專利名稱：高溫密封和高溫密封系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及在高溫工業(yè)應(yīng)用中使用的密封裝置.更準確地 說，但不是作為限制，本發(fā)明涉及在渦輪機應(yīng)用中的高溫密封裝置。
背景技術(shù)：
高溫密封裝置在許多工業(yè)應(yīng)用中都是需要的。例如，暴露在渦輪 機環(huán)境的高工作溫度下的燃氣或蒸汽渦輪機的護革減振系統(tǒng)，它需要 一種容許損傷的密封組合，該密封組合可以強有力的阻止泄漏并且能 滿足長壽命的目標(biāo)。更準確地說，金屬減振器用來減弱在護罩系統(tǒng)上 的特定的振動模式，它需要一種高溫密封裝置來阻止氣流從渦輪機的 主流動通道中逸出，并且由此防止了該裝置的效率降低。業(yè)已證明，常規(guī)的密封裝置用于這種應(yīng)用場合是不能令人滿意 的。例如，常規(guī)的繩索密封原理利用了單根陶瓷纖維的"繩索"來產(chǎn) 生對組件的密封。但是，由于其多孔的結(jié)構(gòu)，這種繩索并不能提供有 效的密封。況且，在使用期間該繩索密封裝置所發(fā)生的化學(xué)和物理的 降解將進一步損害該密封裝置的完整性，從而使繩索密封裝置不能滿足長壽命的目標(biāo)。此外，在燃氣渦輪機中的廢氣通道的溫度將繼續(xù)增 加。當(dāng)這種情況發(fā)生時，常規(guī)的金屬密封裝置的使用也受到非常大的 限制。因此，有需要提供一種改進的高溫密封系統(tǒng)，該系統(tǒng)能對泄漏提 供有效的和強有力的密封，同時還能承受高溫的腐蝕性的環(huán)境，例如 在燃氣渦輪機的流動通道中發(fā)生的環(huán)境.更準確地說，有需要提供一 種高溫密封系統(tǒng)，該系統(tǒng)在燃氣渦輪機的護軍減振系統(tǒng)中是有效的。發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明提供了一種高溫密封裝置，該裝置包括內(nèi)部區(qū)域和 涂層，該內(nèi)部區(qū)域包括一種當(dāng)暴露在高溫環(huán)境中將會發(fā)生膨脹的材料 和至少一個能夠插入密封槽內(nèi)的突出部分，該涂層基本上阻止了對內(nèi) 部區(qū)域的涂層區(qū)的膨脹。該涂層這樣配置在內(nèi)部區(qū)域的外表面上，使
得至少一個突出部分的遠端至少部分地保持無涂層，以及該內(nèi)部區(qū)域 的剩余部分基本上由該涂層所覆蓋。在某些實施例中，內(nèi)部區(qū)域可以是陶瓷基體復(fù)合物。該陶瓷基體 復(fù)合物是連續(xù)纖維陶瓷基體復(fù)合物，暴露在高溫環(huán)境下的該突出部分 的遠端的無涂層區(qū)域使該突出部分產(chǎn)生膨脹.該高溫環(huán)境可能是燃氣 渦輪發(fā)動機的流動通道。在某些實施例中，該涂層可能是環(huán)境阻擋性 涂層。該內(nèi)部區(qū)域具有近似的矩形截面，該截面具有相對置的長邊和相 對置的短邊，每個短邊是該突出部分的遠端。在某些實施例中，該對 置的長邊的長度至少是短邊長度的兩倍。在某些實施例中，每個短邊 都可以是無涂層的。在某些實施例中，長邊中的至少一個長邊隨著長邊接近短邊而向 內(nèi)傾斜一個角度.在向內(nèi)傾斜以前的長邊與在向內(nèi)傾斜以后的長邊之間的角度可以在約150°與約170°之間。短邊中的至少一個短邊被局部涂敷，使得該無涂層區(qū)域在接近短 邊的中央位置是窗狀開口.暴露在高溫環(huán)境下的窗狀開口的無涂層區(qū) 域使該突出部分產(chǎn)生膨脹。