专利名称：用于涡轮机的织物密封件的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及涡轮机械(例如燃气涡轮发动机)，并且更特別地涉及用于多个涡轮机部件之间的、减小通过其中的端部间隙泄漏的织物密封件。
背景技术：
一般而言，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。主气流路径大体上包括进气ロ、压缩机、燃烧器、涡轮机和排气ロ。离开气流路径或进入气流路径的气体泄漏可能对发动机总性能有害并且通常在其他方面不是所希望的。气体路径泄漏会降低燃气涡轮发动机的效率、増加燃料成本并且可能增加排放水平。二次气流可以用于燃气涡轮发动机内以冷却各种被加热的部件。具体地，从燃气涡轮发动机中的压缩机的后级提取的冷却空气可以用于冷却其中的部件，并且用于净化相邻部件之间的间隙和腔。织物密封件可以安装在相邻部件之间的狭槽中，从而通过计量它进入热气体路径中的泄漏来控制所抽取的二次流的量。织物密封件因此广泛地用于控制防止热气体摄入和诸如护罩、喷嘴等的涡轮机部件的过热所需的冷却和浄化空气的量。织物密封件因此可以密封需要在涡轮发动机操作期间适应典型的热和机械瞬变的相邻涡轮机部件(护罩/护罩、护罩/喷嘴等)之间的间隙。织物密封件提供有效地密封这些间隙以及由于牺牲织物层的存在也提供良好的耐磨性的双重优点。减小通过织物密封件自身的泄漏因此可以减小从压缩机级提取的二次流的量。类似地，减小通过织物密封件的泄漏可以导致涡轮机的总热效率和功率输出的改善。织物密封件上的泄漏大体上可以在两个区域中发现(1)从沿着织物密封件的长度延伸的金属垫片下方的泄漏；以及(2)通过织物密封件的端部和配合狭槽的端部之间的间隙的泄漏。后一部分可能在典型的织物密封件中占主导，并且可能贡献通过其中的总泄漏的差不多百分之七十五(75%)。由于组装考虑、公差叠加以及需要适应相邻部件之间的可能相对运动，减小端部间隙可能是不可行的。端部间隙泄漏的一部分可能行进通过两个涡轮机部件之间的缝隙，而泄漏的大部分可能沿着密封件长度延伸通过多孔底部织物层并且最终通过缝隙泄漏。通过多孔底部织物层的该泄漏可能贡献通过其中的总泄漏的大约一半。因此期望改进的织物密封件设计。这样的改进设计可以限制端部间隙泄漏，特別是通过多孔底部织物层的泄漏。减小通过其中的泄漏可以改善燃气涡轮发动机整体的总效率和功率输出。
发明内容
本发明因此提供一种用于涡轮机部件的织物密封件。所述织物密封件可以包括多个织物层、位于所述织物层之间的垫片，以及端部密封件，所述端部密封件位于所述织物层的端部，从而阻塞通过所述织物层中的至少ー个的泄漏流路径。所述多个织物层包括上织物层和下织物层，并且所述端部密封件阻塞通过所述下织物层的泄漏流路径。所述织物密封件还包括多个端部密封件。所述多个端部密封件包括多个不同的端部密封件。所述端部密封件包括端部凸缘密封件，其可从所述垫片延伸，并可延伸到端部间隙中。所述端部凸缘密封件可为大致曲线形状，或者大致平坦形状。所述织物密封件还包括多个垫片，其中所述多个垫片中的每ー个垫片包括设置其上的所述端部凸缘密封件。所述多个垫片包括具有向上弯曲端部密封凸缘的第一垫片和具有向下弯曲端部密封凸缘的第二垫片。所述端部密封件可以为端部垫片密封件，或者是夹子密封件，也可是大致柔性密封件。所述大致柔性密封件可为C形密封件。所述端部密封件包括施加于所述多个织物层中的至少ー个织物层的高温密封剂。本发明还提供一种用于涡轮机部件的织物密封件。所述织物密封件可以包括多个织物层、位于所述织物层之间的垫片，以及端部密封装置，所述端部密封装置位于所述织物层的端部，从而阻塞通过所述织物层中的至少ー个的泄漏流路径。所述多个织物层包括上织物层和下织物层，并且所述端部密封装置阻塞通过所述下织物层的泄漏流路径。所述织物密封件还包括多个端部密封装置。本发明还提供一种用于涡轮机部件的织物密封件。所述织物密封件可以包括上织物层、下织物层、位于所述上织物层和所述下织物层之间的垫片，以及ー个或多个端部凸缘密封件，所述端部凸缘密封件位于所述上织物层和所述下织物层的端部，从而阻塞通过其中的泄漏流路径。通过回顾结合若干附图和所附权利要求书进行的以下详细描述，本领域的普通技术人员将显而易见本申请的这些和其他特征和改进。
