具有冷卻通路和計量冷卻的密封件的制作方法
【專利摘要】本申請?zhí)峁┝嗽谌細(xì)廨啓C中面向高壓冷卻空氣流和熱氣體路徑的構(gòu)件之間使用的密封件。密封件可包括第一墊片、具有空氣排出孔的第二墊片、定位在第一墊片與第二墊片之間的一個或更多個中間層,以及延伸穿過中間層以用于高壓冷卻空氣流穿過其間且經(jīng)由空氣排出孔排入到熱氣體路徑的一個或更多個冷卻通路。
【專利說明】
具有冷卻通路和計量冷卻的密封件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本申請和所得的專利大體上涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動機,并且更具體地涉及具有延伸穿過其間來用于計量的冷卻的冷卻通路的冷卻的密封件等。
【背景技術(shù)】
[0002]總體而言,諸如燃?xì)鉁u輪發(fā)動機等渦輪機包括延伸穿過其間的主氣流通路。離開氣流路徑或進入氣流路徑的氣體泄漏可降低總體燃?xì)廨啓C效率、增加燃料成本且可能增大排放水平。副流也可在燃?xì)鉁u輪發(fā)動機內(nèi)使用,以冷卻各種加熱的構(gòu)件。具體而言,冷卻空氣可從壓縮機的后續(xù)級取得,以用于冷卻加熱的構(gòu)件,且用于吹掃相鄰構(gòu)件之間的間隙和腔。例如,密封件可置于渦輪構(gòu)件(諸如定子等)之間,以限制空氣泄漏。然而,這些位置可面對非常高的溫度和速度,這可導(dǎo)致嚴(yán)重的氧化且甚至密封件故障。當(dāng)焚燒溫度升高時,密封件(諸如包括在燃?xì)鉁u輪發(fā)動機中的那些)的熱負(fù)載相應(yīng)地增大,導(dǎo)致縮短的密封件壽命、縮短的構(gòu)件壽命和/或增加的密封件和構(gòu)件磨損。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本申請和所得的專利因此提供了一種用于在燃?xì)鉁u輪發(fā)動機中面對高壓冷卻空氣流和熱氣流路徑的構(gòu)件之間使用的密封件。密封件可包括第一墊片、具有第一冷卻通路的第二墊片,以及第三墊片,其中第二墊片定位在第一墊片與第三墊片之間。第三墊片可包括內(nèi)表面和外表面、部分地延伸到外表面中的凹入槽口,以及從凹入槽口延伸到內(nèi)表面的計量開口。
[0004]本申請及所得的專利還提供了一種冷卻定位在燃?xì)鉁u輪發(fā)動機中的構(gòu)件之間的密封件的方法。該方法可包括使高壓冷卻空氣圍繞密封件的第一側(cè)流動,以及穿過第一冷卻通路將高壓冷卻空氣吸入密封件的第二側(cè)上。該方法可包括穿過第二冷卻通路將高壓冷卻空氣引入與第二側(cè)相對的密封件的第三側(cè)上,以及穿過計量孔和圍繞與第一側(cè)相對的密封件的第四側(cè)的凹入槽口將高壓冷卻空氣引入熱氣體通路中。
[0005]本申請和所得的專利還提供了一種用于在燃?xì)鉁u輪發(fā)動機中面對高壓冷卻空氣流和熱氣體路徑的構(gòu)件之間使用的冷卻的層疊密封件。冷卻的層疊密封件可包括冷側(cè)疊層,其具有在冷卻的層疊密封件的第一邊緣表面處的第一冷卻切口。冷卻的層疊密封件可包括熱側(cè)疊層,其具有外表面、內(nèi)表面、延伸到具有從外表面測得的深度的熱側(cè)疊層中的凹入槽口,以及從內(nèi)表面延伸到凹入槽口中的計量開口。冷卻的層疊密封件可包括定位在冷側(cè)疊層與熱側(cè)疊層之間的第一中間薄層。第一中間薄層可包括冷卻的層疊密封件的第一邊緣表面處的第二冷卻切口,第二冷卻切口與第一冷卻切口對準(zhǔn),且延伸穿過第一中間薄層的厚度,第二冷卻切口形成第一冷卻通路,其從冷卻的層疊密封件的第一邊緣表面延伸至與熱側(cè)疊層的計量開口對準(zhǔn)的第一冷卻通路端,使得冷卻空氣可穿過冷卻的層疊密封件從第二冷卻切口流至熱側(cè)疊層的凹入槽口。
[0006]本發(fā)明的第一技術(shù)方案提供了一種用于在燃?xì)鉁u輪發(fā)動機中面對高壓冷卻空氣流與熱氣體路徑的構(gòu)件之間使用的密封件,包括:第一墊片;包括第一冷卻通路的第二墊片;以及第三墊片,其中所述第二墊片定位在所述第一墊片與所述第三墊片之間,所述第三墊片包括:內(nèi)表面和外表面;部分地延伸到所述外表面中的凹入槽口 ;以及從所述凹入槽口延伸至所述內(nèi)表面的計量開口。
[0007]本發(fā)明的第二技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中,所述凹入槽口延伸所述第三墊片的厚度的一部分。
[0008]本發(fā)明的第三技術(shù)方案是在第二技術(shù)方案中,所述計量開口小于所述凹入槽口。
[0009]本發(fā)明的第四技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中,所述第一冷卻通路從所述密封件的第一邊緣表面處的第一端延伸至與所述第三墊片的所述計量開口對準(zhǔn)的第二端,使得冷卻空氣可從所述第一冷卻通路的所述第一端流至所述計量開口。
[0010]本發(fā)明的第五技術(shù)方案是在第四技術(shù)方案中,所述第一墊片包括與所述第二墊片的所述第一冷卻通路的所述第一端連通的所述第一邊緣表面處的第一冷卻切口。
[0011]本發(fā)明的第六技術(shù)方案是在第五技術(shù)方案中,所述第一墊片包括與所述第一邊緣表面相對的所述密封件的第二邊緣表面處的第二冷卻切口 ;以及所述第二墊片包括所述密封件的所述第二邊緣表面處的第三冷卻切口。
[0012]本發(fā)明的第七技術(shù)方案是在第六技術(shù)方案中,還包括定位在所述第一墊片與所述第二墊片之間的第四墊片,所述第四墊片包括:從所述密封件的所述第二邊緣表面處的第三端延伸至與所述第三墊片的所述計量開口對準(zhǔn)的第四端的第二冷卻通路,使得冷卻空氣可從所述第二冷卻通路的所述第三端流至所述計量開口。
