專利名稱：用于渦輪發(fā)動機的密封件和組裝渦輪發(fā)動機的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及用于渦輪發(fā)動機的密封件。更具體而言，本發(fā)明涉及燃燒器出 口和渦輪入口之間的密封。
背景技術(shù)：
在發(fā)電設施中使用的一些陸上的渦輪發(fā)動機中，多個燃燒器布置在渦輪發(fā)動機的 周緣周圍，且各個燃燒器將熱的燃燒氣體輸送到發(fā)動機的渦輪區(qū)段中。通往渦輪區(qū)段的入 口形成為包括內(nèi)環(huán)狀件壁和外環(huán)狀件壁的環(huán)狀件。燃燒器的出口連結(jié)到渦輪入口環(huán)狀件 (inlet annulus)上。各個燃燒器的出口基本是長方形的。但是，出口的上側(cè)和下側(cè)是弧形 的，從而使得在所有燃燒器并排布置在渦輪發(fā)動機的外周緣周圍時，燃燒器的出口連結(jié)到 發(fā)動機的渦輪區(qū)段的圓形入口環(huán)狀件上。在渦輪入口的內(nèi)環(huán)狀件壁和外環(huán)狀件壁以及燃燒器出口的對應的表面之間提供 周緣密封件。另外，側(cè)邊密封件位于各對相鄰的燃燒器的側(cè)邊之間。各個燃燒器的出口和渦輪入口環(huán)狀件在發(fā)動機運行時包含非常熱的燃燒氣體。因 此，當渦輪聯(lián)機時，燃燒器的出口部分和渦輪入口環(huán)狀件的元件兩者會經(jīng)歷大的溫度擺動。 在正常運行期間存在的室溫和高溫之間的熱循環(huán)可導致發(fā)生顯著的熱膨脹。而且因為在入 口環(huán)狀件處會合的單獨的元件的復雜的形狀的原因，膨脹可為不均勻且不可預測的。因此， 普遍的是在入口環(huán)狀件和燃燒器的出口之間形成了小的孔口。對于形成這種孔口的一個普 遍的位置是在燃燒器出口的拐角處，相鄰的燃燒器之間的側(cè)邊密封件在該拐角處與內(nèi)周緣 密封件和外周緣密封件相遇。這些孔口允許熱的燃燒氣體泄漏。燃燒氣體的這種泄漏表示 不期望的效率損失。

發(fā)明內(nèi)容
在一方面，本發(fā)明可體現(xiàn)為一種將多個燃燒器密封到渦輪發(fā)動機的入口環(huán)狀件上 的方法，該方法包括將多個燃燒器布置在入口環(huán)狀件周圍，將內(nèi)周緣密封件安裝在內(nèi)環(huán)狀 件壁和各個燃燒器出口的對應的表面之間，以及將外周緣密封件安裝在外環(huán)狀件壁和各個 燃燒器出口的對應的表面之間。該方法還包括將側(cè)邊密封件安裝在各對相鄰的燃燒器出口 之間，以密封燃燒器出口的側(cè)邊之間的空間，其中，各個側(cè)邊密封件的第一端鄰接外周緣密 封件的后側(cè)，且延伸越過基本上外周緣密封件的整個高度。在另一方面，本發(fā)明可體現(xiàn)為一種將多個燃燒器密封到渦輪發(fā)動機的入口環(huán)狀件 上的方法，該方法包括將多個燃燒器布置在入口環(huán)狀件周圍，將內(nèi)周緣密封件安裝在內(nèi)環(huán) 狀件壁和各個燃燒器出口的對應的表面之間，以及將外周緣密封件安裝在外環(huán)狀件壁和各 個燃燒器出口的對應的表面之間。該方法還包括將側(cè)邊密封件安裝在各對相鄰的燃燒器出 口之間，以密封燃燒器出口的側(cè)邊之間的空間，其中，各個側(cè)邊密封件的第二端鄰接內(nèi)周緣 密封件的后側(cè)，且延伸越過基本上內(nèi)周緣密封件的整個高度。在另一方面，本發(fā)明可體現(xiàn)為一種用于密封安裝到渦輪發(fā)動機的入口環(huán)狀件上的相鄰的燃燒器出口的側(cè)邊之間的空間的側(cè)邊密封件。該側(cè)邊密封件包括構(gòu)造成密封兩個相 鄰的燃燒器出口的側(cè)邊緣之間的空間的中心部分，以及第一端，該第一端自中心部分延伸 且構(gòu)造成緊靠外周緣密封件的后側(cè)、靠著外周緣密封件的后側(cè)密封以及延伸越過基本上外 周緣密封件的整個高度。


