,991,045描述了一種帶有外殼和兩段式內殼的燃氣輪機，並具有一截面為細長C型的密封件，用以密封上述兩段內殼之間的間隙。在內殼和外殼之間設置有一環形間隙，用以導引冷卻流體。上述驅動燃氣輪機的熱氣在內殼內流動。
美國專利No.4,537,024描述了一種燃氣輪機，利用軸向和徑向密封件將噴嘴結構密封。上述密封件防止流經噴嘴的熱氣滲透到熱氣管外的燃氣輪機內。密封件的構型從截面上看近似於壓片。
美國專利No.5,975,844描述了一種裝置，包括兩相互熱運動的元件，每一都包括設置有彼此相對的密封件的槽。該密封件沿著主溝槽密封元件之間的縫隙。其包括第一端，相對第一端的第二端和中部區域，截面垂直於主溝槽，沿中心線的中部區域設置在上述端部之間，密封件具有齒形第一表面。
美國專利No.5,657,998涉及一種氣路洩漏密封，用以通常密封相隔的燃氣輪機第一、第二部件之間的氣路洩漏，尤其是燃氣輪機燃燒室殼的第一和第二部分。該密封包括一通常無孔的薄層組合，主要材料可選為金屬，陶瓷和聚合物。上述薄層不透氣，並設置在氣路洩漏間隙處。上述薄層在長度方向具有一第一薄層。上述氣體洩漏密封還進一步包括一織物層覆蓋和接觸整個第一薄層外表面，其材料可選為金屬，陶瓷和聚合物。優選的是，上述織物層集合具有兩層，彼此厚度為10-25微米。上述織物層均為編制織物層，每一都包括高溫鎳基超合金，例如Inconel X-750。該密封機構固定在燃氣輪機相鄰零件的溝槽內，或者被引入燃燒室的U型法蘭內，或用於雙密封裝置或多密封裝置。在另一完全設置在洩漏間隙內的密封件中，密封效果是通過接觸間隙內的表面，插入槽內或和另一密封件相接觸而獲得。根據美國專利No.5,657,998，相比傳統的金屬剛性密封件，該具有兩層的密封件可以將氣路洩漏從2.4％減少為1.0％。

發明內容
本發明的一個目的就是提供一種密封間隙的密封件，尤其是一種渦輪機械氣路洩漏間隙的密封件，例如燃氣輪機。本發明的另一個目的就是提供一種具有一密封件的燃氣輪機。
根據本發明，前述的其他目的也將得以實現。一種用以密封第一部件和第二部件之間間隙的密封件，第一部件具有第一表面，第二部件具有第二表面，並和第一部件相間隔，上述密封件包括一支撐結構，和一覆蓋至少部分支撐結構的密封結構。上述支撐結構包括至少兩個接觸件，每一接觸件用以將密封結構的一部分和上述表面相接觸，從而使之可以隨動於上述表面的變形和/或運動。
本發明還考慮到在裝置中，零件會暴露於不同的溫度，不同的熱膨脹和變形中的情況。舉例來說在爐中或更熱的腔中，例如燃氣輪機中，這些暴露於熱氣中的零件在裝置靜止的過程中，暴露在溫度高於零件的環境中，尤其是側壁零件，不直接暴露在熱氣中。零件間熱膨脹的差別需要由零件間的間隙來補償。在燃氣輪機中，經常有必要防止熱氣流經上述間隙，這是因為間隙後的零件不能承受熱氣中的高溫。所以在高壓下，需要有冷氣，而不是熱氣供給上述間隙。上述冷氣作為洩漏氣體流經上述間隙，從而防止熱氣流過間隙。在燃氣輪機中，高壓冷氣來自燃氣輪機的壓縮機，由於洩漏到上述間隙中的氣體不能用於燃燒，因此會減低燃氣輪機的效率。為了減小洩漏量，通常利用密封件來密封上述間隙。而且上述間隙形狀曲面越大，合適密封件的設計和製造就越困難，間隙的橫向運動越大，密封件與之接觸的表面溫度就越高。甚至當表面不平時，尤其是鬆弛或非彈性變形時，情況就越來越複雜。
