专利名称：增强的布密封件的制作方法
技术领域：
本发明的主题总体涉及用于与涡轮机械(例如燃气涡轮发动机)一起使用的布密封件，并且更具体地涉及一种布密封件，通过该布密封件的表面泄漏有所减少。
背景技术：
总体而言，涡轮机械(例如燃气涡轮发动机等)包括通过其中的主气流路径。主气流路径通常包括进气口、压缩机、燃烧器、涡轮、和排气口。气体从气流路径泄漏出去、或者气体泄漏到气流路径中对总体发动机性能都是不利的，并且通常在其它方面是不期望的。气体路径泄漏可以降低燃气涡轮发动机的效率、增加燃料成本、并且有可能提高排放水平。可以在燃气涡轮发动机内使用次级气流，以对各种受热部件进行冷却。具体而言，从燃气涡轮发动机中压缩机的较后级(later stages)提取的冷却空气可以用于对其中的部件进行冷，却并且用于净化相邻部件之间的间隙和腔。布密封件可以安装在相邻部件之间的槽中，以便对通过计量向热气路径中的泄漏而提取到的次级流的量进行控制。因此，布密封件广泛用于对防止热气吸入和涡轮机部分(例如，罩，喷嘴等)的过热所需的冷却和净化空气的量进行控制。因此，布密封件可以对在涡轮发动机操作期间适应典型的热瞬态和机械瞬态所需的相邻的涡轮部分(罩/罩，罩/喷嘴等)之间的间隙进行密封。布密封件提供双重优势:对这些间隙进行有效密封，同时还由于具有牺牲性的布层而能够提供良好耐磨性。因此，减少通过布密封件本身的泄漏可以减少从压缩机各级提取的次级流的量。同样地，减少通过布密封件的泄漏可以使来自涡轮机的总体热效率和功率输出得到改进。最新的布密封件结构依赖布材料来实施密封、或者通过其它方式采用一些形式的凸起垫片，在仅密封件的布部分的两侧存在压降的任何时候，所述凸起垫片都不能充分降低或消除泄漏率。因此，需要改进的布密封件结构。这种改进的结构应当能够限制通过相邻密封件槽之间的段间隙的泄漏流。减少通过其中的泄漏可以改进燃气涡轮发动机作为整体的总体效率和功率输出。
发明内容
根据一个实施例，本发明的一种布密封件包括:第一布层；第二布层；一个或多个中心垫片(central shims), 一个或多个中心垫片定位在第一布层与第二布层之间，以便阻断通过布层中的至少一个布层的泄漏流路径；以及第二垫片，第二垫片相对于一个或多个中心垫片定位在第一布层的相对侧面上，第二垫片对第一布层的该相对侧面进行密封，以便阻断通过布层中的至少一个布层的另一个泄漏流路径。
所述一个或多个中心垫片包括一个双弯凸缘密封件或者一对弯曲凸缘密封件。所述第二垫片延伸至至少一个弯曲凸缘密封件。所述布密封件进一步包括第三垫片，所述第三垫片相对于所述一个或多个中心垫片定位在所述第二布层的相对侧面上，所述第三垫片对所述第二布层的所述相对侧面进行密封，以便阻断通过所述布层中的至少一个布层的另一个泄漏流路径。所述第三垫片延伸至至少一个弯曲凸缘密封件。所述一个或多个中心垫片包括至少一个弯曲钩状凸缘密封件。所述第二垫片延伸至所述至少一个弯曲钩状凸缘密封件。所述布密封件进一步包括相邻的涡轮机部件，所述相邻的涡轮机部件构造成能够在其中接收所述第一布层和所述第二布层，使得所述相邻的涡轮机部件和布层一起形成与所述相邻的涡轮机部件共有的离开槽，以形成至少一个布层泄漏流路径的至少一部分。根据另一个实施例，本发明的一种布密封件包括:第一布层，第一布层布置在相邻的涡轮机部件之间；第二布层，第二布层布置在相邻的涡轮机部件之间；一个或多个中心垫片，一个或多个中心垫片定位在第一布层与第二布层之间以便阻断泄漏流路径，该泄漏流路径通过布层中的至少一个布层、并且离开与相邻的涡轮机部件共有的槽；以及第二垫片，第二垫片相对于一个或多个中心垫片定位在第一布层的相对侧面上，第二垫片对第一布层的该相对侧面进行密封，以便阻断通过布层中的至少一个布层并且离开共有槽的另一个泄漏流路径。所述一个或多个中心垫片包括一个双弯凸缘密封件或者一对弯曲凸缘密封件。所述第二垫片延伸至至少一个弯曲凸缘密封件。所述布密封件进一步包括第三垫片，所述第三垫片相对于所述一个或多个中心垫片定位在所述第二布层的相对侧面上，所述第三垫片对所述第二布层的所述相对侧面进行密封，以便阻断通过所述布层中的至少一个布层的另一个泄漏流路径。所述第三垫片延伸至至少一个弯曲凸缘密封件。所述一个或多个中心垫片包括至少一个弯曲钩状凸缘密封件。所述第二垫片延伸至所述至少一个弯曲钩状凸缘密封件。通过结合若干附图以及所附权利要求阅览下文的详细描述时，本发明的这些和其它的特征以及改进对于本领域普通技术人员而言将变得显而易见。
