專利名稱：燃燒器葉片密封裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體涉及燃氣渦輪燃燒器技術，并且更具體地，涉及使相鄰的楔狀燃燒器噴嘴之間的冷卻空氣泄漏最小化的技術。
背景技術：
在某些燃氣渦輪燃燒器中，彈簧加載的葉片密封件用于在兩個同心表面之間進行 密封，例如，在燃燒器襯套與包繞的流套筒之間進行密封(例如，見共同擁有的美國專利No. 6，427，446)。這些密封件通常被稱作“環(huán)形密封件“(hula seal) ”，因為這些密封件由形成圓圈的一系列短的、預彎曲的葉片密封件構成。在某些燃燒器噴嘴布置中，多個楔狀扇形噴嘴(有時在本說明書中被稱作“扇形噴嘴(sector nozzles)")圍繞中心噴嘴以環(huán)形方式排列，相鄰扇形噴嘴的徑向定向的側板彼此非常鄰近。需要一種在相鄰扇形噴嘴的側板之間進行密封的方式，由于在扇形噴嘴圍繞其布置的中心噴嘴上、以及在包繞的燃燒器襯套的內表面上使用有環(huán)形密封件，使得該任務更加困難。

發(fā)明內容
在第一示例性但非限制性方面中，本發(fā)明提供一種基本楔狀的扇形噴嘴，該扇形噴嘴包括噴嘴體部、以及位于噴嘴體部的后端處的噴嘴板；噴嘴體部具有內弧形板和外弧形板，內弧形板和外弧形板通過分叉的、徑向定向的側表面連接，噴嘴板形成有燃料孔口的陣列；分叉的、徑向定向的側表面中的一個支承徑向定向的葉片密封件，所述葉片密封件適于對相鄰的形狀相似的扇形噴嘴的平面表面進行密封。所述徑向定向的葉片密封組件包括沿堅固的、徑向延伸的邊緣連接的多個徑向對準、軸向延伸的指形簧片。所述扇形噴嘴進一步包括第一軸向延伸端板和第二軸向延伸端板，所述第一軸向延伸端板和所述第二軸向延伸端板固定在所述堅固的、徑向延伸的邊緣的相對的徑向外端和徑向內端處。所述第一端板和所述第二端板基本彼此平行，并且位于這樣的平面中所述平面與所述堅固的、徑向延伸的邊緣基本垂直。所述多個、徑向對準、軸向延伸的指形簧片沿其長度尺寸的至少一部分凸起地彎曲。所述分叉的、徑向定向的側板中的所述一個側板具有凹口，以接收所述第二軸向延伸的端板中的一個邊緣。所述第一軸向延伸端板和所述第二軸向延伸端板中的一個端板形成有拱形、徑向內表面。一個形狀適配元件固定在所述扇形噴嘴的徑向內端處，所述形狀適配元件形成有軸向延伸的凹槽，并且所述第一端板和所述第二端板中的一個徑向內端板具有安裝于所述軸向延伸的凹槽中的邊緣。在另一個示例性但非限制性方面中，本發(fā)明提供一種用于與燃氣渦輪燃燒器的楔狀扇形噴嘴一起使用的密封組件，該密封組件包括沿堅固的邊緣連接的多個基本平行的指形簧片，堅固的邊緣基本垂直于多個基本平行的指形簧片延伸；以及一對相對剛性的內板和外板，內板和外板在堅固的邊緣的相對的端部處連接。所述相對剛性的內板和外板對位于這樣的平面中所述平面基本彼此平行、并且與所述堅固的邊緣基本垂直。至少所述相對剛性的內端板具有基本平面的徑向外表面和拱形徑向內表面。所述密封組件包括沿第二堅固的邊緣連接的多個基本平行的第二指形簧片，所述多個第一指形簧片和所述多個第二指形簧片嵌套、但是徑向偏置，所述第一堅固的邊緣和所述第二堅固的邊緣沿其相應的長度尺寸焊接在一起。在又一個示例性但非限制性的方面中，本發(fā)明涉及一對渦輪機扇形噴嘴，渦輪機扇形噴嘴均包括內弧形段壁和外弧形段壁，內弧形段壁和外弧形段壁通過分叉的、徑向定向的側板連接，其中徑向定向的側板中的一個側板支承徑向定向的葉片密封組件，葉片密封組件與相鄰的形狀相似的扇形噴嘴的平面表面相配合。