根據本發明的密封件，當密封結構接觸上述表面時，上述接觸件相關於第一和第二部件的變形和運動，因此可以防止冷氣流經密封機構和表面之間。選擇合適的材料用以支撐結構和密封結構，上述密封件可以用在500℃以上，高達1300℃的溫度。不像其它密封件，為單件金屬密封或金屬刷密封，僅僅能覆蓋間隙的某一部分運動或者成本昂貴，需要大量空間，僅僅能用於曲面較小的表面，根據本發明的密封件卻製造簡單，成本經濟，可以應對曲面以及階梯表面，並能隨動於間隙或表面的運動和變形。
根據本發明，密封結構的密封功能和支撐結構的彈性變形性能是分開的，利用至少兩個接觸件，密封件比單件金屬密封件硬度低，其中金屬結構也可以完成密封功能。優選的是，每一接觸件都能獨立的變形和運動，就有可能在不平的表面變形較大。這些表面也可以帶有階梯，可以為燃氣輪機中的元件，例如葉片，燃燒腔中的熱屏蔽元件。
根據本發明密封件的另一特點，密封結構包括一金屬和/或陶瓷纖維製成的套。利用該套，形成彈性殼變形部分，從而獲得良好的密封性能。陶瓷纖維以及某些金屬纖維可以用於高達1200℃的溫度或更高。密封件用以密封渦輪機械，燃燒器部分等裝置，暴露在熱氣中。密封件是否透氣，要取決於上述套的結合尺寸，所以冷氣流經套，冷卻上述纖維，這就使得冷卻密封件。而且靠近間隙、並在冷氣區域以外的燃氣輪機零件以及區域也可以通過冷氣滲透密封結構冷卻。
根據另一特點，密封結構包括陶瓷纖維織物，陶瓷纖維帶，陶瓷纖維套或陶瓷纖維墊。優選的是，陶瓷纖維主要由象氧化鋯(ZrO2)，二氧化矽(SiO2)或氧化鋁(Al2O3)那樣的材料構成。可以理解，這些陶瓷材料可以組合，也可以由其他材料，例如氧化釔(Y2O3)加以穩定。舉例來說，上述陶瓷纖維可以主要由(重量％)62.5％Al2O3，24.5％SiO2，13％帶有莫來石晶相和非晶或單獨非晶的B2O3；70％Al2O3，28％SiO2，2％具有γ-Al2O3、莫來石和非晶SiO2的B2O3；73％Al2O3，27％具有γ-Al2O3和非晶SiO2的SiO2；89％Al2O3，10％ZrO2，1％具有α-Al2O3和氧化釔穩定的氧化鋯的Y2O3；85％Al2O3，15％具有α-Al2O3和莫來石的SiO2；＞99％Al2O3作為α-Al2O3。這樣的陶瓷纖維材料可以為3M(明尼蘇達州，礦業製造公司)生產，St.Paul，明尼蘇達州，美國，商標為「Nextel」。陶瓷纖維製造以及包括陶瓷纖維的套製造，已為本領域技術人員所熟知。所以包括陶瓷纖維的合適套能夠完成特定的性能，尤其是耐熱性能高達1200℃到大約1372℃，彈性和其他機械特性也可以由本領域技術人員所選擇，從而提供一種密封結構，束縛並正好覆蓋上述支撐結構。其他的例如多孔性和透氣度也可以設置在預定的範圍。
根據另一特點，密封結構包括金屬纖維織物，金屬纖維帶，金屬纖維陶板或金屬纖維墊。由於金屬纖維可延展，並不易脆，所以它們彈性和塑性變形性能良好，並可形成一套，具有高耐熱和機械載荷。優選的是，金屬纖維包括超合金，尤其是鎳基，鈷基或鐵基超合金。
根據另外的特點，密封結構寬鬆地和上述支撐結構相連接。上述密封結構優選為和上述支撐結構分開製造。在製造以後，將支撐結構的至少一個部分和密封結構相接觸，用以覆蓋。所以優選的是，和支撐結構寬鬆地接觸，並從支撐結構上去掉。在後者過程中，在利用一新套，保養渦輪機械時，可以很容易的替換。在一個實施例中，密封結構作為上述支撐機構的套，所以支撐結構的所有表面都被纖維套所環繞。而且也有可能提供一陶瓷纖維密封結構，例如一層，束縛在支撐結構上。
