CN101900339B - 扩展环形密封件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及扩展环形密封件。具体而言，提供了一种与燃烧器(30)联用的环形密封件(210)。该环形密封件(210)包括限定多个槽缝(230)的多个支腿(220)。槽缝(230)可包括多个扩展槽缝(250)。

Description

扩展环形密封件
技术领域
本申请主要涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地涉及使用扩展环形密封件(expansion hula seal)作为例如在燃烧衬套与过渡件之间的界面。
背景技术
已知的燃烧器可使用环形密封件作为燃烧衬套与过渡件之间的界面。在燃烧衬套帽盖组件与燃烧衬套和/或燃气涡轮发动机其它部位之间可使用相似类型的环形密封件。如例如在共同拥有的美国专利No.6,334,310中所述，环形密封件通常定义为形成为圆环并用来密封两个同心管道之间的滑动界面接合部或环形间隙的片簧***。
通常，一定量的质量流量会经由环形密封件泄漏，以便保持密封件周围的低温。带有更大泄漏区域的环形密封件可用来将更多气流直接转移到衬套的热侧，用以减少通向头端(headend)的空气质量流量。该流量还可有助于提高贫燃燃尽裕量。
因此，需要一种改进的环形密封件设计，其可增加经由其的流量。此类增加的流量还将降低压降以便减少过渡件头端周围的散热。此类增加的流量还将提高总燃烧器效率以及总体上的***效率。
发明内容
因此，本发明提供一种结合燃烧器使用的环形密封件。该环形密封件包括限定多个槽缝(slot)的多个支腿(leg)。该槽缝可包括多个扩展槽缝。
本申请还提供一种操作燃烧器的方法。该方法可包括以下步骤：在环形密封件中限定多个扩展槽缝；将环形密封件定位成围绕燃烧器衬套和过渡件；以及沿周向散开经过环形密封件扩展槽缝的来自于燃烧衬套的泄漏流。
本申请还提供一种燃烧器。该燃烧器可包括衬套、过渡件以及定位成围绕衬套和过渡件的环形密封件。该环形密封件可包括多个扩展槽缝。
通过结合若干附图和所附权利要求研读以下详细描述，本申请的这些和其它特征对本领域普通技术人员来说将变得明显。
附图说明
图1是燃气涡轮发动机的示意图。
图2是燃烧器的衬套和过渡件的侧截面图。
图3是燃烧器衬套的侧平面图。
图4是已知环形密封件的侧视图。
图5是已知环形密封件的透视图。
图6是带槽缝的环形密封件的平面图。
图7是如文中所述带扩展槽缝的扩展式环形密封件的平面图。
零件清单
10   燃气涡轮发动机；
20   压缩机
30   燃烧器；
40   涡轮；
50   外部负载
100  燃烧器；
110  燃烧器衬套
120  过渡件
122  内壁；
124  外壁
130  流动套筒；
140  燃烧区
150  环形密封件
160  压缩机气流
170  泄漏流
180  热气流
190  支腿
200  槽缝
210  环形密封件
220  支腿
230  槽缝
240  后端
250  扩展槽缝
260  切口
270  前端
280  对角形状
具体实施方式
现参照附图，在其中贯穿各个视图相似的标号表示相似的元件，图1显示了燃气涡轮发动机10的示意图。众所周知，燃气涡轮发动机10可包括压缩机20用以压缩进入气流。压缩机20将压缩的气流传送到燃烧器30。燃烧器30将压缩的气流与压缩的燃料流相混合并点燃混合物。(虽然仅示出单个燃烧器30，但燃气涡轮发动机10可包括任一数量的燃烧器30)。继而，热燃烧器气体又传送到涡轮40。热燃烧气体驱动涡轮40以便产生机械功。涡轮40中产生的机械功驱动压缩机和外部负载50如发电机等。燃气涡轮发动机10可使用天然气、各种类型的合成气和其它类型的燃料。
燃气涡轮发动机10可以是纽约州斯卡奈塔第市的通用电气公司所提供的9FA型涡轮机或类似装置。文中可使用其它类型的燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机10可具有其它构造并且可使用其它类型的构件。多个燃气涡轮发动机10、其它类型的涡轮机和其它类型的发电设备均可在此一起使用。
图2显示了燃烧器100的局部截面图。众所周知，燃烧器100包括燃烧器衬套110和过渡件120。过渡件120包括内壁122和外壁124。衬套110包括流动套筒130和燃烧区140。衬套110和过渡件120可通过环形密封件150连结。其上带有环形密封件150的燃烧衬套110在图3中示出。
如上所述，环形密封件150一般为形成为圆环的片簧***。环形密封件150可由Inconel X750(因铝和钛的添加物而可硬化的由镍铬合金制成的沉积物，具有温度高达700℃(1290°F)的蠕变破坏强度)或相似类型的材料制成。图4显示了燃烧器衬套110与过渡件120的内壁122之间的界面。压缩机气流160的一部分趋于沿着由多个泄漏流箭头170表示的泄漏通路。泄漏流170通常起因于燃烧器100工作期间在压缩机气流160与衬套110内侧的热气流180之间的差压。压缩机气流160与热气流180相比可处于相对较高的静态压力和较低的温度。
图5和图6显示了环形密封件150。如图所示，环形密封件150包括多个支腿190，其限定该数量的槽缝200。槽缝200在尺寸和形状上大致均匀。泄漏流170可穿过槽缝200。
图7显示了如本文所述的环形密封件210。如图所示，环形密封件210还包括限定多个槽缝230的多个支腿220。然而，在此实例中，支腿220的后端240包括扩展槽缝250。如图所示，支腿220包括切口260，使得扩展槽缝250与始于前端270的槽缝230相比更宽。虽然切口260可呈任何期望形状，但示出的是对角形状280。切口260可占据支腿220的全部或部分。
带扩展槽缝250的环形密封件210因此将沿周向散开泄漏流170。流170还将降低压降并且减少过渡件120头端周围的散热。扩展槽缝250将更多气流泄漏到热气流中以便减少总的空气质量流量。该流应当防止火焰贫燃燃尽，降低跨过环形密封件210的压降，并且改善过渡件120的整体耐用性。切口260同样优化环形密封件210的出口扩展角度和面积。
应当清楚的是，前文仅涉及本申请的一些实施例，并且本领域普通技术人员可在此作出许多改变和改型而不脱离由所附权利要求及其等同物确定的本发明的总体精神和范围。

