用于涡轮机械的具有适形涂层的密封件的制作方法

文档序号:11128386阅读:331来源:国知局
用于涡轮机械的具有适形涂层的密封件的制造方法与工艺

本申请主要涉及用于减少泄漏的密封件,并且更具体地涉及构造成在密封槽口内操作以减少涡轮机械的相邻构件之间的泄漏的密封件。



背景技术:

在涡轮机械构件之间热燃烧气体和/或冷却流的泄漏通常导致功率输出减少和效率下降。例如,通过围绕热气体路径提供加压的压缩机空气,热燃烧气体可容纳在涡轮内。通常,在相邻的涡轮构件(例如定子护罩、喷嘴、以及隔板、内壳壳体构件,以及转子构件)之间高压冷却流泄漏到热气体路径中导致效率降低,并且需要提高点燃温度和降低发动机燃气涡轮效率来维持期望的功率水平(相比于此种泄漏的环境空隙)。因此,通过减少或消除涡轮构件之间的泄漏可改善涡轮效率。

传统地,涡轮构件接合处(junction)之间的泄漏利用定位在形成于该涡轮构件例如定子构件之间的密封槽口中的金属密封件来处理。密封槽口通常横跨构件之间的接合处延伸,使得定位在其中的金属密封件阻塞或以其它方式抑制穿过该接合处的泄漏。然而,利用定位在涡轮构件中的密封槽口内的金属槽口密封件来防止涡轮构件接合处之间的泄漏由于现代涡轮机械中产生的相对高温而变得复杂。由于引入新材料,例如陶瓷基复合材料(CMC)涡轮构件,其允许涡轮相对于传统涡轮以更高温度(例如,超过1500摄氏度)操作,用于在密封槽口中使用的常规金属涡轮槽口密封件可能并不适合。

利用金属密封件防止涡轮构件接合处之间的泄漏由于涡轮构件的密封槽口由相邻构件中的对应槽口部分形成的事实而变得更加复杂(定位在其中的密封件通常横跨构件之间的接合处延伸)。这些相邻构件之间例如因热膨胀、制造、组装和/或安装缺陷等导致未对准而产生不规则的密封槽口接触表面,其随着时间的推移可在构造、形状和/或大小方面发生变化。另外,密封槽口接触表面可包括例如因制造缺陷、热膨胀、磨损、氧化等引起表面不平度或粗糙度,其允许空气在密封槽口接触表面和抵靠其定位的密封件的外表面(或多个外表面)之间移动。密封槽口接触表面的表面粗糙度也可随着时间的推移而变化,例如因热循环负载、氧化和/或磨损引起。

如果密封件不变形或不以其它方式适形(或顺应)于此类不平度,则在密封槽口接触表面中的此类不平度允许横跨定位在密封槽口内的槽口密封件的泄漏。遗憾的是,试图解决此类不规则密封槽口接触表面(例如,由于未对准)的许多常规金属密封件无法充分地耐受当前的涡轮操作温度。另外,试图解决密封槽口接触表面的表面不平度的许多常规金属和非金属密封件不能适应表面不平度随着时间的推移而变化,因为它们通常塑性地变形或分离来至少部分地填充表面不平度。

因此,将期望有构造成用于在典型的涡轮密封槽口中使用的涡轮机械构件接合处密封件,其耐受涡轮日益升高的操作温度并且适形于密封槽口接触表面中的不平度。



技术实现要素:

在一个方面,本公开内容提供一种密封件,其用于定位在涡轮机的、至少部分地由相邻构件的密封槽口表面所形成的密封槽口内以防止横跨在构件之间延伸的间隙的泄漏。密封件包括金属垫片和涂层。金属垫片限定包括密封表面和支承表面的外表面。涂层上覆并联接至至少金属垫片的密封表面并且形成密封件的外表面以便与密封槽口表面接合。涂层可操作以在预定操作温度和预定操作压力下适形于密封槽口表面的表面不平度并且保持联接至金属垫片以减少越过密封件并穿过间隙的泄漏。

在一些实施例中,涂层可操作以在预定操作温度和预定操作压力下弹性地变形来适形于密封槽口表面的表面不平度并且保持联接至金属垫片。在一些实施例中,涂层可为金属涂层,并且金属涂层的熔融温度可高于预定操作温度。在一些此类实施例中,预定操作温度可为至少1500华氏度,以及预定操作压力可为至少5psi用来迫使涂层抵靠密封槽口表面。在一些其它的此类实施例中,金属涂层可为铜合金。在一些此类实施例中,金属涂层可为90%重量的铜和10%重量的铝。

在一些实施例中,涂层可操作以在预定操作温度和预定操作压力下流动来适形于密封槽口表面的表面不平度并且保持联接至金属垫片。在一些此类实施例中,预定操作温度可为至少750华氏度,以及预定操作压力可为至少5psi用来迫使涂层抵靠密封槽口表面。

在一些实施例中,涂层可为包括玻璃相和氧化物的玻璃涂层。在一些此类实施例中,玻璃涂层的玻璃相可包括二氧化硅、氧化硼、五氧化二磷和氧化铝中的至少之一。在一些此类实施例中,玻璃涂层的氧化物可包括碱金属、碱土金属和稀土金属中至少一种的氧化物。

在一些实施例中,涂层可为包括玻璃相和填料的釉质涂层。在一些此类实施例中,釉质涂层的玻璃相可包括碱金属铝硼磷硅酸盐和碱土金属铝硼磷硅酸盐中的至少一种。在一些此类实施例中,釉质涂层的填料可包括耐火氧化物化合物。在一些实施例中,涂层可为包括结晶陶瓷材料的陶瓷涂层。

在一些实施例中,密封槽口表面的表面不平度可形成范围在1微米至12.5微米内的表面粗糙度Ra。在一些实施例中,涂层可包括热膨胀系数(CTE)在金属垫片的CTE的25%内。在一些实施例中,预定操作压力可在5psi至200psi的范围内用来迫使涂层抵靠密封槽口表面。

在另一方面,本公开内容提供一种涡轮机,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。第一和第二涡轮构件包括密封槽口表面,其至少部分地形成横跨第一和第二涡轮构件之间的间隙延伸的密封槽口。密封件定位在密封槽口内并且横跨该间隙延伸以减少经由其穿过的泄漏。密封件包括金属垫片和涂层。金属垫片包括密封表面和支承表面。涂层上覆并联接至至少金属垫片的密封表面并且形成密封件的外表面以便与密封槽口表面接合。涂层可操作以在预定操作温度和预定操作压力下适形于密封槽口表面的表面不平度并且保持联接至金属垫片以减少越过密封件并穿过间隙的泄漏。涂层为包括铜合金的金属涂层、包括玻璃相和碱金属、碱土金属和稀土金属中至少之一的氧化物的玻璃涂层、包括耐火氧化物化合物和碱金属铝硼磷硅酸盐和碱土金属铝硼磷硅酸盐中至少之一的釉质涂层,或者包括结晶陶瓷材料的陶瓷涂层。在一些实施例中,涂层可为玻璃涂层或者釉质涂层,并且涂层可操作以在预定操作温度和预定操作压力下流动来适形于密封槽口表面的表面不平度并且保持联接至金属垫片。

