具有冷却通路和计量冷却的密封件的制作方法
【专利摘要】本申请提供了在燃气轮机中面向高压冷却空气流和热气体路径的构件之间使用的密封件。密封件可包括第一垫片、具有空气排出孔的第二垫片、定位在第一垫片与第二垫片之间的一个或更多个中间层，以及延伸穿过中间层以用于高压冷却空气流穿过其间且经由空气排出孔排入到热气体路径的一个或更多个冷却通路。
【专利说明】
具有冷却通路和计量冷却的密封件
技术领域
[0001]本申请和所得的专利大体上涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地涉及具有延伸穿过其间来用于计量的冷却的冷却通路的冷却的密封件等。
【背景技术】
[0002]总体而言，诸如燃气涡轮发动机等涡轮机包括延伸穿过其间的主气流通路。离开气流路径或进入气流路径的气体泄漏可降低总体燃气轮机效率、增加燃料成本且可能增大排放水平。副流也可在燃气涡轮发动机内使用，以冷却各种加热的构件。具体而言，冷却空气可从压缩机的后续级取得，以用于冷却加热的构件，且用于吹扫相邻构件之间的间隙和腔。例如，密封件可置于涡轮构件(诸如定子等)之间，以限制空气泄漏。然而，这些位置可面对非常高的温度和速度，这可导致严重的氧化且甚至密封件故障。当焚烧温度升高时，密封件(诸如包括在燃气涡轮发动机中的那些)的热负载相应地增大，导致缩短的密封件寿命、缩短的构件寿命和/或增加的密封件和构件磨损。
【发明内容】
[0003]本申请和所得的专利因此提供了一种用于在燃气涡轮发动机中面对高压冷却空气流和热气流路径的构件之间使用的密封件。密封件可包括第一垫片、具有第一冷却通路的第二垫片，以及第三垫片，其中第二垫片定位在第一垫片与第三垫片之间。第三垫片可包括内表面和外表面、部分地延伸到外表面中的凹入槽口，以及从凹入槽口延伸到内表面的计量开口。
[0004]本申请及所得的专利还提供了一种冷却定位在燃气涡轮发动机中的构件之间的密封件的方法。该方法可包括使高压冷却空气围绕密封件的第一侧流动，以及穿过第一冷却通路将高压冷却空气吸入密封件的第二侧上。该方法可包括穿过第二冷却通路将高压冷却空气引入与第二侧相对的密封件的第三侧上，以及穿过计量孔和围绕与第一侧相对的密封件的第四侧的凹入槽口将高压冷却空气引入热气体通路中。
[0005]本申请和所得的专利还提供了一种用于在燃气涡轮发动机中面对高压冷却空气流和热气体路径的构件之间使用的冷却的层叠密封件。冷却的层叠密封件可包括冷侧叠层，其具有在冷却的层叠密封件的第一边缘表面处的第一冷却切口。冷却的层叠密封件可包括热侧叠层，其具有外表面、内表面、延伸到具有从外表面测得的深度的热侧叠层中的凹入槽口，以及从内表面延伸到凹入槽口中的计量开口。冷却的层叠密封件可包括定位在冷侧叠层与热侧叠层之间的第一中间薄层。第一中间薄层可包括冷却的层叠密封件的第一边缘表面处的第二冷却切口，第二冷却切口与第一冷却切口对准，且延伸穿过第一中间薄层的厚度，第二冷却切口形成第一冷却通路，其从冷却的层叠密封件的第一边缘表面延伸至与热侧叠层的计量开口对准的第一冷却通路端，使得冷却空气可穿过冷却的层叠密封件从第二冷却切口流至热侧叠层的凹入槽口。
[0006]本发明的第一技术方案提供了一种用于在燃气涡轮发动机中面对高压冷却空气流与热气体路径的构件之间使用的密封件，包括:第一垫片；包括第一冷却通路的第二垫片；以及第三垫片，其中所述第二垫片定位在所述第一垫片与所述第三垫片之间，所述第三垫片包括:内表面和外表面;部分地延伸到所述外表面中的凹入槽口 ；以及从所述凹入槽口延伸至所述内表面的计量开口。
[0007]本发明的第二技术方案是在第一技术方案中，所述凹入槽口延伸所述第三垫片的厚度的一部分。
[0008]本发明的第三技术方案是在第二技术方案中，所述计量开口小于所述凹入槽口。
[0009]本发明的第四技术方案是在第一技术方案中，所述第一冷却通路从所述密封件的第一边缘表面处的第一端延伸至与所述第三垫片的所述计量开口对准的第二端，使得冷却空气可从所述第一冷却通路的所述第一端流至所述计量开口。
[0010]本发明的第五技术方案是在第四技术方案中，所述第一垫片包括与所述第二垫片的所述第一冷却通路的所述第一端连通的所述第一边缘表面处的第一冷却切口。
[0011]本发明的第六技术方案是在第五技术方案中，所述第一垫片包括与所述第一边缘表面相对的所述密封件的第二边缘表面处的第二冷却切口 ；以及所述第二垫片包括所述密封件的所述第二边缘表面处的第三冷却切口。
[0012]本发明的第七技术方案是在第六技术方案中，还包括定位在所述第一垫片与所述第二垫片之间的第四垫片，所述第四垫片包括:从所述密封件的所述第二边缘表面处的第三端延伸至与所述第三垫片的所述计量开口对准的第四端的第二冷却通路，使得冷却空气可从所述第二冷却通路的所述第三端流至所述计量开口。
[0013]本发明的第八技术方案是在第七技术方案中，所述第一冷却通路定位成相对于所述第二冷却通路成锐角。
[0014]本发明的第九技术方案是在第一技术方案中，所述凹入槽口延伸跨过所述第三垫片的宽度的一半以上。