通过下文结合附图的详细描述，本发明的前述和其它的特征、各个方面以及优点是显而易见的，其中相似的符号在全部附图中代表相似的部分，在附图中:图1是燃气涡轮发动机的示意图；图2是已知的布密封件的部分透视图；图3是定位在涡轮机部件之间的已知的布密封件的部分透视图；图4是图3中所示的布密封件的侧视图；图5是图3中所示的布密封件的透视图；图6是根据本发明的一个实施例的布密封件的侧视图；图7是图6中所示的布密封件的透视图；图8是另一种已知的布密封件的侧视图9是图8中所示的已知的布密封件的透视图；图10是根据本发明的另一个实施例的布密封件的侧视图；以及图11是图10中所示的布密封件的透视图。尽管上文所述的附图阐述了备选的实施例，但是如讨论中所述的，也预期了本发明的其它实施例。在所有情况下，本发明通过代表性而非限制的方式展示了本发明的所示实施例。本领域技术人员能够设计出落入本发明的原理的范围和精神内的多种其它的改型和实施例。
具体实施例方式现在参照附图，其中相似的附图标记在全部若干视图中表示相似的元件，图1示出了旋转机械(例如，燃气涡轮发动机10)的示意图。燃气涡轮发动机10可以包括压缩机
15。压缩机15对进入的空气流20进行压缩。压缩机15将经过压缩的空气流20输送至燃烧器25。燃烧器25将经过压缩的空气流20与经过压缩的燃料流30混合，并且点燃混合物以产生燃烧气体流35。尽管仅示出了单个燃烧器25，但是燃气涡轮发动机10可以包括任何数量的燃烧器25。燃烧气体流35接着被输送至涡轮40。燃烧气体流35驱动涡轮40，以便产生机械功。涡轮40中所产生的机械功驱动压缩机15和外部负载45(例如，发电机
等)ο燃气涡轮发动机10可以使用天然气、各种类型的合成气、和/或其它类型的燃料。燃气涡轮发动机10可以是任何数量的不同燃气涡轮发动机中的一种燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机10可 以具有其它构造，并且可以使用其它类型的部件。本说明书中还可以使用其它类型的燃气涡轮发动机。本说明书中还可以一起使用多个燃气涡轮发动机10、其它类型的涡轮机、以及其它类型的发电设备。本说明书中还可以使用其它类型的旋转机械。图2示出了已知的布密封件50的示例。布密封件50可以包括多个布层55。布层55可以包括编织金属布。布层55还可以包括复合材料、陶瓷、及其组合。在该示例中，上部布层60可以通过垫片70与下部布层65分开。垫片70可以由不锈钢或其它类型的材料制成。垫片70可以基本沿布密封件50的长度和宽度延伸。垫片70还可以包括多个侧面凸缘75，所述多个侧面凸缘75从布层55的侧面延伸。侧面凸缘75可以包括线性腿部80和弓形腿部85。本说明书中可以使用其它形状。布层55可以通过点焊87或其它方式连接至垫片70。本说明书中还可以使用多个垫片层。布密封件50可以具有任何期望的尺寸或形状。布密封件50的其它类型和其它构造可能是已知的。图3示出了在多个涡轮机部件(其中包括第一部件90和第二部件91)内使用已知的布密封件50。部件90、91具有位于部件90与部件91之间的槽状间隙93。部件90、91可以是罩、喷嘴、或者任何类型的相邻部件。图4和图5分别示出了已知的布密封件50的简化的侧视图和透视图。图6和图7分别示出了根据本发明的一个实施例的布密封件100的简化的侧视图和透视图。布密封件100可以包括多个布层60、65。在该实施例中，可以使用上部布层60和下部布层65。本说明书中可以使用任何数量的布层。