窗狀開口具有根據(jù)在突出部分中所需要的 膨脹量而預(yù)先確定的尺寸，該部分涂敷的短邊還可以包括圓化邊緣。 在某些實施例中，該高溫密封裝置還可以包括沿著長邊中的一個長邊 的中部的涂層堆積物。本發(fā)明還描述了一種高溫密封系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括(l)第一結(jié)構(gòu) 和第二結(jié)構(gòu)，該第一結(jié)構(gòu)具有第一密封槽，該第二結(jié)構(gòu)具有第二密封 槽，該第一密封槽與該笫二密封槽橫跨密封區(qū)互相對置；(2)高溫密 封裝置，該高溫密封裝置包括一個內(nèi)部區(qū)域，該內(nèi)部區(qū)域具有這樣配 合在第一密封槽中的第一突出部分和配合在第二密封槽中的第二突出 部分，使得在裝配時，該高溫密封裝置跨接在密封區(qū)上，該內(nèi)部區(qū)域 由陶瓷基體復(fù)合物制成，當(dāng)暴露在高溫環(huán)境下時，該陶瓷基體復(fù)合物 將發(fā)生膨脹；以及(3)涂層，該涂層基本上阻止了對內(nèi)部區(qū)域的涂層 區(qū)的膨脹。該涂層這樣配置在內(nèi)部區(qū)域的外表面上，使得笫一突出部 分的遠端和第二突出部分的遠端至少部分地?zé)o涂層，以及該內(nèi)部區(qū)域 的剩余部分基本上由該涂層所覆蓋。本發(fā)明還描述了一種用于渦輪機中的護革減振系統(tǒng)的高溫密封系
統(tǒng)，該系統(tǒng)包括(1)第一減振塊和第二減振塊，該笫一減振塊具有 第一密封槽，該第二減振塊具有第二密封槽，該第一密封槽與該第二密封槽橫跨密封區(qū)互相對置；(2)高溫密封裝置，該高溫密封裝置包括一個內(nèi)部區(qū)域，該內(nèi)部區(qū)域具有這樣配合在第一密封槽中的第一突 出部分和配合在第二密封槽中的第二突出部分，使得在裝配時，該高 溫密封裝置跨接在密封區(qū)上，該內(nèi)部區(qū)域由陶瓷基體復(fù)合物制成，當(dāng)暴露在燃氣渦輪機的流動通道中時，該陶瓷基體復(fù)合物將發(fā)生膨脹； 以及(3)涂層，該涂層基本上阻止了對內(nèi)部區(qū)域的涂層區(qū)的膨脹。該 涂層這樣配置在內(nèi)部區(qū)域的外表面上，使得笫一突出部分的遠端和第 二突出部分的遠端至少部分地?zé)o涂層，以及該內(nèi)部區(qū)域的剩余部分基 本上由該涂層所覆蓋。在某些實施例中，第一密封槽可以在一側(cè)由第 一護罩所封閉，以及第二密封槽可以在一側(cè)由第二護軍所封閉。每個遠端可以被局部涂敷，使得無涂層區(qū)在短邊的中央位置附近 是一個窗狀開口.當(dāng)暴露在燃氣渦輪機的流動通道中時，該窗狀開口 的無涂層區(qū)將使每個突出部分發(fā)生膨脹。該窗狀開口具有根據(jù)在每個 突出部分中所需要的膨脹量而預(yù)先確定的尺寸.本發(fā)明的上述這些和其他的特征通過閱讀下面的最佳實施例的詳 細說明，連同參考附圖和所附的權(quán)利要求書將一清二楚。


