[发明专利]用于燃气轮机燃烧室的密封结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种多个燃烧室的尾管之间的密封结构，所述多个燃烧室沿燃气涡轮的周缘方向布置且在尾管的出口端和燃气涡轮的入口喷管之间的连接部中，且特别地涉及一种简单密封结构，用于在尾管出口端的相邻法兰的相对表面之间进行可靠密封的，以便防止在高压侧的压缩空气进入燃气通道。

背景技术

参考图17，示出了公知的预混燃烧型燃气轮机燃烧室的构造的截面图，燃气轮机01主要包括压缩机02、燃气轮机燃烧室03和燃气涡轮04。燃烧室03安装在轮室(wheel compartment)05中，该轮室具有限定在压缩机02和涡轮04之间的中空空间，每一个燃烧室都包括内部限定了燃烧区的内部管06、联接到内部管06前端的尾管07、布置为与内部管06同心的外部管08、从内部管06后端沿内部管的轴线延伸的导向喷管09、以相等周向间距布置在导向喷管09周围的多个主喷管010、联接到尾管07的侧壁并开放到轮室05的旁通管011，连接在旁通管011中的旁通阀012、以及用于调整旁通阀012的打开程度的旁通阀改变机构013。

在上述构造中，在压缩机02中压缩的压缩空气流入轮室05(如图中的空心箭头所示)，然后在通过限定于内部管06外周表面和外部管08的内周表面之间的环状空间之后转过约180度的角度(如图中的实心箭头所示)，最终在内部管06的后端导入内部管06。接着，压缩空气与导燃烧嘴(未示出)中喷出的燃料混合，以便执行预混合燃烧，且由此产生高压且高温的燃气。由此产生的燃气被引导通过尾管07，以便从尾管07的出口端排放出来，以驱动涡轮04。值得注意的是，一部分压缩空气通过旁通管011从轮室05引入到尾管07等中，以便调节然气的密度。

此外，图中示出了连接在尾管07的燃气出口端和涡轮喷管部件018之间的法兰部件019、连接到涡轮主轴015的第一级转子翼片016，设置在涡轮喷管部件018紧下游的第一级定子叶片017A以及第二级定子叶片017B。压缩空气在比通过法兰部件019内部的燃气压力更高的压力下流过围绕法兰部件019外周的空间，因此，需要进行密封，以便防止压缩气体进入法兰部件019的内部。

例如，专利文献1(日本专利公开号2000-257862)公开了一种密封结构，用于燃气轮机燃烧室的尾管的出口法兰部件019。该密封结构用于对燃气轮机燃烧室的尾管的出口端与涡轮入口喷管的相对部件的内边缘侧和外边缘侧进行密封，且适于在密封构件中通过设置用于引入冷空气(压缩空气)的通道来防止密封构件由于相对部件的法兰的热膨胀而磨损，以便防止密封功能的退化。

此外，专利文献2(日本专利公开号2002-339706)公开了一种密封结构，位于燃气轮机燃烧室的尾管的出口端部件和涡轮入口喷管的相对部件之间，或一种在相邻的尾管之间的密封结构，其中一种平板状密封组件插入到形成在密封构件中的槽中以便增强密封效果，该密封组件包括纺织物状或虱卵状(nit-like)金属纤维和布置在金属纤维的高压侧的片状无孔抗高温金属垫片。

参考图18A到18C，示出了尾管的出口端部的密封结构，即，图18A是从涡轮喷管侧观察的密封结构示意图，图18B是沿图18A中的箭头b方向观察的密封结构示意图，图18C是图18B中c部分的放大视图，数量为16到18个的多个燃烧室布置为周向地围绕燃气轮机主体，且示出了燃烧室的尾管的出口端部件07，法兰019设置在尾管的出口端部件，用于连接到涡轮喷管部件018，燃气通道g从尾管07延伸到涡轮喷管部件018，且在轮室05中的相邻尾管07之间限定压缩空气通道a。

在每一相邻尾管的出口端部件07之间的密封结构具有这样的构造：在专利文献2中公开的平板状密封组件023插入到凹槽24、25中，以便在尾管的法兰019之间进行密封，所述凹槽24、25跨越出口法兰019的相对表面t1、t2之间而形成。应该注意的是，如图18A所示，密封组件023具有柄部023a，用于在操纵密封组件023的过程中夹持密封组件023。

该燃气轮机燃烧室的尾管部件在高温环境中使用，因此，密封构件本身要求具有一定程度的刚性，以便在高温气氛中保持它有效的密封功能。然而，使用这样高刚性密封构件，往往会在设备的法兰和密封表面之间形成一个微小的缝隙。

此外，由于热变形，产生了沿所有方向——即圆周方向、径向以及轴向——的相对位移。然而，还没有发现能够跟随上述相对位移的即抗热又低刚性密封构件。