[0015]本发明的第十技术方案是在第一技术方案中，所述密封件定位在所述燃气涡轮发动机的两个相邻静止构件之间。
[0016]本发明的第十一技术方案是在第一技术方案中，还包括与所述凹入槽口连通的多个计量开口。
[0017]本发明的第十二技术方案是在第一技术方案中，所述第一垫片和所述第三垫片具有一致的厚度。
[0018]本发明的第十三技术方案是在第一技术方案中，所是密封件为层叠密封件。
[0019]本发明的第十四技术方案是在第一技术方案中，还包括在所述第二垫片附近定位的多个垫片，使得所述多个垫片和所述第二垫片形成定位在所述第一垫片与所述第三垫片之间的中间层。
[0020]本发明的第十五技术方案提供了一种冷却定位在燃气涡轮发动机中的构件之间的密封件的方法，包括:使高压冷却空气围绕所述密封件的第一侧流动;将所述高压冷却空气穿过第一冷却通路吸入到所述密封件的第二侧上;将所述高压冷却空气穿过第二冷却通路吸入到与所述第二侧相对的所述密封件的第三侧上；以及将所述高压冷却空气穿过与所述第一侧相对的所述密封件的第四侧周围的计量孔和凹入槽口吸入到热气体路径中。
[0021]本发明的第十六技术方案提供了一种用于在燃气涡轮发动机中面对高压冷却空气流与热气体路径的构件之间使用的冷却的层叠密封件，包括:包括在所述冷却的层叠密封件的第一边缘表面处的第一冷却切口的冷侧叠层;热侧叠层，包括:外表面；内表面;具有从所述外表面测得的深度的延伸到所述热侧叠层中的凹入槽口 ；以及从所述内表面延伸至所述凹入槽口的计量开口；以及定位在所述冷侧叠层与所述热侧叠层之间的第一中间叠层，所述第一中间叠层包括:所述冷却的层叠密封件的所述第一边缘表面处的第二冷却切口，所述第二冷却切口与所述第一冷却切口对准，且延伸穿过所述第一中间叠层的厚度，所述第二冷却切口形成第一冷却通路，其从所述冷却的层叠密封件的所述第一边缘表面延伸至与所述热侧叠层的所述计量开口对准的第一冷却通路端，使得冷却空气可穿过所述冷却的层叠密封件从所述第二冷却切口流至所述热侧叠层的所述凹入槽口。
[0022]本发明的第十七技术方案是在第十六技术方案中，还包括:定位在所述冷侧叠层与所述第一中间薄层之间的第二中间薄层，其包括与所述第一边缘表面相对的所述冷却的层叠密封件的第二边缘表面处的第三冷却切口，其中所述第三冷却切口形成第二冷却通路，其从所述冷却的层叠密封件的所述第二边缘表面延伸至与所述第一冷却通路端和所述热侧叠层的所述计量开口对准的第二冷却通路端，使得冷却空气可穿过所述冷却的层叠密封件从所述第三冷却切口流至所述热侧叠层的凹入槽口。
[0023]本发明的第十八技术方案是在第十七技术方案中，所述第一冷却通路定位成相对于所述第二冷却通路成锐角。
[0024]本发明的第十九技术方案是在第十七技术方案中，所述冷侧叠层包括与所述第二中间叠层的所述第三冷却切口对准的所述冷却的层叠密封件的所述第二边缘表面处的第四冷却切口。
[0025]本发明的第二十技术方案是在第十九技术方案中，所述第一中间叠层包括与所述冷却的层叠密封件的所述第二边缘表面处的所述第三冷却切口和所述第四冷却切口对准的第五冷却切口 ；以及所述第二中间叠层包括与所述冷却的层叠密封件的所述第一边缘表面处的所述第一冷却切口和所述第二冷却切口对准的第六冷却切口。
[0026]在连同若干附图和所附权利要求时查阅以下详细描述时，本申请和所得专利的这些及其它特征和改善对于本领域的普通技术人员变得清楚。
【附图说明】
[0027]图1为示出压缩机、燃烧器和涡轮的燃气涡轮发动机的示意图。
[0028]图2为示出沿热气体路径定位的一定数目的构件的涡轮的局部侧视图。
[0029]图3为按照一个或更多个实施例的定位在相邻涡轮构件之间的冷却的密封件的截面视图。
[0030]图4为按照一个或更多个实施例的流过冷却的密封件的空气的示意性截面图。
[0031]图5为按照一个或更多个实施例的在冷却的密封件的相邻层之间流动的空气的示意性截面图。
[0032]图6-11示意性地示出了按照一个或更多个实施例的冷却的密封件的一层或更多层的局部顶视图和截面视图。
[0033]图12-13示出了按照一个或更多个实施例的冷却的密封件的局部透视图和端视图。
[0034]图14-16示出了按照一个或更多个实施例的冷却的密封件的示例性层的顶视图。
[0035]图解
10燃气涡轮发动机
15压缩机
20空气
25燃烧器
30燃料
35燃烧气体
40涡轮
45轴
50负载
55第一级喷嘴
60第一级轮叶
65第一级
70第二级喷嘴
75第二级
80隔板
85轴线
90密封件
100冷却的密封件
102第一燃气轮机构件
104第二燃气轮机构件
106第一密封件槽口
108第一削减面
110第二削减面
112第二密封件槽口
114削减面间隙
116接头密封件槽口
118第一边缘表面
120第一壁
122第二边缘表面
124第一壁
126第二壁
128第二壁
130第一层
132第一厚度
134顶面
136第一冷却切口