圖l示出了與本發(fā)明的一個示例性實施例相一致的密封裝置的橫 截面圖的示意的線條圖。圖2示出了與本發(fā)明的一個示例性實施例相一致的密封裝置經(jīng)過工作膨脹以后的橫截面圖的示意的線條圖。圖3示出了一個示例性的密封系統(tǒng)的橫截面圖的示意的線條圖，該密封系統(tǒng)使用了與本發(fā)明的一個示例性實施例相一致的密封裝置。圖4示出了與本發(fā)明的一個示例性實施例相一致的密封裝置的另 一種可供選擇的端部的橫截面圖的示意的線條圖.圖5示出了圖4的可供選擇的端部的密封裝置經(jīng)過工作膨脹以后 的橫截面圖的示意的線條圖，圖6示出了與本發(fā)明的一個示例性實施例相一致的密封裝置的另 一種可供選擇的端部的橫截面圖的示意的線條圖。 圖7示出了一個示例性的密封系統(tǒng)的橫截面圖的示意的線條圖， 該密封系統(tǒng)使用了與本發(fā)明的另一個示例性實施例相一致的密封裝 置。圖8示出了燃氣渦輪機的護罩減振系統(tǒng)的橫截面圖的示意的線條 圖，該減振系統(tǒng)使用了與本發(fā)明的一個示例性實施例相一致的密封裝 置。圖9是沿圖8的截面線9-9截取的一個視圖。圖10示出了燃氣渦輪機的護革減振系統(tǒng)的橫截面圖的示意的線 條圖，該減振系統(tǒng)使用了與本發(fā)明的一個示例性實施例相一致的密封 裝置。圖11示出了另一種燃氣渦輪機的護軍減振系統(tǒng)的橫截面圖的示 意的線條圖，該減振系統(tǒng)使用了與本發(fā)明的一個示例性實施例相一致 的密封裝置。
具體實施方式
現(xiàn)在參看附圖，在多個視圖中，用不同數(shù)字標(biāo)號來表示相同的零 件，圖1示出了一個與本發(fā)明的一個示例性實施例相一致的高溫密封 裝置的截面圖，該密封裝置稱為CMC密封裝置10。 CMC密封裝置10包 括內(nèi)部區(qū)域14。內(nèi)部區(qū)域14由陶瓷基體復(fù)合物組成。用于內(nèi)部區(qū)域 14的該陶瓷基體復(fù)合物(也稱"CMC")可以由連續(xù)纖維或者非連續(xù)纖 維組成，但是連續(xù)纖維在高應(yīng)力環(huán)境中可能是更好的選擇，在某些實 施例中，例如，該陶乾基體復(fù)合物可以是一種纖維加強的碳化硅/碳化 硅陶瓷基體復(fù)合物.在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，其他 陶瓷基體復(fù)合物也是可以使用的。內(nèi)部區(qū)域14的截面本質(zhì)上可以是矩形，雖然其他形狀也可以使 用，這取決于具體應(yīng)用。如圖所示，內(nèi)部區(qū)域14的截面形狀大體上是 矩形，該矩形有長邊16和短邊或端部18。長邊16可以比端部18長很 多，如此處所使用的那樣，長邊16可以被規(guī)定為端部18的長度的至 少兩倍。CMC (陶瓷基體復(fù)合物)密封裝置10的內(nèi)部區(qū)域14可以這樣配 置，使得它至少包括一個突出部分。如此處所使用的那樣，突出部分 是從一般塊狀物或某物中央延伸或伸出的部分或臂。在目前情況下，
內(nèi)部區(qū)域14的中央?yún)^(qū)域構(gòu)成了一般塊狀物或某物的中央，本技術(shù)領(lǐng)域 的人或普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，該中央?yún)^(qū)域可以采取在本發(fā)明中示出 的許多種并非一般矩形的形狀。矩形形狀常常被使用是因為它的簡單 性和經(jīng)濟性。在內(nèi)部區(qū)域14為矩形的實施例的情況下，每個端部18 和在端部18附近的這部分內(nèi)部區(qū)域14都可以構(gòu)造成突出部分。如下 面還要更詳細說明的那樣，突出部分的遠端可以插進一個狹槽或者密 封槽內(nèi)，以便完成密封系統(tǒng)。內(nèi)部區(qū)域14的表面可以涂有涂層22。涂層22可以是一種環(huán)境阻 擋性涂層。涂層22可以由許多層組成，例如它可以包括粘接涂層、中 間涂層和頂部涂層。