CN101956608A - 用于涡轮发动机的密封件和组装涡轮发动机的方法 - Google Patents

用于涡轮发动机的密封件和组装涡轮发动机的方法 Download PDF

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K·W·麦马汉
T·R·雷皮科夫
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Abstract

本发明涉及用于涡轮发动机的密封件和组装涡轮发动机的方法，具体而言，用于密封涡轮发动机的相邻的燃烧器的侧边缘的侧边密封件(260)包括延伸端(262/264)。侧边密封件的延伸端紧靠内周缘密封件和外周缘密封件(250/254)并靠着内周缘密封件和外周缘密封件(250/254)密封，以防止燃烧气体的泄漏。

Description

用于涡轮发动机的密封件和组装涡轮发动机的方法
技术领域
本发明一般地涉及用于涡轮发动机的密封件。更具体而言，本发明涉及燃烧器出口和涡轮入口之间的密封。
背景技术
在发电设施中使用的一些陆上的涡轮发动机中，多个燃烧器布置在涡轮发动机的周缘周围，且各个燃烧器将热的燃烧气体输送到发动机的涡轮区段中。通往涡轮区段的入口形成为包括内环状件壁和外环状件壁的环状件。燃烧器的出口连结到涡轮入口环状件(inlet annulus)上。各个燃烧器的出口基本是长方形的。但是，出口的上侧和下侧是弧形的，从而使得在所有燃烧器并排布置在涡轮发动机的外周缘周围时，燃烧器的出口连结到发动机的涡轮区段的圆形入口环状件上。
在涡轮入口的内环状件壁和外环状件壁以及燃烧器出口的对应的表面之间提供周缘密封件。另外，侧边密封件位于各对相邻的燃烧器的侧边之间。
各个燃烧器的出口和涡轮入口环状件在发动机运行时包含非常热的燃烧气体。因此，当涡轮联机时，燃烧器的出口部分和涡轮入口环状件的元件两者会经历大的温度摆动。在正常运行期间存在的室温和高温之间的热循环可导致发生显著的热膨胀。而且因为在入口环状件处会合的单独的元件的复杂的形状的原因，膨胀可为不均匀且不可预测的。因此，普遍的是在入口环状件和燃烧器的出口之间形成了小的孔口。对于形成这种孔口的一个普遍的位置是在燃烧器出口的拐角处，相邻的燃烧器之间的侧边密封件在该拐角处与内周缘密封件和外周缘密封件相遇。这些孔口允许热的燃烧气体泄漏。燃烧气体的这种泄漏表示不期望的效率损失。
发明内容
在一方面，本发明可体现为一种将多个燃烧器密封到涡轮发动机的入口环状件上的方法，该方法包括将多个燃烧器布置在入口环状件周围，将内周缘密封件安装在内环状件壁和各个燃烧器出口的对应的表面之间，以及将外周缘密封件安装在外环状件壁和各个燃烧器出口的对应的表面之间。该方法还包括将侧边密封件安装在各对相邻的燃烧器出口之间，以密封燃烧器出口的侧边之间的空间，其中，各个侧边密封件的第一端邻接外周缘密封件的后侧，且延伸越过基本上外周缘密封件的整个高度。
在另一方面，本发明可体现为一种将多个燃烧器密封到涡轮发动机的入口环状件上的方法，该方法包括将多个燃烧器布置在入口环状件周围，将内周缘密封件安装在内环状件壁和各个燃烧器出口的对应的表面之间，以及将外周缘密封件安装在外环状件壁和各个燃烧器出口的对应的表面之间。该方法还包括将侧边密封件安装在各对相邻的燃烧器出口之间，以密封燃烧器出口的侧边之间的空间，其中，各个侧边密封件的第二端邻接内周缘密封件的后侧，且延伸越过基本上内周缘密封件的整个高度。
在另一方面，本发明可体现为一种用于密封安装到涡轮发动机的入口环状件上的相邻的燃烧器出口的侧边之间的空间的侧边密封件。该侧边密封件包括构造成密封两个相邻的燃烧器出口的侧边缘之间的空间的中心部分，以及第一端，该第一端自中心部分延伸且构造成紧靠外周缘密封件的后侧、靠着外周缘密封件的后侧密封以及延伸越过基本上外周缘密封件的整个高度。
附图说明
图1是涡轮发动机的局部截面图；
图2是示出了如何将两个相邻的燃烧器出口连结到涡轮入口环状件上的透视图；
图3是示出了待附连到涡轮入口环状件上的两个相邻的燃烧器的上表面的局部透视图；
图4是示出了如何将侧边密封件联接到燃烧器出口上的燃烧器出口的上侧拐角的局部截面图；
图5是示出了如何将侧边密封件连结到两个相邻的燃烧器出口上的局部透视图；
图6A是示出了如何将燃烧器出口连结到涡轮入口环状件的外环状件壁上的局部截面图；
图6B是示出了如何将燃烧器出口连结到涡轮入口环状件的外环状件壁上的局部透视图；
图6C是示出了如何将燃烧器出口连结到涡轮入口环状件的内环状件壁上的局部截面图；
图7A是示出了如何使用不同类型的侧边密封件将燃烧器出口连结到涡轮入口环状件的外环状件壁上的局部截面图；
图7B是示出了如何使用不同类型的侧边密封件将燃烧器出口连结到涡轮入口环状件的外环状件壁上的局部透视图；以及
图7C是示出了如何使用不同类型的侧边密封件将燃烧器出口连结到涡轮入口环状件的内环状件壁上的局部截面图。