技术方案1. 一种密封件,用于定位在涡轮机的、至少部分地由相邻构件的密封槽口表面所形成的密封槽口内以防止横跨在所述构件之间延伸的间隙的泄漏,所述密封件包括:

金属垫片,其限定包括密封表面和支承表面的外表面;以及

涂层,其上覆并联接至所述金属垫片的至少所述密封表面并且形成所述密封件的外表面以便与所述密封槽口表面相接合,所述涂层能够操作以在预定操作温度和预定操作压力下适形于所述密封槽口表面的表面不平度并保持联接至所述金属垫片来减小越过所述密封件并穿过所述间隙的泄漏。

技术方案2. 根据技术方案1所述的密封件,其特征在于,所述涂层能够操作以在所述预定操作温度和所述预定操作压力下弹性地变形来适形于所述密封槽口表面的表面不平度并且保持联接至所述金属垫片。

技术方案3. 根据技术方案1所述的密封件,其特征在于,所述涂层为金属涂层,以及其中,所述金属涂层的熔融温度高于所述预定操作温度。

技术方案4. 根据技术方案求3所述的密封件,其特征在于,所述预定操作温度为至少1500华氏度,以及所述预定操作压力为至少5psi用来迫使所述涂层抵靠所述密封槽口表面。

技术方案5. 根据技术方案3所述的密封件,其特征在于,所述金属涂层为铜合金。

技术方案6. 根据技术方案5所述的密封件,其特征在于,所述金属涂层为90%重量的铜和10%重量的铝。

技术方案7. 根据技术方案1所述的密封件,其特征在于,所述涂层能够操作以在所述预定操作温度和所述预定操作压力下流动来适形于所述密封槽口表面的表面不平度并且保持联接至所述金属垫片。

技术方案8. 根据技术方案7所述的密封件,其特征在于,所述预定操作温度为至少750华氏度,以及所述预定操作压力为至少5psi用来迫使所述涂层抵靠所述密封槽口表面。

技术方案9. 根据技术方案7所述的密封件,其特征在于,所述涂层为包括玻璃相和氧化物的玻璃涂层。

技术方案10. 根据技术方案9所述的密封件,其特征在于,所述玻璃涂层的玻璃相包括二氧化硅、氧化硼、五氧化二磷和氧化铝中的至少之一。

技术方案11. 根据技术方案10所述的密封件,其特征在于,所述玻璃涂层的氧化物包括碱金属、碱土金属和稀土金属中至少之一的氧化物。

技术方案12. 根据技术方案7所述的密封件,其特征在于,所述涂层为包括玻璃相和填料的釉质涂层。

技术方案13. 根据技术方案12所述的密封件,其特征在于,所述釉质涂层的玻璃相包括碱金属铝硼磷硅酸盐和碱土金属铝硼磷硅酸盐中的至少之一。

技术方案14. 根据技术方案13所述的密封件,其特征在于,所述釉质涂层的填料包括耐火氧化物化合物。

技术方案15. 根据技术方案7所述的密封件,其特征在于,所述涂层为包括结晶陶瓷材料的陶瓷涂层。

技术方案16. 根据技术方案1所述的密封件,其特征在于,所述密封槽口表面的表面不平度形成范围在1微米至12.5微米内的表面粗糙度Ra。

技术方案17. 根据技术方案1所述的密封件,其特征在于,所述涂层包括在所述金属垫片的热膨胀系数(CTE)的25%内的热膨胀系数。

技术方案18. 根据技术方案1所述的密封件,其特征在于,所述预定操作压力在5psi至200psi的范围内用来迫使所述涂层抵靠所述密封槽口表面。

技术方案19. 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第二涡轮构件包括至少部分地形成密封槽口的密封槽口表面,所述密封槽口横跨位于所述第一涡轮构件和第二涡轮构件之间的间隙延伸;以及

密封件,其定位在所述密封槽口内并横跨所述间隙延伸以减小经由所述间隙穿过的泄漏,所述密封件包括:

金属垫片,所述金属垫片限定密封表面和支承表面;以及

涂层,所述涂层上覆并联接至所述金属垫片的至少所述密封表面并且形成所述密封件的外表面以便与所述密封槽口表面相接合,所述涂层能够操作以在预定操作温度和预定操作压力下适形于所述密封槽口表面的表面不平度并保持联接至所述金属垫片来减小越过所述密封件并穿过所述间隙的泄漏,并且其中所述涂层包括:

金属涂层,所述金属涂层包括铜合金;

玻璃涂层,所述玻璃涂层包括玻璃相以及碱金属、碱土金属和稀土金属中至少之一的氧化物;

釉质涂层,所述釉质涂层包括碱金属铝硼磷硅酸盐和碱土金属铝硼磷硅酸盐中至少之一以及耐火氧化物化合物;或

陶瓷涂层,所述陶瓷涂层包括结晶陶瓷材料。

技术方案20. 根据技术方案19所述的涡轮机,其特征在于,所述涂层为玻璃涂层或者釉质涂层,并且其中,所述涂层能够操作以在所述预定操作温度和所述预定操作压力下流动来适形于所述密封槽口表面的表面不平度并且保持联接至所述金属垫片。

根据下文结合附图对本公开内容各个方面的详细描述,本公开内容的这些和其它目的、特征和优点将变得显而易见。

附图说明

图1为根据本公开内容的示例性槽口密封件的截面视图;

图2为图1的示例性槽口密封件的透视图;

图3为根据本公开内容的示例性槽口密封件定位在示例性涡轮构件的示例性密封槽口内的侧截面视图;以及

图4为图3的示例性槽口密封件和示例性密封槽口的接合处的一部分的放大截面视图。

具体实施方式

当介绍本发明的不同实施例的元件时,冠词“一”、“一个”、“该”和“所述”旨在表示具有该元件中的一个或多个。用语“包括”、“包含”和“具有”意图为包括在内并且旨在表示除了所列举元件外还具有附加元件。操作参数的任何实例并不排除所公开实施例的其它参数。文中关于任何特定密封件实施例所描述、示出或以其它方式所公开的构件、方面、特征、构造、布置、用途等可类似地适用于文中所公开的任何其它密封件实施例。

根据本公开内容,构造成在涡轮密封槽口中使用的复合材料涡轮机械接合处密封件(例如,复合材料涡轮槽口密封件)以及制造和使用该密封件的方法构造成耐受包括CMC构件的涡轮的相对较高的操作温度和/或适形于密封槽口接触表面中的不平度,例如适形于该表面的表面粗糙度,从而形成(在使用中)密封槽口受迫抵靠其的密封槽口接触表面。具体地,槽口密封件构造成基本上适形于密封槽口接触表面的不平度(例如,表面粗糙度)以减小或防止槽口密封件和密封槽口接触表面之间的泄漏。另外,槽口密封件构造成防止槽口密封件的金属构件与热气流动/泄漏和/或密封槽口自身的化学相互作用和基本上限制槽口密封件的金属构件与热气流动/泄漏和/或密封槽口自身的热相互作用。这样,文中提供的槽口密封件允许在高温涡轮应用中使用以减小因密封槽口接触表面的不平度(例如,表面粗糙度)引起的泄漏。