140第二层142第二厚度144第一冷却通路146第二冷却切口150第三层152第三厚度154第二冷却通路156第三冷却切口160第四层162第四厚度164计量开口166内表面168凹入槽口170冷却流172第一冷却流路径174第二冷却流路径176外表面180热气体路径182深度184深度200冷却流202第一冷却流路径204第一冷却切口206第二冷却切口208第二冷却路径210第三冷却切口212第三冷却路径214第一冷却通路220第四冷却路径222第四冷却切口224第五冷却路径226第五冷却通路230第二冷却通路250冷却的密封件252顶层254第一中间层256第二中间层258底层260方向262方向264方向
300冷却的密封件310第一层312第一宽度314第一冷却切口316第二冷却切口320第二层322第二宽度324第三冷却切口326第一冷却通路328宽度330第二端332第四冷却切口340第三层342第三宽度344第五冷却切口346第六冷却切口348第二冷却通路350宽度352第二端360第四层362第四宽度364凹入槽口366宽度368长度370宽度372厚度374深度376深度
400冷却的密封件410焊点420边缘430距离440边缘
450冷却的密封件460第一弯曲外层470第二弯曲外层500冷却的密封件502第一冷却路径 504第二冷却路径 506冷却孔 508第三冷却路径 510第四冷却路径 520冷却的密封件 522第一蛇线冷却路径 524第二蛇线冷却路径 526冷却孔
528第三蛇线冷却路径 530第四蛇线冷却路径 532冷却孔 540冷却的密封件 542第一蛇线冷却路径 544第二蛇线冷却路径。
【具体实施方式】
[0036]本公开内容的某些实施例包括由密封件槽口容纳和/或定位在相邻的静止或旋转燃气轮机构件之间的密封件。例如，密封件可定位在相邻的弓形喷嘴和/或燃气轮机的护罩构件之间，或构造成相对于彼此旋转的构件之间。相邻的弓形构件可包括外护罩、内护罩、喷嘴块和燃气轮机的隔板。各个相邻成对弓形构件之间有空间，诸如削减面间隙，其在燃气轮机的操作迫使弓形构件扩张时允许弓形构件扩张。密封件槽口可定位在空间之间以提供密封。密封件槽口可构造成固持密封件，且可大小确定成更大于密封件，以便防止连结，且允许构件的热增长。密封件槽口可限定在各个弓形构件的侧部上，以用于收纳与相邻弓形构件的相邻槽口协作的密封件。密封件可置于槽口中，以防止密封件的任一侧上的涡轮的区域之间的泄漏。这些区域可包括主气流路径和副冷却流。
[0037]在本公开内容的一些实施例中，密封件可为冷却的薄层密封件，其构造成符合失准的密封件槽口。如本文所述的冷却的密封件可保持或延长加高温度下的密封件寿命。冷却的密封件还可生成穿过密封件的冷却通道或通路的恒定或接近恒定的流，而不管密封件槽口内的密封件的位置。
[0038]现在参看附图，其中相似的数字表示若干视图各处的相似元件，图1示出了可在本文中使用的燃气涡轮发动机10的简图。燃气涡轮发动机10可包括压缩机15。压缩机15压缩空气20的进入流。压缩机15将空气20的压缩流送至燃烧器25。燃烧器25使空气20的压缩流与燃料30的加压流混合，且点燃混合物来产生燃烧气体35的流。尽管仅示出了单个燃烧器25，但燃气涡轮发动机10可任何数目的燃烧器25。燃烧气体35的流继而又输送至涡轮40。燃烧气体35的流驱动涡轮40以便产生机械功。在涡轮40中产生的机械功经由轴45驱动压缩机15，以及诸如发电机等的外部负载50。
[0039]燃气涡轮发动机10可使用天然气、各种类型的合成气和/或其它类型的燃料。燃气祸轮发动机10可为由General Electric公司(Schenectady, New York)提供的一定数目的不同燃气涡轮发动机中的任一种，包括但不限于诸如7或9系列重载燃气涡轮发动机等的那些。燃气涡轮发动机10可具有不同构造，且可使用其它类型的构件。其它类型的燃气涡轮发动机也可在本文中使用。多个燃气涡轮发动机、其它类型的涡轮和其它类型的发电设备也可在本文中一起使用。
[0040]图2示出了涡轮40的一部分。大体上描述了涡轮40可包括第一级喷嘴55和第一级65的第一级轮叶60。还示出了第二级75的第二级喷嘴70。本文可使用任何数目的级。喷嘴55，70可定位在隔板80上。任何数目的喷嘴70和隔板80可围绕轴线85沿周向定位。密封件90可定位在各对相邻的隔板80之间。密封件90可用于相邻隔板80或其它涡轮构件之间，以便防止冷却空气流20从压缩机15或在其它位置穿过其间的泄漏。如上文所述，密封件90可具有许多不同的构造。还可使用其它类型的密封件机构。本文中可使用其它构件和其它构造。[0041 ]图3绘出了按照本文所述的一个或更多个实施例的冷却的密封件100的实例。冷却的密封件100可定位在两个相邻燃气轮机构件(诸如，第一燃气轮机构件102和第二燃气轮机构件104)之间。具体而言，冷却的密封件100可定位在第一燃气轮机构件102和第二燃气轮机构件104的两个相邻削减面(slash face)之间，且可防止冷却流泄漏到热气体路径中。第一燃气轮机构件102和第二燃气轮机构件104可为弓形喷嘴和/或护罩构件，或在其它实施例中，可为其它静止或旋转燃气轮机构件。第一燃气轮机构件102可包括沿第一削减面108的第一密封件槽口 106。第二燃气轮机构件104可包括邻近第一削减面108的第二削减面110，以及对应于第一密封件槽口 106的第二密封件槽口 112。冷却的密封件100可定位在第一密封件槽口 106和第二密封件槽口 112中，以便形成第一削减面108与第二削减面110之间的密封件。在一些实施例中，冷却的密封件100可阻挡或以其它方式闭塞第一削减面108与第二削减面110之间的削减面间隙114。