例如，在某些實施例中，粘接涂層可以是硅粘接 涂層，中間涂層可以是莫來石-硅酸鋁鋇鍶("BSAS")過渡層，以及 頂部涂層可以是BSAS頂部涂層。在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng) 理解，其他涂層(它可以是單層或多層)也可以使用.涂層"可以保 護內(nèi)部區(qū)域14免受在渦輪機或其他高溫應(yīng)用的流動通道內(nèi)發(fā)生的工作 情況和高溫的影響。更準確地說，涂層22可以阻止在渦輪機的流動通 道中的熱空氣觸到CMC材料.如圖1中所示，端部18可以保持無涂層. 如下面還要更詳細說明的那樣，端部18也可以部分地?zé)o涂層。應(yīng)當(dāng)注 意，在某些實施例中，只有一個端部18可以無涂層或者部分地?zé)o涂層。當(dāng)暴露在燃氣渦輪機的工作條件或其他高溫應(yīng)用下時，內(nèi)部區(qū)域 14的陶瓷基體復(fù)合物將可能發(fā)生膨脹.更準確地說，內(nèi)部區(qū)域14的材 料將經(jīng)受一個氧化過程，該氧化過程將引起該材料發(fā)生膨脹。該氧化 過程通常發(fā)生在許多高溫的工業(yè)應(yīng)用中，即，當(dāng)溫度處于約500t:以上 時。在常用的工業(yè)燃氣渦輪機或蒸汽渦輪機的流動通道內(nèi)的溫度將超 過此水平，通常能達到8001C至1200"C。涂層22通過阻止熱空氣達到 內(nèi)部區(qū)域14而阻止了氣化在內(nèi)部區(qū)域14的許多地方發(fā)生氧化，但是， 當(dāng)暴露在燃氣渦輪機的工作條件或其他高溫應(yīng)用條件下時，該無涂層 或部分地?zé)o涂層的端部18將發(fā)生膨脹。圖2示出了當(dāng)暴露在燃氣渦輪機的工作條件或其他高溫應(yīng)用條件 下時，通常發(fā)生在無涂層端部18處的膨脹。內(nèi)部區(qū)域14的氧化將引 起端部18發(fā)生膨脹。由于該氧化以很高速度發(fā)生在接近無涂層端部18 處，端部18將向外擴張成嘲叭形，如附圖中所示。更準確地說，內(nèi)部 區(qū)域14的寬度將沿著一部分長邊16以逐漸變化的方式增加到端部18
處的張開狀態(tài)。如下面還要詳細討論的那樣，人們業(yè)已發(fā)現(xiàn)，這種已 知的損傷機理可以用來加強高溫密封裝置的密封性能和使用期限。圖3示出了一個示例性的密封系統(tǒng)27的示意的橫截面圖，該密封 系統(tǒng)包括燃氣渦輪機或其他高溫應(yīng)用內(nèi)的第一塊體28和第二塊體 30.最好是對在第 一塊體28和第二塊體30之間的區(qū)域這樣進行密封， 使得氣體不能在第一塊體28和第二塊體30之間通過。因此，狹槽或 密封槽32可以在每個塊體28， 30中切出。CMC密封裝置IO的內(nèi)部區(qū) 域14可以這樣構(gòu)形，使得它包括兩個可以插入在各個密封槽32中的 突出部分(在這種情況下它們是各個端部18以及CMC密封裝置10的 非常接近端部18的部分)。CMC密封裝置10的剩余部分可以橫跨在兩 個塊體28， 30之間的這段距離上。在工作期間，CMC密封裝置IO將暴露在渦輪機的高溫排氣中或者 其他高溫條件下.無涂層端部18和CMC密封裝置10的非常接近每個 端部18的部分將開始逐漸地氧化和膨脹。這種膨脹將使每個端部18 向外擴張，并且以非常牢固的方式與密封槽32的內(nèi)壁相接觸.這種情 況將在密封槽32和端部18以及CMC密封裝置10的非常接近每個端部 18的部分之間建立持久的和有效的密封.