如图1和图2中所示,示例性密封件10可为密封组件,其包括彼此联接的至少一个垫片或隔板(screen)12和至少一个涂层或覆盖层16。垫片12可有效地充分防止物质经由其穿过。例如,垫片12可基本上为实心的,或换言之在涡轮机械中产生的压力和温度下对于气体、液体和固体粒子中的至少一种是不可透过的。然而,垫片12还可在涡轮机械中产生的压力和温度下提供柔韧性以适应在槽口表面中沿厚度T1方向的偏斜或偏移。在一个实施例中,垫片12为基本上实心的板状金属部件。在一些此类实施例中,垫片12可为高温金属合金或超级合金。例如,在一些实施例中垫片12可由不锈钢或镍基合金(至少部分地)制成,例如镍钼铬合金,Haynes(哈氏合金)214或者具有氧化铝涂层的Haynes 214。在一些实施例中,垫片12可由熔融温度为至少1500华氏度或潜在地为至少1800华氏度的金属制成。在一些实施例中,垫片12可由熔融温度为至少2200华氏度的金属制成。

如图1和图2中所示,垫片12的第一支承表面或侧面22可为基本上平面的(在中立状态)。如下文进一步阐释,垫片12的第一支承表面22以及联接至其上的涂层16可构造成与流经形成密封槽口(至少部分地)的至少第一和第二构件之间的至少一个间隙或接缝(joint)的冷却高压空气流接合或相互作用,使得(当密封件10安装在密封槽口中时)密封件10在密封槽口中被迫或受压抵靠第一和第二构件的密封表面。这样,密封件可操作以基本上防止气体、液体和/或固体粒子穿过间隙或接缝移动。因此,垫片12和涂层16中的至少一个(或者共同地作用的垫片12和涂层16)在涡轮机械中所经受的压力下可为基本上不透液体、气体和/或固体粒子的,使得密封件10至少提供越过密封槽口的低泄漏率。

与支承表面或侧面22基本上相反的垫片12的密封表面或侧面24,如图1和图2中所示,可为基本上平面的(在中立状态)。如下文进一步阐释,至少垫片12的密封表面24可包括涂层16,并且上覆密封表面24的涂层16可与形成密封槽口的第一和第二构件的对应密封表面(和流经第一和第二构件之间的间隙的高温空气流)接合或相互作用,使得密封件10基本上防止气体、液体和/或固体粒子移动穿过间隙或者减少其移动穿过间隙的数量。

如图1和图2中所示,涂层16可施用至密封件10,使得涂层16至少部分地提供在垫片12的密封表面24上以形成涂层16(或密封件10自身)的密封侧面或表面20。涂层16可基本上覆盖或上覆至少垫片12的密封表面24。在一些实施例中,涂层16可上覆密封表面24以及垫片12的外表面的其它部分。例如,涂层16可基本上覆盖或上覆垫片12的支承表面22以形成涂层16(或密封件10自身)的外侧面或表面22。在一些其它实施例中,涂层16可覆盖或上覆密封表面24、支承表面22以及在支承表面22和密封表面24之间延伸的垫片12的外表面的部分,如图1和图2中所示。这样,如图2中所示,涂层16可基本上覆盖或上覆金属垫片12的整个外表面(也即,涂层16可包围垫片12)。

涂层16可构造和施用至垫片12,使得其化学地结合(或粘结)至金属垫片12(例如,至少上覆和结合至垫片12的密封表面24)。涂层16可基本上填充垫片12的微孔或空隙,并且可为基本上无孔的。涂层16可构造成基本上防止或延迟金属垫片12的氧化。在一些实施例中,涂层16可为一种或更多种涂覆材料,当在涡轮的密封槽口例如由高温燃气涡轮的构件例如定子构件所形成的密封槽口中采用密封件10时,该涂覆材料有效地基本上防止至少金属垫片12的化学相互作用和基本上限制至少该金属垫片的热相互作用。如下文进一步地阐释,上覆密封表面24的涂层16可构造成接合和适形于形成密封槽口的至少第一和第二涡轮构件的至少第一和第二密封表面,以基本上防止或减少气体、液体和/或固体粒子移动穿过第一和第二构件之间的间隙或接缝的数量。这样,涂层16可有效地基本上防止至少金属垫片12的硅化物形成、氧化、热蠕变和/或磨损,以及在涡轮的密封槽口中使用密封件10的期间至少限制密封件10和至少第一和第二密封表面之间的泄漏量。换言之,涂层16允许金属基密封件例如具有一个或更多金属垫片12的密封件10用于高温燃气涡轮应用中来减少其中的泄漏。

如上文所述,涡轮构件的密封槽口的密封表面可包括表面不平度(相对于假设的完全平滑或平坦的表面而言),使得密封槽口表面限定或包括表面粗糙度。密封槽口表面的表面不平度可起因于制造缺陷、热负载、磨损或任何其它潜在形式。例如,CMC涡轮构件的密封槽口表面可包括表面粗糙度Ra,其大于大约1微米且潜在地高达大约12.5微米。CMC构件的密封槽口表面的此种表面粗糙度可主要地由制造缺陷引起。然而,密封槽口表面的表面粗糙度可随着时间的推移而变化,例如由于热负载、氧化和/或磨损。密封槽口表面的表面粗糙度可允许密封槽口表面和密封件10的外表面(或多个外表面)之间的泄漏(当密封件10与其接合时)。例如,当密封件10的涂层16的密封表面20与包括表面不平度(例如,表面粗糙度Ra大于大约1微米)的密封槽口表面接合时,密封槽口表面的表面粗糙度和密封表面20可协作以形成泄漏可经由其越过的一个或多个通路、空间或空隙。

为了解决密封槽口表面的此种表面不平度(例如,表面粗糙度Ra),至少上覆密封件10的垫片12的密封表面24的涂层16的部分可操作以在预定操作温度和预定操作压力下适形于该表面不平度并且保持联接至金属垫片12,从而起作用以迫使密封件10抵靠密封槽口表面来减少越过密封件(也即,穿过密封件正“密封”的间隙)的泄漏。通过适形于密封槽口表面的表面不平度,涂层16有效地减小在涂层16和密封槽口表面的界面处的泄漏流动面积,并且因而增强密封件10的性能(也即,增强防止涡轮构件接合处之间的泄漏的能力)。