[0042]接头密封件槽口可为构造成收纳或固持密封件的密封件槽口，且可由相邻的涡轮构件形成。例如，第一密封件槽口 106和第二密封件槽口 112可形成接头密封件槽口 116，冷却的密封件100定位在其中。接头密封件槽口 116可在一个或更多个维度上大于冷却的密封件110，以便在操作期间适应涡轮构件或冷却的密封件100的热增长。因此，冷却的密封件100可在接头密封件槽口 116内沿一个或更多个方向自由地移动。例如，如图3中所示，冷却的密封件100可定位在接头密封件槽口 116中，使得冷却的密封件100的第一边缘表面118与第二密封件槽口 112的第一壁120接触。冷却的密封件100的第二边缘表面122因此可与第一密封件槽口 106的第一壁124分开。类似地，如图3中所示，冷却的密封件100可与可为第二密封件槽口 112的下表面的第二壁126和可为第一密封件槽口 106的下表面的第二壁128接触。因此，冷却的密封件100可分别与第一密封件槽口 106和第二密封件槽口 112的上表面分开。冷却的密封件与接头密封件槽口 116的各种壁或部分之间的分离和/或距离的量可至少部分地基于接头密封件槽口 116与冷却的密封件100之间的大小的差异。尽管在该实例中描述为上表面和下表面，但这些用语仅用于相对定向描述，且不是绝对位置;〃上〃和〃下〃表面可在一些实施例中相反。
[0043]冷却的密封件100可包括一个或更多个层。在一些实施例中，冷却的密封件100可包括至少三层。一个或更多个层可由垫片(诸如金属垫片、织物垫片、织造垫片或它们的组合)形成。一个或更多个层可基本为平面的。在所示实施例中，冷却的密封件100包括第一层130、第二层140、第三层150和第四层160。冷却的密封件100的层130，140，150，160可形成三明治状的布置，使得各层均具有相同或基本相同的宽度，且层130，140，150，160的相应边缘表面形成冷却的密封件100的第一边缘表面118和第二边缘表面122。此外，第一层130可形成冷却的密封件100的〃顶部〃或上表面，且第四层160可形成冷却的密封件100的〃底部"或下表面，或反之亦然。第一层130和第四层160可形成冷却的密封件100的外层。
[0044]冷却的密封件100的一层或更多层可具有一致或相等的厚度。例如，第一层130可具有第一厚度132，第二层140可具有第二厚度142，第三层150可具有第三厚度152，且第四层160可具有第四厚度162。第一厚度132、第二厚度142、第三厚度152或第四厚度162中的一个或更多个可具有相等或不同的厚度。在图3中所示的实施例中，冷却的密封件100中的各层130，140，150，160均可具有相同的厚度。
[0045]冷却的密封件100可包括一个或更多个冷却通道或冷却通路，其延伸穿过冷却的密封件100的一个或更多个层130，140，150，160，以便冷却该冷却的密封件100。冷却该冷却的密封件100可导致延长的密封件寿命和/或减小的冷却的密封件100和相邻构件的疲劳。冷却的密封件100的冷却通路可具有沿冷却的密封件100的第一边缘表面118或第二边缘表面122的起点或第一端，且可将空气或其它流体引导穿过冷却的密封件100直至出口，其可在如本文所述的冷却的密封件100的第四层160处。
[0046]例如，在图3中，冷却流170可穿过第一削减面108与第二削减面110之间，且进入接头密封件槽口 116，以便冷却第一燃气轮机构件102和/或第二燃气轮机构件104和/或冷却的密封件100。冷却流130可为高压冷却流。在进入接头密封件槽口 116之后，冷却流170可冲击冷却的密封件100的第一层130的外表面(诸如顶面134)。冷却流170可围绕冷却密封件100重新引导。在所示实施例中，冷却流170可重新引导至第一冷却流路径172和第二冷却流路径174。