在這種情況下，氣體圍繞在 密封槽32內(nèi)的密封裝置10的端部的運動將基本上被阻止.因此，在 第一塊體28和第二塊體30之間的區(qū)域就可以被這樣密封，使得氣體 基本上不能在它們之間通過。本發(fā)明的另一個實施例在某些應(yīng)用中可以加強該密封裝置的密封 特性。例如，如圖4中所示，CMC密封裝置40在端部18的一端或兩端 制成錐形。更準確地說，當(dāng)長邊16接近端部18時，長邊16可以向內(nèi) 形成角度，從而形成了長邊16的向內(nèi)傾斜部分42。除了在膨脹發(fā)生 時，向內(nèi)傾斜部分42的配置可以允許在長邊16與密封槽32之間的接 觸區(qū)的長度更長以外，CMC密封裝置40可以與CMC密封裝置10相類 似的方式工作。如圖5中所示，與CMC密封裝置10的向外擴張的形狀 不同，當(dāng)膨脹在無涂層端部18發(fā)生時，向內(nèi)傾斜部分42將向外擴張， 使得從長邊16的中間部分隆起并且大體上與該中間部分相平行。這 樣，向內(nèi)傾斜部分42的向內(nèi)角就補償了某些膨脹，并且當(dāng)膨脹發(fā)生后， 可以在密封槽內(nèi)產(chǎn)生更大和更均勻的接觸區(qū)。因此，在長邊16與密封 槽32之間的接觸區(qū)43將變成與向內(nèi)傾斜部分42相近似長度，這將導(dǎo) 致接觸區(qū)長度的增加(與長邊16沒有向內(nèi)傾斜的接觸區(qū)長度相比)。 在長邊16與密封槽32之間的接觸區(qū)的長度增加將產(chǎn)生更加有效的密 封。向內(nèi)傾斜部分42的結(jié)構(gòu)可以具有幾個有利的效果。如前所述，向 內(nèi)傾斜部分42可以補償膨脹，使得在CMC密封裝置40與密封槽32之 間可以獲得更緊密的接觸和更大的接觸長度。此外，還改進了密封接 觸面，由于補償了某些膨脹，密封接觸壓力也可以減少到比較可接受 的水平，由此可以使密封的摩損速度減少并且增加密封的壽命。通常， 在向內(nèi)傾斜部分42以前的長邊16與向內(nèi)傾斜部分42之間形成的角度 在150°與170°之間，然而，該角度可以與這個角度范圍不同，這取決 于密封的應(yīng)用場合。此外，在向內(nèi)傾斜部分42以前的長邊16與向內(nèi) 傾斜部分42之間形成的角度可以通過實驗以實驗為根據(jù)來確定，該角 度可以隨涂層厚度，內(nèi)部區(qū)域厚度和環(huán)境條件的不同而變化。應(yīng)該注 意的是，向內(nèi)傾斜部分42在圖4中的繪圖是沒有按比例畫的。圖6示出了另一個示例性的實施例，CMC密封裝置50。 CMC密封 裝置50的端部18可以部分地涂有涂層22,而不是全部的無涂層端部 18。在某些應(yīng)用中，局部涂層的端部18可以產(chǎn)生至少兩個設(shè)計優(yōu)點。 第一，可以把氧化限制在內(nèi)部區(qū)域14的中央.在內(nèi)部區(qū)域14的邊緣 發(fā)生的氧化可能引起涂層22與內(nèi)部區(qū)域14的分離，而這將導(dǎo)致密封 的降解速率的增加以及工作壽命的減少。笫二，端部18上遭受氧化的 表面積的減少使人們可以預(yù)測并由此調(diào)節(jié)擴張/膨脹的數(shù)量，這在某些 應(yīng)用中可能是有用的.更準確地說，可以將左邊的無涂層區(qū)增加以便 提供更大的膨脹，或者將該無涂層區(qū)減小以便提供更小的膨脹，這要 根據(jù)該應(yīng)用的具體需要而定。因此，如圖6中所示，涂層22可以覆蓋 在端部18的外邊緣上，并且可以將中央窗狀開口 52留下不作覆蓋。 此外，在圖6中所描繪的是圓化邊緣56。在某些實施例中，涂層22 從長邊16向部分涂層的端部18過渡，當(dāng)涂層制成如圖6中所示的形 狀時，圓化邊緣56可以改進涂蓋該區(qū)域的能力，該圓化邊緣可以改進 涂層的粘合力和均勻性。圖7示出了另一個實施例，CMC密封裝置60，它是在燃氣渦輪機 內(nèi)包括第一塊體28和第二塊體30的示例性的密封系統(tǒng)27內(nèi)被描述 的。如圖所示，CMC密封裝置60包括涂層堆積物64。涂層堆積物64