通过多种不同形式,涂层16可适形于密封槽口表面的表面不平度,同时保持联接至金属垫片12。例如,涂层16可操作以在预定操作温度和预定操作压力下变形但保持联接至金属垫片12来适形于密封槽口表面的表面不平度。在一些此类实施例中,涂层16可操作以在预定操作温度和预定操作压力下塑性地变形但保持联接至金属垫片12来适形于密封槽口表面的表面不平度。在一些其它的此类实施例中,涂层16可操作以在预定操作温度和预定操作压力下弹性地变形但保持联接至金属垫片12来适形于密封槽口表面的表面不平度。在其它实施例中,涂层16可操作以在预定操作温度和预定操作压力下流动但保持联接至金属垫片12来适形于密封槽口表面的表面不平度。在一些此类实施例中,涂层16可操作以在预定操作温度和预定操作压力下粘弹性地流动但保持联接至金属垫片12来适形于密封槽口表面的表面不平度。

涂层16可构造成适应表面不平度随时间的变化,例如有利地允许涂层16适应密封槽表面的表面不平度的变化。如上文所述,涂层16可操作以在预定操作温度和预定操作压力下变形或流动,但保持联接至金属垫片12来适形于表面不平度。涂层16可构造为此种变形或流动(同时保持联接至金属垫片12)并非“永久的”。例如,涂层16可构造成使得涂层16可在针对不同表面不平度的预定操作温度和预定操作压力下进一步地适形(例如,变形或流动),同时保持联接至金属垫片12。在一些实施例中,在适形于(例如,经由变形或流动)特定表面粗糙度或构造(同时保持联接至金属垫片12)之后,涂层16可至少部分地返回(例如,经由变形或流动)至其适形前的形状或构造,例如当密封件10经受温度低于预定操作温度和/或压力低于预定操作压力时。这样,涂层16可具有弹性性质(至少部分地)。在一些其它实施例中,涂层16可不具有弹性性质。然而,不管涂层16是否至少部分地包括弹性性质(也即,弹性地或粘弹性地变形或流动),涂层16可构造成适形于(例如,经由变形或流动)随着时间推移而变化的不同表面不平度。例如,涂层16可构造成在特定时间点在预定操作温度和预定操作压力下适形于(例如,经由变形或流动)特定的表面粗糙度或构造,同时保持联接至金属垫片12,并且然后在预定操作温度和预定操作压力下再次适形(例如,经由变形或流动)同时保持联接至金属垫片12以适应在随后时间的不同表面粗糙度或构造。

涂层16可包括具有至少与金属垫片12类似的热膨胀系数(下文称为CTE)的至少一部分。例如,涂层16和垫片12可构造成使得CTE的任何差值小于因密封件10的循环热负载例如在涡轮机械的使用期间而能够有效地使涂层16和垫片12脱离的量值。因此,垫片12的CTE和涂层16的CTE仅可在这样的范围内不同,也即垫片12和涂层16之间的结合不会因在涡轮机械中的使用期间密封件10的循环热负载而断裂。涂层16(和/或垫片12)的材料可不同,但涂层16(和/或垫片12)的材料可选择或构造成使得当密封件10被循环地加热至温度高于或等于预定操作温度(例如,经受循环热负载至温度高于或等于当在涡轮的密封槽口中使用时的预定操作温度)时涂层12不会变得与垫片12脱离。在一些实施例中,涂层16可包括CTE,其处在金属垫片12的CTE的25%内。涂层16还可调节至具有相比于垫片12的CTE的相对CTE,使得涂层16在温度低于大约预定操作温度时处在压缩状态中(经由垫片12)。涂层16的压缩(经由垫片12)可由此防止在温度低于大约预定操作温度时涂层16的剥落。如文中进一步讨论,在大约预定操作温度及更高温度时,涂层16可为顺应的(或依从的),使得其变形或流动以适形于密封槽口的一个或更多密封表面的任何表面不平度。因此,涂层16可构造成在此类温度下不处于压缩。

密封件10的预定操作温度和预定操作压力可为预定值,在该预定值时密封件10的涂层16可操作以适形于(例如变形或流动)密封槽口表面的表面不平度并保持附接至垫片12。例如,密封件10的预定操作温度和预定操作压力可为预定值,在该预定值时密封件10的涂层16可操作以变形或流动(例如,弹性地或粘弹性地)来适形于密封槽口表面的表面不平度并且保持附接至垫片12。然而,密封件10的涂层16还可操作以在不同于预定操作温度和预定操作压力的温度和压力下适形于密封槽口表面的表面不平度并且保持附接至垫片12。例如,密封件10的预定操作温度和预定操作压力可为预定的最小值,在该预定最小值时密封件10的涂层16可操作以适形于密封槽口表面的表面不平度并且保持附接至垫片12。在此类实施例中,密封件10的涂层16可操作以在大于预定最小操作温度和压力的温度和压力下适形于密封槽口表面的表面不平度并且保持附接至垫片12。

密封件10的预定操作温度和预定操作压力可与密封件10在其中使用的特定涡轮机的操作温度和操作压力相关或可与其不相关。在一些实施例中,密封件10可针对特定涡轮机的特定密封槽口构造或使用,使得密封件10的预定操作温度和预定操作压力等于或小于涡轮机的密封槽口中的操作温度和操作压力。这样,密封件10的涂层16可变形或流动以当密封件10在涡轮机中使用时适形于特定涡轮机的密封槽口表面的表面不平度并且保持附接至垫片12。在一些实施例中,预定操作温度可为至少750华氏度。在一些其它实施例中,预定操作温度可为至少1000华氏度或至少1500华氏度。预定操作压力可为起作用以迫使密封件10的涂层16抵靠一个或更多表面例如密封槽口表面的预定压力。例如,预定操作压力可为横跨密封件10起作用以迫使密封件10的涂层16抵靠一个或更多表面的预定强度的压力,例如横跨密封件10起作用以迫使密封件10的涂层16抵靠密封槽口的密封槽口表面的压力(当密封件10安装在密封槽口中时)。如下文进一步地阐释,预定操作压力可为两个或更多压力的差动压力,该两个或更多压力按净量计起作用以迫使密封件10的涂层16抵靠一个或更多表面,例如密封槽口表面。在一些实施例中,预定操作压力可为至少5psi。在一些实施例中,预定操作压力可在5psi至50psi的范围内,以及在一些实施例中预定操作压力可在5psi至200psi的范围内。

密封件10的预定操作温度和预定操作压力可为相关的特性。例如,密封件10的涂层16可操作以在预定操作压力越大而预定操作温度越低时变形或流动来适形于密封槽口表面的表面不平度并且保持附接至垫片12。类似地,密封件10的涂层16可操作以在预定操作温度越高而预定操作压力越低时变形或流动来适形于密封槽口表面的表面不平度并且保持附接至垫片12。这样,密封件10的预定操作温度和预定操作压力可一致地(或协调地)允许密封件10的涂层16可操作以变形或流动来适形于密封槽口表面的表面不平度并保持附接至垫片12。