[0013]本發(fā)明的第八技術(shù)方案是在第七技術(shù)方案中,所述第一冷卻通路定位成相對于所述第二冷卻通路成銳角。
[0014]本發(fā)明的第九技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中,所述凹入槽口延伸跨過所述第三墊片的寬度的一半以上。
[0015]本發(fā)明的第十技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中,所述密封件定位在所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的兩個相鄰靜止構(gòu)件之間。
[0016]本發(fā)明的第十一技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中,還包括與所述凹入槽口連通的多個計量開口。
[0017]本發(fā)明的第十二技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中,所述第一墊片和所述第三墊片具有一致的厚度。
[0018]本發(fā)明的第十三技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中,所是密封件為層疊密封件。
[0019]本發(fā)明的第十四技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中,還包括在所述第二墊片附近定位的多個墊片,使得所述多個墊片和所述第二墊片形成定位在所述第一墊片與所述第三墊片之間的中間層。
[0020]本發(fā)明的第十五技術(shù)方案提供了一種冷卻定位在燃?xì)鉁u輪發(fā)動機中的構(gòu)件之間的密封件的方法,包括:使高壓冷卻空氣圍繞所述密封件的第一側(cè)流動;將所述高壓冷卻空氣穿過第一冷卻通路吸入到所述密封件的第二側(cè)上;將所述高壓冷卻空氣穿過第二冷卻通路吸入到與所述第二側(cè)相對的所述密封件的第三側(cè)上;以及將所述高壓冷卻空氣穿過與所述第一側(cè)相對的所述密封件的第四側(cè)周圍的計量孔和凹入槽口吸入到熱氣體路徑中。
[0021]本發(fā)明的第十六技術(shù)方案提供了一種用于在燃?xì)鉁u輪發(fā)動機中面對高壓冷卻空氣流與熱氣體路徑的構(gòu)件之間使用的冷卻的層疊密封件,包括:包括在所述冷卻的層疊密封件的第一邊緣表面處的第一冷卻切口的冷側(cè)疊層;熱側(cè)疊層,包括:外表面;內(nèi)表面;具有從所述外表面測得的深度的延伸到所述熱側(cè)疊層中的凹入槽口 ;以及從所述內(nèi)表面延伸至所述凹入槽口的計量開口;以及定位在所述冷側(cè)疊層與所述熱側(cè)疊層之間的第一中間疊層,所述第一中間疊層包括:所述冷卻的層疊密封件的所述第一邊緣表面處的第二冷卻切口,所述第二冷卻切口與所述第一冷卻切口對準(zhǔn),且延伸穿過所述第一中間疊層的厚度,所述第二冷卻切口形成第一冷卻通路,其從所述冷卻的層疊密封件的所述第一邊緣表面延伸至與所述熱側(cè)疊層的所述計量開口對準(zhǔn)的第一冷卻通路端,使得冷卻空氣可穿過所述冷卻的層疊密封件從所述第二冷卻切口流至所述熱側(cè)疊層的所述凹入槽口。
[0022]本發(fā)明的第十七技術(shù)方案是在第十六技術(shù)方案中,還包括:定位在所述冷側(cè)疊層與所述第一中間薄層之間的第二中間薄層,其包括與所述第一邊緣表面相對的所述冷卻的層疊密封件的第二邊緣表面處的第三冷卻切口,其中所述第三冷卻切口形成第二冷卻通路,其從所述冷卻的層疊密封件的所述第二邊緣表面延伸至與所述第一冷卻通路端和所述熱側(cè)疊層的所述計量開口對準(zhǔn)的第二冷卻通路端,使得冷卻空氣可穿過所述冷卻的層疊密封件從所述第三冷卻切口流至所述熱側(cè)疊層的凹入槽口。
[0023]本發(fā)明的第十八技術(shù)方案是在第十七技術(shù)方案中,所述第一冷卻通路定位成相對于所述第二冷卻通路成銳角。
[0024]本發(fā)明的第十九技術(shù)方案是在第十七技術(shù)方案中,所述冷側(cè)疊層包括與所述第二中間疊層的所述第三冷卻切口對準(zhǔn)的所述冷卻的層疊密封件的所述第二邊緣表面處的第四冷卻切口。
[0025]本發(fā)明的第二十技術(shù)方案是在第十九技術(shù)方案中,所述第一中間疊層包括與所述冷卻的層疊密封件的所述第二邊緣表面處的所述第三冷卻切口和所述第四冷卻切口對準(zhǔn)的第五冷卻切口 ;以及所述第二中間疊層包括與所述冷卻的層疊密封件的所述第一邊緣表面處的所述第一冷卻切口和所述第二冷卻切口對準(zhǔn)的第六冷卻切口。
[0026]在連同若干附圖和所附權(quán)利要求時查閱以下詳細(xì)描述時,本申請和所得專利的這些及其它特征和改善對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員變得清楚。
【附圖說明】
[0027]圖1為示出壓縮機、燃燒器和渦輪的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的示意圖。
[0028]圖2為示出沿?zé)釟怏w路徑定位的一定數(shù)目的構(gòu)件的渦輪的局部側(cè)視圖。
[0029]圖3為按照一個或更多個實施例的定位在相鄰渦輪構(gòu)件之間的冷卻的密封件的截面視圖。
[0030]圖4為按照一個或更多個實施例的流過冷卻的密封件的空氣的示意性截面圖。