第一 /中心垫片70可以将上部布层60与下部布层65分开。垫片70可以基本沿布密封件100的长度和宽度延伸。垫片70可以由不锈钢或其它类型的材料制成。垫片70还可以包括多个侧面凸缘75。在该示例中，侧面凸缘75可以包括线性腿部80和弓形腿部85。本说明书中还可以使用其它形状。布层60、65可以通过点焊或其它方式连接至垫片70。本说明书中还可以使用多个垫片层。布密封件100作为整体可以具有任何期望的尺寸或形状。布密封件100的其它类型和其它构造可能是已知的。在该实施例中，布密封件100还可以包括第二 /顶部垫片/密封件102(即102所指代的元件的名称可以是第二垫片、或顶部垫片、或第二密封件、或顶部密封件，以下类似)，该第二 /顶部垫片/密封件102基本沿上部布层60的长度和宽度延伸。第二垫片102可以延伸至侧面凸缘75，以形成布层60与侧面凸缘75之间的密封。布密封件100还可以包括第三/底部垫片/密封件104，该第三/底部垫片/密封件104可以基本沿底部布层65的长度和宽度延伸。第三垫片104可以延伸至侧面凸缘75，以形成布层65与侧面凸缘75之间的密封。第二 /顶部垫片/密封件102很大程度地覆盖上部布层60。第三/下部垫片/密封件104很大程度地覆盖下部布层65。由于泄漏流能够通过图3中所示的段间隙93离开，因此位于段间隙93的顶部上、靠近离开区域的任何物理屏障都将阻断该泄漏。第二 /顶部垫片102和第三/底部垫片104覆盖泄漏流从布层60、65的侧面的所有离开区域。因此，第二 /顶部垫片102和第三/底部垫片104可防止一些通过泄漏，并且在径向和偏斜表面(skew surface)偏移期间提供密封更好的表面。如果垫片102、104磨损或劣化，那么中心布密封件垫片70还将用作密封表面。尽管增加垫片102、104可能需要布层60、65的进一步的压缩和硬化，但是期望通过阻断布侧泄漏而获得的任何收益都显著大于可能由于密封件较硬而发生的任何性能降级。图8是另一种已知的布密封件120的侧视图。布密封件120包括中心密封件垫片122，中心密封件垫片122具有一对双弯端部凸缘124。垫片122可以延伸超过布密封件120的布层60、65，并且终止于端部凸缘密封件124。图9是布密封件120的透视图。图10示出了根据本发明的另一个实施例的、具有双弯端部凸缘124的布密封件140。布密封件140可以包括多个布层60、65。在该实施例中，可以使用上部布层60和下部布层65。本说明书中可以使用任何数量的布层。垫片122可以将上部布层60与下部布层65分开。垫片122可以基本沿布密封件140的长度和宽度延伸。垫片122可以由不锈钢或其它类型的材料制成。垫片122还可以包括多个侧面凸缘124。本说明书中还可以使用其它形状。布层60、65可以通过点焊或其它方式连接至垫片122。本说明书中还可以使用多个垫片层。布密封件140作为整体可以具有任何期望的尺寸或形状。布密封件140的其它类型和其它构造可能是已知的。在该实施例中，布密封件140还包括第二 /顶部垫片/密封件102，第二 /顶部垫片/密封件102可以基本沿上部布层60的长度和宽度延伸。布密封件140还可以包括第三/底部垫片/密封件104，第三/底部垫片/密封件104可以基本沿底部布层65的长度和宽度延伸。顶部垫片/密封件102很大程度地覆盖上部布层60。下部垫片/密封件104很大程度地覆盖下部布层65。垫片102、104中的至少一个垫片可以延伸至侧面凸缘124，侧面凸缘124可以不具有限制意义地包括一个或多个弯曲凸缘或双弯凸缘。顶部垫片102和底部垫片104覆盖泄漏流从布层60、65的侧面的所有离开区域。因此，顶部垫片102和底部垫片104可防止一些通过泄漏，并且在径向和偏斜表面(skew surface)偏移期间提供密封更好的表面。