图1是燃气涡轮发动机的示意图。图2是已知织物密封件的部分透视图。图3是位于涡轮机部件之间的已知织物密封件的部分透视图。图4是可在本说明书中描述的织物密封件的部分透视图。图5是图4的织物密封件的近视部分透视图。图6是可在本说明书中描述的织物密封件的备选实施例的部分透视图。图7是可在本说明书中描述的织物密封件的另ー个实施例的侧横截面示意图。图8是可在本说明书中描述的织物密封件的另ー个实施例的侧横截面示意图。图9是可在本说明书中描述的织物密封件的另ー个实施例的侧横截面示意图。图10是可在本说明书中描述的织物密封件的另ー个实施例的侧横截面示意图。图11是可在本说明书中描述的织物密封件的另ー个实施例的侧横截面示意图。图12是可在本说明书中描述的织物密封件的另ー个实施例的侧横截面示意图。附图标记列表160线性腿
10燃气涡轮发动机170弓形腿
15压缩机180端部密封件
20空气流190端部
25燃烧器200端部凸缘密封件
30燃料流205曲线形状
35燃烧气体流210泄漏流路径
40涡轮机215端部间隙
45负荷220织物密封件
50织物密封件230端部凸缘密封件
55织物层235平坦形状
60上织物层240织物密封件
65下织物层250端部垫片密封件
70垫片260织物密封件
75侧凸缘270垫片
80线性腿280端部凸缘密封件
85弓形腿290弯曲形状
87点焊300第一垫片
90第一部件305向上弯曲形状
91第二部件310第二垫片
92狭槽315向下弯曲形状
93狭槽间隙320织物密封件
94侧泄漏路径330夹子密封件
95端部泄漏路径340织物密封件
96第二端部泄漏路径345端壁
100织物密封件350柔性密封件
110织物层360C形密封件
120上织物层370织物密封件
130下织物层380高温密封剂
140垫片390织物密封件
150侧凸缘400延伸垫片
具体实施例方式现在參考附图，其中在若干视图中相似的附图标记始终表示相似的元件，图1显示了诸如燃气涡轮发动机10的旋转式机器的示意图。燃气涡轮发动机10可以包括压缩机 15。压缩机15压缩进入的空气流20。压缩机15将经压缩的空气流20输送到燃烧器25。 燃烧器25混合经压缩的空气流20和经压缩的燃料流30并且点燃混合物以产生燃烧气体流35。尽管仅仅显示了単一燃烧器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又被输送到涡轮机40。燃烧气体流35驱动涡轮机40，从而产生机械功。在涡轮机40中产生的机械功驱动压缩机15和诸如发电机等的外部负荷45。燃气涡轮发动机10可以使用天然气、各种类型的合成气和/或其他类型的燃料。 燃气涡轮发动机10可以是由纽约州Schenectady市的通用电气公司(General Electric Company)等提供的许多不同燃气涡轮发动机中的ー种。燃气涡轮发动机10可以具有其他配置并且可以使用其他类型的部件。在本说明书中也可以使用其他类型的燃气涡轮发动机。也可以在本说明书中一起使用多个燃气涡轮发动机10、其他类型的涡轮机和其他类型的动カ生成设备。在本说明书中也可以使用其他类型的旋转式机器。图2显示了已知织物密封件50的例子。织物密封件50可以包括多个织物层55。 