部件列表
100涡轮发动机
102压缩机区段
104燃烧器
106涡轮区段
202内环状件壁
204外环状件壁
210过渡件
212侧壁部分
214下壁部分
216上壁部分
217a凸缘表面
217b凸缘表面
218外密封表面
219内密封表面
220燃烧器
240侧边密封件
250外周缘密封件
254内周缘密封件
260备选的侧边密封件
262第一端
264第二端
具体实施方式
图1示出了将在发电设施中使用的典型的涡轮发动机的一些主要元件。涡轮发动机100包括压缩进入的空气且将其输送到燃烧器104的压缩机区段102。压缩空气在燃烧器104中与燃料混合，且空气燃料混合物被点燃。然后通过燃烧器104的出口将所产生的热的燃烧气体传送到涡轮区段106的入口环状件中。
如上文所提及的那样，多个燃烧器104将布置在涡轮发动机100的外周缘的周围。各个燃烧器104的出口将附连到入口环状件上，该入口环状件通入发动机100的涡轮区段106中。
图2示出了如何将两个相邻的燃烧器出口连结到通入发动机100的涡轮区段106中的入口环状件上。入口环状件由内环状件壁202和外环状件壁204形成。燃烧器220的出口的上弧形表面和下弧形表面连结到内环状件壁202和外环状件壁204上。内周缘密封件安装在内环状件壁202和各个燃烧器出口的下壁之间。同样，外周缘密封件安装在外环状件壁204和各个单独的燃烧器出口的上壁之间。
另外，侧边密封件240位于各对相邻的燃烧器出口的侧表面之间。侧边密封件240在相邻的燃烧器之间提供密封，从而使得燃烧气体不能从燃烧器出口的侧边之间泄漏。
图3提供了两个相邻的燃烧器的出口的更加详细的视图。如图3中所示，出口包括侧壁部分212和上壁部分216。对应的下壁部分(未显示)将位于各个燃烧器出口的底部处。外周缘密封件安装成靠着位于各个燃烧器出口上壁216的顶部处的成角度的或弯曲的外密封表面218。内周缘密封件安装成靠着各个燃烧器出口的底部上的类似地成角度的或弯曲的内密封表面。取决于设计要求和其它考虑，弯曲的或成角度的表面可为平的。
图4示出了如何将侧边密封件240安装在各对相邻的燃烧器出口之间。如该处所显示的那样，密封件安装成靠着后凸缘表面217，该后凸缘表面217沿着燃烧器出口的侧边的后部伸延。图5示出了如何将侧边密封件240安装成靠着两个相邻的燃烧器出口的相邻的后凸缘表面217，以在相邻的燃烧器之间提供密封。
图6A和6C是沿着两个相邻的燃烧器出口的侧边之间的间隙得到的局部截面图。因此，图6A和6C显示了燃烧器出口的侧表面。图6B是显示了此接合部位(interface)的透视图。这些图示出了如何将内周缘密封件和外周缘密封件安装在燃烧器出口和涡轮入口环状件的内环状件壁和外环状件壁之间。这些图还示出了沿着燃烧器出口的侧边伸延的侧边密封件。
如图6A和6B中所示，多层的外周缘密封件250安装在燃烧器出口的外密封表面218和外环状件壁204之间。另外，侧边密封件240被按压成与形成在燃烧器出口的侧壁的后面上的后凸缘表面217接合。
如图6C中所示，内周缘密封件254安装在内环状件壁202和位于燃烧器出口的底部边缘上的内密封表面219之间。
当侧边密封件240具有如图6A和6B中所示的长度时，可在热的燃烧气体导致各部件膨胀时在密封件的拐角或边缘处形成小孔口。
图7A-7C示出了可帮助防止在密封件和燃烧器出口和涡轮入口环状件的各部件之间形成孔口的备选的侧边密封件设计。如图7A和7B中所示，备选的侧边密封件260的第一端262比图6A和6B中所示的侧边密封件240的第一端向外延伸得更远。如图7A和7B中所示，备选的侧边密封件260的第一端262被按压成与外周缘密封件250的整个后表面接合。侧边密封件260故意构造成使其是柔性的，且使其可紧靠外周缘密封件250的后表面并且靠着外周缘密封件250的后表面密封。
同样，侧边密封件260的第二端264比图6C中所示的侧边密封件的第二端向内延伸得更远。因此，图7C中所示的侧边密封件260的第二端264可紧靠内周缘密封件254的后面并且靠着内周缘密封件254的后面密封。
如图7A-7C中所示的侧边密封件260可在燃烧器出口和涡轮入口环状件的各元件之间提供更好的密封。侧边密封件可防止允许燃烧气体泄漏的孔口的形成。因此，侧边密封件可改进涡轮发动机100的总效率。
内周缘密封件和外周缘密封件通常由各自包封在金属垫中的多个层制成。侧边密封件可类似地由一层或多层同样包封在金属垫中的材料制成。但是，侧边密封件的第一端和第二端应当制造成足够柔性的，使得它们可符合内周缘密封件和外周缘密封件的后面的形状，以在侧边密封件和内周缘密封件以及外周缘密封件之间提供良好的密封。
虽然已经结合被认为是最实际和优选的实施例来描述了本发明，但是应理解本发明不限于公开的实施例，而是相反，本发明意图覆盖包括在所附权利要求书的精神和范围内的各种修改和等同布置。

