[发明专利]用于密封间隙的密封元件以及具有该密封元件的燃气轮机

说明书

                        技术领域

本发明涉及一种密封元件，其用于密封在涡轮机、特别是燃气轮机内间隔开的第一和第二部件之间形成的间隙。本发明还涉及一种具有密封元件的燃气轮机。

                        背景技术

在工业设备中，特别是其中使用不同流体的热机机械和化学设备中，可能需要在设备内保持这些流体彼此分开。例如，在热力燃烧发电设备内，热的燃烧气体的流动区域必须与温度较低的冷却气体的流动区域密封地隔开。在具有例如高于1000摄氏度的高的涡轮机入口温度的燃气轮机机组中，该燃气轮机机组的各个部件发生热膨胀，所以为了避免很高的热应力和裂缝的形成，有时利用间隙将相邻的部件彼此间隔开。这种间隙可能构成高温气体流动区域和冷气体流动区域之间的接合处。将该间隙密封起来以减少冷气体流入高温气体流动区域，从而不因此而降低高温气体流动区域的温度是很有利的。

美国专利第3,341,172号和美国专利第2,991,045号均描述了一种具有一外部缸体和一由两部分组成的内部缸体的燃气轮机，它们具体说明了一种用于密封该两个内部缸体之间的间隙的密封元件，该元件具有呈细长的C的形状的横截面。在内部壳体与外部壳体之间形成了一环形间隙，冷却流体通过该间隙引导。驱动燃气轮机的高温气体在内部缸体内流动。

美国专利第4,537,024号描述了一种燃气轮机机组，在该机组中，喷嘴结构的各部件利用轴向和径向密封件进行密封。该密封件是为了阻止流过该喷嘴结构的高温气体渗入高温气体管道外的涡轮区。密封件的横截面大致具有压扁的8字形形状。

美国专利第5,975,844号描述了具有两个受热可相互移动的部件的总成内的一个密封元件，其每个部件具有彼此相对的部件槽。该密封元件沿着主线(main line)设置，以便密封两部件之间的间隙。在基本垂直于主线的横截面内、沿着一中线，该密封元件包括一第一端部、一与第一端部相对的第二端部以及一中间区，籍此该中间区域被设置于所述两端部之间，并且该密封件具有锯齿状第一表面。

美国专利第5,657,998号涉及一种气路泄漏密封，用以总体上密封燃气轮机的间隔开的第一和第二元件，特别是燃气轮机燃烧室壳体的第一和第二段之间的气路漏泄间隙。该密封包括一个普遍无孔的箔层组件(foil-layerassemblage)，该组件基本上由从由金属、陶瓷和聚合物组成的组中选择的材料组成。该箔层是不透气的并且被布置在气体部件漏泄间隙内。该箔层组件具有一纵向的第一箔层。该气体漏泄密封进一步包括一织物层组件(cloth-layer assemblage)，该织物层组件广泛地覆盖并接触整个第一箔组件的外表面，并基本上由从由金属、陶瓷和聚合物组成的组中选出的材料组成。优选地，织物层组件有两层，每层具有约10-25微米的厚度。这些织物层每层都是编织织物层，并且每层都包括一个高温镍基超级合金，如X-750镍铬铁耐热合金。该密封组件或者被安装在燃气轮机相邻部件的槽中，或者被引入燃烧室的U形凸缘内，或者被用于双层密封装置或多层密封装置。在两种情况下，该密封完全置于漏泄间隙内，并通过与该间隙内的表面接触、被插入槽中或者与另一密封组件接触来提供密封作用。与传统的金属刚性密封相比，根据美国专利第5,657,998号，这种具有两个箔组件的密封将气路漏泄由2.4％降低至总的1.0％。

                        发明内容

本发明的一个目的是提供一种气路漏泄密封元件，特别是为如燃气轮机这样的涡轮机提供气路漏泄密封元件。本发明的又一目的是提供一种具有密封元件的燃气轮机。

考虑到前述和其它目的，根据本发明，提供一种用于密封特别是涡轮机内间隔开的第一和第二部件之间的气路漏泄间隙的密封元件。该第一和第二部件具有位于泄漏间隙外的相对的内、外表面。该密封元件包括一个总的不透气的密封件和一个包含陶瓷纤维的层，该层至少部分地覆盖该密封元件，并形成用于与该间隙外侧接触从而与一组第一和第二部件的外表面接触的密封面。