根據本發明的另一特點，上述支撐結構由金屬組成，尤其是金屬板組成。支撐結構使得上述接觸件可以單一製造，例如可以簡單地切割上述金屬而獲得。合適的金屬可以承受高溫，例如類似鉻鋼的高溫鋼或基於鎳或鈷的高溫合金。上述金屬件可以沿著中心線延展，裂縫和/或凹槽平行和或垂直中心線，而和接觸件，尤其是桶狀接觸件的變形無關。這樣的金屬件還可以沿著中心線或環繞中心線彎曲，從而很容易的獲得圓柱形或環形形狀。帶有裂縫和/或凹槽的支撐結構就減小了硬度。在施加相同的內應力的情況下，相比較結構越硬，變形越大。
根據另一特點，支撐結構具有曲面形式，尤其是U型，開口環形或環形。當和上述表面相接觸的時候，曲面支撐結構可以預壓緊，上述表面將支撐結構壓緊或使得上述支撐結構膨脹，從而使得表面的變形隨動於上述接觸件，而並不和上述表面脫離接觸。
根據另一附加的特點，支撐結構具有一框架部分部分，上述接觸件通過分支部分與其相連，分支部分離開上述框架部分延伸。接觸件具有桶狀形式，和接觸件相連的分支部分可以確保接觸件以三維的方式進行變形和運動。上述分支部分和接觸件還可以扭轉和彎曲。
上述分支部分可以形成有中部以及雙臂彈簧。在這樣的彈簧中，每一分支部分形成彈簧的一個臂。在中部，彈簧可以彎曲形成一個或多個迴路。利用中部，上述彈簧和上述框架部分相連，框架部分具有合適的開口，鉤部等。上述彈簧由任何合適的線製成，優選為金屬線，而接觸件可以形成一彎曲線部。優選的是，上述分支部分和接觸件都為彈性可延展。
根據另一個特點，上述支撐結構具有至少兩個不同長度的分支部分。使分支部分具有不同的長度，在表面具有階梯、溝槽、凹槽或凸緣需要密封的時候尤其有用。
根據一個伴隨的特點，上述密封件包括一繃緊件，用以緊固上述密封結構，定位於兩相鄰接觸件之間。優選的是，繃緊件包括一彈簧，尤其是一彈簧環。將繃緊件用以緊固上述密封結構，可以確保在不同的操作、溫度以及長工作時間條件下，密封結構和上述表面緊密接觸，密封件保持良好的密封效果。尤其是在密封件中，支撐結構由一套所環繞。該套可以形成一褶狀物(pleat)，通過上述繃緊件的張力拉伸變得平滑。該繃緊件可以和密封件固定連接。尤其是密封結構或繃緊件可以從密封件上拆卸。因此密封件可以包括兩個或三個不同的部分(密封結構，支撐結構，繃緊件)，用以完成不同的功能，而且各自隔開，尤其是在修理、保養的時候可以用其它相兼容的零件替換。
根據另一特點，密封件被置於熱氣腔中，用以密封一間隙。上述熱氣腔具有一由壁結構環繞的熱氣流動區域，壁結構包括具有第二表面的第二部件。一具有第一表面的第一部件和上述壁結構相連。第一表面面對壁結構。第一和第二部件之間，尤其是第一和第二表面之間形成有間隙。上述密封結構和第二部件的第二表面以及第一部件的第一表面相接觸，從而密封上述間隙。優選的是上述熱氣腔是燃氣輪機的一部分，尤其是一燃燒室或一渦輪機部分。上述燃燒室可以是一個噴氣式發動機，汽車或潛水艇的渦輪機等。也可以是固定燃氣輪機的燃燒室，尤其是用以產生電能的燃氣輪機。上述燃燒室可以為環形腔或罐狀腔，在上述燃氣輪機中，可以利用兩個或更多的罐狀腔。在燃氣輪機中具有多個燃燒器部分，每個燃燒器部分都通過一單獨導管或罐和渦輪機部分相連，如上所述的密封件用以密封上述熱氣進入渦輪機部分的渦輪機進氣口，位於渦輪進氣口附近的每一導管(罐)使得熱氣從燃燒器部分流向渦輪進氣口。
根據另一進一步的特點，密封件密封一間隙，其中第一部件為一燃燒室的熱屏蔽元件或渦輪機部分的遮板。在環形燃燒腔中，金屬熱屏蔽元件可以為曲面形式，使得帶有接觸件的密封件隨動於上述熱屏蔽元件的形狀和變形，而且效率很高。在罐狀燃燒室中，密封件優選用於密封罐和渦輪機部分入口之間的區域。也可以用於密封具有閉環冷氣迴路的金屬熱屏蔽元件和壁結構之間的間隙。
