專利名稱：用于密封過(guò)渡件的填隙片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文中公開的主題涉及燃?xì)廨啓C(jī)。更具體而言，主題涉及在燃?xì)廨啓C(jī)中的過(guò)渡件組件。
背景技術(shù)：
在燃?xì)廨啓C(jī)中，燃燒器將燃料或空氣-燃料混合物的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成熱能。熱能通過(guò)流體(通常是來(lái)自壓縮機(jī)的壓縮空氣)傳送給渦輪，熱能在渦輪中轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。提高的轉(zhuǎn)化效率會(huì)導(dǎo)致減少的排放，例如減少的一氧化二氮排放。若干個(gè)因素會(huì)影響熱能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的效率。這些因素可包括葉片經(jīng)過(guò)頻率、燃料供應(yīng)波動(dòng)、燃料類型和反應(yīng)性、燃燒器頂流(head-on)容量、燃料噴嘴設(shè)計(jì)、空氣-燃料分布、火焰形狀、空氣-燃料混合、攏焰和在構(gòu)件之間的氣流泄漏。例如，通過(guò)使空氣繞過(guò)燃燒器從而導(dǎo)致較高的峰值氣體溫度，來(lái)自燃燒器的壓縮機(jī)排氣殼體側(cè)的空氣流通過(guò)過(guò)渡件(一個(gè)或多個(gè))和第一級(jí)渦輪噴嘴(一個(gè)或多個(gè))之間的交接部泄漏可導(dǎo)致增加的排放。泄漏可由某些構(gòu)件的熱膨脹和在構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起。因此，減少在過(guò)渡件和噴嘴之間的組件中的漏氣可提高渦輪的效率和性能。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，公開了一種用于密封兩個(gè)相鄰的渦輪過(guò)渡件的填隙片。填隙片包括周向部件，周向部件包括第一橫向凸緣和第二橫向凸緣。另外，第一橫向凸緣和第二橫向凸緣各自包括構(gòu)造成匹配到第一表面平面上的突塊，并且第一橫向凸緣和第二橫向凸緣構(gòu)造成匹配到第二表面平面上，其中，第一表面平面和第二表面平面基本平行。另外， 填隙片包括基本垂直地從周向部件延伸的第一凸緣。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，公開了一種燃?xì)廨啓C(jī)，其中，燃?xì)廨啓C(jī)包括各自在燃燒器和第一級(jí)噴嘴之間延伸的環(huán)形排列的過(guò)渡件，其中，過(guò)渡件密封組件位于各個(gè)過(guò)渡件和第一級(jí)噴嘴之間。燃?xì)廨啓C(jī)還包括位于相鄰的過(guò)渡件密封組件之間的交接部處的填隙片，其中，填隙片包括構(gòu)造成接收第一過(guò)渡件密封組件的轉(zhuǎn)角的第一橫向凸緣，以及構(gòu)造成接收第二過(guò)渡件密封組件的轉(zhuǎn)角的第二橫向凸緣。根據(jù)結(jié)合附圖得到的以下描述，這些和其它優(yōu)點(diǎn)和特征將變得更加顯而易見(jiàn)。


在說(shuō)明書的結(jié)論處的權(quán)利要求書中特別指出和明確要求保護(hù)了被看作本發(fā)明的主題。根據(jù)結(jié)合附圖得到的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的前述和其它特征和優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的，其中圖1是包括燃燒器、燃料噴嘴、壓縮機(jī)和渦輪的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；圖2是包括多個(gè)過(guò)渡件的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的一部分的透視圖；圖3是位于相鄰的過(guò)渡件的交接部處的填隙片的一個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)視圖；圖4是填隙片的一個(gè)實(shí)施例的正視5是填隙片的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視6是填隙片的一個(gè)實(shí)施例的俯視圖；以及圖7是填隙片的另一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖。詳細(xì)描述以參照附圖的實(shí)例的方式闡述了本公開的實(shí)施例以及優(yōu)點(diǎn)和特征t部件列表100渦輪系統(tǒng)102壓縮機(jī)104燃燒器106 渦輪108 軸110 噴嘴112燃料供應(yīng)200渦輪系統(tǒng)的一部分202過(guò)渡件204過(guò)渡件206過(guò)渡件208過(guò)渡件密封組件210過(guò)渡件密封組件212過(guò)渡件密封組件214 端部216過(guò)渡件218內(nèi)部過(guò)渡密封件220外部過(guò)渡密封件222側(cè)部密封件224填隙片226填隙片228交接部230 間隙232交接部234過(guò)渡件的外部的壓力236過(guò)渡件的內(nèi)部的壓力300過(guò)渡件交接部302填隙片