所述徑向定向的葉片密封組件包括沿堅固的、徑向延伸的邊緣連接的多個徑向對準、軸向延伸的指形簧片。所述渦輪機扇形噴嘴對包括第一軸向延伸端板和第二軸向延伸端板，所述第一軸向延伸端板和所述第二軸向延伸端板固定在所述堅固的、徑向延伸的邊緣的相對的徑向外端和徑向內端處。所述第一端板和所述第二端板基本彼此平行、并且位于這樣的平面中所述平面與所述堅固的、徑向延伸的邊緣基本垂直。所述多個、徑向對準、 軸向延伸的指形簧片沿其長度尺寸的至少一部分凸起地彎曲。所述分叉的徑向定向的側板中的至少一個所述側板具有凹口，以接收所述第二軸向延伸的端板的一個邊緣。至少所述第二軸向延伸的端板形成有拱形徑向內表面。形狀適配元件固定在所述扇形噴嘴的徑向內端處，所述形狀適配元件形成有軸向延伸的凹槽，并且所述第一端板和所述第二端板中的一個徑向內端板具有安裝于所述軸向延伸的凹槽中的邊緣。現(xiàn)在將參照下文所述的附圖對本發(fā)明進行描述。


圖I是根據(jù)示例性但非限制性的實施例的用于渦輪燃燒器的扇形噴嘴的部分透視圖，該扇形噴嘴包括側板葉片密封件；圖2是圖I所示的葉片密封件的側視圖；圖3是圖2所示的葉片密封件的端視圖；圖4是從圖2截取的放大細節(jié)示圖；圖5是沿圖2中的線5-5截取的剖視圖；圖6是沿圖2中的線6-6截取的剖視圖；圖7是圖I所示的扇形噴嘴和側板密封件的另一部分透視圖；圖8是扇形噴嘴和側板密封件的又一部分透視圖，其中示出了側板密封件與環(huán)形密封件之間的相互作用界面，該環(huán)形密封件圍繞中心噴嘴被固定；圖9是部分透視圖，其中示出了側板葉片密封件的、與中心噴嘴環(huán)形密封件相配合的內端板；圖10示出了備選的示例性實施例，其中圓形噴嘴拐角增加了密封楔狀件，以便于更好地與板葉片密封件的側面內端板相配合；以及圖11是部分透視圖，其中示出了多對圖10所示的密封楔狀件。附圖標記列表扇形噴嘴 10 自由端34
內弧形壁段12端板36，38外弧形壁段14內表面40側板16，18指狀件42多孔板20中心噴嘴44噴嘴孔口22橫向邊緣46，48密封組件24凹口50，52指形簧片26，27圓形或彎曲拐角54，56邊緣或基部28元件或密封楔狀件58，60 槽30凹入或開槽楔狀件62，64開口32平面?zhèn)?6，68切口33彎曲表面70
具體實施例方式首先參照圖1，用于燃氣渦輪燃燒器的扇形噴嘴10包括徑向內弧形壁段12和較大的徑向外弧形壁段14，徑向內弧形壁段12和徑向外弧形壁段14通過分叉的、徑向定向的側板16、18連接。扇形噴嘴的后端或出口端設置有多孔板20，多孔板20形成有燃料/空氣噴嘴孔口 22的陣列。應當理解，多個相似的扇形噴嘴10將圍繞燃燒器中心噴嘴(見圖8中的中心噴嘴44)以環(huán)形陣列組裝。然而，本發(fā)明并不限于任何特定的扇形噴嘴或多孔板構造。在示例性但非限制性的實施例中，側板葉片密封組件24連接至每個扇形噴嘴的分叉的、徑向定向的側板中的一個側板(在本示例中是側板18)，使得密封組件24在使用中將與相鄰的扇形噴嘴的基本平面的、徑向定向的側板相配合。換句話說，并且如在圖I中看到的，右側板18支承示例性密封組件24，而左側板16是基本平面的(或扁平的)、并且將由相似的密封組件24配合，該相似的密封組件24位于相鄰的扇形噴嘴(圖I中未示出)的右側板上。此外參照圖2至圖7，側板葉片密封組件24包括多個凸起的、金屬葉片彈簧(leafsprings)或指形簧片(spring fingers) 26,金屬葉片彈簧或指形簧片26沿位于密封組件的前端(遠離多孔板20的端部)處的堅固的徑向延伸的邊緣或基部28連接。