上述密封件也可以用於密封元件間的間隙，上述元件在燃氣輪機的徑向方向上並不分開，但卻軸向的設置在周向方向。其中由於洩漏間隙，至少第一和第二部件在周向方向或軸向方向彼此間隔。這些元件具有暴露於熱氣區域的內表面和暴露於冷器區域的外表面。密封件可以用以密封在軸向方向上第一和第二部件之間的間隙，也可以用於密封周向方向上第一和第二部件之間的間隙。
根據本發明另一個目的，還提供一種燃氣輪機，具有一由密封件密封的氣體洩漏間隙。燃氣輪機包括一具有熱氣流動區域的熱氣腔，一環繞上述熱氣流動區域的壁結構，該壁結構包括至少一個具有面對熱氣流動區域的第二表面的第二部件。至少一個具有一第一表面的第一部件和上述壁結構相連。第一表面被引向上述壁結構。在第一和第二部件之間形成有間隙，尤其是在第一和第二表面之間形成有間隙。用以密封上述間隙的密封件包括一支撐結構，和覆蓋上述支撐結構至少一部分的密封結構。上述支撐結構包括至少兩個接觸件，每一接觸件將上述密封結構的一部分和上述一個表面相接觸，並隨動於每一表面的變形。上述密封結構進一步和上述第二部件的第二表面以及第一部件的第一表面相接觸，從而將上述間隙密封。
根據本發明的另一個目的，還提供有一種燃氣輪機，其具有一在導管和渦輪進氣口之間的間隙，上述間隙由一密封件密封。上述渦輪進氣口為一開口，使得熱氣進入燃氣輪機的渦輪機部分。上述導管和燃燒器部分的一燃燒腔相連，將產生的熱氣供給渦輪進氣口。
上述詳細描述的密封件所有的優點和特點也同樣適用於具有這種密封件的燃氣輪機，尤其是密封件具有曲面外框的優點和特點，上述密封件與接觸件相隔開，從而每一接觸件都通過分支和上述外框相連。優選的是，上述密封件為一環形套筒的密封結構。
儘管本發明這裡解釋並描述了用以密封間隙的密封件以及燃氣輪機，但並不僅僅限定於此，在不偏離權利要求的精神和本發明的範圍內，不同的修改和結構變化都是可以的。
參考下列特定實施例中的描述並結合附圖，將可以更好的理解本發明上述密封件和燃氣輪機的結構以及其他的目的和優點。


圖1是燃氣輪機的局部縱向剖視簡圖；圖2是燃氣輪機中密封件的局部放大截面視圖；圖3是密封件的密封結構的局部平面圖；圖4是密封件沿圖3中線III-III的截面圖；圖5是密封結構沿圖3中線III-III卷開的局部視圖；圖6是環形密封件的透視圖；圖7是燃氣輪機局部縱向剖視簡圖；圖8是圖7中燃氣輪機的燃燒器部分的透視圖；圖9是密封件的支撐結構的透視圖；圖10是圖9中的支撐結構卷開的視圖。
具體實施例方式
現在詳細參考附圖，尤其是圖1，以截面圖示出了燃氣輪機(下面也同樣稱之為燃氣輪機)22沿著主軸線14的上部分。上述汽輪機22沿上述主軸線14具有一壓縮機(沒有進一步表述)、燃燒腔19和渦輪機部分17。燃燒腔19和渦輪機部分17形成熱氣腔23，通過燃燒空氣和燃料在燃燒腔19內產生的熱氣24流過上述熱氣腔。渦輪機部分17中，沿著主軸線14，導引葉片16和活動葉片15交替設置。上述導引葉片16垂直於主軸線14，並沿著燃氣輪機22的外周設置，從而形成一圓。
燃氣輪機22包括一相應壁結構13，圍繞燃燒腔19和渦輪機部分17。壁結構13包括各第二部件3，相對於燃燒腔19詳細示於圖2中。各第一部件2，裝接到壁結構13並由其圍繞，暴露於熱氣流24。冷氣區域28形成在各第一部件2，例如導引葉片板12或燃燒腔19的熱屏蔽元件和氣輪機壁結構13的各第二部件3之間。冷卻氣體25在相應冷氣區域28中通過冷卻氣體供應管線30供送。