[0031]圖5為按照一個或更多個實施例的在冷卻的密封件的相鄰層之間流動的空氣的示意性截面圖。
[0032]圖6-11示意性地示出了按照一個或更多個實施例的冷卻的密封件的一層或更多層的局部頂視圖和截面視圖。
[0033]圖12-13示出了按照一個或更多個實施例的冷卻的密封件的局部透視圖和端視圖。
[0034]圖14-16示出了按照一個或更多個實施例的冷卻的密封件的示例性層的頂視圖。
[0035]圖解
10燃?xì)鉁u輪發(fā)動機
15壓縮機
20空氣
25燃燒器
30燃料
35燃燒氣體
40渦輪
45軸
50負(fù)載
55第一級噴嘴
60第一級輪葉
65第一級
70第二級噴嘴
75第二級
80隔板
85軸線
90密封件
100冷卻的密封件
102第一燃?xì)廨啓C構(gòu)件
104第二燃?xì)廨啓C構(gòu)件
106第一密封件槽口
108第一削減面
110第二削減面
112第二密封件槽口
114削減面間隙
116接頭密封件槽口
118第一邊緣表面
120第一壁
122第二邊緣表面
124第一壁
126第二壁
128第二壁
130第一層
132第一厚度
134頂面
136第一冷卻切口
140第二層142第二厚度144第一冷卻通路146第二冷卻切口150第三層152第三厚度154第二冷卻通路156第三冷卻切口160第四層162第四厚度164計量開口166內(nèi)表面168凹入槽口170冷卻流172第一冷卻流路徑174第二冷卻流路徑176外表面180熱氣體路徑182深度184深度200冷卻流202第一冷卻流路徑204第一冷卻切口206第二冷卻切口208第二冷卻路徑210第三冷卻切口212第三冷卻路徑214第一冷卻通路220第四冷卻路徑222第四冷卻切口224第五冷卻路徑226第五冷卻通路230第二冷卻通路250冷卻的密封件252頂層254第一中間層256第二中間層258底層260方向262方向264方向
300冷卻的密封件310第一層312第一寬度314第一冷卻切口316第二冷卻切口320第二層322第二寬度324第三冷卻切口326第一冷卻通路328寬度330第二端332第四冷卻切口340第三層342第三寬度344第五冷卻切口346第六冷卻切口348第二冷卻通路350寬度352第二端360第四層362第四寬度364凹入槽口366寬度368長度370寬度372厚度374深度376深度
400冷卻的密封件410焊點420邊緣430距離440邊緣
450冷卻的密封件460第一彎曲外層470第二彎曲外層500冷卻的密封件502第一冷卻路徑 504第二冷卻路徑 506冷卻孔 508第三冷卻路徑 510第四冷卻路徑 520冷卻的密封件 522第一蛇線冷卻路徑 524第二蛇線冷卻路徑 526冷卻孔
528第三蛇線冷卻路徑 530第四蛇線冷卻路徑 532冷卻孔 540冷卻的密封件 542第一蛇線冷卻路徑 544第二蛇線冷卻路徑。
【具體實施方式】
[0036]本公開內(nèi)容的某些實施例包括由密封件槽口容納和/或定位在相鄰的靜止或旋轉(zhuǎn)燃?xì)廨啓C構(gòu)件之間的密封件。例如,密封件可定位在相鄰的弓形噴嘴和/或燃?xì)廨啓C的護罩構(gòu)件之間,或構(gòu)造成相對于彼此旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件之間。相鄰的弓形構(gòu)件可包括外護罩、內(nèi)護罩、噴嘴塊和燃?xì)廨啓C的隔板。各個相鄰成對弓形構(gòu)件之間有空間,諸如削減面間隙,其在燃?xì)廨啓C的操作迫使弓形構(gòu)件擴張時允許弓形構(gòu)件擴張。密封件槽口可定位在空間之間以提供密封。密封件槽口可構(gòu)造成固持密封件,且可大小確定成更大于密封件,以便防止連結(jié),且允許構(gòu)件的熱增長。密封件槽口可限定在各個弓形構(gòu)件的側(cè)部上,以用于收納與相鄰弓形構(gòu)件的相鄰槽口協(xié)作的密封件。密封件可置于槽口中,以防止密封件的任一側(cè)上的渦輪的區(qū)域之間的泄漏。這些區(qū)域可包括主氣流路徑和副冷卻流。
[0037]在本公開內(nèi)容的一些實施例中,密封件可為冷卻的薄層密封件,其構(gòu)造成符合失準(zhǔn)的密封件槽口。如本文所述的冷卻的密封件可保持或延長加高溫度下的密封件壽命。冷卻的密封件還可生成穿過密封件的冷卻通道或通路的恒定或接近恒定的流,而不管密封件槽口內(nèi)的密封件的位置。
[0038]現(xiàn)在參看附圖,其中相似的數(shù)字表示若干視圖各處的相似元件,圖1示出了可在本文中使用的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機10的簡圖。燃?xì)鉁u輪發(fā)動機10可包括壓縮機15。壓縮機15壓縮空氣20的進入流。壓縮機15將空氣20的壓縮流送至燃燒器25。燃燒器25使空氣20的壓縮流與燃料30的加壓流混合,且點燃混合物來產(chǎn)生燃燒氣體35的流。盡管僅示出了單個燃燒器25,但燃?xì)鉁u輪發(fā)動機10可任何數(shù)目的燃燒器25。燃燒氣體35的流繼而又輸送至渦輪40。燃燒氣體35的流驅(qū)動渦輪40以便產(chǎn)生機械功。在渦輪40中產(chǎn)生的機械功經(jīng)由軸45驅(qū)動壓縮機15,以及諸如發(fā)電機等的外部負(fù)載50。
[0039]燃?xì)鉁u輪發(fā)動機10可使用天然氣、各種類型的合成氣和/或其它類型的燃料。燃?xì)獾溳啺l(fā)動機10可為由General Electric公司(Schenectady, New York)提供的一定數(shù)目的不同燃?xì)鉁u輪發(fā)動機中的任一種,包括但不限于諸如7或9系列重載燃?xì)鉁u輪發(fā)動機等的那些。燃?xì)鉁u輪發(fā)動機10可具有不同構(gòu)造,且可使用其它類型的構(gòu)件。其它類型的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機也可在本文中使用。多個燃?xì)鉁u輪發(fā)動機、其它類型的渦輪和其它類型的發(fā)電設(shè)備也可在本文中一起使用。
