專利名稱：具有多個冷卻流體通路的燃燒器密封件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本主題發(fā)明涉及燃燒器。更具體而言，本主題發(fā)明涉及燃
燒器構(gòu)件之間的密封。
背景技術(shù)：
空氣管理在燃燒器的設(shè)計中是重要的考慮事項?？諝饬鳛?燃燒過程提供氧化劑，并且，還向燃燒器的熱的構(gòu)件提供冷卻。密封 件典型地設(shè)在燃燒器的不同的構(gòu)件之間，以防止熱的燃燒氣體從燃燒 器泄漏。在燃燒器內(nèi)，密封件的構(gòu)造和功能是唯一的?？赡懿黄谕?供從一個區(qū)域至另 一個區(qū)域的流的完全密封的密封件，反而可能優(yōu)選 的是引起少量的冷卻空氣"泄漏，，的密封件。在燃燒區(qū)內(nèi)，必須適當(dāng) 地設(shè)計冷卻，從而為構(gòu)件提供足夠的冷卻且僅最低限度地干擾燃燒點 火和穩(wěn)定性。穿過密封件"泄漏，，的冷卻空氣流還可能被引導(dǎo)以減小 燃燒器的熱聲振蕩。這些密封件典型地包括C形圈、指狀的呼啦圈、織物密封 件等，并處于高溫高壓以及橫跨密封件的大的壓力和溫度梯度條件 下。對于提供冷卻流可以進(jìn)一步改進(jìn)目前的密封件，從而克服在不同 等級的氣溫和/或壓力下，以及在溫度和/或壓力的過渡、和/或密封件 的磨損期間圍繞密封件的過度泄漏。

發(fā)明內(nèi)容
用于燃?xì)鉁u輪機的燃燒器包括第一燃燒器構(gòu)件和第二燃燒 器構(gòu)件。第二燃燒器構(gòu)件至少可部分地插入第一燃燒器構(gòu)件，并且第 一燃燒器構(gòu)件和第二燃燒器構(gòu)件限定燃燒流體通路。燃燒器密封件位 于第一燃燒器構(gòu)件和第二燃燒器構(gòu)件之間。燃燒器密封件限定位于該燃燒器密封件和第二燃燒器構(gòu)件之間的至少 一個內(nèi)部冷卻通路，以及 位于該燃燒器密封件和第一燃燒器構(gòu)件之間的至少一個外部冷卻通 路，以冷卻第一燃燒器構(gòu)件和第二燃燒器構(gòu)件?！N用于冷卻第 一燃燒器構(gòu)件和第二燃燒器構(gòu)件的方法包
括在第一燃燒器構(gòu)件和第二燃燒器構(gòu)件之間沿著徑向定位燃燒器密
封件。冷卻流體流過由燃燒器密封件和第二燃燒器構(gòu)件限定的至少一 個內(nèi)部冷卻通路。冷卻流體還流過由燃燒器密封件和第一燃燒器構(gòu)件
限定的至少一個外部冷卻通路。用過的冷卻流體然后流入燃燒流體。通過結(jié)合附圖的以下描述，這些和其它的優(yōu)點以及特4￡將 變得更清楚。


被認(rèn)為是本發(fā)明的主題在本說明書所附的權(quán)利要求中被特 別指出并被明確地主張。通過結(jié)合相關(guān)附圖的以下的具體描述，本發(fā) 明的前述和其它的對象、特征以及優(yōu)點是顯而易見的，在附圖中圖1是燃?xì)鉁u輪機的截面示意圖。圖2是圖1的包括燃燒器密封件的一個實施例的燃?xì)鉁u輪
機的燃燒器的 一部分的截面圖。圖3是圖2的燃燒器密封件的部分分解圖。圖4是反轉(zhuǎn)的圖2的密封件的一個實施例的截面圖。圖5是包括盤管的燃燒器密封件的一個實施例的截面圖。圖6是圖5的燃燒器密封件的平面圖。圖7是燃燒器密封件的又一個實施例的截面圖。圖8是圖7的燃燒器密封件的平面圖。圖9是具有多個波形段的燃燒器密封件的一個實施例的截面圖。圖10是圖9的燃燒器密封件的平面圖。
圖11是具有網(wǎng)狀構(gòu)造的燃燒器密封件的截面圖。
圖12是圖11的燃燒器密封件的平面圖。
參考附圖，詳細(xì)的描述以實例的形式說明本發(fā)明的實施例 以及優(yōu)點和特征。
部件列表
10燃?xì)鉁u輪機
12壓縮機
14燃燒器
16渦輪
18轉(zhuǎn)子軸
20過渡件
22上游端
24燃燒器襯套
26下;莽端
28后框架
30燃燒器套管
32燃燒器流通道
34燃燒器蓋
36上游端
38噴嘴
40燃燒室
42沖擊套管
44過渡流通道
46排出流
48擴散器
50沖擊孔
56搭接