各導引葉片16通過代表第一部件2的導引葉片板12與渦輪機部分17的壁結構13相連。導引葉片板12也稱為渦輪葉片的遮板或密封條。其目的就是為葉片提供剛性，減小振動，並在各階段間提供某種程度上的密封。
相鄰的導引葉片16沿著周向彼此間隔開，使得他們基本上可以自由熱膨脹。導引葉片板12將圍繞燃氣輪機22主軸線14形成的熱氣區域11與導引葉片板12和汽輪機壁結構13的各部件3之間形成的冷氣區域28分隔開。上述轉動葉片15垂直於主軸線14徑向向外延伸，並完全處於熱氣區域11之內，該熱氣區域11由也稱為密封環各部件的多個第一部件2環沿著燃氣輪機22的圓周和上述冷氣區域28分隔開。上述每一部件2都和轉動葉片15相鄰。為了清楚起見，對於每一汽輪機階段僅只一個導引葉片16、，一個轉動葉片15和密封環的一個部件2被示出。相應部件2和導引葉片板12在徑向方向(垂直於主軸線14的方向)通過氣洩漏間隙5(參看圖2)與壁結構13的部件3分隔開。
該間隙5由密封件1密封，從而大大防止冷氣25從冷氣區域28流出而進入熱氣區域11，並防止熱氣24經由間隙5流入冷氣區域28中。
圖2示出了類似於圖1中所示的燃燒室19一部分的放大的截面圖，密封件1位於第一部件2和第二部件3之間，上述第一部件2為燃燒室19的一熱屏蔽元件，上述第二部件3為環繞燃燒室19的壁結構13的一部分。上述熱屏蔽部件2具有指向壁結構13的第二表面10(也稱為外表面10)的側壁29，在側壁29和壁結構13之間，留有寬度為D的氣體洩漏間隙5。上述擋熱部件2具有一第一表面9(也稱為內表面)面對壁結構13和熱氣表面27，熱氣表面27和內表面29相對並暴露於廢熱氣流24。上述內表面9以及壁結構13的外表面10可以是彎曲的，可以在暴露於高溫中時改變其形狀(變形)，或可以具有臺階等。在上述熱屏蔽部件2和壁部件3之間，特別是內外表面9、10之間，設置有密封件1。在截面圖中(參看圖4)，密封件1的為弧形，在弧形每一側的端部處具有接觸件8，基本上垂直地背離弧形的端部延伸。在縱向上，密封件1沿中線26彎曲，幾乎限定一圓形。密封件1由纖維製成的網套(sleevingweb)完全環繞。這些纖維由陶瓷材料或耐熱材料構成。因此在某種程度上，取決於網套6的網格尺寸，密封件1是透氣的。上述套6由繃緊件20繃緊，使得其表面與外表面10和內表面9緊密接觸，用以密封間隙5。
密封結構4通常不透氣，並具有截面稍彎曲的且在沿中心線26環狀彎曲的框架部分部分7，其由用鋼板形成的金屬帶製成。選擇用於支撐結構4的金屬優選為耐熱鋼或高溫NiCr合金。支撐結構4的寬度大於上述間隙5d寬度D。支撐結構4使密封件1具有良好的機械硬度和彈性，使得其也經受高壓載荷並防止其斷裂成片以及落入間隙的風險。上述支撐結構4由上述套6，尤其是陶瓷纖維覆蓋所有側面。上述纖維套6限定了一個撓性並可變形的密封面。上述纖維優選地由二氧化矽SiO2，氧化鋁Al2O3的混合物構成，例如(按重量％)73％的Al2O3，27％的具有γ-Al2O3的SiO2和非晶SiO2。
在部件2、3之間，限定的冷氣區域28被供應冷氣。冷氣25的壓力高於流經熱氣流動區域11內的燃氣輪機22的熱氣24壓力，所以存在的壓差使得密封件1在某種程度上被冷氣25壓在側壁29上，緊靠氣體洩漏間隙5。當密封結構6在某種程度上透氣時，冷氣25流經套6從而將上述纖維冷卻。這就導緻密封件1的透氣冷卻。而且冷氣區域28外面的間隙5附近的區域以及各燃氣輪機零件也可以冷卻。由於密封件1能夠應付內表面9和外表面10的變形以及表面9、10的軸向和徑向運動，保證了氣體洩漏間隙5的有效密封，而且需要的冷流體25的量減少了。通過這種方式節約的冷卻氣體25現在可用於燃燒過程。