如上文所述,涂层16可在通过不同方式的预定操作温度和预定操作压力下变软并适形于密封槽口表面的表面不平度,同时保持联接至金属垫片12。在一些实施例中,涂层16可为在预定操作温度下变得相对较软的无机涂层,使得在预定操作压力下金属涂层16变形或流动以适形于密封槽口表面的表面不平度,同时保持联接至金属垫片(取决于对应密封槽口中的温度和压力)。在一种形式中,涂层16可为在预定操作温度下变得相对较软的金属涂层,使得在预定操作压力下金属涂层16变形以适形于密封槽口表面的表面不平度,同时保持联接至金属垫片12(取决于对应密封槽口中的温度和压力)。这样,金属涂层16可有效地减小在密封槽口表面和密封件10的涂层16的界面处的泄漏流动面积。金属涂层16可在预定操作温度和预定操作压力下塑性地和/或弹性地变形。在一些此类实施例中,密封件10的金属涂层16的预定操作温度可为至少1500华氏度,以及预定操作压力可为至少5psi。

密封件10的金属涂层16可为在预定操作温度和预定操作压力下适形于密封槽口表面的表面不平度但保持联接至垫片12的任何金属材料。金属涂层16的金属材料还可防止垫片12的氧化。金属涂层16的熔融温度可高于预定操作温度。

在一些实施例中,金属涂层16可为铜合金。例如,金属涂层16可包括与铜成合金的铝,使得形成保护性氧化铝氧化层以防止铜的氧化。在一些实施例中,铜合金金属涂层16可为大约90%重量的铜和大约10%重量的铝。

在另一种形式中,涂层16可为玻璃涂层,其在预定操作温度和预定操作压力下变软并变形或流动以适形于密封槽口表面的表面不平度,同时保持联接至金属垫片12。这样,玻璃涂层16可有效地减小密封槽口表面和密封件10的涂层16的界面处的泄漏流动面积(取决于密封槽口表面处的温度和压力)。玻璃涂层16可在预定操作温度和预定操作压力下变形或流动(例如,弹性地或粘弹性地),同时保持联接至金属垫片12。在一些实施例中,玻璃涂层16构造成使得在预定操作温度和预定操作压力下,玻璃涂层16变“软”并流动到由密封槽口表面的表面不平度所形成的凹陷部中并且保持联接至金属垫片12(取决于密封槽口表面处的温度和压力)。例如,玻璃涂层可包括软化点接近或高于密封件12的操作温度(例如,在密封件的操作温度的20%内)的玻璃或玻璃状材料。在一些实施例中,具有玻璃涂层16的密封件10的预定操作温度可为至少750华氏度,以及预定操作压力可为至少5psi。在一些此类实施例中,玻璃涂层16可为硼硅酸盐玻璃。在一些实施例中,具有玻璃涂层16的密封件10的预定操作温度可为至少1000华氏度,以及预定操作压力可为至少5psi。

在一些实施例中,玻璃涂层16的粘度可足够高而使得玻璃涂层16在预定操作温度和预定操作压力下不与金属垫片12脱离(也即,涂层16的至少一部分不与垫片12或涂层16的其它部分变得脱离)。例如,玻璃涂层16可包括适合的膨胀匹配填料,其有效地控制软化的玻璃涂层16在预定操作温度和压力下的流动以防止玻璃涂层变得与金属垫片12脱离,但保持可变形或可流动的性质,使得涂层16流动(例如,粘弹性地)以适形于密封槽口表面的表面不平度(取决于对应密封槽口中的温度和压力)。

玻璃涂层16可包括玻璃相和氧化物。在一些实施例中,玻璃涂层16的玻璃相可包括二氧化硅、氧化硼、五氧化二磷和氧化铝中的至少一种。在一些实施例中,玻璃涂层的氧化物可包括碱金属、碱土金属和稀土金属中的至少一种的氧化物。涂层16还可包括用以优化玻璃涂层16的流变学性能和/或流动(例如粘弹性)性能的其它材料,使得其在预定操作温度和预定操作压力下适形于密封槽口表面的表面不平度,同时保持联接至金属垫片12。例如,玻璃涂层16可包括优化涂层16的流变学性能和流动(例如,粘弹性)性能的作为二氧化钛、氧化锆、氧化铌、氧化钽和二氧化铪中的至少一种的氧化物。

在一些实施例中,玻璃涂层16可包括操作以促进涂层16粘附至金属垫片12的材料。例如,玻璃涂层16可包括金属氧化物和/或促进涂层16粘附至金属垫片12和/或促进金属垫片12的抗氧化性的其它粘附促进剂。玻璃涂层16可包括釉质研磨表层金属垫片12以促进涂层16粘附至金属垫片12和/或促进金属垫片12的抗氧化性。在一些实施例中,玻璃涂层16可包括氧化铁、氧化铬、氧化铜、氧化钴、氧化钼、氧化钒、氧化锌和氧化锑中的至少之一以促进涂层16粘附至金属垫片12。在一些实施例中,玻璃涂层16可包括填料,该填料优化在预定操作温度下涂层16的流动性能,使得玻璃涂层16在预定操作温度和预定操作压力下流动以适形于密封槽口表面的表面不平度,同时保持联接至金属垫片12。在一些此类实施例中,玻璃涂层16的填料可包括至少一种耐火氧化物。例如,玻璃涂层16的填料可包括稳定的氧化锆、稳定的二氧化铪、方石英、氧化铝铝酸盐、碱土铝酸盐、稀土铝酸盐、钛酸盐、锆酸盐、铪酸盐、铌酸盐、钽酸盐、钨酸盐和钼酸盐中至少之一。

在另一种形式中,涂层16可为釉质涂层,其在预定操作温度和预定操作压力下变软并变形或流动以适形于密封槽口表面的表面不平度,同时保持联接至金属垫片12。这样,釉质涂层16可有效地减小密封槽口表面和密封件10的涂层16的界面处的泄漏流动面积(取决于对应密封槽口中的温度和压力)。釉质涂层16可在预定操作温度和预定操作压力下变形或流动(例如,弹性地或粘弹性地),同时保持联接至金属垫片12。在一些实施例中,釉质涂层16可构造成使得在预定操作温度和预定操作压力下,釉质涂层16变“软”并流动到由密封槽口表面的表面不平度所形成的凹陷部中并且保持联接至金属垫片12(取决于密封槽口表面处的温度和压力)。在一些实施例中,具有釉质涂层16的密封件10的预定操作温度可为至少750华氏度,以及预定操作压力可为至少5psi。在一些其它实施例中,具有釉质涂层16的密封件10的预定操作温度可为至少1000华氏度,以及预定操作压力可为至少5psi。

在一些实施例中,釉质涂层16可包括搪瓷釉质组成物或由其形成,例如能够涂覆金属垫片12并防止其氧化的搪瓷釉质组成物。在一些实施例中,釉质涂层16可包括玻璃相和填料,它们形成在涂层16和金属垫片12的界面处粘结性地结合的不可透过的釉质涂层16。在一些实施例中,釉质涂层16可包括与垫片12的热膨胀系数曲线(profile)类似的热膨胀系数曲线,但使得釉质涂层16在密封件10从环境温度到至少大约预定预定操作温度的热循环负载期间处于压缩应力下。在一些实施例中,釉质涂层16可为由FERRO公司(俄亥俄州梅菲尔德高地市)销售的A-418釉质。