304第一轉(zhuǎn)角部分306第一過(guò)渡件密封件308第二轉(zhuǎn)角部分310第二過(guò)渡件密封件312周向部件314第一凸緣316第一突塊318第二凸緣320第二突塊322豎向凸緣324側(cè)部密封件325突塊326突塊328隆起330隆起400填隙片402周向部件404凸緣406突塊408凸緣410突塊412豎向凸緣414突塊416突塊418豎向凸緣500填隙片502周向部件504凸緣506突塊508凸緣510突塊512豎向凸緣514突塊516表面518表面600填隙片602周向部件604凸緣606突塊
608凸緣
610突塊
612豎向凸緣
614突塊
616突塊
700填隙片
702凸緣
704周向部件
706軸向方向
708橫向部件
710橫向部件
712過(guò)渡件
714過(guò)渡件
716接頭
具體實(shí)施例方式圖1是燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)100的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。系統(tǒng)100包括壓縮機(jī)102、燃燒器104、渦輪106、軸108和燃料噴嘴110。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)100可包括多個(gè)壓縮機(jī) 102、燃燒器104、渦輪106、軸108和燃料噴嘴110。壓縮機(jī)102和渦輪106由軸108聯(lián)接。 軸108可為單個(gè)軸或聯(lián)接在一起而形成軸108的多個(gè)軸段。在一方面，燃燒器104使用液體燃料和/或氣體燃料(例如天然氣或富氫合成氣) 來(lái)運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)。例如，燃料噴嘴110與空氣供應(yīng)和燃料供應(yīng)處于流體連通。燃料噴嘴110 產(chǎn)生空氣-燃料混合物，并且將空氣-燃料混合物排到燃燒器104中，從而引起產(chǎn)生熱的加壓排氣的燃燒。燃燒器100通過(guò)過(guò)渡件118將熱的加壓排氣引導(dǎo)到渦輪噴嘴(或“第一級(jí)噴嘴”)中，從而導(dǎo)致渦輪106旋轉(zhuǎn)。渦輪106的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致軸108旋轉(zhuǎn)，從而在空氣流到壓縮機(jī)102中時(shí)壓縮空氣。在一個(gè)實(shí)施例中，一組燃燒器中的各個(gè)均聯(lián)接到定位在燃燒器和渦輪的噴嘴之間的過(guò)渡件上。參照?qǐng)D2-6詳細(xì)地論述了在這些過(guò)渡件之間的交接部。圖2是包括一組過(guò)渡件202、204和206的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)200的一個(gè)實(shí)施例的一部分的透視圖。各個(gè)過(guò)渡件202、204和206聯(lián)接到相應(yīng)的過(guò)渡件密封組件208、210和212 上。如所描繪的那樣，過(guò)渡件202、204和206在端部214處聯(lián)接到燃燒器上，過(guò)渡件202、 204和206在端部214處接收熱氣流。過(guò)渡件202、204和206在端部216處聯(lián)接到渦輪的第一級(jí)噴嘴上，熱氣在端部216處流到各個(gè)渦輪中。在一個(gè)實(shí)施例中，各個(gè)過(guò)渡件密封組件 208、210和212包括內(nèi)部過(guò)渡密封件218、外部過(guò)渡密封件220和側(cè)部密封件222。本文中關(guān)于過(guò)渡件密封組件208論述了這些構(gòu)件，但是，應(yīng)當(dāng)理解，各個(gè)過(guò)渡件密封組件(208，210， 212)可包括位于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的一組過(guò)渡件中的類似的構(gòu)件。另外，過(guò)渡件密封組件208被描述為鄰近過(guò)渡件密封組件210，組件210和212也這樣來(lái)描述。