圖3沿中心線26示出了根據圖2的密封件1的支撐結構4一部分的平面視圖。支撐結構4具有框架部分部分7，從而在中線26的兩側，接觸件8通過相應的分支部分21和框架部分部分7相連，所以接觸件8象桶(vats)一樣連接於框架部分部分7。支撐結構4連同其所有的部分，框架部分部分7、接觸件8和支路部分21都可以由單張金屬板製成。帶有多個桶狀(vat-like)接觸件8的上述支撐結構4連同分支部分21可彈性變形以順隨第一和第二部件2、3運的動或變形，從而有效密封上述間隙5。
圖4示出了密封件1沿圖3中線III-III的截面圖。在截面圖中，密封件1具有一U形支撐結構4。從而框架部分部分7形成U型的底部，上述分支部分21形成U型的側面，在每一分支部分21的端部，接觸件8垂直地背離分支部分21延伸。支撐結構4由上述密封結構6完全套繞。上述密封結構6由繃緊件20繃緊，從而將密封結構6的網套壓入上述U型支撐結構4。因此，上述密封結構6的網套沿中心線26、於框架部分部分7和接觸件8之間的支撐結構4的外側被繃緊在兩個相鄰接觸件8之間。
圖5中，示出了沿圖3中線III-III的密封結構4的局部卷開視圖。上述桶狀接觸件8通過分支部分21和框架部分7相連。分支部分21沿分支中心線31對稱延伸。接觸件8和分支部分21由彈性可變形材料製成，尤其是金屬。由於接觸件8僅只在分支中心線附近連接於分支部分21，因此其具有兩個臂，可獨立於分支部分21變形。而且，上述分支部分21自身可以變形，尤其是在垂直於接觸件8的方向。因此，密封結構4可以在接觸件8和表面9、10保持接觸的情況下補償表面9、10的任何運動或變形。
圖6示出了具有密封結構4的環形密封件1的透視圖，上述密封結構4包括框架部分部分7，分支部分21和接觸件8。上述密封結構4被引入耐熱纖維網製成的套6中。環形密封件1的內周設置有彈簧環20，將上述套6推進上述支撐結構4用以繃緊上述套6。
圖7是具有多個單獨燃燒器41的燃氣輪機22一部分的截面圖，這種燃氣輪機的實例在美國專利No.5,566,42和5,623,819中描述。如圖示，燃氣輪機22具有壓縮機40用以產生壓縮氣體，從壓縮機40排出的壓縮氣體被引入位於吊筐42(也稱為燃燒器) (圖7中僅示出一個)內的燃燒器41中。壓縮氣體被燃料的燃燒加熱從而產生熱氣24。熱氣24由導管43(也可稱為罐)被導引到渦輪機部分17。在渦輪機部分17內，熱氣24流經交替成排的靜止葉片16和旋轉葉片15。上述渦輪機部分17具有多個燃氣輪機進氣口44，每一進氣口配屬於相應的一個導管43。導管43終止於渦輪機進氣口44附近(參看圖8，提供有相關的透視圖)。導管43和渦輪機進氣口44的結構配置由密封件1密封。密封件1為環狀，尤其是近乎矩形環，以順隨渦輪機進氣口的形狀。圖9示出了密封件1的支撐結構4的局部透視圖。支撐結構4具有框架部分部分7，尤其是金屬條或類似物。上述框架部分部分7具有一形成一開口的緊固鉤35，雙臂彈簧34經由上述開口被配裝到框架部分部分7上。雙臂彈簧34由合適的金屬絲製成並具有一中部36，形成繞過緊固鉤35的環圈。中部36連接彈簧34的兩臂，他們形成密封件1的可彈性延展的分支部分21。在每一分支部分21的外端，彈簧36被彎折以形成垂直於分支部分21延伸的各接觸件8。圖10示出了支撐結構4的彈簧34的卷開視圖，接觸件8形成一具有長直部的幾乎橢圓部，該長直部用以將上述密封結構6接觸於相應的表面9、10(參看圖2的實例)。