[0047]如本文所述，第一冷却流路径172可引导冷却流170穿过第一层130中的第一冷却切口 136且进入第二层140中的第一冷却通路144中。第一冷却通路144可从第二层140中的第二冷却切口 146形成和/或在其附近形成。如本文所述，例如，第二冷却切口 146可形成第一冷却通路144的第一端，且第一冷却通路144可从第一端延伸到第二端。冷却流170可沿第一冷却路径172继续穿过第一冷却通路144，穿过第三层150，且进入第四层160的计量开口164。计量开口 164可围绕第四层160的内表面166定位。在一些实施例中，计量开口 164可为计量孔，其具有一定直径和深度(例如，对于圆柱形孔)，且/或具有一定长度、宽度和深度(例如，对于矩形孔或其它几何形状)。计量开口 164可根据经过第四层160的冷却流170的期望流速确定尺寸。计量开口 164可与凹入槽口 168连通。凹入槽口 168可从外表面176延伸到第四层160中，且可具有小于或等于第四层160的厚度162的深度。例如，凹入槽口 168可具有从第四层160的外表面176测得的深度182。凹入槽口 168可位于计量开口 164处，且可不延伸冷却的密封件的长度。深度182可小于或等于第四层160的厚度162。深度182可构造成实现穿过计量开口 164的冷却流170的一定流速或流动速度。深度182可为从第四层160的内表面166测得的计量开口 164的深度184的函数或以其它方式与其相关，或反之亦然。例如，深度182可等于从第四层160的厚度162减去计量开口 164的深度184。在一些实施例中，计量开口164的长度或深度164可等于或小于第四层160的厚度164。
[0048]第二冷却路径174可将冷却流170引导穿过第三层150中的第三冷却切口 156，且引导到第三层150中的冷却通道或第二冷却通路154中。第二冷却通路154可从第三层150中的第三冷却切口 156形成且/或在其附近形成。如本文所述，例如，第三冷却切口 156可形成第二冷却通路154的第一端或起点，且第二冷却通路154可从第一端延伸至与第一冷却通路144和/或计量开口 164的第二端对准的第二端。冷却流170可沿第二冷却路径174继续穿过第二冷却通路154，且可与第一冷却路径172合并。合并的冷却流170可经过第四层160的计量开口 164。
[0049]冷却的密封件100可围绕接头密封件槽口116移动，导致由接头密封件槽口 116的表面阻挡凹入槽口 168的一部分。因此，凹入槽口 168可大小确定成使得凹入槽口 168的一部分无阻且/或与削减面间隙114连通，以便于冷却流170经由冷却的密封件100流至热气体路径180。在一个示例性实施例中，凹入槽口 168可具有等于或大于第四层160的宽度的一半的长度或宽度。热气体路径180可相对于冷却流170处于相对低压力。结果，压差可沿第一冷却通路170和第二冷却通路174将冷却流170吸入冷却的密封件100中，由此冷却该冷却的密封件100。冷却流170可经由计量开口 164流出，计量开口 164控制穿过冷却的密封件100和穿过凹入槽口 168进入低压气体路径180的流速。因此，冷却流170在其从冷却切口行进至计量开口 164时冷却该冷却的密封件100。其它实施例可包括附加或更少的冷却切口、冷却通路、计量开口和/或凹入槽口。
[0050]参看图4，图3的冷却的密封件100在独立截面视图中示为具有经过冷却的密封件100示出的一定数目的冷却路径。冷却的密封件100的实施例可包括一些或所有图4中所示的冷却路径。在图3中，冷却流200可冲击冷却的密封件的第一层130。如本文所述，冷却流200可在一定数目的进入点或冷却切口处进入冷却的密封件100。在进入冷却的密封件100之后，冷却流200可流过一个或更多个冷却通路，且经由计量开口(诸如计量孔和/或凹入槽口)流出冷却的密封件100。图4中，第一冷却路径202可包括冷却流200，其在第一层130的第一冷却切口204处进入冷却的密封件100中，且定位在冷却的密封件100的第一边缘表面122处。冷却流200可从冷却的密封件100的顶面134或从冷却的密封件100的一侧(诸如冷却的密封件122的第一边缘表面122)进入第一冷却切口 204。第一冷却路径202可继续穿过由从第二层140除去的材料形成的第二冷却切口 206。第二冷却切口 206可与第一冷却切口 204对准。在进入第二冷却切口 206之后，第一冷却路径202可与第二冷却路径208合并。第二冷却路径208可包括冷却流200，其从侧表面(诸如冷却的密封件100的第一边缘表面122)进入冷却的密封件100。
[0051 ] 合并的第一冷却路径202和第二冷却通路208可继续经由第二冷却切口 206流入由从第三层150除去的材料形成的第三冷却切口 210中。第三冷却切口 210可与第一冷却切口204和第二冷却切口 206中的任一者或两者对准。在进入第三冷却切口 210之后，第一冷却路径202和第二冷却路径208可与第三冷却路径212合并。第三冷却路径212可包括冷却流200，其从侧表面(诸如冷却的密封件100的第一边缘表面122)进入冷却的密封件100。
[0052]合并的第一冷却路径202、第二冷却路径208和第三冷却路径212可流过第一冷却通道或第一冷却通路214。第一冷却通路214可形成在第三层150中，且可从冷却的密封件100的第一边缘表面122延伸到冷却的密封件100的内部中。第一冷却通路214可延伸到与第四层160的计量开口 164对准的第二端。在流过第一冷却通路214之后，合并的第一冷却路径202、第二冷却路径208和第三冷却路径212可流过计量开口 164，且穿过凹入槽口 168来流出冷却的密封件100。
