[发明专利]用于燃气轮机燃烧系统过渡导管的密封件

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年5月20日提交的美国申请No.61/488,209的优先权，该申请通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及燃气轮机的燃烧段中的密封件，并且具体地涉及在过渡导管和气轮机进口之间的上下密封件。

背景技术

典型的工业用燃气涡轮发动机具有以环形阵列围绕发动机轴采用“环管（can annular）”构造的多个燃烧室。各个阵列的过渡导管，又称为过渡件，将每个燃烧器的出流连接到气轮机进口。每个过渡件为管状结构，用以接通燃烧室和涡轮段之间的燃烧气体流动。

燃烧系统和涡轮段之间的对接发生在每个过渡件的出口端和气轮机的进口之间。安装在外和内弯曲平台之间的一个或多个涡轮叶片被称作喷嘴。挡圈（Retainer rings）将一组喷嘴保持为环形阵列，用于气轮机的每一级。位于每个过渡件的出口框架上的上下密封件抵靠第一级喷嘴的相应外和内挡圈密封，以减少在发动机的燃烧段和涡轮段之间的泄露。这些密封件通常在它们的狭槽中具有足够的余隙，以允许出口框架和挡圈之间的相对动态运动和差别的热膨胀。为此，这样的密封件可以叫做“浮动密封件”。但是，这样的余隙增大了穿过密封件的气体泄漏，由此降低了发动机效率。

附图说明

下面参考附图描述了本发明，在图中：

图1是其中可采用本发明实施方式的示例性燃气涡轮发动机的示意图。

图2是燃烧系统过渡件的后部透视图。

图3是沿着图2的线3-3截取的过渡出口框架的上翼展和密封件的截面图。

图4是沿着图2的线4-4截取的过渡出口框架的下翼展和密封件的截面图。

图5是用于过渡出口框架的上密封件的前/侧透视图。

图6是用于过渡出口框架的下密封件的前/侧透视图。

具体实施方式

图1是示例性燃气涡轮发动机20的示意图，其可包括压缩机22、在盖组件24内的燃料喷射器、燃烧室26、过渡件28、涡轮段30和发动机轴32，气轮机30通过发动机轴32驱动压缩机22。多个燃烧器组件24、26、28以环管设计布置为环形阵列。在运行期间，压缩机22吸入空气33，并且将压缩空气37流经由扩散器34和燃烧器增压室（combustor plenum）36提供到燃烧器进口23。盖组件24内的燃料喷射器将燃料与压缩空气混合。该混合物在燃烧室26中燃烧，产生热的燃烧气体38，也称为工作气体，燃烧气体38经由过渡件28的出口框架48和气轮机进口29之间的密封连接而穿过过渡件28到达气轮机30。扩散器34和增压室36可以围绕发动机轴32以环形延伸。压缩后的空气流37在燃烧器增压室36中具有比在燃烧室26和在过渡件28中的工作气体38更高的压力。

图2是示例性过渡件28的透视图，其可包括界定工作气体路径42的罩或者过渡件主体40。过渡件主体40可具有各种的横截面几何结构，包括圆形或者矩形。例如，上游端44可以为圆形，而下游端46可以是具有曲率的近似矩形以匹配气轮机进口曲率。出口框架48可以通过焊接或者其它手段连接到过渡件28的下游或者出口端。出口框架48的上下翼展48A、48B被认为具有“圆周的”曲率和范围或者长度。“圆周的”在本文中是指大体上沿着在气轮机轴线上对中并且位于气轮机轴的垂直面中的圆的圆周或与之相切。出口框架48经由上下密封件54、78与气轮机入口喷嘴挡圈（本图中未示出）匹配。出口框架48可以通过螺栓连接到挡圈。对于实现发动机效率和性能目标，将出口框架和气轮机进口金属器件之间的泄露降至最小是关键的。

图3是沿着通过组装在径向的外挡圈52或者其它气轮机进口结构上的出口框架48的上翼展48A的轴向/径向平面（图2中的截面3-3）截取的截面图。“轴向”和“径向”在本文中是相对于气轮机轴线而言。轴向/径向平面是包括气轮机轴线和从轴线延伸的半径的平面。上密封件54可以包括由密封材料制成的第一带材55，其带有配合在外挡圈52的周向延伸槽58中的轴向延伸的舌片（tab）56。密封材料可以是金属合金、陶瓷材料、金属陶瓷材料或者本领域已知的其它合适材料。如本领域已知的，一个或多个耐磨垫60、62、64或者涂层可以连接或者施加到上密封件54和/或相邻的接触面。这样的垫/涂层60、62、64可以由例如金属织品或金属涂层形成。上密封件54的第一带材55可具有平坦中间部66，平坦中间部66接触周向的上部或者径向地外部的轨道68的平坦后部表面或者其上的垫/涂层64。该轨道68具有在出口框架48的上翼展48A上径向向外地延伸的高度。