在概括性的解释中，用于与涡轮机部件一起使用的布密封件可以包括多个布层、定位在布层之间的中心垫片、以及端部密封件，该端部密封件定位在布层的端部处以便阻断通过布层中的至少一个布层的泄漏流路径。布密封件可以进一步包括顶部侧面垫片、底部侧面垫片、或者同时包括顶部侧面垫片和底部侧面垫片，以便阻断通过布层中的至少一个布层的另一个泄漏流路径。顶面垫片和底面垫片提供物理屏障，以基本防止泄漏流通过涡轮机罩、喷嘴、或者任何类型的相邻部件的段间隙离开，并且还在径向和偏斜偏移期间提供改进的表面密封。应当理解，上文仅涉及本申请的某些实施例，并且本领域普通技术人员可以在不偏离由所附权利要求及其等同形式所限定的本发明的总体精神和范围的前提下在本说明书中进行多种改变和改型。
权利要求
1.一种布密封件(100)，所述布密封件包括: 第一布层(60)； 第二布层(65)； 一个或多个中心垫片(70)，所述一个或多个中心垫片定位在所述第一布层￠0)与所述第二布层(65)之间，以便阻断通过所述布层中的至少一个布层的泄漏流路径；以及 第二垫片(102)，所述第二垫片相对于所述一个或多个中心垫片(70)定位在所述第一布层￠0)的相对侧面上，所述第二垫片(102)对所述第一布层￠0)的所述相对侧面进行密封，以便阻断通过所述布层中的至少一个布层的另一个泄漏流路径。
2.根据权利要求1所述的布密封件(100)，其特征在于，所述一个或多个中心垫片(70)包括一个双弯凸缘密封件或者一对弯曲凸缘密封件。
3.根据权利要求2所述的布密封件(100)，其特征在于，所述第二垫片(102)延伸至至少一个弯曲凸缘密封件。
4.根据权利要求2所述的布密封件(100)，其特征在于，所述布密封件进一步包括第三垫片(104),所述第三垫片相对于所述一个或多个中心垫片(70)定位在所述第二布层(65)的相对侧面上，所述第三垫片(104)对所述第二布层(65)的所述相对侧面进行密封，以便阻断通过所述布层中的至少一个布层的另一个泄漏流路径。
5.根据权利要求4所述的布密封件(100)，其特征在于，所述第三垫片(104)延伸至至少一个弯曲凸缘密封件。
6.根据权利要求1所述的布密封件(100)，其特征在于，所述一个或多个中心垫片(70)包括至少一个弯曲钩状凸缘密封件。
7.根据权利要求6所述的 布密封件(100)，其特征在于，所述第二垫片(102)延伸至所述至少一个弯曲钩状凸缘密封件。
8.根据权利要求6所述的布密封件(100)，其特征在于，所述布密封件进一步包括第三垫片(104),所述第三垫片相对于所述一个或多个中心垫片(70)定位在所述第二布层(65)的相对侧面上，所述第三垫片(104)对所述第二布层(65)的所述相对侧面进行密封，以便阻断通过所述布层中的至少一个布层的另一个泄漏流路径。
9.根据权利要求8所述的布密封件(100)，其特征在于，所述第三垫片(104)延伸至所述至少一个弯曲钩状凸缘密封件(75)，以便阻断通过所述布层中的至少一个布层的另一个泄漏流路径。
10.根据权利要求1所述的布密封件(100)，其特征在于，所述布密封件进一步包括相邻的涡轮机部件(90，91)，所述相邻的涡轮机部件构造成能够在其中接收所述第一布层(60)和所述第二布层(65)，使得所述相邻的涡轮机部件和布层一起形成与所述相邻的涡轮机部件共有的离开槽(93)，以形成至少一个布层泄漏流路径的至少一部分。
全文摘要
本发明涉及一种增强的布密封件，其用于与涡轮机部件一起使用。该布密封件至少包括第一布层和第二布层；一个或多个中心垫片定位在第一布层与第二布层之间，以便阻断通过布层中的至少一个布层的泄漏流路径；另一个垫片相对于一个或多个中心垫片定位在第一布层的相对侧面上，并且对第一布层的该相对侧面进行密封；及又一个密封垫片可以相对于一个或多个中心垫片定位在第二布层的相对侧面上，以便密封第二布层的相对侧面并且阻断通过布层中的至少一个布层的另一个泄漏流路径。
文档编号F01D11/00GK103174468SQ20121056273
公开日2013年6月26日 申请日期2012年12月21日 优先权日2011年12月23日
发明者N.N.萨拉维特, D.W.韦伯, O.萨穆拉拉, V.J.摩根 申请人:通用电气公司