在一個(gè)實(shí)施例中，使用填隙片2M和2 來(lái)聯(lián)結(jié)相鄰的過(guò)渡件密封組件以及控制從一個(gè)或多個(gè)過(guò)渡件的外面或外部部分流到熱氣路徑中的加壓空氣的泄漏。例如，過(guò)渡件密封組件208通過(guò)填隙片2 聯(lián)結(jié)到過(guò)渡件密封組件210上，其中，填隙片減少在構(gòu)件之間的空氣泄漏。另外，填隙片2M控制在過(guò)渡件密封組件208和相鄰的密封組件(未顯示) 之間的泄漏。交接部2 顯示了在過(guò)渡件密封組件210和過(guò)渡件密封組件212之間的不具有填隙片的接頭，其中，間隙230存在于構(gòu)件之間。如通過(guò)填隙片2 來(lái)描繪的那樣，填隙片具有兩個(gè)橫向凸緣，各個(gè)凸緣構(gòu)造成接收密封組件208和210的相應(yīng)的相鄰的轉(zhuǎn)角部分。 因此，填隙片2 和2 構(gòu)造成覆蓋間隙，例如間隙230，以在氣體流到發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪噴嘴部分時(shí)減少在渦輪中的漏氣，從而使得更多的熱氣能夠轉(zhuǎn)化成機(jī)械能以及提高渦輪性能。如本文中所論述的那樣，填隙片為構(gòu)造成填充或減少在構(gòu)件之間的間隙的任何適當(dāng)?shù)暮穸群筒牧系牟考Ｈ绫疚闹兴枋龅哪菢?，填隙?224，226)幾何和應(yīng)用可在或者內(nèi)部密封件 218或者外部密封件220處應(yīng)用于過(guò)渡件密封件轉(zhuǎn)角之間的交接部。例如，與本文中所論述的基本相同的填隙片幾何可用來(lái)控制在內(nèi)部密封件交接部232以及外部密封件交接部2 處的泄漏。另外，在一個(gè)實(shí)施例中，填隙片2M和226由大于過(guò)渡件的內(nèi)部的壓力236的過(guò)渡件202、204和206的外部的壓力234導(dǎo)致的壓差保持就位。除點(diǎn)焊和其它適當(dāng)?shù)穆?lián)接方法之外，可使用該壓差來(lái)將填隙片2M和226附連到渦輪200中的選定的位置上。另外，填隙片幾何改變成符合除所描繪的實(shí)例以外的不同密封件幾何。圖3是相鄰的過(guò)渡件的交接部300和構(gòu)造成控制交接部(230，圖2、中的間隙處的泄漏的填隙片302的一個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)視圖。填隙片302定位在第一過(guò)渡件密封件306 的第一轉(zhuǎn)角部分304和第二過(guò)渡件密封件310的第二轉(zhuǎn)角部分308之間。在所描繪的實(shí)施例中，填隙片302包括沿橫向跨越轉(zhuǎn)角部分304和308之間的間隙的周向部件312。周向部件312包括具有第一突塊316的第一橫向凸緣314和具有第二突塊320的第二橫向凸緣 318。填隙片302還包括構(gòu)造成通過(guò)突塊325和326附連到側(cè)部密封件3 上的豎向凸緣 322。在一個(gè)實(shí)施例中，填隙片302包括一個(gè)或多個(gè)隆起3 和330(也稱為“臺(tái)階”或“梯級(jí)”)，以使得填隙片302能夠與轉(zhuǎn)角部分304和308相配。如所描繪的那樣，填隙片312分別通過(guò)突塊320和316固定到轉(zhuǎn)角部分304和308的表面上。另外，填隙片312可通過(guò)任何適當(dāng)?shù)氖侄喂潭ɑ蚵?lián)接到轉(zhuǎn)角部分304、308和側(cè)部密封件3M上，包括但不限于焊接、銅焊、機(jī)械夾、銷、鉚釘、螺栓或它們的任何組合。例如，突塊316、320、325和3 被彎曲，以與轉(zhuǎn)角部分304、308和側(cè)部密封件3M的后側(cè)相配，其中，在部件上的焊縫將填隙片302聯(lián)接在交接部300中的希望的位置中。在其它實(shí)施例中，填隙片302不包括突塊，其中，凸緣(314，318，322)焊接到過(guò)渡件密封件306和310上。在另一個(gè)實(shí)施例中，填隙片302不包括豎向凸緣，其中，橫向凸緣 314和318固定到轉(zhuǎn)角部分304和308上，以控制在交接部300處的泄漏。填隙片312可通過(guò)任何適當(dāng)?shù)姆椒ㄐ纬桑鐚⒔饘倨?例如不銹鋼或鋼合金)切割、沖壓以及形成為希望的幾何。如在圖3中所描繪的那樣，填隙片302的幾何被描述為T形形狀。在一個(gè)實(shí)施例中，凸緣314、318和322被焊接成附連到周向部件312上。周向部件312被描述成這樣，因?yàn)樵摬考驹O(shè)置成沿橫向穿過(guò)外部或內(nèi)部密封組件的周邊。