织物层阳可以由编织的金属织物制成。织物层阳也可以包括复合物、陶瓷和它们的組合。 在该例子中，上织物层60可以经由垫片70从下织物层65分离。垫片70可以由不锈钢或其他类型的材料制造。垫片70可以大致上沿着织物密封件50的长度和宽度延伸。垫片70 也可以包括从织物层55的侧延伸的多个侧凸缘75。侧凸缘75可以包括线性腿80和弓形腿85。在本说明书中可以使用其他形状。织物层55可以被点焊87到垫片70或者以另外方式被连接到垫片70上。在本说明书中也可以使用多个垫片层。织物密封件50可以具有任何期望的尺寸或形状。织物密封件50的其他类型和其他配置可以是已知的。图3显示了多个涡轮机部件(第一部件90和第二部件91)内的已知织物密封件 50的使用。每个部件90、91具有狭槽92，在狭槽中设有织物密封件50并且在狭槽之间有狭槽间隙93。部件90、91可以是护罩、喷嘴或任何类型的相邻部件。如上所述，侧泄漏路径94可以在织物密封件50的侧凸缘75和部件90、91的狭槽92的壁之间延伸；端部泄漏路径95可以围绕端部间隙(在密封件和配合狭槽之间)处的狭槽间隙93延伸；并且第二端部泄漏路径96可以延伸通过织物密封件50的下织物层65。通过下织物层65的第二端部泄漏路径96可能是通过其中的总泄漏的大约一半。图4和5显示了在本说明书中描述的织物密封件100。类似于上述的织物密封件， 织物密封件100可以包括多个织物层110。在该例子中，可以使用上织物层120和下织物层 130。可以在本说明书中使用任何数量的织物层110。垫片140可以分离上织物层120和下织物层130。垫片140可以大致上沿着织物密封件100的长度和宽度延伸。垫片140可以由不锈钢或其他类型的材料制造。垫片140也可以包括多个侧凸缘150。在该例子中， 侧凸缘150可以包括线性腿160和弓形腿170。也可以在本说明书中使用其他形状。织物层110可以被点焊到垫片140或者以另外方式被附连。在本说明书中也可以使用多个垫片层。织物密封件100作为整体可以具有任何期望的尺寸或形状。织物密封件100的其他类型和其他配置可以是已知的。在该例子中，织物密封件100也可以包括在它的ー个或两个端部190的端部密封件180。具体地，端部密封件180可以采用端部凸缘密封件200的形式。垫片140可以延伸超出织物密封件100的织物层110并且终止于端部凸缘密封件200中。端部凸缘密封件 200可以具有大致曲线形状205，具有稍微不完整的向上“U”形。曲线形状205可以被冲压或模制在其中。端部凸缘密封件200大范围地覆盖下织物层130。端部凸缘密封件200也可以接触配合狭槽的端壁。端部凸缘密封件200因此在端部190阻塞下织物层130，从而限制通过其中的泄漏流路径210。可以在本说明书中使用其他配置。泄漏流路径210至少包括上述的端部泄漏路径96以及侧泄漏路径94和端部泄漏路径95。端部凸缘密封件200可以稍微柔性的，使得狭槽92中的可变尺寸(由于公差变化等)的端部间隙215类似地可以至少部分地被密封，从而独立于狭槽92和端部间隙215的变化实现一致的密封。图6显示了在本说明书中描述的具有端部密封件180的织物密封件220的备选实施例。在该例子中，端部密封件180可以采用端部凸缘密封件230的形式。垫片140可以延伸超出织物密封件220的织物层110并且终止于端部凸缘密封件230中。端部凸缘密封件230可以具有大致平坦向下弯曲形状235。平坦向下弯曲形状235可以包括大约九十度 (90° )左右的弯曲。可以在本说明书中使用其他形状和角度。端部凸缘密封件230的平坦向下弯曲形状235因此覆盖并且密封下织物层130和通过其中的泄漏流路径210。可以在本说明书中使用其他配置。图7显示了在本说明书中描述的具有端部密封件180的织物密封件240的备选实施例。