圖1是渦輪發(fā)動機的局部截面圖；圖2是示出了如何將兩個相鄰的燃燒器出口連結(jié)到渦輪入口環(huán)狀件上的透視圖；圖3是示出了待附連到渦輪入口環(huán)狀件上的兩個相鄰的燃燒器的上表面的局部 透視圖；圖4是示出了如何將側(cè)邊密封件聯(lián)接到燃燒器出口上的燃燒器出口的上側(cè)拐角 的局部截面圖；圖5是示出了如何將側(cè)邊密封件連結(jié)到兩個相鄰的燃燒器出口上的局部透視圖；圖6A是示出了如何將燃燒器出口連結(jié)到渦輪入口環(huán)狀件的外環(huán)狀件壁上的局部 截面圖；圖6B是示出了如何將燃燒器出口連結(jié)到渦輪入口環(huán)狀件的外環(huán)狀件壁上的局部 透視圖；圖6C是示出了如何將燃燒器出口連結(jié)到渦輪入口環(huán)狀件的內(nèi)環(huán)狀件壁上的局部 截面圖；圖7A是示出了如何使用不同類型的側(cè)邊密封件將燃燒器出口連結(jié)到渦輪入口環(huán) 狀件的外環(huán)狀件壁上的局部截面圖；圖7B是示出了如何使用不同類型的側(cè)邊密封件將燃燒器出口連結(jié)到渦輪入口環(huán) 狀件的外環(huán)狀件壁上的局部透視圖；以及圖7C是示出了如何使用不同類型的側(cè)邊密封件將燃燒器出口連結(jié)到渦輪入口環(huán) 狀件的內(nèi)環(huán)狀件壁上的局部截面圖。部件列表
100渦輪發(fā)動機
102壓縮機區(qū)段
104燃燒器
106渦輪區(qū)段
202內(nèi)環(huán)狀件壁
204外環(huán)狀件壁
210過渡件
212側(cè)壁部分
214下壁部分
216上壁部分
217a凸緣表面
217b凸緣表面
218外密封表面
4
219內(nèi)密封表面220燃燒器240側(cè)邊密封件250外周緣密封件254內(nèi)周緣密封件260備選的側(cè)邊密封件262 第一端264 第二端
具體實施例方式圖1示出了將在發(fā)電設施中使用的典型的渦輪發(fā)動機的一些主要元件。渦輪發(fā)動 機100包括壓縮進入的空氣且將其輸送到燃燒器104的壓縮機區(qū)段102。壓縮空氣在燃燒 器104中與燃料混合，且空氣燃料混合物被點燃。然后通過燃燒器104的出口將所產(chǎn)生的 熱的燃燒氣體傳送到渦輪區(qū)段106的入口環(huán)狀件中。如上文所提及的那樣，多個燃燒器104將布置在渦輪發(fā)動機100的外周緣的周圍。 各個燃燒器104的出口將附連到入口環(huán)狀件上，該入口環(huán)狀件通入發(fā)動機100的渦輪區(qū)段 106 中。圖2示出了如何將兩個相鄰的燃燒器出口連結(jié)到通入發(fā)動機100的渦輪區(qū)段106 中的入口環(huán)狀件上。入口環(huán)狀件由內(nèi)環(huán)狀件壁202和外環(huán)狀件壁204形成。燃燒器220的 出口的上弧形表面和下弧形表面連結(jié)到內(nèi)環(huán)狀件壁202和外環(huán)狀件壁204上。內(nèi)周緣密封 件安裝在內(nèi)環(huán)狀件壁202和各個燃燒器出口的下壁之間。同樣，外周緣密封件安裝在外環(huán) 狀件壁204和各個單獨的燃燒器出口的上壁之間。