在一些实施例中,釉质涂层16的玻璃相可包括碱金属铝硼磷硅酸盐和碱土金属铝硼磷硅酸盐中至少之一。在一些实施例中,釉质涂层16的填料可包括耐火氧化物,其优化釉质涂层16的流变特性和光洁度,使得涂层16在预定操作温度和预定操作压力下流动并保持联接至金属垫片12。例如,釉质涂层16的此类耐火氧化物可包括粘土、滑石、矾土和硅石中的至少之一。釉质涂层16的填料还可包括下述氧化物,该氧化物提供对釉质涂层的软化点、粘附和结晶的控制,使得涂层16在预定操作温度和预定操作压力下流动并保持联接至金属垫片12。例如,釉质涂层16的此类氧化物可包括稀土氧化物、过渡金属氧化物和耐火氧化物例如二氧化钛、氧化锆、氧化锑、氧化铌或氧化钽中的至少之一。釉质涂层16的填料还可包括纤维耐火填料,其提供应变耐受性,使得涂层16在预定操作温度和预定操作压力下流动并保持联接至金属垫片12。例如,釉质涂层16的此类纤维耐火填料可包括氧化铝纤维和氧化锆纤维中的至少之一。

在又一种形式中,涂层16可为陶瓷涂层,其在预定操作温度和预定操作压力下变软并变形或流动以适形于密封槽口表面的表面不平度,同时保持联接至金属垫片12。这样,陶瓷涂层16可有效地减小在密封槽口表面和密封件10的涂层16的界面处的泄漏流动面积(取决于对应密封槽口中的温度和压力)。陶瓷涂层16可在预定操作温度和预定操作压力下变形或流动(例如,弹性地或粘弹性地),同时保持联接至金属垫片12。在一些实施例中,陶瓷涂层16构造成使得在预定操作温度和预定操作压力下,陶瓷涂层16变“软”并流动到由密封槽口表面的表面不平度所形成的凹陷部中并且保持联接至金属垫片12(取决于对应密封槽口表面中的温度和压力)。在一些实施例中,具有陶瓷涂层16的密封件10的预定操作温度可为至少750华氏度,以及预定操作压力可为至少5psi。在一些其它实施例中,具有陶瓷涂层16的密封件10的预定操作温度可为至少1000华氏度,以及预定操作压力可为至少5psi。

在一些实施例中,陶瓷涂层16可包括结晶陶瓷材料。例如,陶瓷涂层16可包括稳定的氧化锆。在一些实施例中,陶瓷涂层16可由玻璃状材料形成。例如,陶瓷涂层16可由玻璃状玻璃料(或釉料,frit)形成。在一些实施例中,陶瓷涂层16可为由FERRO公司(俄亥俄州梅菲尔德高地市)销售的玻璃料5213。在一些实施例中,陶瓷涂层16可由玻璃状材料和结晶烧结助剂形成。例如,陶瓷涂层16可由非反应性可流动(例如,粘弹性的)玻璃状材料和/或CuO烧结助剂形成。

在一些实施例中,陶瓷涂层16可由玻璃状材料和粘合剂材料(以及可能地,结晶烧结助剂)形成。例如,陶瓷涂层16可由与陶瓷材料(以及可能地,烧结助剂)结合的高温粘合剂材料形成。在一些实施例中,高温粘合剂材料可为碱金属硅酸盐和/或磷酸铝。粘合剂材料可包括细小晶粒尺寸和可流动(例如,粘弹性)性质,并且陶瓷涂层16的粘合剂材料的此类特性可使陶瓷涂层16能够在预定操作温度和预定操作压力下流动以适形于密封槽口表面的表面不平度,同时保持联接至金属垫片12。如上文所述,陶瓷涂层16可由包括烧结助剂的材料形成。例如,陶瓷涂层16可由包括高温聚合物前体(例如,硅氮烷和硅氧烷)的材料形成,该高温聚合物前体形成玻璃状碳氧化物或氮氧化物作为烧结助剂。在一些其它实施例中,陶瓷涂层16可由包括不是聚合物前体的烧结助剂的材料形成。陶瓷涂层16还可包括纤维耐火填料,其提供应变耐受性,使得陶瓷涂层16在预定操作温度和预定操作压力下流动并保持联接至金属垫片12。例如,陶瓷涂层16的此类纤维耐火填料可包括氧化铝纤维和氧化锆纤维中的至少之一。

图3显示示例性槽口密封组件110的截面视图,该槽口密封组件定位在示例性密封槽口内以密封涡轮构件例如定子构件之间的示例性接合处。示例性槽口密封件110基本上类似于上文所述图1和图2的示例性槽口密封组件10,并且因此冠以“1”的同样的参考标号用于表示同样的方面或功能,并且上文涉及此类方面或功能(以及其备选实施例)的描述同等地适用于密封件110。图3示出示例性涡轮机的一部分的截面图,该示例性涡轮机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,以及安装在由第一和第二构件142、144所形成的密封槽口中的示例性复合槽口密封件110。第一和第二涡轮构件142、144可分别为第一和第二定子构件,例如第一和第二定子的第一和第二喷嘴。在其它实施例中,第一和第二构件142、144可为任何其它邻近的涡轮机械构件,例如静止的或平动和/或旋转(也即,运动)的涡轮构件。换言之,密封件110可构造成用于涡轮机械构件的任何数目或类型的密封槽口或结合其使用,该密封槽口需要密封件来减小构件之间的泄漏。

图3中所示构件142、144和密封件110的截面沿着结构的宽度截取,从而显示该结构的示例性宽度和厚度/高度。注意的是,图3中所示结构的相对宽度、厚度和截面形状为示例性的,并且该结构可包括任何其它的相对宽度、厚度和截面形状。另外,该结构的长度(穿过图3的纸面延伸)可为任何长度,以及该结构在长度方向上的形状和构造可为任何形状或构造。还注意的是,尽管示出为仅两个示例性涡轮构件142、144形成一个密封槽口,但多个构件可形成彼此连通的多个密封槽口。例如,多个涡轮构件可周向地布置成使得由此形成的密封槽口也周向地布置和彼此连通。在此类实施例中,密封件110可构造成跨越多个密封槽口以密封多个间隙或接合处并且由此减小多个涡轮构件之间的泄漏(和/或可采用多个密封件110)。

如图3中所示,第一和第二相邻涡轮构件142、144可彼此隔开,使得接合处、间隙或通路190延伸在第一和第二相邻构件142、144(例如定子)之间。接合处190可允许在第一和第二涡轮构件142、144之间的流动,例如空气流。在一些构造中,第一和第二涡轮构件142、144可定位在第一空气流150例如冷却空气流和第二空气流160例如热燃烧空气流之间。注意的是,用语“空气流”在文中用来描述任何材料或组成物(或者材料或组成物的组合)平移穿过第一和第二涡轮构件142、144之间的接合处190的运动。第一空气流150可大于第二空气流160,如下文进一步阐释。