可以提供能改進該密封的另外的封閉物。此外，涂層堆積物64可以減 少在第一塊體28與第二塊體30之間的敞開區(qū)的大小，這在某些應(yīng)用 中可能是有利的。涂層堆積物64例如可以由許多層涂層22來形成。如上所述，CMC密封裝置10， 40， 50， 60可以在高溫應(yīng)用中使用。 特別適合使用CMC密封裝置IO， 40， 50， 60的一種應(yīng)用場合是在燃氣 或蒸汽渦輪機內(nèi)的護軍減振系統(tǒng)中使用.現(xiàn)在參看圖8和9，圖中示出 了一種可以使用CMC密封裝置IO, 40， 50， 60的示例性的護軍減振系 統(tǒng)80。本文中所描述的護軍減振系統(tǒng)80在美國專利6942， 203中有更 完整的描述，它們作為一個整體結(jié)合在本文中。本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的普通 技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，護罩減振系統(tǒng)80只是一個示例，CMC密封裝置10， 40， 50， 60還可以在其他相類似的護革減振系統(tǒng)中使用.圖8是一個沿周邊方向的視圖，圖9是沿圖8的剖面線9-9截取 的剖視圖。護罩減振系統(tǒng)80包括安裝有多個護軍84的外護軍塊或主 體82 應(yīng)當(dāng)理解，多個護罩塊82圍繞該燃氣渦輪機軸線的周向排列， 并且安裝有多個護革84，該護軍包圍通過該燃氣渦輪機流動的熱燃氣 通路并且構(gòu)成該通路的一部分?？梢杂商沾苫w復(fù)合物制成的護軍84 可以通過螺栓(未示出)固定在護軍塊82上，并且還具有與在該燃氣 渦輪機內(nèi)的熱燃氣通路相接觸的內(nèi)表面，護罩減振系統(tǒng)80還可以包括減振塊/護革分界面，減振栽荷傳遞裝置和減振裝置。該減振塊/護革分界面可以包括由金屬材料制成的減 振塊86,該金屬材料例如為PM2000，它是一種具有高溫使用極限可達 2200° F的超耐熱合金材料.如圖所示，減振塊86的沿徑向向內(nèi)面向 的表面可以與護罩84的背面相嚙合。該減振栽荷傳遞裝置包括具有活 塞88的活塞組件?；钊?8的徑向內(nèi)端在減振塊86內(nèi)終止。該減振裝 置可以包括彈簧90。作為保證結(jié)構(gòu)柔量的一致性的一個措施，彈簧90 可以預(yù)先經(jīng)過溫度和栽荷處理。彈簧90可以安裝在沿著護革塊82的 背面的形成的杯形外殼內(nèi)。彈簧90可以被預(yù)先加栽，使其一端與活塞 88的相接合，從而沿徑向向內(nèi)偏壓活塞88.彈簧90的反向端則與蓋 92相嚙合，該蓋例如可以通過螺紋固定。本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)工作時，減振裝置的 彈簧90將保持作用在活塞88上并由此作用在減振塊86上的向內(nèi)的徑 向力。反過來，減振塊86可以壓在護軍84的背面來使振動減弱，并 且特別是能避免在共振頻率或者接近共振頻率時的振動反應(yīng)。