[发明专利]用于涡轮系统中的过渡管的折合式密封件

说明书

本发明是根据美国能源部授予的合同DE-FC26-05NT42643而在政府支持下完成的。政府对本发明具有某些权利。

技术领域

本文公开的主题大体涉及涡轮系统，并且更具体而言，涉及涡轮系统的过渡管和涡轮区段之间的密封件。

背景技术

涡轮系统广泛地用于诸如功率发生的领域中。例如，传统的燃气轮机系统包括压缩机区段、燃烧器区段和至少一个涡轮区段。压缩机区段构造成在空气流过压缩机区段时压缩空气。然后空气从压缩机区段流到燃烧器区段，在燃烧器区段中，空气与燃料混合且燃烧，从而产生热气流。热气流被提供给涡轮区段，涡轮区段通过这样来利用热气流：从热气流中抽取能量，以对压缩机、发电机和其它多种负载提供动力。

涡轮系统的燃烧器区段大体包括用于使燃烧热气通过其中而流到涡轮区段或多个涡轮区段的管道或管。目前，已经引入了包括转移热气流的管道或管的燃烧器区段。例如，已经引入了用于燃烧器区段的管，该管在使热气沿纵向流过其中时，另外还沿径向或沿切向转移流，使得流具有多种角度分量。这些设计具有多种优点，包括消除了涡轮区段的第一级喷嘴。以前提供第一级喷嘴来转移热气流，而且由于这些管的设计的原因，可不需要第一级喷嘴。消除第一级喷嘴可消除相关联的压降，以及提高涡轮系统的效率和功率输出。

但是，这些管与涡轮区段的连接日益令人担忧。例如，因为管不只是沿着纵向轴线延伸，而是从管的入口至管的出口以偏离轴线的方式转变，管的热膨胀可导致在管中有沿着多种轴线或围绕多种轴线的不合需要的转变。这样的转变可导致管和涡轮区段之间有意料外间隙，从而不合需要地允许冷却空气和热气泄漏与混合。

因此，在涡轮系统的燃烧器管和涡轮区段之间的改进的密封在本领域中将是合乎需要的。例如，在允许管有热增长的同时防止管和涡轮区段之间有间隙的密封件将是有利的。

发明内容

将在以下描述中部分地阐述本发明的各方面和优点，或者根据描述，本发明的各方面和优点可为显而易见的，或者可通过实践本发明来学习本发明的各方面和优点。

在一个实施例中，公开一种涡轮系统。该涡轮系统包括过渡管。过渡管包括入口、出口和通路，通路在入口和出口之间延伸，并且限定纵向轴线、径向轴线和切向轴线。过渡管的出口沿着纵向轴线和切向轴线相对于入口有所偏移。过渡管进一步包括用于与涡轮区段接口的接口部件。涡轮系统进一步包括接触接口部件的折合式密封件(convolution seal)，以在接口部件和涡轮区段之间提供密封。

在另一个实施例中，公开一种涡轮系统。该涡轮系统包括过渡管。过渡管包括入口、出口和通路，通路在入口和出口之间延伸，并且限定纵向轴线、径向轴线和切向轴线。过渡管的出口沿着纵向轴线和切向轴线相对于入口有所偏移。过渡管进一步包括第一接口部件。涡轮系统另外包括包含第二接口部件的涡轮区段。涡轮系统进一步包括折合式密封件，折合式密封件接触第一接口部件和第二接口部件，并且在第一接口部件和第二接口部件之间提供密封。

参照以下描述和所附权利要求，本发明的这些和其它特征、方面与优点将变得更好理解。结合在本说明书中且构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起用来阐明本发明的原理。

附图说明

在说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本发明的完整和能够实施的公开，包括本公开的最佳模式，说明书参照了附图，其中：

图1是根据本公开的一个实施例的燃气轮机系统的示意图；

图2是根据本公开的一个实施例的燃气轮机系统的若干部分的横截面图；

图3是根据本公开的一个实施例的成环形阵列的过渡管的透视图；

图4是根据本公开的一个实施例的多个过渡管的俯视透视图；

图5是根据本公开的一个实施例的多个过渡管的后视透视图；

图6是根据本公开的一个实施例的多个过渡管的侧视透视图；

图7是根据本公开的一个实施例的燃气轮机系统的涡轮区段的横截面图；以及

图8是根据本公开的一个实施例的、在过渡管和涡轮区段之间的接口的横截面图；

图9是根据本公开的一个实施例的、在图8中显示的在过渡管和涡轮区段之间的接口的一部分的局部横截面图；

图10是根据本公开的另一个实施例的、在过渡管和涡轮区段之间的接口的一部分的局部横截面图；

图11是根据本公开的另一个实施例的、在过渡管和涡轮区段之间的接口的一部分的局部横截面图；

图12是根据本公开的另一个实施例的、在过渡管和涡轮区段之间的接口的一部分的局部横截面图；