在一個(gè)實(shí)施例中，填隙片312構(gòu)造成與不具有填隙片的交接部相比使在交接部300處的泄漏減少約5% -75%，從而提高渦輪性能和效率。在另一個(gè)實(shí)施例中，填隙片312構(gòu)造成與不具有填隙片的交接部相比使在交接部300處的泄漏減少約10% -50%，從而提高渦輪性能和效率。在又一個(gè)實(shí)施例中，填隙片312構(gòu)造成與不具有填隙片的交接部相比使在交接部300處的泄漏減少約 15% _35%，從而提高渦輪性能和效率。在另一個(gè)實(shí)施例中，填隙片312構(gòu)造成與不具有填隙片的交接部相比使在交接部300處的泄漏減少約25%，從而提高渦輪性能和效率。圖4是填隙片400的一個(gè)實(shí)施例的正視圖。填隙片400包括周向部件402和具有突塊406的第一橫向凸緣404。周向部件402還包括具有突塊410的第二橫向凸緣408。第一豎向凸緣412從周向部件402的中心部分413的邊緣延伸，其中，第一豎向凸緣412包括突塊414和416。如所描繪的那樣，第二豎向凸緣418從中心部分413的與第一豎向凸緣 412相對(duì)的邊緣延伸。在一個(gè)實(shí)施例中，第二豎向凸緣418構(gòu)造成控制緊鄰相鄰的過(guò)渡件密封組件的彈簧密封交接部的泄漏。圖5是填隙片500的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖。填隙片500包括周向部件502和具有突塊506的第一橫向凸緣504。周向部件502還包括具有突塊510的第二橫向凸緣508。第一豎向凸緣512從周向部件502的邊緣延伸，其中，第一豎向凸緣512包括一個(gè)或多個(gè)突塊 514。如所描繪的那樣，突塊506和510構(gòu)造成將第一表面516匹配到第一平面上。另外， 橫向凸緣504、508和周向部件502的第二表面518構(gòu)造成匹配到第二平面上，其中，第二平面基本平行于第一平面。在一個(gè)實(shí)施例中，表面516和518匹配到相鄰的過(guò)渡件密封組件的相對(duì)側(cè)上，其中，突塊506和510使填隙片500在交接部中固定就位。圖6是填隙片600的一個(gè)實(shí)施例的俯視圖。填隙片600包括周向部件602和具有突塊606的第一橫向凸緣604。周向部件602還包括具有突塊610的第二橫向凸緣608。第一豎向凸緣612從周向部件602的邊緣延伸，其中，第一豎向凸緣612包括突塊614和616。圖7是具有沿軸向方向706從周向部件704延伸的凸緣702的填隙片700的另一個(gè)實(shí)施例的透視圖。凸緣702匹配成基本覆蓋相鄰的橫向部件708和710之間的間隙。橫向部件708和710分別是相鄰的過(guò)渡件密封組件712和714的一部分。另外，周向部件704 包括允許過(guò)渡件712和714進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)的橫向柔性接頭716。接頭716由適當(dāng)?shù)哪湍サ暮腿嵝缘牟牧?例如鋼合金)構(gòu)成。應(yīng)當(dāng)注意，填隙片的表面輪廓及其突起或凸緣被改變， 覆蓋鄰接的渦輪和過(guò)渡件構(gòu)件之間的任何間隙。另外，還可針對(duì)各個(gè)應(yīng)用來(lái)改變附連方法。雖然已經(jīng)結(jié)合僅有限數(shù)量的實(shí)施例來(lái)詳細(xì)地描述本發(fā)明，但是，應(yīng)當(dāng)容易理解，本發(fā)明不限于這樣的公開的實(shí)施例。相反，可修改本發(fā)明，以結(jié)合前面未描述的但與本發(fā)明的精神和范圍相當(dāng)?shù)娜魏螖?shù)量的變型、改變、替代或等效布置。另外，雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的各方面可包括所描述的實(shí)施例中的僅一些。因此， 本發(fā)明不應(yīng)當(dāng)被看作受前面的描述限制，而是僅受所附權(quán)利要求書的范圍限制。
權(quán)利要求
1.一種用于密封兩個(gè)相鄰的渦輪過(guò)渡件O02，204)的填隙片QM，2 ，302，400)，所述填隙片(224，226，302，400)包括包括第一橫向凸緣(404)和第二橫向凸緣008)的周向部件(312，402)，其中，所述第一橫向凸緣和第二橫向凸緣(404，408)各自包括構(gòu)造成匹配到第一表面平面(516)上的突塊006，410，506，510)，并且所述第一橫向凸緣和第二橫向凸緣(404，408)構(gòu)造成匹配到第二表面平面(518)上，其中，所述第一表面平面和第二表面平面(516，518)基本平行；以及基本垂直地從所述周向部件(312，402)延伸的第一凸緣012)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的填隙片OM，2 ，302，400)，其特征在于，所述填隙片(224， 