Claims (9)

1.一种结合燃烧器(30)使用的环形密封件(210)，包括：
围绕轴线的环体；及
自所述环体轴向延伸的多个支腿(220)，所述多个支腿中的每一个包括：
相对所述环体设置的后端(240)；以及
径向向外凸伸的弓形部分，且所述弓形部分位于所述后端和所述环体之间；
所述多个支腿(220)限定多个槽缝(230)；
其中，所述多个槽缝(230)中的每一个包括扩展槽缝(250)，所述扩展槽缝朝向相邻支腿的后端延伸以增加流经所述环形密封件并进入所述燃烧器的空气流。
2.根据权利要求1所述的环形密封件(210)，其特征在于，所述多个支腿(220)中的各个支腿均包括在其内以便限定所述扩展槽缝(250)的切口(260)。
3.根据权利要求2所述的环形密封件(210)，其特征在于，所述切口(260)定位在所述多个支腿(220)中的各个支腿的后端附近。
4.根据权利要求2所述的环形密封件(210)，其特征在于，所述切口(260)包括对角形状(280)。
5.根据权利要求1所述的环形密封件，其特征在于，所述多个槽缝中的每一个的位于相邻支腿的所述后端之间的宽度相比其位于靠近所述环体的一端的宽度更大。
6.根据权利要求1所述的环形密封件(210)，其特征在于，所述环形密封件所使用的材料还包括镍-铬合金。
7.根据权利要求1所述的环形密封件(210)，其特征在于，所述多个槽缝限定经由其的多个泄漏流通路(170)。
8.一种操作燃烧器(30)的方法，包括：
在燃烧器衬套和过渡件之间的环形空间中提供环形密封件，其中所述环形密封件包括：
围绕轴线的环体；以及
自所述环体轴向延伸的多个支腿，所述多个支腿中的每一个包括：
相对所述环体设置的后端；以及
向外径向凸伸的弓形部分，所述弓形部分位于所述后端和所述环体之间；
所述多个支腿限定多个槽缝(250)，所述多个槽缝中的每一个包括朝向相邻支腿的所述后端延伸的扩展槽缝；
其中，所述环体和所述多个支腿的后端与所述燃烧器衬套接触；并且，其中所述多个支腿的所述弓形部分接触所述过渡件；以及
输送穿过所述环形密封件的压缩机空气流；及
输送穿过所述燃烧器衬套(110)的热气流。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括降低跨过所述环形密封件(210)的压降。
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