58下游端
760密封件
62外部密封件
64內(nèi)部密封件
66支撐件
68內(nèi)部密封槽
70上游內(nèi)部密封端
72下游內(nèi)部密封端
74扇形孔
76沖擊孔
78外部密封端
80波形殺二
82波形槽
84第一部分
86第二部分
88盤管
90套管
92盤管繞組
94管狀桿
96冷卻槽
98密封層
100、 102密封端
104波形殺二
106端槽
108內(nèi)部網(wǎng)狀層
110外部網(wǎng)狀層
112內(nèi)部線材
114內(nèi)部網(wǎng)狀通道
116外部線材118外部網(wǎng)狀通道 120通道角
具體實施例方式圖1中所示的是燃?xì)鉁u輪機。該燃?xì)鉁u輪機10包括向燃燒 器14提供壓縮流體的壓縮機12。燃料被注入到燃燒器14內(nèi)，與壓縮 空氣混合并被點火。燃燒的熱的氣體產(chǎn)物流向渦輪16，該渦輪16從 熱的氣體提取功以驅(qū)動轉(zhuǎn)子軸18，該轉(zhuǎn)子軸18又驅(qū)動壓縮機12。過 渡件20在上游端22在燃燒器襯套24處連接到燃燒器14上，并且在 下游端26連接到渦輪16的后框架28上。過渡件20從燃燒器襯套24 向渦輪16輸送熱的氣體流。燃燒器14包括燃燒器套管30,該燃燒器 套管30從燃燒器村套24徑向向外地隔開，在其間限定了燃燒器流通 道32。燃燒器蓋34連接在燃燒器襯套24的上游端36上，且包括至 少一個噴嘴38，該噴嘴38設(shè)置于燃燒器蓋34內(nèi)，并伸入由燃燒器蓋 34和燃燒器襯套24限定的燃燒室40內(nèi)。沖擊套管42連接在燃燒器 套管30上，并從過渡件20徑向地隔開，在其間限定了過渡流通道44。在運行中，排出流46從壓縮機12通過擴散器48流向沖擊 套管42。排出流46繼續(xù)穿過該沖擊套管42中的多個沖擊孔50,并 在過渡流通道44中流向燃燒器14。排出流46從過渡流通道44繼續(xù) 前進(jìn)并穿過燃燒器流通道32,直到其最終穿過至少一個噴嘴38而被 引導(dǎo)至燃燒器襯套24。除了為燃燒過程向燃燒器14提供空氣外，相 對較冷的排出流46還向暴露于熱的燃燒氣體的構(gòu)件(諸如燃燒器襯套 24和過渡件20)提供非常需要的冷卻。如圖2中所示，暴露于熱的燃燒氣體的鄰近的構(gòu)件(諸如過 渡件20和燃燒器襯套24)之間的截面構(gòu)造為搭接56,其中，例如燃燒 器襯套24的下游端58構(gòu)造成能夠插入過渡件20的上游端22。密封 件60在過渡件20和燃燒器村套24的重疊部分之間沿著徑向設(shè)置， 并繞著搭接56圓周地延伸。這種應(yīng)用的另一個實例為，其中密封件60設(shè)置在燃燒器襯套24和燃燒器蓋34的重疊部分之間。這種應(yīng)用的 又一個實例為，其中密封件60設(shè)置在燃燒器蓋34和至少一個噴嘴38 的重疊部分之間。在一個實施例中，密封件60構(gòu)造成具有波形的截 面，并包括兩層，外部密封件62和內(nèi)部密封件64。在一些實施例中， 密封件60包括由諸如焊縫構(gòu)成的至少一個支撐件66,該支撐件66將 密封件60固定于過渡件20或燃燒器襯套24中的至少一個部件上?，F(xiàn)在參看圖3,內(nèi)部密封件64包括至少一個內(nèi)部密封槽68, 該內(nèi)部密封槽68設(shè)置在上游內(nèi)部密封端70處且在上游內(nèi)部密封端70 處開口。內(nèi)部密封件64還包括至少一個內(nèi)部密封槽68,該內(nèi)部密封 槽68設(shè)置在下游內(nèi)部密封端72處且在下游內(nèi)部密封端72處開口。 至少一個內(nèi)部密封槽68可包括一個或多個扇形孔74,以在內(nèi)部密封 槽68處減小內(nèi)部密封件64中的應(yīng)力。外部密封件62包括-設(shè)置在上 游外部密封端78處的多個沖擊孔76。至少其中一個沖擊孔76位于至 少一個內(nèi)部密封槽68上方。外部密封件62的波形段80包括至少一 個波形槽82，該波形槽82可以包括一個或多個扇形孔74，以在波形 槽82處減小外部密封件62中的應(yīng)力?