指形簧片26以及邊緣或基部28可以由單個金屬片形成，所述單個金屬片具有開槽，以形成相鄰的指形簧片26。因此，軸向延伸的槽30開設在指形簧片的后端處，并且終止于徑向延伸的邊緣或基部28處。需注意，槽30終止于擴大的開口 32處，開口 32允許指形簧片26更自由地撓曲(flex)。徑向內指形簧片和徑向外指形簧片可為了相同的目的形成有局部切口 33(圖4中示出一個切口 33)。指形簧片26沿軸向方向凸起地彎曲，使得其向外呈弓形，從而能夠與相鄰扇形噴嘴的平面?zhèn)劝逍纬蓮椥?、密封的配合。更具體地，邊緣或基部28以及指形簧片的遠側自由端34基本呈平面，凸起地彎曲的部分在邊緣或基部28與指形簧片的遠側自由端34之間延伸。在示例性但非限制性的實施例中，如通過圖3、圖5和圖6能夠最佳理解的，一對葉片彈簧組件24沿其相應的基部28以嵌套關系焊接在一起，但是指形簧片27沿徑向方向交錯，使得像在圖3中看到的一樣，下方的指形簧片27與指形簧片26之間的槽30重疊，由此通過減少潛在的泄漏路徑來提高密封有效性。指形簧片組件24的徑向內端和徑向外端設置有基本相同、相對剛性的端板36、38，所述端板36、38位于軸向延伸的平面中、并且與邊緣或基部28基本垂直。外端板36呈相對簡單、平面、矩形的形狀，并且焊接至邊緣或基部28，而不是焊接至相鄰的指形簧片26。內端板38具有相似的形狀，并且連接至邊緣或基部28，同樣不是連接至相鄰的指形簧片。然而，對于內端板38而言，徑向內表面40可以呈拱形、或凹入地彎曲(見圖6)，以大體與位于其所配合的中心噴嘴44上的環(huán)形指形簧片密封件42 (也見圖8和圖9)相符。 現(xiàn)在參照圖9，可以看到內端板38的橫向邊緣46、48可以被接收在凹口 50、52中，凹口 50、52形成在相鄰的扇形噴嘴10、11的相鄰的內壁段12、13中，由此允許端板38的徑向內表面保持與內壁段12、13的徑向內表面基本齊平。外壁段中可以設置與相鄰的扇形噴嘴中的相似的開槽布置，以用于容納徑向外端板36?，F(xiàn)在參照圖10，在內側板和/或噴嘴扇形側板是圓形的情況下(見圓形拐角54、56)，將一對細長的、軸向定向的形狀適配元件或密封楔狀件58、60焊接至相鄰的拐角是有 利的，以便于組裝側板葉片密封組件24，并且通過消除空隙來獲得圓形內拐角處的更有效的密封，否則該空隙可能提供相鄰的扇形噴嘴的泄漏路徑。此外，由于與適用于圖9中的布置基本相同的原因，密封楔狀件58、60還可以像62、64處一樣具有凹口或凹槽，以接收葉片密封組件24的內端板38的橫向邊緣。密封楔狀件58、60是如圖11中所示最佳可見的細長的、大體三角形的元件，密封楔狀件58、60均具有一對基本平面的側面66、68，側面66、68通過彎曲表面70連接。密封楔狀件適于被焊接至彎曲拐角54、56，使得彎曲表面84與類似地彎曲的噴嘴表面相配合，如圖10和圖11中最佳可見的。盡管已經(jīng)結合目前被認為是最實際和最優(yōu)選的實施例對本發(fā)明進行了描述，但是應當理解，本發(fā)明并不限于本說明書中所公開的實施例，相反，期望覆蓋所附權利要求的精神和范圍內所包括的各種改型和等同布置。
權利要求
1.一種基本楔狀的扇形噴嘴(10)， 所述扇形噴嘴(10)包括噴嘴體部，所述噴嘴體部具有內弧形段(12)和外弧形段(14)，所述內弧形段(12)和所述外弧形段(14)由分叉的、徑向定向的側板(16、18)連接；以及位于所述噴嘴體部的后端處的噴嘴板(20)，所述噴嘴板(20)形成有燃料孔口(22)的陣列，所述分叉的、徑向定向的側板中的一個側板支承徑向定向的葉片密封組件(24)，所述葉片密封組件(24)適于對相鄰的、形狀相似的扇形噴嘴的平面板進行密封。