[0040]圖2示出了渦輪40的一部分。大體上描述了渦輪40可包括第一級噴嘴55和第一級65的第一級輪葉60。還示出了第二級75的第二級噴嘴70。本文可使用任何數(shù)目的級。噴嘴55,70可定位在隔板80上。任何數(shù)目的噴嘴70和隔板80可圍繞軸線85沿周向定位。密封件90可定位在各對相鄰的隔板80之間。密封件90可用于相鄰隔板80或其它渦輪構(gòu)件之間,以便防止冷卻空氣流20從壓縮機15或在其它位置穿過其間的泄漏。如上文所述,密封件90可具有許多不同的構(gòu)造。還可使用其它類型的密封件機構(gòu)。本文中可使用其它構(gòu)件和其它構(gòu)造。[0041 ]圖3繪出了按照本文所述的一個或更多個實施例的冷卻的密封件100的實例。冷卻的密封件100可定位在兩個相鄰燃?xì)廨啓C構(gòu)件(諸如,第一燃?xì)廨啓C構(gòu)件102和第二燃?xì)廨啓C構(gòu)件104)之間。具體而言,冷卻的密封件100可定位在第一燃?xì)廨啓C構(gòu)件102和第二燃?xì)廨啓C構(gòu)件104的兩個相鄰削減面(slash face)之間,且可防止冷卻流泄漏到熱氣體路徑中。第一燃?xì)廨啓C構(gòu)件102和第二燃?xì)廨啓C構(gòu)件104可為弓形噴嘴和/或護罩構(gòu)件,或在其它實施例中,可為其它靜止或旋轉(zhuǎn)燃?xì)廨啓C構(gòu)件。第一燃?xì)廨啓C構(gòu)件102可包括沿第一削減面108的第一密封件槽口 106。第二燃?xì)廨啓C構(gòu)件104可包括鄰近第一削減面108的第二削減面110,以及對應(yīng)于第一密封件槽口 106的第二密封件槽口 112。冷卻的密封件100可定位在第一密封件槽口 106和第二密封件槽口 112中,以便形成第一削減面108與第二削減面110之間的密封件。在一些實施例中,冷卻的密封件100可阻擋或以其它方式閉塞第一削減面108與第二削減面110之間的削減面間隙114。
[0042]接頭密封件槽口可為構(gòu)造成收納或固持密封件的密封件槽口,且可由相鄰的渦輪構(gòu)件形成。例如,第一密封件槽口 106和第二密封件槽口 112可形成接頭密封件槽口 116,冷卻的密封件100定位在其中。接頭密封件槽口 116可在一個或更多個維度上大于冷卻的密封件110,以便在操作期間適應(yīng)渦輪構(gòu)件或冷卻的密封件100的熱增長。因此,冷卻的密封件100可在接頭密封件槽口 116內(nèi)沿一個或更多個方向自由地移動。例如,如圖3中所示,冷卻的密封件100可定位在接頭密封件槽口 116中,使得冷卻的密封件100的第一邊緣表面118與第二密封件槽口 112的第一壁120接觸。冷卻的密封件100的第二邊緣表面122因此可與第一密封件槽口 106的第一壁124分開。類似地,如圖3中所示,冷卻的密封件100可與可為第二密封件槽口 112的下表面的第二壁126和可為第一密封件槽口 106的下表面的第二壁128接觸。因此,冷卻的密封件100可分別與第一密封件槽口 106和第二密封件槽口 112的上表面分開。冷卻的密封件與接頭密封件槽口 116的各種壁或部分之間的分離和/或距離的量可至少部分地基于接頭密封件槽口 116與冷卻的密封件100之間的大小的差異。盡管在該實例中描述為上表面和下表面,但這些用語僅用于相對定向描述,且不是絕對位置;〃上〃和〃下〃表面可在一些實施例中相反。
[0043]冷卻的密封件100可包括一個或更多個層。在一些實施例中,冷卻的密封件100可包括至少三層。一個或更多個層可由墊片(諸如金屬墊片、織物墊片、織造墊片或它們的組合)形成。一個或更多個層可基本為平面的。在所示實施例中,冷卻的密封件100包括第一層130、第二層140、第三層150和第四層160。冷卻的密封件100的層130,140,150,160可形成三明治狀的布置,使得各層均具有相同或基本相同的寬度,且層130,140,150,160的相應(yīng)邊緣表面形成冷卻的密封件100的第一邊緣表面118和第二邊緣表面122。此外,第一層130可形成冷卻的密封件100的〃頂部〃或上表面,且第四層160可形成冷卻的密封件100的〃底部"或下表面,或反之亦然。第一層130和第四層160可形成冷卻的密封件100的外層。
[0044]冷卻的密封件100的一層或更多層可具有一致或相等的厚度。例如,第一層130可具有第一厚度132,第二層140可具有第二厚度142,第三層150可具有第三厚度152,且第四層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中的一個或更多個可具有相等或不同的厚度。在圖3中所示的實施例中,冷卻的密封件100中的各層130,140,150,160均可具有相同的厚度。
[0045]冷卻的密封件100可包括一個或更多個冷卻通道或冷卻通路,其延伸穿過冷卻的密封件100的一個或更多個層130,140,150,160,以便冷卻該冷卻的密封件100。冷卻該冷卻的密封件100可導(dǎo)致延長的密封件壽命和/或減小的冷卻的密封件100和相鄰構(gòu)件的疲勞。冷卻的密封件100的冷卻通路可具有沿冷卻的密封件100的第一邊緣表面118或第二邊緣表面122的起點或第一端,且可將空氣或其它流體引導(dǎo)穿過冷卻的密封件100直至出口,其可在如本文所述的冷卻的密封件100的第四層160處。