為了使渦輪機的效率達到最高，必須把相鄰接的減振塊86互相密 封。更準確地說，如果不能在相鄰的減振塊86之間建立有效的密封， 廢氣將會從主流動通道逸出，并且圍繞渦輪葉片運行。如同本技術(shù)領(lǐng) 域內(nèi)的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的那樣，這樣的結(jié)果是不希望發(fā)生的， 因為從沒有經(jīng)過渦輪葉片的廢氣中是提取不出能量的。從主流動通道 逸出的廢氣將使渦輪機的效率降低。如圖9中所示，環(huán)形空間94將保 持在相鄰的減振塊86之間。相對置的密封槽95可以在鄰接的減振塊 86之間這樣形成，使得密封可以放置在減振塊86之間，以便把環(huán)形空 間94封閉。放置在減振塊86之間并且在相對置的密封槽95內(nèi)的密封 裝置可以是CMC密封裝置10， 40， 50， 60，為了筒羊起見，它們在下 文中將被稱為CMC密封裝置96。如同本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員應(yīng) 當(dāng)理解的那樣，CMC密封裝置96可以包括上述各個不同實施例中的任何一種密封裝置。圖lO和ll示出了在護罩減振系統(tǒng)內(nèi)的可供選擇的密封結(jié)構(gòu)中的 CMC密封96的示意結(jié)構(gòu)的截面圖。圖10示出了具有相對置的密封槽 95的相鄰的減振塊86，在該密封槽中已被插入CMC密封96。圖11示 出了一個可供選擇的結(jié)構(gòu)，其中，CMC密封96的端部18已被插入密封槽95中.密封槽95可以由對接護軍84 束繂在徑向向內(nèi)的側(cè)面上。更準確地說，密封槽95可以由沿徑向向內(nèi) 切入減振塊86—個象限的凹口 97而產(chǎn)生.然后，對接護罩84就可以 這樣放置，使得它可將密封槽95的該徑向向內(nèi)的側(cè)面封閉。在工作期間，在兩種結(jié)構(gòu)中的任何一種結(jié)構(gòu)的情況下，CMC密封 96都將會暴露在高溫的渦輪機廢氣中。該無涂層或者部分涂層(取決 于所使用的實施例)端部18將開始氧化和膨脹。該膨脹將引起每個端 部18向外擴張并且與密封槽32相接觸，這種情況將促進在密封槽32 與CMC密封裝置96的端部18之間的持久的和有效的密封。這樣，在 相鄰的減振塊之間的環(huán)形空間94就能被有效地密封，使得氣體基本上 不能通過。本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，上述用于CMC密 封裝置96的可供選擇的實施例中的任何一個實施例，即CMC密封裝置 10， CMC密封裝置40， CMC密封裝置50，或CMC密封裝置60都可以 使用。
根據(jù)本發(fā)明的較佳實施例的上述說明，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù) 人員將可覺察到某些可改進，變化和修改的地方。在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的 技術(shù)上的這些改進，變化和修改應(yīng)被包括在所附權(quán)利要求書的范圍 內(nèi)。此外，很明顯，上述內(nèi)容只涉及本發(fā)明所描述的實施例，只要不 脫離由下面的權(quán)利要求書中所規(guī)定的本發(fā)明的精神和范圍，可以對它 們做出許多變化和修改。部件表CMC密封裝置10內(nèi)部區(qū)域14長邊16短邊或端部18涂層22示例性的密封系統(tǒng)27第一塊體28第二塊體30狹槽或密封槽32CMC密封裝置40傾斜部分42接觸區(qū)43CMC密封裝置50中央窗狀開口52圓化邊緣56CMC密封裝置60涂層堆積物64護革減振系統(tǒng)80外護罩塊或主體82護罩84減振塊86活塞88彈簧90