權利要求
1.一種用以密封相互間隔開的第一部件(2)和第二部件(3)之間的間隙(5)的密封件(1)，第一部件(2)具有第一表面(9)，第二部件(3)具有相對的第二表面(10)，密封件(1)包括a)支撐結構(4)，b)至少部分覆蓋上述支撐結構(4)的密封結構(6)，其中，支撐結構(4)包括至少兩個接觸件(8)，每一接觸件(8)用以使密封結構(6)的一部分和所述表面(9，10)之一相接觸並能夠順隨所述表面(9，10)的變形和/或運動。
2.如權利要求1所述的密封件(1)，其特徵在於，密封結構(6)包括具有金屬和/或陶瓷纖維的網。
3.如權利要求2所述的密封件(1)，其特徵在於，密封結構(6)包括陶瓷纖維織物，陶瓷纖維帶，陶瓷纖維套或陶瓷纖維墊。
4.如權利要求2或3所述的密封件(1)，其特徵在於，密封結構(6)包括由ZrO2，SiO2和/或Al2O3構成的陶瓷纖維。
5.如權利要求2所述的密封件(1)，其特徵在於，密封結構(6)包括金屬纖維織物，金屬纖維帶，金屬纖維套或金屬纖維墊。
6.如前述任一權利要求所述的密封件(1)，其特徵在於，密封結構(6)包括由超合金，尤其是鎳基、鈷基或鐵基超合金構成的金屬纖維。
7.如前述任一權利要求所述的密封件(1)，其特徵在於，密封結構(6)松馳地連接於支撐結構(4)。
8.如前述任一權利要求所述的密封件(1)，其特徵在於，上述支撐結構(4)由金屬尤其是金屬板構成。
9.如前述任一權利要求所述的密封件(1)，其特徵在於，上述支撐結構(4)呈彎曲形狀，尤其是U型、開口環形或環形。
10.如前述任一權利要求所述的密封件(1)，其特徵在於，上述支撐結構(4)具有框架部分(7)，接觸件(8)通過分支部分(21)連接於上述框架部分並背離框架部分(7)延伸。
11.如權利要求10所述的密封件(1)，其特徵在於，分支部分(21)和接觸件(8)可彈性變形。
12.如權利要求10或11所述的密封件(1)，其特徵在於，上述支撐結構(4)具有至少兩個帶有不同長度的分支部分(21)。
13.如權利要求10或12所述的密封件(1)，其特徵在於，分支部分(21)和中部(36)以其形成一雙臂彈簧(34)，該彈簧(34)在中部(36)處裝接到框架部分(7)上。
14.如前述任一權利要求所述的密封件(1)，進一步包括一繃緊件(20)，用於在兩相鄰接觸件(8)之間繃緊密封結構(6)。
15.如權利要求14所述的密封件(1)，其特徵在於，繃緊件(20)包括一彈簧件，尤其是一簧環。
16.如前述任一權利要求所述的密封件(1)，位於一具有一熱氣流動區域(11)的熱氣腔(23)中，上述熱氣腔(23)具有環繞上述熱氣流動區域(11)並包括具有所述第二表面(10)的第二部件(3)的壁結構(13)，所述第一部件(2)裝接於所述壁結構(13)並具有朝向上述壁結構(13)的第一表面(10)，其中間隙(5)在第一部件(3)和第二部件(3)之間形成，上述密封件(6)與上述第二部件(3)的第二表面(10)以及第一部件(2)的第一表面(9)相接觸，從而將上述間隙(5)密封。
17.如權利要求16所述的密封件(1)，其特徵在於，上述熱氣腔(23)是燃氣輪機(22)的一部分，尤其是一燃燒室或一渦輪機部分。
18.如權利要求16或17所述的密封件(1)，其特徵在於，第一部件(2)是一燃燒室的熱屏蔽元件或渦輪機部分的遮板件。