为了接纳跨越经过接合处190的密封件且由此阻塞或以其它方式切断接合处190,第一和第二相邻构件142、144可分别包括槽口,如图3中所示。在示例性显示的实施例中,第一构件142包括第一密封槽口170以及第二构件包括第二密封槽口180。第一和第二密封槽口170、180可具有能够在其中接纳密封件的任何尺寸、形状或构造。例如,如在图3中示出的示例性实施例中所示,第一和第二密封槽口170、180可基本上彼此类似并且以镜像关系定位来共同地限定纯(或基本的)密封槽口或腔,该密封槽口或腔从第一构件142内延伸、横跨接合处190并且进入第二构件144中。以此种方式,该对第一和第二密封槽口170、180可共同地形成密封槽口或腔以支承密封件110的相对部分,使得密封件110横跨或经过在相邻构件142、144之间延伸的接合处190。

在其中第一和第二涡轮构件142、144邻近的一些布置中,第一和第二密封槽口170、180可构造成使得它们基本上对准(例如,以镜像或对称的关系)。然而,由于制造和组装缺陷和/或偏差以及在使用期间的热膨胀、移动等,第一和第二密封槽口170、180可为偏斜的、扭曲的、成角度的或以其它方式未对准。在其它情况中,第一和第二密封槽口170、180可保持成镜像或对称关系,但第一和第二密封槽口170、180的相对定位可改变(例如根据使用、磨损或操作状况)。用语“未对准”在文中用来涵盖在其中相比于标称或初始位置或构造而言密封槽口具有改变的相对位置或定向的任何情况。

对于图3的示例性第一和第二涡轮构件142、144的示例性第一和第二密封槽口170、180和示例性密封件110,在未对准构造(未示出)中示例性密封件110可足够柔性以引起未对准和使涂层116与第一和第二密封槽口170、180保持密封接触来有效地切断或消除在第一和第二涡轮构件142、144之间延伸的接合处190,从而降低或防止第一和第二空气流150、160相互作用。

如图3中所示,第一和第二空气流150、160可与接合处190相互作用,因为第一空气流150强于第二空气流160,使得该第一空气流成为抵靠密封件110的涂层116的外表面118(或者如果在垫片112的该部分上不存在涂层则为垫片112)起作用并迫使密封件110的涂层116的密封表面或侧面120分别抵靠第一和第二密封槽口170、180的第一侧表面135、145的“驱动”空气流。第一空气流150(例如,与第二空气流160相协作)可由此形成由第一和第二密封槽口170、180所形成的基本密封槽口内的操作压力,其起作用以迫使密封件110的涂层116的密封表面或侧面120分别抵靠第一和第二密封槽口170、180的第一侧表面135、145。在一些实施例中,基本密封槽口内的操作压力可大约为密封件110的预定操作压力或更高。类似地,由第一和第二密封槽口170、180所形成的基本密封槽口内的温度(例如,至少其第一侧表面135、145处的温度)可处于大约或高于密封件110的预定操作温度的操作温度。

在其中由第一和第二涡轮构件142、144所形成的密封槽口的操作压力和操作温度为处于或高于密封件110的预定操作压力和预定操作温度(如上文所述)的实施例中,涂层116可适形于第一侧表面135、145的表面不平度并且保持联接至金属垫片以减小经由接合处或间隙190而越过密封件110的泄漏。例如,如上文所述和图4中所示,在此种情况中涂层116可在保持联接至金属垫片112的同时变形或流动以适形于第一侧表面135、145的表面不平度且因此减小越过密封件110的泄漏。在一些实施例中,在此种情况中涂层116可流动(例如,粘弹性地)但保持联接至金属垫片112以适形于第一侧表面135、145的表面不平度,由此减小越过密封件110的泄漏。如上文所述,第一侧表面135、145的表面不平度可随用于形成第一和第二密封槽口170、180的制造工艺(或多个制造工艺)例如经由放电机加工工艺而变。第一侧表面135、145的表面不平度可形成大于大约1微米并且在一些实施例中高达大约12.5微米的表面粗糙度Ra。

如同样在图4中所示,涂层116可适形于第一侧表面135、145的表面不平度(并且保持附接至垫片112)而完全无需填充由表面不平度所形成的一个或更多凹陷部。确切而言,在一些实施例中,涂层116可变形以通过部分地或流动到由表面不平度所形成的凹陷部中的至少之一中来适形于第一侧表面135、145的表面不平度(并且保持附接至垫片112)。这样,涂层116可有效地减小侧表面135、145和密封件110的涂层116的密封表面或侧面120的界面处的泄漏流动面积且由此减小越过密封件110的泄漏。在一些其它实施例中,涂层116可通过变形或完全地流动到由表面不平度所形成的凹陷部中的至少之一中来适形于第一侧表面135、145的表面不平度(并且保持附接至垫片112)。

密封件110(和/或涂层166)可足够柔性以作为由第一空气流150所施加的压力(例如,高于由第二空气流160所施加的压力)(也即密封槽口内的操作压力)的结果而变形(例如,弹性地)来解决第一和第二密封槽口170、180的表面不平度(和/或二者之间的未对准),但足够刚性以抵抗被“折叠”或以其它方式“推动”到接合处190中。换言之,示例性密封件110可优选为足够柔性,但仍然足够刚性,以经由第一空气流150的力(也即,密封槽口内的操作压力)保持密封件110的涂层116的密封表面或侧面120与第一侧表面135、145的密封接合。除了足够柔性(在所有方向上)以有效地密封接合处190(例如,由于第一侧表面135、145的表面粗糙度和/或未对准),示例性密封件110还可足够刚性以满足组装要求。

密封件110的大小可为任何尺寸,但可取决于密封件110设计成安装在其中的构件142、144或至少与该构件相关。示例性密封件110的厚度T1可小于第一和第二密封槽口170、180的厚度T2,且因此小于当第一和第二相邻构件142、144已组装时由第一和第二密封槽口170、180所产生的基本槽口的厚度T2。在一些实施例中,示例性密封件110的厚度T1可优选地在大约0.01英寸至大约¼英寸的范围内,且更优选地在大约0.05英寸至大约0.1英寸的范围内。类似地,密封件110的宽度W1可小于分别由第一和第二构件142、144的第一和第二槽口170、180所产生的基本槽口加上当构件142、144安装成彼此邻近时该构件142、144之间的间隙190的宽度W2。在一些实施例中,示例性密封件110的宽度W1可优选地在大约0.125英寸至大约0.75英寸的范围内。