[0046]例如,在圖3中,冷卻流170可穿過第一削減面108與第二削減面110之間,且進入接頭密封件槽口 116,以便冷卻第一燃?xì)廨啓C構(gòu)件102和/或第二燃?xì)廨啓C構(gòu)件104和/或冷卻的密封件100。冷卻流130可為高壓冷卻流。在進入接頭密封件槽口 116之后,冷卻流170可沖擊冷卻的密封件100的第一層130的外表面(諸如頂面134)。冷卻流170可圍繞冷卻密封件100重新引導(dǎo)。在所示實施例中,冷卻流170可重新引導(dǎo)至第一冷卻流路徑172和第二冷卻流路徑174。
[0047]如本文所述,第一冷卻流路徑172可引導(dǎo)冷卻流170穿過第一層130中的第一冷卻切口 136且進入第二層140中的第一冷卻通路144中。第一冷卻通路144可從第二層140中的第二冷卻切口 146形成和/或在其附近形成。如本文所述,例如,第二冷卻切口 146可形成第一冷卻通路144的第一端,且第一冷卻通路144可從第一端延伸到第二端。冷卻流170可沿第一冷卻路徑172繼續(xù)穿過第一冷卻通路144,穿過第三層150,且進入第四層160的計量開口164。計量開口 164可圍繞第四層160的內(nèi)表面166定位。在一些實施例中,計量開口 164可為計量孔,其具有一定直徑和深度(例如,對于圓柱形孔),且/或具有一定長度、寬度和深度(例如,對于矩形孔或其它幾何形狀)。計量開口 164可根據(jù)經(jīng)過第四層160的冷卻流170的期望流速確定尺寸。計量開口 164可與凹入槽口 168連通。凹入槽口 168可從外表面176延伸到第四層160中,且可具有小于或等于第四層160的厚度162的深度。例如,凹入槽口 168可具有從第四層160的外表面176測得的深度182。凹入槽口 168可位于計量開口 164處,且可不延伸冷卻的密封件的長度。深度182可小于或等于第四層160的厚度162。深度182可構(gòu)造成實現(xiàn)穿過計量開口 164的冷卻流170的一定流速或流動速度。深度182可為從第四層160的內(nèi)表面166測得的計量開口 164的深度184的函數(shù)或以其它方式與其相關(guān),或反之亦然。例如,深度182可等于從第四層160的厚度162減去計量開口 164的深度184。在一些實施例中,計量開口164的長度或深度164可等于或小于第四層160的厚度164。
[0048]第二冷卻路徑174可將冷卻流170引導(dǎo)穿過第三層150中的第三冷卻切口 156,且引導(dǎo)到第三層150中的冷卻通道或第二冷卻通路154中。第二冷卻通路154可從第三層150中的第三冷卻切口 156形成且/或在其附近形成。如本文所述,例如,第三冷卻切口 156可形成第二冷卻通路154的第一端或起點,且第二冷卻通路154可從第一端延伸至與第一冷卻通路144和/或計量開口 164的第二端對準(zhǔn)的第二端。冷卻流170可沿第二冷卻路徑174繼續(xù)穿過第二冷卻通路154,且可與第一冷卻路徑172合并。合并的冷卻流170可經(jīng)過第四層160的計量開口 164。
[0049]冷卻的密封件100可圍繞接頭密封件槽口116移動,導(dǎo)致由接頭密封件槽口 116的表面阻擋凹入槽口 168的一部分。因此,凹入槽口 168可大小確定成使得凹入槽口 168的一部分無阻且/或與削減面間隙114連通,以便于冷卻流170經(jīng)由冷卻的密封件100流至熱氣體路徑180。在一個示例性實施例中,凹入槽口 168可具有等于或大于第四層160的寬度的一半的長度或?qū)挾?。熱氣體路徑180可相對于冷卻流170處于相對低壓力。結(jié)果,壓差可沿第一冷卻通路170和第二冷卻通路174將冷卻流170吸入冷卻的密封件100中,由此冷卻該冷卻的密封件100。冷卻流170可經(jīng)由計量開口 164流出,計量開口 164控制穿過冷卻的密封件100和穿過凹入槽口 168進入低壓氣體路徑180的流速。因此,冷卻流170在其從冷卻切口行進至計量開口 164時冷卻該冷卻的密封件100。其它實施例可包括附加或更少的冷卻切口、冷卻通路、計量開口和/或凹入槽口。
[0050]參看圖4,圖3的冷卻的密封件100在獨立截面視圖中示為具有經(jīng)過冷卻的密封件100示出的一定數(shù)目的冷卻路徑。冷卻的密封件100的實施例可包括一些或所有圖4中所示的冷卻路徑。在圖3中,冷卻流200可沖擊冷卻的密封件的第一層130。如本文所述,冷卻流200可在一定數(shù)目的進入點或冷卻切口處進入冷卻的密封件100。在進入冷卻的密封件100之后,冷卻流200可流過一個或更多個冷卻通路,且經(jīng)由計量開口(諸如計量孔和/或凹入槽口)流出冷卻的密封件100。圖4中,第一冷卻路徑202可包括冷卻流200,其在第一層130的第一冷卻切口204處進入冷卻的密封件100中,且定位在冷卻的密封件100的第一邊緣表面122處。冷卻流200可從冷卻的密封件100的頂面134或從冷卻的密封件100的一側(cè)(諸如冷卻的密封件122的第一邊緣表面122)進入第一冷卻切口 204。第一冷卻路徑202可繼續(xù)穿過由從第二層140除去的材料形成的第二冷卻切口 206。第二冷卻切口 206可與第一冷卻切口 204對準(zhǔn)。在進入第二冷卻切口 206之后,第一冷卻路徑202可與第二冷卻路徑208合并。第二冷卻路徑208可包括冷卻流200,其從側(cè)表面(諸如冷卻的密封件100的第一邊緣表面122)進入冷卻的密封件100。
[0051 ] 合并的第一冷卻路徑202和第二冷卻通路208可繼續(xù)經(jīng)由第二冷卻切口 206流入由從第三層150除去的材料形成的第三冷卻切口 210中。第三冷卻切口 210可與第一冷卻切口204和第二冷卻切口 206中的任一者或兩者對準(zhǔn)。在進入第三冷卻切口 210之后,第一冷卻路徑202和第二冷卻路徑208可與第三冷卻路徑212合并。第三冷卻路徑212可包括冷卻流200,其從側(cè)表面(諸如冷卻的密封件100的第一邊緣表面122)進入冷卻的密封件100。