，F(xiàn)在參看圖2，密封件60設(shè)置在過渡件20和燃燒器襯套 24之間，4吏得內(nèi)部密封件64在上游內(nèi)部密封端70和下游內(nèi)部密封端 72處接觸燃燒器村套24。外部密封件62在波形段80處接觸過渡件 20。在運行中，穿過過渡流通道44的流的一部分流過過渡件20的上 游端22并在過渡件20和燃燒器襯套24之間流動。流的第一部分84 繼續(xù)前進(jìn)穿過至少一個波形槽82,從而向過渡件20才是供冷卻，而流 的第二部分86穿過內(nèi)部密封槽68和/或沖擊孔76,從而向燃燒器襯 套24提供冷卻。雖然圖3的實施例具有兩個密封層，但是，在本公 開的范圍內(nèi)，設(shè)想具有諸如一層或三層的不同數(shù)量的密封層的構(gòu)造。在圖4中所示的實施例中，圖2的密封件60可以反轉(zhuǎn)或翻 轉(zhuǎn)，使得上游內(nèi)部密封端70和下游內(nèi)部密封端72接觸過渡件20，且 密封件60在波形段80處接觸燃燒器襯套24。圖4中所示的密封件60的反轉(zhuǎn)可以加強燃燒器村套24的冷卻，^v而可以減小或消除流向 燃燒器襯套24的其它冷卻流。在該實施例中，密封件60被固定在過 渡件20上，因而過渡件20的熱膨脹和/或安裝位移將不影響密封件 60的性能。在如圖5中所示的另一個實施例中，密封件60包括盤管 88，該盤管88在過渡件20和燃燒器襯套24之間沿著徑向設(shè)置，并 接觸過渡件20和燃燒器襯套24。盤管88繞著搭接56圓周地延伸， 并通過至少一個支撐件66固定于過渡件20或燃燒器襯套24中的至 少一個部件上。示出為具有環(huán)狀截面的套管90位于盤管88內(nèi)。盤管 88和套管90構(gòu)造成允許流在如圖6中所示的盤管繞組92之間前進(jìn)。 再次參看圖5,當(dāng)套管90提供密封以防止熱的氣體從過渡件20的不 希望的流出時，第一部分84在盤管繞組92之間繼續(xù)前進(jìn)，以向過渡 件20提供冷卻，且第二部分86在盤管繞組92之間繼續(xù)前進(jìn)，以向 燃燒器襯套24提供冷卻。在圖7中所示的另一個實施例中，密封件60包括實心的或 管狀的桿94，該管狀的桿94在過渡件20和燃燒器襯套24之間沿著 徑向設(shè)置并接觸過渡件20和燃燒器襯套24。桿94繞著搭接56圓周 地延伸，并通過至少一個支撐件66固定于過渡件20或燃燒器襯套24 中的至少一個部件上。多個冷卻槽96設(shè)置在如圖8中所示的桿94中， 以向過渡密封件20和燃燒器村套24提供冷卻流。圖8中所示的冷卻 槽96大致軸向地設(shè)置在該桿94中，但是，應(yīng)當(dāng)意識到，在本公開的 范圍內(nèi)，設(shè)想以其它的角度方向設(shè)置的冷卻槽96。圖9中圖示了密封件60的另 一個備選的實施例。該密封件 60包括至少一個密封層98,該密封層98具有上游密封端100、下游 密封端102、以及設(shè)置在其間的多個波形段104。密封層98繞著搭接 56圓周地延伸，并通過至少一個支撐件66固定于過渡件20或燃燒器 襯套24中的至少一個部件上，且包括設(shè)置在每個密封端100、 102處 的至少一個端槽106。各波形段104接觸過渡件20或燃燒器襯套24
ii中的一個部件，并包括如圖10中所示的至少一個波形槽82。至少一
個波形槽82可以包括一個或多個扇形孔74,以在波形槽82處減小密 封層98中的應(yīng)力。再次轉(zhuǎn)到圖9，第一部分84繼續(xù)穿過波形槽82以 向過渡件20提供冷卻，且第二部分86繼續(xù)前進(jìn)穿過設(shè)置在上游密封 端100處的端槽106，穿過波形槽82,并穿過設(shè)置在下游密封端102處 的端槽106,以向燃燒器襯套24提供冷卻。雖然圖9中所示的實施例 包括三個波形段104和接觸燃燒器襯套24的密封端100、 102，但是， 通過本公開，設(shè)想其它數(shù)量的波形段104和密封端100、 102的其它 方位。