2.根據(jù)權利要求I所述的基本楔狀的扇形噴嘴，其特征在于，所述徑向定向的葉片密封組件(24)包括沿堅固的、徑向延伸的邊緣(28)連接的多個徑向對準、軸向延伸的指形簧片(26)。
3.根據(jù)權利要求2所述的基本楔狀的扇形噴嘴，其特征在于，所述扇形噴嘴進一步包括第一軸向延伸端板(36)和第二軸向延伸端板(38),所述第一軸向延伸端板(36)和所述第二軸向延伸端板(38)固定在所述堅固的、徑向延伸的邊緣(28)的相對的徑向外端和徑向內端處。
4.根據(jù)權利要求3所述的基本楔狀的扇形噴嘴，其特征在于，所述第一端板(36)和所述第二端板(38)基本彼此平行、并且位于這樣的平面中所述平面與所述堅固的、徑向延伸的邊緣(28)基本垂直。
5.根據(jù)權利要求3所述的基本楔狀的扇形噴嘴，其特征在于，所述多個、徑向對準、軸向延伸的指形簧片(26)沿其長度尺寸的至少一部分凸起地彎曲。
6.根據(jù)權利要求3所述的基本楔狀的扇形噴嘴，其特征在于，至少所述內弧形段(12)具有凹口(位于50處)，以接收所述第二軸向延伸的端板(38)中的一個邊緣(46)。
7.根據(jù)權利要求3所述的基本楔狀的扇形噴嘴，其特征在于，所述第一軸向延伸端板和所述第二軸向延伸端板中的一個端板(38)形成有拱形徑向內表面(40)。
8.根據(jù)權利要求3所述的基本楔狀的扇形噴嘴，其特征在于，形狀適配元件(58)固定在所述扇形噴嘴的徑向內端處，所述形狀適配元件形成有軸向延伸的凹槽(62)，并且所述第一端板和所述第二端板中的一個徑向內端板(38)具有安裝于所述軸向延伸的凹槽(62)中的邊緣。
9.一種用于與燃氣渦輪燃燒器的楔狀扇形噴嘴一起使用的密封組件(24)，所述密封組件包括沿堅固的邊緣(28)連接的多個基本平行的指形簧片(26)，所述堅固的邊緣(28)基本垂直于所述多個基本平行的指形簧片延伸；以及一對相對剛性的內板(36)和外板(38)，所述內板(36)和所述外板(38)連接至所述堅固的邊緣的相對的端部處。
10.根據(jù)權利要求9所述的密封組件，其特征在于，所述相對剛性的內板(36)和外板(38)對位于這樣的平面中所述平面基本彼此平行、并且與所述堅固的邊緣(28)基本垂直。
11.根據(jù)權利要求10所述的密封組件，其特征在于，至少所述相對剛性的內端板(38)具有基本呈平面的徑向外表面和拱形徑向內表面(40)。
12.根據(jù)權利要求9所述的密封組件，其特征在于，所述密封組件包括沿第二堅固邊緣(28)連接的多個基本平行的第二指形簧片(27)，所述多個第一指形簧片和所述多個第二指形簧片嵌套設置、但是徑向偏置，所述第一堅固邊緣和所述第二堅固邊緣沿其相應的長度尺寸焊接在一起。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種燃燒器葉片密封裝置，其用于基本楔狀的扇形噴嘴。所述噴嘴包括噴嘴體部以及位于噴嘴體部的后端處的噴嘴板，噴嘴體部具有內弧形段和外弧形段，內弧形段和外弧形段通過分叉的徑向側板連接，噴嘴板形成有燃料孔口的陣列。分叉的徑向側板中的一個徑向側板支承徑向定向的葉片密封組件，葉片密封組件適于對相鄰的形狀相似的扇形噴嘴的平面板進行密封。
文檔編號F23R3/00GK102913625SQ20121027185
公開日2013年2月6日 申請日期2012年8月1日 優(yōu)先權日2011年8月1日
發(fā)明者J.D.貝里, H.M.奧斯特比 申請人:通用電氣公司