在该例子中，端部密封件180可以包括一个或多个横跨设于织物密封件MO的端部 190中的一个或多个上的端部垫片密封件250。端部垫片密封件250可以被焊接到织物密封件M0，或者以另外方式被紧固到织物密封件MO的端部190。端部垫片密封件250可以具有大约类似于织物密封件MO的高度和宽度。端部垫片密封件250可以由金属、陶瓷等制成以阻碍通过其中的泄漏流路径210。可以在本说明书中使用其他配置。图8显示了在本说明书中描述的具有端部密封件的织物密封件260的另ー个实施例。在该例子中，织物密封件260可以包括两个( 或更多个垫片270。垫片270中的一或两个可以包括其上的呈端部凸缘密封件280的形式的端部密封件180。端部凸缘密封件观0 可以包括向上和向下弯曲形状四0。第一垫片300可以具有带向上弯曲形状305的端部凸缘密封件观0，而第二垫片310可以具有带向下弯曲形状315的端部凸缘密封件观0。弯曲形状290可以是大致曲线的或平坦的。端部凸缘密封件观0因此覆盖上织物层120和下织物层130两者，从而阻塞通过其中的泄漏流路径210。可以在本说明书中使用其他配置。图9显示了在本说明书中描述的具有端部密封件180的织物密封件320的另ー个实施例。在该例子中，端部密封件180可以采用位于织物密封件320的端部190的ー个或多个夹子密封件330的形式。夹子密封件330可以以类似于上述的端部垫片密封件250等的方式起作用，从而阻塞通过其中的泄漏流路径210。可以在本说明书中使用其他配置。图10显示了在本说明书中描述的具有端部密封件180的织物密封件340的另ー 个实施例。在该例子中，一个或多个柔性密封件350可以位于织物密封件340的端部190 并且与支撑结构的端壁345接触。在该例子中，可以使用柔性“C形”密封件360。可以在本说明书中使用其他类型的柔性密封件350，包括绳状密封件、“W形”密封件等，从而阻塞通过其中的泄漏流路径210。可以在本说明书中使用其他配置。图11显示了在本说明书中描述的具有端部密封件180的织物密封件370的另ー 个实施例。在该例子中，端部密封件180可以包括连接在织物密封件370的端部190的高温密封剂380，从而阻塞通过其中的泄漏流路径210。可以在本说明书中使用任何类型的耐热密封材料以阻塞或至少减小织物层110的多孔性质。可以在本说明书中使用其他配置。图12显示了在本说明书中描述的具有端部密封件180的织物密封件390的另ー 个实施例。在该例子中，端部密封件180可以包括在织物密封件390的端部190的延伸垫片400。延伸垫片400可以延伸到端部间隙215中，从而阻塞通过其中的泄漏流路径210。 延伸垫片400可以向上弯曲以用于组装。延伸垫片可以回弹以接触端壁。其上的高压カ保证接触并且防止通过其中的泄漏。可以在本说明书中使用其他配置。通过使用本说明书中所述的端部密封件180，可以因此减小通过至少下织物层 130的泄漏，从而改善系统总性能和效率。本说明书中所述的端部密封件180的各种实施例因此阻塞通过织物密封件100的泄漏流路径210，从而提供低二次流提取。通过织物密封件100的总泄漏可以被减小百分之五十(50%)或以上。通过狭槽92之间的端部间隙215的泄漏也可以被减小。可以在本说明书中一起使用多种类型的端部密封件180。可以在本说明书中使用其他配置。织物密封件100可以用于围绕气体路径定位的任何类型的相邻部件。除了上述的各种端部密封装置以外，包括在本说明书中的其他装置涉及减小织物层110的孔隙率。例如，端部190可以被切割并且然后被磨削为期望的尺寸。合适的磨削 エ艺可以导致织物层110的尖丝“呈蘑菇状”或变形，从而导致端部190处的更大尺寸并且由此减小丝间的间隙。也可以使用减小端部190处的孔隙率的其他方法。