圖11中圖示了密封件60的又一個實施例。該實施例的密 封件60包括多層網(wǎng)。圖11中的網(wǎng)具有內(nèi)部網(wǎng)狀層108和外部網(wǎng)狀層 110。內(nèi)部網(wǎng)狀層108由例如多條內(nèi)部線材112形成，內(nèi)部線材112 排列以限定多個內(nèi)部網(wǎng)狀通道114。同樣地，外部網(wǎng)狀層110由例如 多條外部線材116形成，外部線材116排列以限定多個外部網(wǎng)狀通道 118。如圖12中所示，內(nèi)部網(wǎng)狀層108和外部網(wǎng)狀層IIO構(gòu)造成使得 在內(nèi)部網(wǎng)狀通道114和外部網(wǎng)狀通道118之間存在通道角120。圖12 的通道角120為大致90度，但是，應(yīng)當(dāng)意識到，根據(jù)所期望的冷卻 效果，設(shè)想其它的通道角120。為了提供冷卻，第一部分84繼續(xù)前進(jìn) 穿過外部網(wǎng)狀通道118，以向過渡件20才是供冷卻，而第二部分86繼 續(xù)前進(jìn)穿過內(nèi)部網(wǎng)狀通道114，以向燃燒器襯套24提供冷卻。雖然以上實施例描述了設(shè)置在過渡件20和燃燒器套管24 之間的密封件60，但是密封件60可以被應(yīng)用于燃燒器14或燃?xì)鉂M輪 機10中的其它位置，例如，過渡件20和后框架28之間或燃燒器襯 套24和燃燒器蓋34之間。雖然僅結(jié)合了有限數(shù)量的實施例詳細(xì)地描述了本發(fā)明，但 是應(yīng)該容易理解，本發(fā)明并不限于此類公開的實施例。相反，可以修 改本發(fā)明以結(jié)合此前未描述但與本發(fā)明的要旨和范圍相稱的任意數(shù) 量的變型、變更、置換或等價裝置。此外，雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的不同實施例，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的各方面可僅包括其中一些所描 述的實施例。因此，本發(fā)明不能被視為由前述描述所限制，而是僅由 所附權(quán)利要求的范圍限定。
權(quán)利要求
1.一種用于燃?xì)鉁u輪機(10)的燃燒器(14)，包括第一燃燒器構(gòu)件；第二燃燒器構(gòu)件，所述第二燃燒構(gòu)件能夠至少部分地插入所述第一燃燒器構(gòu)件，所述第一燃燒器構(gòu)件和所述第二燃燒器構(gòu)件限定燃燒流體通路；以及燃燒器密封件(60)，其設(shè)置在所述第一燃燒器構(gòu)件和所述第二燃燒器構(gòu)件之間，所述燃燒器密封件(60)限定位于所述燃燒器密封件(60)和所述第二燃燒器構(gòu)件之間的至少一個內(nèi)部冷卻通路，以及位于所述燃燒器密封件(60)和所述第一燃燒器構(gòu)件之間的至少一個外部冷卻通路，以冷卻所述第一燃燒器構(gòu)件和所述第二燃燒器構(gòu)件。
2. 如權(quán)利要求1所述的燃燒器(14),其特征在于，所述燃燒器密 封件(60)包括內(nèi)部密封層(64)，其接觸所述第二燃燒器構(gòu)件，并限定穿過所述 內(nèi)部密封層的所述至少一個內(nèi)部冷卻通路，用于從所述燃燒流體通路 的外面提供冷卻流體，以冷卻所述第二燃燒器構(gòu)件；以及外部密封層(62),其接觸所述第一燃燒器構(gòu)件，并限定穿過所述 外部密封層的所述至少一個外部冷卻通路，用于從所述燃燒流體通^各 的外面提供冷卻流體，以冷卻所述第一燃燒器構(gòu)件。
3. 如權(quán)利要求2所述的燃燒器(14),其特征在于，所述內(nèi)部密封 層(64)和所述外部密封層(62)中的至少一個密封層具有波形的截面 (80)。
4. 如權(quán)利要求2所述的燃燒器(14)，其特征在于，所述內(nèi)部密封 層(64)包括至少一個內(nèi)部密封槽(68)，該內(nèi)部密封槽限定所述至少一個 內(nèi)部冷卻通if各。