[0053]冷却流200还可在第四冷却路径220处流过冷却的密封件100。第四冷却路径220可包括在第一层130的第四冷却切口 222处进入冷却的密封件100的冷却流200。第四冷却切口222可定位成与第一层130的第一冷却切口 204相对且/或对准。例如，第四冷却切口 222可定位在与第一边缘表面122相对的第二边缘表面118处。冷却流200可从冷却的密封件100的顶面134或从冷却的密封件100的第二边缘表面118进入第四冷却切口 222中。第四冷却路径220可继续穿过由从第二层140除去的材料形成的第四冷却切口 224。第五冷却切口 224可与第四冷却切口 222对准，且可与第二层140的第二冷却切口 206相对且/或对准。在进入第五冷却切口 224之后，第四冷却路径220可与第五冷却路径226合并。第五冷却路径226可包括冷却流200，其从冷却的密封件100的第二边缘表面118进入冷却的密封件100。
[0054]合并的第四冷却路径220和第五冷却路径226可继续经由第五冷却切口 224流入第二冷却通道或第二冷却通路230中。第二冷却通路230可形成在第二层140中，且可从冷却的密封件100的第二边缘表面118延伸到冷却的密封件100的内部中。第二冷却通路230可延伸至与第四层160的计量开口 164和/或第一冷却通路214的第二端对准的第二端。在流过第二冷却通路230之后，合并的第四冷却通路220和第五冷却通路226可流过第一冷却通路214的第二端、流过计量开口 164且流过凹入槽口 168来流出冷却的密封件100。
[0055]取决于密封件槽口中的冷却的密封件100的位置，一些冷却路径可堵住，而其它冷却路径保持开启。因此，取决于哪一冷却流开启或在其它情况下无阻和/或密封件槽口中的冷却的密封件100的位置，冷却流200可在不同时间穿过不同冷却路径。在具有高压冷却流的实施例中，高压冷却空气与低压空气路径之间的压差因此将高压冷却空气吸入冷却的密封件100中。高压冷却空气因此在其行进穿过冷却的密封件100时冷却该冷却的密封件100。本文中可使用其它构件和其它构造。
[0056]参看图5，示出了如本文所述的冷却的密封件250的实施例。冷却的密封件250可由至少三层形成，诸如两个外层和一个或更多个中间层。如本文所述的冷却的密封件可利用诸如层叠(例如，层叠密封层)、铸造(例如，铸造为一件式密封件)、焊接、核心打印和其它制造方法的方法形成。例如，冷却的密封件250可具有顶层252、第一中间层254、第二中间层256和底层258。用语"底部"、"顶部"、"侧部"、"端部"、"第一"、"第二"等用于仅相对定向的目的，且不作为绝对位置。顶层252可为冷却侧层，且可与冷却流接触。底层258可为热侧层，且可与热气体路径接触。冷却的密封件250可为层叠密封件，或可包括形成层叠的密封件的一个或更多个叠层。例如，各个层均可层叠至相邻层。由于层叠，故冷却流可经过相邻层中的间隙。例如，冷却流可沿方向260穿过顶层252与第一中间层254之间。冷却流可沿方向262穿过第一中间层254与第二中间层256之间。冷却流可沿方向264穿过第二中间层256与底层258之间。尽管方向262和264绘制为对准的，但冷却流可沿任何方向在冷却的密封件250的层之间流动。一些或所有冷却流方向可对准或不同。
[0057]参看图6-11，绘出了如本文所述的冷却的密封件的独立层。首先参看图6，绘出了冷却的密封件300的第一层310。第一层310可为冷却的密封件300的外层或中间层。第一层310为垫片，且可具有第一宽度312。第一层310可具有由从第一层310除去的材料形成的第一冷却切口 314。第一层310可具有对应的第二冷却切口 316，其与第一冷却切口 314相对且对准。第一冷却切口 314和第二冷却切口 316可具有如图所示的半圆形几何形状，或可具有备选的几何形状。在一些实施例中，第一冷却切口 314和第二冷却切口 316均可具有不同的几何形状。
[0058]图7绘出了冷却的密封件300的第二层320。第二层320可为冷却的密封件300的外层或中间层，且可定位在第一层310附近。第二层320可为垫片，且可具有第二宽度322。第二宽度322可等于第一宽度312。第二层320可具有由从第二层320除去的材料形成的第三冷却切口 324。第三冷却切口 324可形成在第二层320中形成的第一冷却通路326的第一端或起始端。第三冷却切口324可具有与第一冷却通路326相同或不同的大小。在一些实施例中，第三冷却切口 324可大于第一冷却通路326，且可混合到第一冷却通路326中。第一冷却通路326可具有宽度328，其在第一冷却通路326的长度上一致或可变。第一冷却通路326可延伸到第二端330。第二端330可大小确定为等于宽度328，或可以更大，如图7中所示。在一些实施例中，第二端330可大小确定成等于冷却的密封件300的计量开口。第二端330可与冷却的密封件300的计量开口对准，且可具有适合的几何形状，诸如但不限于圆形或矩形。如图所示，第一冷却通路326可相对于第二层320中的一个或更多个边缘成角。在一些实施例中，第一冷却通路326可与第二层320的一个或更多个边缘对准。第一冷却通路326的角可影响冷却流速率和穿过冷却的密封件300的方向。第二层320可具有对应的第四冷却切口332，其与第三冷却切口 324相对且对准。第四冷却切口 332可与第一层310的第二冷却切口 316对准。