例如，填充材料可以通过毛细作用被注入丝之间并且被铜焊。此外，端部190可以浸渍有高温密封剂并且然后被烧结。如上所述，密封剂可以包括商业上可获得的高温陶瓷-金属油灰和高温粘合剂。也可以使用各种类型的焊接技木。这样的方法在某些情况下可以提供比加入机械密封件更好的防止通过底部织物层130的端部间隙泄漏。孔隙率减小可以从密封件的端部延伸到两个织物层厚度中的ー个的深度。更的深度可能是不需要的，并且可能显著地减小织物层的柔順性。显然前述内容仅仅涉及本申请的某些实施例并且本领域的普通技术人员可以在本说明书中进行许多变化和修改而不脱离如以下权利要求及其等价方案所限定的本发明的总体精神和范围。
权利要求
1.一种用于涡轮机部件(90、91)的织物密封件(100)，包括多个织物层(110)；一个位于所述多个织物层(110)之间的垫片(140)；以及一个端部密封件(180)，所述端部密封件位于所述多个织物层(110)的端部，从而阻塞通过所述多个织物层(110)中的至少ー个织物层的泄漏流路径010)。
2.根据权利要求1所述的织物密封件(100)，其特征在干，所述多个织物层(110)包括上织物层(120)和下织物层(130)，并且所述端部密封件(180)阻塞通过所述下织物层 (120)的泄漏流路径(210)。
3.根据权利要求1所述的织物密封件(100)，其特征在干，所述织物密封件还包括多个端部密封件(180)。
4.根据权利要求3所述的织物密封件(100)，其特征在干，所述多个端部密封件(180) 包括多个不同的端部密封件(180)。
5.根据权利要求1所述的织物密封件(100)，其特征在干，所述端部密封件(180)包括 ー个端部凸缘密封件000)。
6.根据权利要求5所述的织物密封件(100)，其特征在干，所述端部凸缘密封件(200) 从所述垫片(140)延伸。
7.根据权利要求5所述的织物密封件(100)，其特征在干，所述端部凸缘密封件(200) 延伸到端部间隙015)中。
8.根据权利要求5所述的织物密封件(100)，其特征在干，所述端部凸缘密封件(200) 包括一个大致曲线的形状005)。
9.根据权利要求5所述的织物密封件(100)，其特征在干，所述端部凸缘密封件(200) 包括一个大致平坦的形状(235)。
10.根据权利要求5所述的织物密封件(100)，其特征在干，所述织物密封件还包括多个垫片(140)，其中，所述多个垫片(140)中的每ー个垫片包括设于其上的所述端部凸缘密封件(200)。
11.根据权利要求1所述的织物密封件(100)，其特征在干，所述端部密封件(180)包括ー个端部垫片密封件(310)。
12.根据权利要求1所述的织物密封件(100)，其特征在干，所述端部密封件(180)包括一个夹子密封件(330)。
13.根据权利要求1所述的织物密封件(100)，其特征在干，所述端部密封件(180)包括ー个大致柔性密封件(350)。
14.根据权利要求1所述的织物密封件(100)，其特征在干，所述端部密封件(180)包括施加于所述多个织物层(110)中的至少ー个织物层的高温密封剂(380)。
15.一种用于涡轮机部件(90、91)的织物密封件(100)，包括多个织物层(110)；
全文摘要
本发明提供一种用于涡轮机的织物密封件。所述织物密封件可以包括多个织物层、位于所述织物层之间的垫片，以及端部密封件，所述端部密封件位于所述织物层的端部，从而阻塞通过所述织物层中的至少一个织物层的泄漏流路径。
文档编号F01D11/00GK102536338SQ20111040792
公开日2012年7月4日 申请日期2011年11月29日 优先权日2010年11月29日
发明者N·N·萨拉瓦特, O·萨穆德拉拉 申请人:通用电气公司