[发明专利]具有密封部件的涡轮机系统

说明书

提供一种包括密封部件的涡轮机系统。该密封部件包括陶瓷材料。该陶瓷材料包括平均晶粒尺寸小于10微米的晶粒。还提供一种包括密封部件的涡轮护罩组件。

技术领域

本发明的实施例总体涉及涡轮机系统，并且更具体地涉及位于涡轮系统的相邻部件之间的密封部件。具体而言，本发明的实施例涉及这样的密封部件：所述密封部件具有陶瓷材料以用于在涡轮机系统的高温环境中具有改进的热稳定性。

背景技术

在诸如燃气涡轮机系统之类的涡轮机系统的操作期间，空气在压缩机中加压、在燃烧室中与燃料混合、并且点燃以用于产生热燃烧气体，所产生的热燃烧气体向下游流入涡轮中以便从其提取机械能。形成燃烧器和涡轮部段的多个部件直接暴露于热气体流，例如燃烧器内衬、位于燃烧器和涡轮之间的过渡管道、以及涡轮固定叶片、旋转轮叶和周围的护罩组件。

可以通过提高燃烧气体的点火温度来增加涡轮机系统的总体效率和功率。高效率涡轮机系统可以具有超过大约1600摄氏度的点火温度，并且期望点火温度高于目前通常使用的点火温度，原因在于始终需要更高效的涡轮机系统。相比传统使用的金属材料(例如，钴和镍基高温合金)，陶瓷基复合材料(“CMC”)材料具有更适于承受并且在较高温度下操作的潜力。典型的CMC材料在陶瓷基质中结合陶瓷纤维以用于增强机械强度和延展性。

尽管使用CMC材料可以减少涡轮机系统中的冷却需求，但是可以通过防止由于热气体和冷却介质的泄漏、以及冷却介质与热气体的混合而造成的附加损失来改进涡轮机系统的总体效率。例如，诸如花键密封件之类的密封机构可以用于密封涡轮机系统的相邻部件之间的间隙，以防止这样的泄漏和混合。目前的花键密封件使用金属垫片和金属丝网的多种不同的组合和构型。然而，这些金属花键密封件可能不适于在高温下(例如，高于1000摄氏度)与涡轮机系统中的CMC材料部件一起使用。

因此，需要适于在涡轮机系统的高温环境中使用的改进的密封部件。

发明内容

本文中提供一种用于涡轮机系统的改进的密封件。在一个方面中，本文中提供一种涡轮机系统，该涡轮机系统包括密封部件，该密封部件包括陶瓷材料。该陶瓷材料包括平均晶粒尺寸小于10微米的晶粒。

在一个方面中，一种涡轮护罩组件包括被布置成彼此邻近的多个护罩段和定位在多个护罩段中的两个相邻护罩段之间的密封部件。密封部件包括陶瓷材料，该陶瓷材料包括平均晶粒尺寸小于10微米的的晶粒。

通过参照以下的详细描述，能够更易于理解本发明的这些和其它的特征、实施例以及优点。

附图说明

当结合附图阅读以下的详细描述时，本发明的这些和其它的特征、方面以及优点将得以更好的理解，其中贯穿附图的相似附图标记代表相似的部件，在附图中：

图1是根据本文中所描述系统的一个实施例的涡轮机系统的示意图；

图2是根据本文中所描述系统的一个实施例的涡轮机系统的一部分的横截面示意图；

图3是根据本文中所描述系统的另一个实施例的涡轮机系统的一部分的横截面示意图；

图4是根据本文中所描述系统的又一个实施例的涡轮机系统的一部分的横截面示意图；和

图5是根据本文中所描述系统一个实施例的涡轮护罩组件的一部分的横截面示意图。

具体实施方式

在以下说明书和权利要求书中，除非另有清楚描述，否则单数形式“一”包括复数形式。当在本文中使用时，除非另有清楚描述，否则术语“或”并不意在表示排他性的而是指存在所参照部件中的至少一个并且包括可能存在所参照部件的组合的情况。