19.如權利要求1-15任一所述的密封件(1)，位於一燃氣輪機(22)中，該燃氣輪機包括一燃燒器(41)，一具有用於使熱氣(24)進入渦輪機部分(17)的渦輪進氣口(44)的渦輪機部分(17)，一將上述燃燒器(41)連接於渦輪機部分(17)、用以使熱氣(24)從燃燒器(41)流向渦輪機部分(17)的導管(43)，第一表面(9)由渦輪進氣口(44)形成，第二表面(10)由渦輪進氣口(44)附近的導管(43)形成，第一表面(9)和第二表面(10)之間的間隙(5)由密封件(1)密封。
20.一種燃氣輪機(22)，包括具有熱氣流動區域(11)的熱氣腔(23)，環繞上述熱氣流動區域(11)的壁結構(13)，包括至少一個具有朝向上述熱氣流動區域(11)的第二表面(10)的第二部件(3)，至少一個第一部件(2)，裝接於壁結構(13)並具有一個朝向上述壁結構(13)的第一表面(9)，於第一部件(2)和第二部件(3)之間形成的間隙(5)，用於密封上述間隙(5)的密封件(1)，上述密封件(1)包括a)支撐結構(4)，b)至少部分覆蓋上述支撐結構(4)的密封結構(6)，其中，支撐結構(4)包括至少兩個接觸件(8)，每一接觸件(8)用以使密封結構(6)的一部分與所述表面(9，10)之一相接觸並能夠順隨上述相應表面(9，10)的變形，上述密結構(6)與上述第二部件(3)的第二表面(10)以及第一部件(2)的第一表面(9)相接觸，從而將上述間隙(5)密封。
21.一種燃氣輪機(22)，包括一燃燒器(41)，一具有用於使熱氣(24)進入渦輪機部分(17)的渦輪進氣口(44)的渦輪機部分(17)，一將上述燃燒器(41)連接於渦輪機部分(17)、用以使熱氣(24)從燃燒器(41)流向渦輪機部分(17)的導管(43)，第一表面(9)由渦輪進氣口(44)形成，第二表面(10)由渦輪進氣口(44)附近的導管(43)形成，使得間隙(5)形成在第一表面(9)和第二表面(10)之間，該間隙由密封件(1)密封，密封件(1)包括a)支撐結構(4)，以及b)至少部分覆蓋上述支撐結構(4)的密封結構(6)，其中，支撐結構(4)包括至少兩個接觸件(8)，每一接觸件(8)用以使密封結構(6)的一部分與所述表面(9，10)之一相接觸並能夠順隨上述面(9，10)的變形和/或運動，上述密結構(6)和上述第二表面(10)以及第一表面(9)相接觸，從而將上述間隙(5)密封。
22.根據權利要求20或21所述的燃氣輪機(22)，其特徵在於，上述密封件(1)包括一彎曲框架部分(7)，所述接觸件(8)與其間隔開，每一接觸件(8)通過分支部分(21)和框架部分(7)相連。
23.根據權利要求20或22中任一所述的燃氣輪機(22)，其特徵在於，密封件(1)由套形式的密封結構(6)所環繞。
全文摘要
本發明涉及一種尤其是在渦輪機械中，在間隔的第一部件(2)和第二部件(3)之間，用以密封間隙(5)的密封件(1)，上述第一部件(2)具有一第一表面(9)，第二部件(3)具有一相對的第二表面(10)。密封件(1)包括支撐結構(4)，以及覆蓋至少部分上述支撐結構(4)的密封結構(6)，支撐結構(4)包括至少兩個接觸件(8)，每一接觸件(8)用以將密封結構(6)和一個面(9，10)相接觸，並隨動於上述面(9，10)的運動和/或變形。本發明還進一步涉及一種燃氣輪機(22)，其中在第一表面(9)和第二表面(10)之間形成有一間隙(5)，間隙(5)由上述密封件(1)密封。
文檔編號F01D11/00GK1539050SQ02815311
公開日2004年10月20日 申請日期2002年7月24日 優先權日2001年8月4日
發明者阿恩德·賴克特, 阿恩德 賴克特 申請人:西門子公司