[发明专利]带有冷却路径的花键密封件及其冷却方法

说明书

技术领域

本申请和所得到的专利总体涉及燃气涡轮引擎，且更具体地涉及具有延伸从其中穿过的被动冷却路径的花键密封件等。

背景技术

一般而言，涡轮机例如燃气涡轮引擎等包括延伸从其中穿过的主气体流路径。流出气体流路径或进入气体流路径的气体泄漏可降低整体燃气涡轮效率、增加燃料成本并且可能增加排放水平。燃气涡轮引擎内还可能使用辅助流以冷却各种受热部件。具体地，冷却空气可能从压缩机的较后级抽出以用于冷却受热部件并用于吹扫邻近部件之间的间隙和空腔。例如花键密封件可能置于诸如定子等的涡轮部件之间以限制空气泄漏。然而，这些位置可能面临非常高的温度和速度，它们可能导致严重氧化并且甚至导致密封件失效。这种潜在的损害可通过将吹扫空气提供至其中有花键密封件的间隙来稍许缓和。然而，此吹扫空气可能是冷却空气的大量低效使用。

从而存在对于改良的花键密封件的需求以用于在重型燃气涡轮引擎中的定子部件和其他部件之间使用。这种花键密封件可用比通常吹扫其中的间隙所必需的更少的流来冷却，以用于整体更高的效率且具有增加的部件寿命。

发明内容

本申请和所得到的专利从而提供了一种用于在燃气涡轮引擎中面对高压冷却空气流和热气体路径的部件之间使用的密封件。该密封件可包括第一垫片，带有空气出口孔的第二垫片，定位于第一垫片和第二垫片之间的一个或更多中间层和延伸穿过中间层的一个或更多冷却路径，以使高压冷却空气流从其中穿过且可通过空气出口孔离开进入热气体路径。

根据本申请和所得到的专利的另一个实施例的密封件，其中第一垫片和第二垫片包括金属垫片。

根据本申请和所得到的专利的另一个实施例的密封件，其中一个或更多中间层包括一个或更多多孔材料层，且一个或更多冷却路径延伸从其中穿过。

根据本申请和所得到的专利的另一个实施例的密封件，其中一个或更多多孔材料层包括柔韧织物材料。

根据本申请和所得到的专利的另一个实施例的密封件，其中一个或更多中间层包括一个或更多开口侧，且一个或更多冷却路径延伸从其中穿过。

根据本申请和所得到的专利的另一个实施例的密封件，其中一个或更多中间层包括一个或更多开口端，且一个或更多冷却路径延伸从其中穿过。

根据本申请和所得到的专利的另一个实施例的密封件，其中一个或更多中间层包括一个或多个部分开口端，且一个或更多冷却路径延伸从其中穿过。

根据本申请和所得到的专利的另一个实施例的密封件，其中一个或更多中间层包括一个或更多封闭端。

根据本申请和所得到的专利的另一个实施例的密封件，其中第一垫片包括空气进口孔。

根据本申请和所得到的专利的另一个实施例的密封件，其中空气进口孔和空气出口孔包括偏置位置。

根据本申请和所得到的专利的另一个实施例的密封件，其中第一垫片包括多个空气进口孔。

根据本申请和所得到的专利的另一个实施例的密封件，其中第二垫片包括多个空气出口孔。

根据本申请和所得到的专利的另一个实施例的密封件，其中空气出口孔包括中心空气出口孔。

根据本申请和所得到的专利的另一个实施例的密封件，其中部件包括第一定子和第二定子。

本申请和所得到的专利还提供了一种冷却定位于燃气涡轮引擎中的部件之间的密封件的方法。该方法可包括步骤：使高压冷却空气在密封件的第一侧附近流动，抽吸高压冷却空气穿过密封件的一个或多个中间层中的一个或更多冷却路径，以及抽吸高压冷却空气穿过密封件的第二侧附近的一个或更多出口孔进入热气体路径。

本申请和所得到的专利还提供了一种用于在燃气涡轮引擎中面对高压冷却空气流和热气体路径的部件之间使用的花键密封件。花键密封件可包括第一金属垫片，带有一个或更多空气出口孔的第二金属垫片，定位在第一垫片和第二垫片之间的多个多孔材料层和延伸穿过多孔材料层的一个或更多冷却路径，以使高压冷却空气流从其中穿过并且通过空气出口孔离开进入热气体路径。

根据本申请和所得到的专利的另一个实施例的花键密封件，其中多个多孔材料层包括柔韧织物材料。

根据本申请和所得到的专利的另一个实施例的花键密封件，其中多个多孔材料层包括一个或更多开口侧和/或一个或更多开口端，且一个或更多冷却路径延伸从其中穿过。

根据本申请和所得到的专利的另一个实施例的花键密封件，其中第一垫片包括一个或多个空气进口孔。

根据本申请和所得到的专利的另一个实施例的花键密封件，其中一个或更多空气进口孔和一个或更多空气出口孔包括偏置位置。