如在图3中示出的实施例中所示,例如,密封件110可定位和布置在密封槽口(也即,第一和第二密封槽口170、180)内,使得第一或冷却空气流150抵靠涂层116(或密封件110)的外表面118起作用以迫使涂层116的密封侧面或表面120抵靠第一和第二密封槽口170、180的第一侧表面135、145。如同样在图3中所示,第二或热空气流160可作用在涂层116的密封侧面或表面120上,且由此与冷却空气流150相反(至少部分地)。然而,第一或冷却空气流150可抵靠密封件110的外表面118施加力,该力大于由第二或热空气流160施加在密封件110的密封侧面或表面120上的反向力。这样,第一或冷却空气流150的差动压力或净压力(也即第一或冷却空气流150的高于第二或热空气流160的任何反向力的力)可横跨密封件110起作用以迫使密封件110的涂层116抵靠第一和第二密封槽口170、180的第一侧表面135、145。因此,第一或冷却空气流150的差动压力或净压力可为密封件110的操作压力。在图3和图4中所示的实施例中,第一或冷却空气流150的差动压力或净压力(也即,密封槽口中的操作压力)等于或大于密封件110的预定操作压力。然而,在其它的实施例中,第一或冷却空气流150的差动压力或净压力(也即,密封槽口中的操作压力)可小于密封件110的预定操作压力。

由于垫片112和/或涂层116的不可透过的性质以及涂层116的适形性质,密封件110因此可防止冷却空气流150移动穿过间隙190并进入第二或热燃烧空气流160中。另外,涂层116保护金属垫片112免受燃烧空气流160的高温。这样,至少密封件110的涂层116的密封侧面或表面120(例如,与示例性第一和第二密封槽口170、180的示例性第一侧面135、145或其它密封表面相互作用的表面)在其变形或流动之前的形状和构造可与密封件110安装在其中的槽口142、144的形状和构造相关。换言之,密封件110的涂层116的至少密封侧面或表面120在其变形或流动之前的形状和构造(例如其轮廓、表面纹理等)可构造成确保与密封件110安装在其中的第一和第二密封槽口170、180密封接合。例如,在图3中的所示实例中,密封件110的涂层116的密封侧面或表面120可为基本上光滑和平坦的,以基本上邻接或以其它方式基本上接合第一和第二密封槽口170、180的基本上平坦的第一侧表面135、145(在涂层116的变形或流动以适形于第一侧表面135、145的表面不平度之前)。在一些备选实施例中(未示出),密封件110的涂层116的至少密封侧面或表面120的形状和构造可成型为或构造成不同于第一和第二密封槽口170、180的对应密封表面(例如图3中所示第一和第二密封槽口170、180的示例性第一侧表面135、145)的形状和构造。

文中所揭示的密封件提供了类似于对于传统槽口密封件(例如,实心的金属垫片密封件)而言可能的或比其更大的低泄漏率,同时消除了当应用于现代高温涡轮机械时的硅化物形成、氧化、热蠕变和/或增大的磨损顾虑。另外,文中所揭示的密封件通过适形于密封槽口表面的表面不平度来减小泄漏,同时保持附接或联接至密封件。这样,密封件能够适应密封槽口表面的表面不平度方面的变化。在一些实施例中,密封件的涂层可柔软且由此能够在预定操作温度和预定操作压力下变形或流动(例如,弹性地或粘弹性地)从而起作用以迫使涂层抵靠密封槽口表面,同时保持联接至下方的垫片,且由此能够至少部分地适形于密封槽口表面的表面不平度(当密封槽口包括大约或高于预定操作温度的温度和/或大约或高于预定操作压力的压力时)以减小经由涡轮构件之间的间隙越过密封件的泄漏。而且,文中所揭示的密封件相比于现有密封件可不易受制造偏差的影响。因此,文中所揭示的密封件在降低制造和操作风险的情况下减小了泄漏,并且适用于OEM和改型应用二者。

文中所揭示的密封件的涂层可采用任何形式和可通过任何方法来形成在金属垫片上。例如,涂层可配制为含水或非水溶剂中的浆料,带有或不带有其它添加剂,例如表面活性剂、分散剂、润湿剂、有机粘合剂和/或电解质盐。又如,涂层可采用任何技术例如喷涂(sparing)、浸涂、洗涂等施用于垫片上。在一些实施例中,涂层可通过湿涂和后续热处理(在涂层干燥之后)来形成在金属垫片上以使不可透过的层致密和形成在垫片上,该层防止在涡轮密封槽口的操作状况下金属垫片的金属氧化。

应当理解,上述描述旨在为例示性的而并非限制。本领域普通技术人员可在此作出许多改变和修正而并不脱离如由下述权利要求及其等同方案所限定的本发明的总体精神和范围。例如,上述实施例(和/或其方面)可彼此结合地使用。此外,可作出许多修正来使特定情势或材料适应各种实施例的教导而并不脱离它们的范围。尽管文中所述材料的大小和类型旨在限定各种实施例的参数,但它们绝非限制而仅是示例性的。许多其它实施例对于本领域普通技术人员在研读上述描述后将是显而易见的。因此,各种实施例的范围应参照所附权利要求结合此类权利要求所给予的等同方案的整个范围来确定。在所附权利要求中,用语“包含”和“在其中”用作相应用语“包括”和“其中”的简单英文同等表达。而且,在以下权利要求中,用语“第一”、“第二”和“第三”等仅是用作标记,而并非意图对其宾语施加数值要求。此外,用语“可操作地连接”在文中用来表示由分离的不同构件直接地或间接地联接以及构件一体地形成(也即,整体的)所引起的连接。另外,对于以下权利要求的限制并未采用功能+装置的格式书写而且并不意图基于美国专利法(35U.S.C.)第112条第六段来解释,除非此类权利要求限制明确地采用短语“用于……的装置”,其中省略号表示另一结构的功能空位的表述。应当理解,上文描述的所有此类目的或优点并非必然地根据任何具体实施例都可实现。因此,例如,本领域普通技术人员将认识到文中所述系统和技术可采用实现或优化如文中所教导的一个优点或一组优点的方式来实施或施行而并不必然地实现如可在文中教导或暗示的其它目的或优点。

尽管本发明仅结合有限数量的实施例进行了详细地描述,但应当容易理解本发明并不受限于此类公开的实施例。确切而言,本发明可经修改以结合任何数量的变型、变体、替换方案或等同布置,它们此前并未描述,但与本发明的实质和范围相当。另外,尽管已描述了本发明的各种实施例,但应当理解,本公开内容的方面可仅包括所述实施例中的一些。因此,本发明不应视作为受限于上述描述,而是仅由所附权利要求的范围来限制。

本书面描述采用实例来揭示本发明(包括最佳模式),并且还使得本领域的普通技术人员能够实施本发明,包括制作和使用任何装置或系统以及执行任何所并入的方法。本发明可取得专利的范围由权利要求限定,并且可包括本领域普通技术人员想到的其它实例。如果此类其它实例具有与权利要求的书面语言并无不同的结构元件或者如果此类其它实例包括与权利要求的书面语言并无实质区别的同等结构元件,则认为此类其它实例处在权利要求的范围内。

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