[0052]合并的第一冷卻路徑202、第二冷卻路徑208和第三冷卻路徑212可流過第一冷卻通道或第一冷卻通路214。第一冷卻通路214可形成在第三層150中,且可從冷卻的密封件100的第一邊緣表面122延伸到冷卻的密封件100的內(nèi)部中。第一冷卻通路214可延伸到與第四層160的計量開口 164對準(zhǔn)的第二端。在流過第一冷卻通路214之后,合并的第一冷卻路徑202、第二冷卻路徑208和第三冷卻路徑212可流過計量開口 164,且穿過凹入槽口 168來流出冷卻的密封件100。
[0053]冷卻流200還可在第四冷卻路徑220處流過冷卻的密封件100。第四冷卻路徑220可包括在第一層130的第四冷卻切口 222處進入冷卻的密封件100的冷卻流200。第四冷卻切口222可定位成與第一層130的第一冷卻切口 204相對且/或?qū)?zhǔn)。例如,第四冷卻切口 222可定位在與第一邊緣表面122相對的第二邊緣表面118處。冷卻流200可從冷卻的密封件100的頂面134或從冷卻的密封件100的第二邊緣表面118進入第四冷卻切口 222中。第四冷卻路徑220可繼續(xù)穿過由從第二層140除去的材料形成的第四冷卻切口 224。第五冷卻切口 224可與第四冷卻切口 222對準(zhǔn),且可與第二層140的第二冷卻切口 206相對且/或?qū)?zhǔn)。在進入第五冷卻切口 224之后,第四冷卻路徑220可與第五冷卻路徑226合并。第五冷卻路徑226可包括冷卻流200,其從冷卻的密封件100的第二邊緣表面118進入冷卻的密封件100。
[0054]合并的第四冷卻路徑220和第五冷卻路徑226可繼續(xù)經(jīng)由第五冷卻切口 224流入第二冷卻通道或第二冷卻通路230中。第二冷卻通路230可形成在第二層140中,且可從冷卻的密封件100的第二邊緣表面118延伸到冷卻的密封件100的內(nèi)部中。第二冷卻通路230可延伸至與第四層160的計量開口 164和/或第一冷卻通路214的第二端對準(zhǔn)的第二端。在流過第二冷卻通路230之后,合并的第四冷卻通路220和第五冷卻通路226可流過第一冷卻通路214的第二端、流過計量開口 164且流過凹入槽口 168來流出冷卻的密封件100。
[0055]取決于密封件槽口中的冷卻的密封件100的位置,一些冷卻路徑可堵住,而其它冷卻路徑保持開啟。因此,取決于哪一冷卻流開啟或在其它情況下無阻和/或密封件槽口中的冷卻的密封件100的位置,冷卻流200可在不同時間穿過不同冷卻路徑。在具有高壓冷卻流的實施例中,高壓冷卻空氣與低壓空氣路徑之間的壓差因此將高壓冷卻空氣吸入冷卻的密封件100中。高壓冷卻空氣因此在其行進穿過冷卻的密封件100時冷卻該冷卻的密封件100。本文中可使用其它構(gòu)件和其它構(gòu)造。
[0056]參看圖5,示出了如本文所述的冷卻的密封件250的實施例。冷卻的密封件250可由至少三層形成,諸如兩個外層和一個或更多個中間層。如本文所述的冷卻的密封件可利用諸如層疊(例如,層疊密封層)、鑄造(例如,鑄造為一件式密封件)、焊接、核心打印和其它制造方法的方法形成。例如,冷卻的密封件250可具有頂層252、第一中間層254、第二中間層256和底層258。用語"底部"、"頂部"、"側(cè)部"、"端部"、"第一"、"第二"等用于僅相對定向的目的,且不作為絕對位置。頂層252可為冷卻側(cè)層,且可與冷卻流接觸。底層258可為熱側(cè)層,且可與熱氣體路徑接觸。冷卻的密封件250可為層疊密封件,或可包括形成層疊的密封件的一個或更多個疊層。例如,各個層均可層疊至相鄰層。由于層疊,故冷卻流可經(jīng)過相鄰層中的間隙。例如,冷卻流可沿方向260穿過頂層252與第一中間層254之間。冷卻流可沿方向262穿過第一中間層254與第二中間層256之間。冷卻流可沿方向264穿過第二中間層256與底層258之間。盡管方向262和264繪制為對準(zhǔn)的,但冷卻流可沿任何方向在冷卻的密封件250的層之間流動。一些或所有冷卻流方向可對準(zhǔn)或不同。
[0057]參看圖6-11,繪出了如本文所述的冷卻的密封件的獨立層。首先參看圖6,繪出了冷卻的密封件300的第一層310。第一層310可為冷卻的密封件300的外層或中間層。第一層310為墊片,且可具有第一寬度312。第一層310可具有由從第一層310除去的材料形成的第一冷卻切口 314。第一層310可具有對應(yīng)的第二冷卻切口 316,其與第一冷卻切口 314相對且對準(zhǔn)。第一冷卻切口 314和第二冷卻切口 316可具有如圖所示的半圓形幾何形狀,或可具有備選的幾何形狀。在一些實施例中,第一冷卻切口 314和第二冷卻切口 316均可具有不同的幾何形狀。
[0058]圖7繪出了冷卻的密封件300的第二層320。第二層320可為冷卻的密封件300的外層或中間層,且可定位在第一層310附近。第二層320可為墊片,且可具有第二寬度322。第二寬度322可等于第一寬度312。第二層320可具有由從第二層320除去的材料形成的第三冷卻切口 324。第三冷卻切口 324可形成在第二層320中形成的第一冷卻通路326的第一端或起始端。第三冷卻切口324可具有與第一冷卻通路326相同或不同的大小。在一些實施例中,第三冷卻切口 324可大于第一冷卻通路326,且可混合到第一冷卻通路326中。第一冷卻通路326可具有寬度328,其在第一冷卻通路326的長度上一致或可變。第一冷卻通路326可延伸到第二端330。第二端330可大小確定為等于寬度328,或可以更大,如圖7中所示。在一些實施例中,第二端330可大小確定成等于冷卻的密封件300的計量開口。第二端330可與冷卻的密封件300的計量開口對準(zhǔn),且可具有適合的幾何形狀,諸如但不限于圓形或矩形。如圖所示,第一冷卻通路326可相對于第二層320中的一個或更多個邊緣成角。在一些實施例中,第一冷卻通路326可與第二層320的一個或更多個邊緣對準(zhǔn)。第一冷卻通路326的角可影響冷卻流速率和穿過冷卻的密封件300的方向。第二層320可具有對應(yīng)的第四冷卻切口332,其與第三冷卻切口 324相對且對準(zhǔn)。第四冷卻切口 332可與第一層310的第二冷卻切口 316對準(zhǔn)。