Claims (6)

1.一种将多个燃烧器密封到涡轮发动机的入口环状件上的方法，包括：
将多个燃烧器布置在所述入口环状件周围；
将内周缘密封件安装在内环状件壁和各个燃烧器出口的对应的表面之间；
将外周缘密封件安装在外环状件壁和各个燃烧器出口的对应的表面之间；以及
将侧边密封件安装在各对相邻的燃烧器出口之间，以密封所述燃烧器出口的侧边之间的空间，其中，各个侧边密封件的第一端邻接所述外周缘密封件的后侧，且延伸越过基本上所述外周缘密封件的整个高度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，各个侧边密封件的第二端邻接所述内周缘密封件的后侧，且延伸越过基本上所述内周缘密封件的整个高度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，安装内周缘密封件的步骤包括将多个弧形密封件区段安装在所述内环状件壁和各个燃烧器出口的对应的表面之间。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，安装外周缘密封件的步骤包括将多个弧形密封件区段安装在所述外环状件壁和各个燃烧器出口的对应的表面之间。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，安装各个侧边密封件包括靠着沿着所述燃烧器出口的侧边延伸的侧边凸缘的后面安装所述侧边密封件。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，安装各个侧边密封件还包括：
将各个侧边密封件的第一端按压成与所述外周缘密封件的后侧接合，使得所述第一端符合形状，且靠着所述外周缘密封件的后侧密封；以及
将各个侧边密封件的第二端按压成与所述内周缘密封件的后侧接合，使得所述第二端符合形状，且靠着所述内周缘密封件的后侧密封。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20110126