5. 如權(quán)利要求2所述的燃燒器(14)，其特征在于，所述外部密封 層(62)包括至少一個外部密封槽(82)，該外部密封槽限定所述至少一個外部冷卻通路。
6. 如權(quán)利要求1所述的燃燒器(14),其特征在于，所述燃燒器密封件(60)包括至少一個盤管(88)，其包^r多個繞組(92);以及至少一個套管(90),其設(shè)置在所述至少一個盤管(88)內(nèi)，從而限 定位于所述第二燃燒器構(gòu)件、所述至少一個套管(90)以及鄰近的盤管 的繞組(92)之間的所述至少 一個內(nèi)部冷卻通3各。
7. 如權(quán)利要求1所述的燃燒器(14)，其特征在于，所述燃燒器密 封件(60)包括至少一個桿(94),該桿(94)在所述第一燃燒器(14)構(gòu)件和 所述第二燃燒器(14)構(gòu)件之間沿著徑向設(shè)置，所述至少一個桿(94)包 括至少 一 個內(nèi)部槽(96)，其限定位于所述至少 一個桿(94)和所述第 二燃燒器構(gòu)件之間的所述內(nèi)部冷卻通路；以及至少一個外部槽(96),其限定位于所述至少一個桿和所述第一燃 燒器構(gòu)件之間的所述外部冷卻通路。
8. 如權(quán)利要求1所述的燃燒器(14)，其特征在于，所述燃燒器密 封件(60)包括內(nèi)部網(wǎng)狀層(108),其具有多條內(nèi)部線材(112),該多條內(nèi)部線材 限定位于鄰近的內(nèi)部線材(l 12)之間的所述至少一個內(nèi)部冷卻通5^;以 及外部網(wǎng)狀層(IIO)，其具有多條外部線材(116),該多條外部線材 限定位于鄰近的外部線材(116)之間的所述至少一個外部冷卻通路。
9. 一種用于冷卻第一燃燒器構(gòu)件和第二燃燒器構(gòu)件的方法，包括在所述第一燃燒器構(gòu)件和所述第二燃燒器構(gòu)件之間沿著徑向定 位燃燒器密封件(60)，所述第二燃燒構(gòu)件能夠至少部分地插入所述第 一燃燒器構(gòu)件，所述第一燃燒器構(gòu)件和所述第二燃燒器構(gòu)件限定燃燒 流體通路；使冷卻流體從所述冷卻流體通路的外面流過由所述燃燒器密封件(60)和所述第二燃燒器構(gòu)件限定的至少一個內(nèi)部冷卻通路；以及 使冷卻流體從所述冷卻流體通路的外面流過由所述燃燒器密封件(60)和所述第一燃燒器構(gòu)件限定的至少一個外部冷卻通路。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，使冷卻流體流過至少一個內(nèi)部冷卻通路包括使所述冷卻流體流過所述燃燒器密封件(60)中的至少 一個內(nèi)部密封槽(68)。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有多個冷卻流體通路的燃燒器密封件，具體而言，一種用于燃?xì)鉁u輪機(10)的燃燒器包括第一燃燒器構(gòu)件和第二燃燒器構(gòu)件。該第二燃燒器構(gòu)件可至少部分地插入該第一燃燒器構(gòu)件，并且該第一燃燒器構(gòu)件和該第二燃燒器構(gòu)件限定燃燒流體通路。燃燒器密封件(60)位于第一燃燒器構(gòu)件和第二燃燒器構(gòu)件之間。燃燒器密封件(60)限定位于燃燒器密封件(60)和第二燃燒器構(gòu)件之間的至少一個內(nèi)部冷卻通路，以及燃燒器密封件(60)和第一燃燒器構(gòu)件之間的至少一個外部冷卻通路，用于冷卻第一燃燒器構(gòu)件和第二燃燒器構(gòu)件。還公開了一種用于冷卻第一燃燒器構(gòu)件和第二燃燒器構(gòu)件的方法。
文檔編號F23D14/00GK101556042SQ20091013277
公開日2009年10月14日 申請日期2009年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月10日
發(fā)明者D·J·泰勒, M·B·赫夫曼, 偉 陳 申請人:通用電氣公司