226,302,400)包括中心部分013)，其中，所述第一橫向凸緣^)4)、所述第二橫向凸緣 (408)和所述第一凸緣(322，412)從所述中心部分(413)延伸，從而形成T形形狀，并且其中，所述第一橫向凸緣和第二橫向凸緣(404，408)構(gòu)造成接收第一過(guò)渡件密封組件和第二過(guò)渡件密封組件的相應(yīng)的相鄰的轉(zhuǎn)角部分(304，308)，并且所述第一凸緣(322，412)構(gòu)造成接收側(cè)部密封件(324)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的填隙片0對(duì)，2沈，302，400)，其特征在于，所述中心部分 013)、第一橫向凸緣和第二橫向凸緣(404，408)包括隆起(3 ，330)，以與所述第一過(guò)渡件密封組件和第二過(guò)渡件密封組件相配。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的填隙片OM，2 ，302，400)，其特征在于，所述填隙片(224， 226，302，400)包括從所述中心部分(413)的與所述第一凸緣(322，412)相對(duì)的邊緣延伸的第二凸緣(418)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的填隙片OM，2 ，302，400)，其特征在于，所述第一凸緣 (322,412)包括構(gòu)造成接收所述側(cè)部密封件的至少一個(gè)突塊014)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的填隙片OM，2 ，302，400)，其特征在于，所述填隙片(224， 226，302，400)構(gòu)造成與不具有所述填隙片(224，226，302，400)的所述第一過(guò)渡件密封組件和第二過(guò)渡件密封組件(208,210,21 之間的泄漏相比，使所述第一過(guò)渡件密封組件和第二過(guò)渡件密封組件(208,210,21 之間的漏氣減少15%至35%。
7.一種燃?xì)廨啓C(jī)，包括各自在燃燒器和第一級(jí)噴嘴之間延伸的環(huán)形排列的過(guò)渡件(202，204，206)，其中，過(guò)渡件密封組件(208,210,21 位于各個(gè)過(guò)渡件和所述第一級(jí)噴嘴之間；以及位于相鄰的過(guò)渡件密封組件之間的交接部(23 處的填隙片QM，2 ，302，400)，其中，所述填隙片(224，226，302，400)包括構(gòu)造成接收第一過(guò)渡件密封組件(304)的轉(zhuǎn)角的第一橫向凸緣G04)，以及構(gòu)造成接收第二過(guò)渡件密封組件(308)的轉(zhuǎn)角的第二橫向凸緣 (408)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃?xì)廨啓C(jī)，其特征在于，所述第一橫向凸緣(404)包括第一突塊006)，而所述第二橫向凸緣(408)包括第二突塊G10)，其中，所述第一突塊和第二突塊 (406,410)固定所述第一過(guò)渡件組件和第二過(guò)渡件組件(304，308)的相應(yīng)的轉(zhuǎn)角。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的燃?xì)廨啓C(jī)，其特征在于，所述填隙片(224，226，302，400) 包括第一凸緣G12)，所述第一凸緣(41 基本垂直地從所述第一橫向凸緣和第二橫向凸緣(404，408)延伸，從而形成T形形狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的燃?xì)廨啓C(jī)，其特征在于，所述第一凸緣(404)包括構(gòu)造成接收過(guò)渡件側(cè)部密封件的至少一個(gè)突塊(414)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于密封過(guò)渡件的填隙片。根據(jù)本發(fā)明的一方面，公開了一種用于密封兩個(gè)相鄰的渦輪過(guò)渡件的填隙片。填隙片包括周向部件，周向部件包括第一橫向凸緣和第二橫向凸緣。另外，第一橫向凸緣和第二橫向凸緣各自包括構(gòu)造成匹配到第一表面平面上的突塊，并且第一橫向凸緣和第二橫向凸緣構(gòu)造成匹配到第二表面平面上，其中，第一表面平面和第二表面平面基本平行。另外，填隙片包括基本垂直地從周向部件延伸的第一凸緣。
文檔編號(hào)F16J15/00GK102444717SQ20111023021
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月7日
發(fā)明者B·P·萊西, M·德米羅格盧, N·N·薩拉瓦特 申請(qǐng)人:通用電氣公司