[0059]图8绘出了冷却的密封件300的第三层340。第三层340可为冷却的密封件300的外层或中间层，且可定位在第三层320附近。第三层340可为垫片，且可具有第三宽度342。第三宽度342可等于第一宽度312和/或第二宽度322。第三层340可具有由从第三层340除去的材料形成的第五冷却切口 344。第五冷却切口 344可与相应的第一层310和第二层320的第一冷却切口 314和/或第三冷却切口 324对准，且可具有相同的大小和/或几何形状。第三层340可具有对应的第六冷却切口 346，其与第五冷却切口 344相对且对准。第六冷却切口 346可与第一层310的第二冷却切口 316和/或第二层320的第四冷却切口 332对准。第六冷却切口 346可形成在第三层340中形成的第二冷却通路348的第一端或起始端。第六冷却切口 346可具有与第二冷却通路348相同或不同的大小。在一些实施例中，第六冷却切口 346可大于第二冷却通路348，且可混合到第二冷却通路348中。第二冷却通路348可具有宽度350，其在第二冷却通路348的长度上一致或可变。第二冷却通路348可大小确定成与第二层320的第一冷却通路326相同，且在一些实施例中，可形成第一冷却通路326的镜像。
[0060]第二冷却通路348可延伸到第二端352上，第二端352与第一冷却通路326的第二端330对准。第二端352可大小确定成等于第二冷却通路348的宽度350，或可以更大，如图8中所示。在一些实施例中，第二端352可大小确定成等于冷却的密封件300的计量开口。第二端352可与冷却的密封件300的计量开口对准，且可具有适合的几何形状，诸如圆形或矩形。如图所示，第二冷却通路348可相对于第三层340和/或第一冷却通路326的一个或更多个边缘成角。例如，第二冷却通路348可定位成相对于一个或更多个边缘和/或第一冷却通路326成锐角。在一些实施例中，第二冷却通路348可与第三层340的一个或更多个边缘和/或第一冷却通路326对准。
[0061 ]图9绘出了冷却的密封件300的第四层360。第四层360可为冷却的密封件300的外层或中间层。第四层360可为垫片，且可具有第四宽度362。第四层360可定位在第三层340附近，且第四宽度362可等于第三宽度342。第四层360可具有由从第四层360除去的材料形成的计量开口 362。计量开口 362可部分地延伸到第四层360中，且可与形成在第四层360的相对侧处的凹入槽口 364连通。计量开口 362可大小确定成使得计量开口 362小于凹入槽口364。凹入槽口 364可具有任何适合的几何形状，诸如，矩形、椭圆形、卵形或另一几何形状。凹入槽口 364可具有等于或大于第四层360的宽度362的一半的宽度366。凹入槽口 364可具有等于或大于计量开口 362的直径或长度的长度368。
[0062]图10和11示出了第四层360的截面视图和透视图。第四层360可具有厚度372。凹入槽口 364可具有等于或小于厚度372的深度374。计量开口 362可具有小于或等于厚度372的深度376。在一些实施例中，凹入槽口 364的深度374和计量开口 362的深度376可等于第四层360的厚度372。计量开口 362可具有小于凹入槽口 364的宽度366的宽度370。计量开口 362的大小可确定冷却流的流速，其经过冷却的密封件300，且与凹入槽口 364组合可提供穿过冷却的密封件300的一致或接近一致的冷却流速。
[0063]参看图12和13，冷却的密封件400的另一个实施例在图12中的透视图中示出。冷却的密封件400可包括夹住来形成冷却的密封件400的一定数目的层。冷却的密封件400可为条状密封件，其中各个层均具有相等的宽度。冷却的密封件400可包括间隔开距离430的一个或更多个焊点410。焊点410可均匀间隔开，或可以以不同间距间隔开。例如，焊点410可与冷却的密封件400的边缘420，440间隔开相等的距离。
[0064]图13示出了冷却的密封件400的另一个实施例450。冷却的密封件450可包括弯曲的外层。例如，冷却的密封件450可包括第一弯曲外层460，其具有两个侧缘上的相等的弯头，以便形成部分地包围的边缘。类似地，冷却的密封件450可包括第二弯曲外层470，其具有在两个侧缘上相等的弯头，以便与第一弯曲外层460形成部分地包围的边缘。冷却的密封件450的层可由耐高温材料(诸如不锈钢、镍基合金等)制成。本文中也可使用其它类型的材料。其它实施例可包括高温粘合剂、高强度紧固件和其它类型的紧固器件。