[0059]圖8繪出了冷卻的密封件300的第三層340。第三層340可為冷卻的密封件300的外層或中間層,且可定位在第三層320附近。第三層340可為墊片,且可具有第三寬度342。第三寬度342可等于第一寬度312和/或第二寬度322。第三層340可具有由從第三層340除去的材料形成的第五冷卻切口 344。第五冷卻切口 344可與相應(yīng)的第一層310和第二層320的第一冷卻切口 314和/或第三冷卻切口 324對準(zhǔn),且可具有相同的大小和/或幾何形狀。第三層340可具有對應(yīng)的第六冷卻切口 346,其與第五冷卻切口 344相對且對準(zhǔn)。第六冷卻切口 346可與第一層310的第二冷卻切口 316和/或第二層320的第四冷卻切口 332對準(zhǔn)。第六冷卻切口 346可形成在第三層340中形成的第二冷卻通路348的第一端或起始端。第六冷卻切口 346可具有與第二冷卻通路348相同或不同的大小。在一些實施例中,第六冷卻切口 346可大于第二冷卻通路348,且可混合到第二冷卻通路348中。第二冷卻通路348可具有寬度350,其在第二冷卻通路348的長度上一致或可變。第二冷卻通路348可大小確定成與第二層320的第一冷卻通路326相同,且在一些實施例中,可形成第一冷卻通路326的鏡像。
[0060]第二冷卻通路348可延伸到第二端352上,第二端352與第一冷卻通路326的第二端330對準(zhǔn)。第二端352可大小確定成等于第二冷卻通路348的寬度350,或可以更大,如圖8中所示。在一些實施例中,第二端352可大小確定成等于冷卻的密封件300的計量開口。第二端352可與冷卻的密封件300的計量開口對準(zhǔn),且可具有適合的幾何形狀,諸如圓形或矩形。如圖所示,第二冷卻通路348可相對于第三層340和/或第一冷卻通路326的一個或更多個邊緣成角。例如,第二冷卻通路348可定位成相對于一個或更多個邊緣和/或第一冷卻通路326成銳角。在一些實施例中,第二冷卻通路348可與第三層340的一個或更多個邊緣和/或第一冷卻通路326對準(zhǔn)。
[0061 ]圖9繪出了冷卻的密封件300的第四層360。第四層360可為冷卻的密封件300的外層或中間層。第四層360可為墊片,且可具有第四寬度362。第四層360可定位在第三層340附近,且第四寬度362可等于第三寬度342。第四層360可具有由從第四層360除去的材料形成的計量開口 362。計量開口 362可部分地延伸到第四層360中,且可與形成在第四層360的相對側(cè)處的凹入槽口 364連通。計量開口 362可大小確定成使得計量開口 362小于凹入槽口364。凹入槽口 364可具有任何適合的幾何形狀,諸如,矩形、橢圓形、卵形或另一幾何形狀。凹入槽口 364可具有等于或大于第四層360的寬度362的一半的寬度366。凹入槽口 364可具有等于或大于計量開口 362的直徑或長度的長度368。
[0062]圖10和11示出了第四層360的截面視圖和透視圖。第四層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。計量開口 362可具有小于或等于厚度372的深度376。在一些實施例中,凹入槽口 364的深度374和計量開口 362的深度376可等于第四層360的厚度372。計量開口 362可具有小于凹入槽口 364的寬度366的寬度370。計量開口 362的大小可確定冷卻流的流速,其經(jīng)過冷卻的密封件300,且與凹入槽口 364組合可提供穿過冷卻的密封件300的一致或接近一致的冷卻流速。
[0063]參看圖12和13,冷卻的密封件400的另一個實施例在圖12中的透視圖中示出。冷卻的密封件400可包括夾住來形成冷卻的密封件400的一定數(shù)目的層。冷卻的密封件400可為條狀密封件,其中各個層均具有相等的寬度。冷卻的密封件400可包括間隔開距離430的一個或更多個焊點410。焊點410可均勻間隔開,或可以以不同間距間隔開。例如,焊點410可與冷卻的密封件400的邊緣420,440間隔開相等的距離。
[0064]圖13示出了冷卻的密封件400的另一個實施例450。冷卻的密封件450可包括彎曲的外層。例如,冷卻的密封件450可包括第一彎曲外層460,其具有兩個側(cè)緣上的相等的彎頭,以便形成部分地包圍的邊緣。類似地,冷卻的密封件450可包括第二彎曲外層470,其具有在兩個側(cè)緣上相等的彎頭,以便與第一彎曲外層460形成部分地包圍的邊緣。冷卻的密封件450的層可由耐高溫材料(諸如不銹鋼、鎳基合金等)制成。本文中也可使用其它類型的材料。其它實施例可包括高溫粘合劑、高強度緊固件和其它類型的緊固器件。
[0065]參看圖14-16,示出了冷卻的密封件的一層或更多層的附加實施例。冷卻通路或冷卻通道可具有如本文所述的各種構(gòu)造。參看圖14,冷卻的密封件500可具有在第一層處形成直角的第一冷卻路徑502,且可與第二冷卻路徑504流體連通,第二冷卻路徑504經(jīng)由冷卻孔506相對于第一冷卻路徑502成角。冷卻的密封件500可包括在與第一冷卻路徑502的同一層上的第三冷卻路徑508,其與第二冷卻通路504類似地或相同地成角。冷卻的密封件500可包括第四冷卻路徑510,其在第二層上形成直角,與第一冷卻路徑502相似或相同。在一些實施例中,冷卻的密封件500的一層或更多層可為彼此的鏡像。