另外，側(cè)邊密封件240位于各對相鄰的燃燒器出口的側(cè)表面之間。側(cè)邊密封件240 在相鄰的燃燒器之間提供密封，從而使得燃燒氣體不能從燃燒器出口的側(cè)邊之間泄漏。圖3提供了兩個相鄰的燃燒器的出口的更加詳細的視圖。如圖3中所示，出口包 括側(cè)壁部分212和上壁部分216。對應的下壁部分(未顯示)將位于各個燃燒器出口的底 部處。外周緣密封件安裝成靠著位于各個燃燒器出口上壁216的頂部處的成角度的或彎曲 的外密封表面218。內(nèi)周緣密封件安裝成靠著各個燃燒器出口的底部上的類似地成角度的 或彎曲的內(nèi)密封表面。取決于設計要求和其它考慮，彎曲的或成角度的表面可為平的。圖4示出了如何將側(cè)邊密封件240安裝在各對相鄰的燃燒器出口之間。如該處所 顯示的那樣，密封件安裝成靠著后凸緣表面217，該后凸緣表面217沿著燃燒器出口的側(cè)邊 的后部伸延。圖5示出了如何將側(cè)邊密封件240安裝成靠著兩個相鄰的燃燒器出口的相鄰 的后凸緣表面217，以在相鄰的燃燒器之間提供密封。圖6A和6C是沿著兩個相鄰的燃燒器出口的側(cè)邊之間的間隙得到的局部截面圖。 因此，圖6A和6C顯示了燃燒器出口的側(cè)表面。圖6B是顯示了此接合部位(interface)的 透視圖。這些圖示出了如何將內(nèi)周緣密封件和外周緣密封件安裝在燃燒器出口和渦輪入口 環(huán)狀件的內(nèi)環(huán)狀件壁和外環(huán)狀件壁之間。這些圖還示出了沿著燃燒器出口的側(cè)邊伸延的側(cè) 邊密封件。如圖6A和6B中所示，多層的外周緣密封件250安裝在燃燒器出口的外密封表面
5218和外環(huán)狀件壁204之間。另外，側(cè)邊密封件240被按壓成與形成在燃燒器出口的側(cè)壁的 后面上的后凸緣表面217接合。如圖6C中所示，內(nèi)周緣密封件254安裝在內(nèi)環(huán)狀件壁202和位于燃燒器出口的底 部邊緣上的內(nèi)密封表面219之間。當側(cè)邊密封件240具有如圖6A和6B中所示的長度時，可在熱的燃燒氣體導致各 部件膨脹時在密封件的拐角或邊緣處形成小孔口。圖7A-7C示出了可幫助防止在密封件和燃燒器出口和渦輪入口環(huán)狀件的各部件 之間形成孔口的備選的側(cè)邊密封件設計。如圖7A和7B中所示，備選的側(cè)邊密封件260的 第一端262比圖6A和6B中所示的側(cè)邊密封件240的第一端向外延伸得更遠。如圖7A和 7B中所示，備選的側(cè)邊密封件260的第一端262被按壓成與外周緣密封件250的整個后表 面接合。側(cè)邊密封件260故意構(gòu)造成使其是柔性的，且使其可緊靠外周緣密封件250的后 表面并且靠著外周緣密封件250的后表面密封。同樣，側(cè)邊密封件260的第二端264比圖6C中所示的側(cè)邊密封件的第二端向內(nèi)延 伸得更遠。因此，圖7C中所示的側(cè)邊密封件260的第二端264可緊靠內(nèi)周緣密封件254的 后面并且靠著內(nèi)周緣密封件254的后面密封。如圖7A-7C中所示的側(cè)邊密封件260可在燃燒器出口和渦輪入口環(huán)狀件的各元件 之間提供更好的密封。側(cè)邊密封件可防止允許燃燒氣體泄漏的孔口的形成。因此，側(cè)邊密 封件可改進渦輪發(fā)動機100的總效率。內(nèi)周緣密封件和外周緣密封件通常由各自包封在金屬墊中的多個層制成。側(cè)邊密 封件可類似地由一層或多層同樣包封在金屬墊中的材料制成。但是，側(cè)邊密封件的第一端 和第二端應當制造成足夠柔性的，使得它們可符合內(nèi)周緣密封件和外周緣密封件的后面的 形狀，以在側(cè)邊密封件和內(nèi)周緣密封件以及外周緣密封件之間提供良好的密封。雖然已經(jīng)結(jié)合被認為是最實際和優(yōu)選的實施例來描述了本發(fā)明，但是應理解本發(fā) 明不限于公開的實施例，而是相反，本發(fā)明意圖覆蓋包括在所附權(quán)利要求書的精神和范圍 內(nèi)的各種修改和等同布置。