蓋 92環(huán)形空間 94密封槽 95CMC密封裝置 96凹口 9權(quán)利要求
1.一種高溫密封裝置，包括內(nèi)部區(qū)域(14)，該區(qū)域包括一種當(dāng)暴露在高溫環(huán)境中將發(fā)生膨脹的材料和至少一個能夠插入密封槽(32)內(nèi)的突出部分；以及涂層(22)，該涂層基本上阻止對內(nèi)部區(qū)域(14)的涂層區(qū)的膨脹；其中，該涂層(22)如此地配置在內(nèi)部區(qū)域(14)的外表面上，即，使得至少一個突出部分的遠端至少部分地保持無涂層，并且該內(nèi)部區(qū)域的剩余部分基本上由該涂層所覆蓋。
2. 權(quán)利要求1所述的密封裝置，其中，內(nèi)部區(qū)域(14)包括陶 瓷基體復(fù)合物.
3. 權(quán)利要求l所述的密封裝置，其中，該陶瓷基體復(fù)合物包括連 續(xù)纖維陶瓷基體復(fù)合物。
4. 權(quán)利要求l所述的密封裝置，其中，暴露在高溫環(huán)境下的該突 出部分的遠端的無涂層區(qū)域使得該突出部分產(chǎn)生膨脹，
5. 權(quán)利要求l所述的密封裝置，其中，涂層(22)包括環(huán)境阻擋 性涂層。
6. 權(quán)利要求l所述的密封裝置，其中，內(nèi)部區(qū)域(14)具有近似 的矩形截面，該截面具有相對置的長邊(16)和相對置的短邊(18)， 每個短邊(18)包括該突出部分的遠端。
7. 權(quán)利要求6所述的密封裝置，其中，每個短邊(18)都是無涂層的。
8. 權(quán)利要求6所述的密封裝置，其中，所述長邊(16)中的至少 一個長邊隨著該長邊(16)接近短邊(18)而向內(nèi)傾斜一個角度.
9. 權(quán)利要求6所述的密封裝置，其中，短邊(18)中的至少一個 短邊被局部地涂敷，使得該無涂層區(qū)域在接近短邊(18)的中央位置 處包括窗狀開口 (52)。
10. 權(quán)利要求9所述的密封裝置，其中，暴露在高溫環(huán)境下窗狀 開口 (52)的無涂層區(qū)域?qū)⑹乖撏怀霾糠之a(chǎn)生膨脹；并且該窗狀開口(52)具有依據(jù)在突出部分中所需要的膨脹量而預(yù)先確定的尺寸。
全文摘要
一種高溫密封裝置，該裝置包括內(nèi)部區(qū)域(14)和涂層(22)，該區(qū)域包括一種當(dāng)暴露在高溫環(huán)境中將會發(fā)生膨脹的材料和至少一個能夠插入密封槽(32)內(nèi)的突出部分，該涂層基本上阻止了對內(nèi)部區(qū)域(14)的涂層區(qū)的膨脹。涂層(22)可以這樣配置在內(nèi)部區(qū)域(14)的外表面上，即，使得至少一個突出部分的遠端至少部分地保持無涂層，并且內(nèi)部區(qū)域(14)的剩余部分基本上由涂層(22)所覆蓋。內(nèi)部區(qū)域(14)包括陶瓷基體復(fù)合物。
文檔編號F16J15/16GK101165374SQ20071016267
公開日2008年4月23日 申請日期2007年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月16日
發(fā)明者C·約翰遜, K·L·布魯斯, R·R·凱羅 申請人:通用電氣公司