[0065]参看图14-16，示出了冷却的密封件的一层或更多层的附加实施例。冷却通路或冷却通道可具有如本文所述的各种构造。参看图14，冷却的密封件500可具有在第一层处形成直角的第一冷却路径502，且可与第二冷却路径504流体连通，第二冷却路径504经由冷却孔506相对于第一冷却路径502成角。冷却的密封件500可包括在与第一冷却路径502的同一层上的第三冷却路径508，其与第二冷却通路504类似地或相同地成角。冷却的密封件500可包括第四冷却路径510，其在第二层上形成直角，与第一冷却路径502相似或相同。在一些实施例中，冷却的密封件500的一层或更多层可为彼此的镜像。
[0066]图15示出了第一层上具有第一蛇线冷却路径522的冷却的密封件520，第一蛇线冷却路径522经由冷却孔526与第二层上的第二蛇线冷却路径524流体连通。第一蛇线冷却路径522可为第二蛇线冷却路径524的镜像。冷却的密封件520可包括可类似于第一蛇线冷却路径522的第二层上的第三蛇线冷却路径528，其经由冷却孔532与可类似于第一层上的第二蛇线冷却路径522的第四蛇线冷却路径530流体连通。蛇线冷却路径可为冷却的密封件520的相应层上的彼此的镜像。
[0067]图16示出了冷却的密封件540的另一个实施例。冷却的密封件540可包括第一层上的第一蛇线路径542和经由冷却孔排放至流体连通的相对侧的第二层上的对应的第二蛇线冷却路径544。冷却的密封件540还可包括冷却孔，其与延伸穿过冷却的密封件540的各层的第一蛇线路径542和第二蛇线路径544间隔开。
[0068]因此，本文所述的冷却的密封件提供穿过冷却的密封件的一致或接近一致的冷却流速，导致了改善的冷却和延长的密封件寿命。此外，本文所述的冷却的密封件以减少的副流、更高的总体发动机效率和减小的发热量提供了改善的冷却。冷却的密封件的不同构造可在本文中一起使用。本公开内容的实施例可提供一致的冷却流，而不管密封件槽口内的密封件位置，且独立于密封件槽口内的削减面尺寸或密封件位置。还可使用其它类型的密封位置。
[0069]应当清楚的是，前文仅涉及本申请和所得专利的某些实施例。本领域的普通技术人员可制作出许多变化和改型，而不会脱离由所附权利要求及其等同物限定的本发明的总体精神和范围。
【主权项】
1.一种用于在燃气涡轮发动机中面对高压冷却空气流与热气体路径的构件之间使用的密封件，包括: 第一垫片； 包括第一冷却通路的第二垫片；以及 第三垫片，其中所述第二垫片定位在所述第一垫片与所述第三垫片之间，所述第三垫片包括: 内表面和外表面； 部分地延伸到所述外表面中的凹入槽口 ；以及 从所述凹入槽口延伸至所述内表面的计量开口。2.根据权利要求1所述的密封件，其特征在于，所述凹入槽口延伸所述第三垫片的厚度的一部分。3.根据权利要求2所述的密封件，其特征在于，所述计量开口小于所述凹入槽口。4.根据权利要求1所述的密封件，其特征在于，所述第一冷却通路从所述密封件的第一边缘表面处的第一端延伸至与所述第三垫片的所述计量开口对准的第二端，使得冷却空气可从所述第一冷却通路的所述第一端流至所述计量开口。5.根据权利要求4所述的密封件，其特征在于，所述第一垫片包括与所述第二垫片的所述第一冷却通路的所述第一端连通的所述第一边缘表面处的第一冷却切口。6.根据权利要求5所述的密封件，其特征在于: 所述第一垫片包括与所述第一边缘表面相对的所述密封件的第二边缘表面处的第二冷却切口；以及 所述第二垫片包括所述密封件的所述第二边缘表面处的第三冷却切口。7.根据权利要求6所述的密封件，其特征在于，还包括定位在所述第一垫片与所述第二垫片之间的第四垫片，所述第四垫片包括: 从所述密封件的所述第二边缘表面处的第三端延伸至与所述第三垫片的所述计量开口对准的第四端的第二冷却通路，使得冷却空气可从所述第二冷却通路的所述第三端流至所述计量开口。8.根据权利要求7所述的密封件，其特征在于，所述第一冷却通路定位成相对于所述第二冷却通路成锐角。9.根据权利要求1所述的密封件，其特征在于，所述凹入槽口延伸跨过所述第三垫片的宽度的一半以上。10.根据权利要求1所述的密封件，其特征在于，所述密封件定位在所述燃气涡轮发动机的两个相邻静止构件之间。
【文档编号】F01D25/12GK106089320SQ201610273087
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年4月28日 公开号201610273087.9, CN 106089320 A, CN 106089320A, CN 201610273087, CN-A-106089320, CN106089320 A, CN106089320A, CN201610273087, CN201610273087.9
【发明人】M.T.哈夫纳, V.J.摩根, J.J.基特尔森, N.N.萨拉瓦特
【申请人】通用电气公司