權(quán)利要求
一種將多個燃燒器密封到渦輪發(fā)動機的入口環(huán)狀件上的方法，包括將多個燃燒器布置在所述入口環(huán)狀件周圍；將內(nèi)周緣密封件安裝在內(nèi)環(huán)狀件壁和各個燃燒器出口的對應的表面之間；將外周緣密封件安裝在外環(huán)狀件壁和各個燃燒器出口的對應的表面之間；以及將側(cè)邊密封件安裝在各對相鄰的燃燒器出口之間，以密封所述燃燒器出口的側(cè)邊之間的空間，其中，各個側(cè)邊密封件的第一端鄰接所述外周緣密封件的后側(cè)，且延伸越過基本上所述外周緣密封件的整個高度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，各個側(cè)邊密封件的第二端鄰接所述內(nèi)周 緣密封件的后側(cè)，且延伸越過基本上所述內(nèi)周緣密封件的整個高度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，安裝內(nèi)周緣密封件的步驟包括將多個弧 形密封件區(qū)段安裝在所述內(nèi)環(huán)狀件壁和各個燃燒器出口的對應的表面之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，安裝外周緣密封件的步驟包括將多個弧 形密封件區(qū)段安裝在所述外環(huán)狀件壁和各個燃燒器出口的對應的表面之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，安裝各個側(cè)邊密封件包括靠著沿著所述 燃燒器出口的側(cè)邊延伸的側(cè)邊凸緣的后面安裝所述側(cè)邊密封件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，安裝各個側(cè)邊密封件還包括將各個側(cè)邊密封件的第一端按壓成與所述外周緣密封件的后側(cè)接合，使得所述第一端 符合形狀，且靠著所述外周緣密封件的后側(cè)密封；以及將各個側(cè)邊密封件的第二端按壓成與所述內(nèi)周緣密封件的后側(cè)接合，使得所述第二端 符合形狀，且靠著所述內(nèi)周緣密封件的后側(cè)密封。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于渦輪發(fā)動機的密封件和組裝渦輪發(fā)動機的方法，具體而言，用于密封渦輪發(fā)動機的相鄰的燃燒器的側(cè)邊緣的側(cè)邊密封件(260)包括延伸端(262/264)。側(cè)邊密封件的延伸端緊靠內(nèi)周緣密封件和外周緣密封件(250/254)并靠著內(nèi)周緣密封件和外周緣密封件(250/254)密封，以防止燃燒氣體的泄漏。
文檔編號F02C7/28GK101956608SQ20101023853
公開日2011年1月26日 申請日期2010年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月20日
發(fā)明者K·K·文卡塔拉曼, K·W·麥馬漢, K·愛德華茲, T·R·雷皮科夫 申請人:通用電氣公司