[0066]圖15示出了第一層上具有第一蛇線冷卻路徑522的冷卻的密封件520,第一蛇線冷卻路徑522經(jīng)由冷卻孔526與第二層上的第二蛇線冷卻路徑524流體連通。第一蛇線冷卻路徑522可為第二蛇線冷卻路徑524的鏡像。冷卻的密封件520可包括可類似于第一蛇線冷卻路徑522的第二層上的第三蛇線冷卻路徑528,其經(jīng)由冷卻孔532與可類似于第一層上的第二蛇線冷卻路徑522的第四蛇線冷卻路徑530流體連通。蛇線冷卻路徑可為冷卻的密封件520的相應(yīng)層上的彼此的鏡像。
[0067]圖16示出了冷卻的密封件540的另一個實施例。冷卻的密封件540可包括第一層上的第一蛇線路徑542和經(jīng)由冷卻孔排放至流體連通的相對側(cè)的第二層上的對應(yīng)的第二蛇線冷卻路徑544。冷卻的密封件540還可包括冷卻孔,其與延伸穿過冷卻的密封件540的各層的第一蛇線路徑542和第二蛇線路徑544間隔開。
[0068]因此,本文所述的冷卻的密封件提供穿過冷卻的密封件的一致或接近一致的冷卻流速,導(dǎo)致了改善的冷卻和延長的密封件壽命。此外,本文所述的冷卻的密封件以減少的副流、更高的總體發(fā)動機效率和減小的發(fā)熱量提供了改善的冷卻。冷卻的密封件的不同構(gòu)造可在本文中一起使用。本公開內(nèi)容的實施例可提供一致的冷卻流,而不管密封件槽口內(nèi)的密封件位置,且獨立于密封件槽口內(nèi)的削減面尺寸或密封件位置。還可使用其它類型的密封位置。
[0069]應(yīng)當(dāng)清楚的是,前文僅涉及本申請和所得專利的某些實施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可制作出許多變化和改型,而不會脫離由所附權(quán)利要求及其等同物限定的本發(fā)明的總體精神和范圍。
【主權(quán)項】
1.一種用于在燃?xì)鉁u輪發(fā)動機中面對高壓冷卻空氣流與熱氣體路徑的構(gòu)件之間使用的密封件,包括: 第一墊片; 包括第一冷卻通路的第二墊片;以及 第三墊片,其中所述第二墊片定位在所述第一墊片與所述第三墊片之間,所述第三墊片包括: 內(nèi)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 從所述凹入槽口延伸至所述內(nèi)表面的計量開口。2.根據(jù)權(quán)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墊片的厚度的一部分。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的密封件,其特征在于,所述計量開口小于所述凹入槽口。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封件,其特征在于,所述第一冷卻通路從所述密封件的第一邊緣表面處的第一端延伸至與所述第三墊片的所述計量開口對準(zhǔn)的第二端,使得冷卻空氣可從所述第一冷卻通路的所述第一端流至所述計量開口。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的密封件,其特征在于,所述第一墊片包括與所述第二墊片的所述第一冷卻通路的所述第一端連通的所述第一邊緣表面處的第一冷卻切口。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的密封件,其特征在于: 所述第一墊片包括與所述第一邊緣表面相對的所述密封件的第二邊緣表面處的第二冷卻切口;以及 所述第二墊片包括所述密封件的所述第二邊緣表面處的第三冷卻切口。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的密封件,其特征在于,還包括定位在所述第一墊片與所述第二墊片之間的第四墊片,所述第四墊片包括: 從所述密封件的所述第二邊緣表面處的第三端延伸至與所述第三墊片的所述計量開口對準(zhǔn)的第四端的第二冷卻通路,使得冷卻空氣可從所述第二冷卻通路的所述第三端流至所述計量開口。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的密封件,其特征在于,所述第一冷卻通路定位成相對于所述第二冷卻通路成銳角。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封件,其特征在于,所述凹入槽口延伸跨過所述第三墊片的寬度的一半以上。10.根據(jù)權(quán)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?xì)鉁u輪發(fā)動機的兩個相鄰靜止構(gòu)件之間。
【文檔編號】F01D25/12GK106089320SQ201610273087
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年4月28日 公開號201610273087.9, CN 106089320 A, CN 106089320A, CN 201610273087, CN-A-106089320, CN106089320 A, CN106089320A, CN201610273087, CN201610273087.9
【發(fā)明人】M.T.哈夫納, V.J.摩根, J.J.基特爾森, N.N.薩拉瓦特
【申請人】通用電氣公司