專利名稱：用于密封過渡件的填隙片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文中公開的主題涉及燃氣輪機。更具體而言，主題涉及在燃氣輪機中的過渡件組件。
背景技術(shù)：
在燃氣輪機中，燃燒器將燃料或空氣-燃料混合物的化學能轉(zhuǎn)化成熱能。熱能通過流體(通常是來自壓縮機的壓縮空氣)傳送給渦輪，熱能在渦輪中轉(zhuǎn)化成機械能。提高的轉(zhuǎn)化效率會導致減少的排放，例如減少的一氧化二氮排放。若干個因素會影響熱能轉(zhuǎn)化成機械能的效率。這些因素可包括葉片經(jīng)過頻率、燃料供應波動、燃料類型和反應性、燃燒器頂流(head-on)容量、燃料噴嘴設計、空氣-燃料分布、火焰形狀、空氣-燃料混合、攏焰和在構(gòu)件之間的氣流泄漏。例如，通過使空氣繞過燃燒器從而導致較高的峰值氣體溫度，來自燃燒器的壓縮機排氣殼體側(cè)的空氣流通過過渡件(一個或多個)和第一級渦輪噴嘴(一個或多個)之間的交接部泄漏可導致增加的排放。泄漏可由某些構(gòu)件的熱膨脹和在構(gòu)件之間的相對運動引起。因此，減少在過渡件和噴嘴之間的組件中的漏氣可提高渦輪的效率和性能。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，公開了一種用于密封兩個相鄰的渦輪過渡件的填隙片。填隙片包括周向部件，周向部件包括第一橫向凸緣和第二橫向凸緣。另外，第一橫向凸緣和第二橫向凸緣各自包括構(gòu)造成匹配到第一表面平面上的突塊，并且第一橫向凸緣和第二橫向凸緣構(gòu)造成匹配到第二表面平面上，其中，第一表面平面和第二表面平面基本平行。另外， 填隙片包括基本垂直地從周向部件延伸的第一凸緣。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，公開了一種燃氣輪機，其中，燃氣輪機包括各自在燃燒器和第一級噴嘴之間延伸的環(huán)形排列的過渡件，其中，過渡件密封組件位于各個過渡件和第一級噴嘴之間。燃氣輪機還包括位于相鄰的過渡件密封組件之間的交接部處的填隙片，其中，填隙片包括構(gòu)造成接收第一過渡件密封組件的轉(zhuǎn)角的第一橫向凸緣，以及構(gòu)造成接收第二過渡件密封組件的轉(zhuǎn)角的第二橫向凸緣。根據(jù)結(jié)合附圖得到的以下描述，這些和其它優(yōu)點和特征將變得更加顯而易見。


在說明書的結(jié)論處的權(quán)利要求書中特別指出和明確要求保護了被看作本發(fā)明的主題。根據(jù)結(jié)合附圖得到的以下詳細描述，本發(fā)明的前述和其它特征和優(yōu)點是顯而易見的，其中圖1是包括燃燒器、燃料噴嘴、壓縮機和渦輪的燃氣輪機發(fā)動機的一個實施例的示意圖；圖2是包括多個過渡件的燃氣輪機發(fā)動機的一個實施例的一部分的透視圖；圖3是位于相鄰的過渡件的交接部處的填隙片的一個實施例的詳細視圖；圖4是填隙片的一個實施例的正視5是填隙片的一個實施例的側(cè)視6是填隙片的一個實施例的俯視圖；以及圖7是填隙片的另一個實施例的側(cè)視圖。詳細描述以參照附圖的實例的方式闡述了本公開的實施例以及優(yōu)點和特征t部件列表100渦輪系統(tǒng)102壓縮機104燃燒器106 渦輪108 軸110 噴嘴112燃料供應200渦輪系統(tǒng)的一部分202過渡件204過渡件206過渡件208過渡件密封組件210過渡件密封組件212過渡件密封組件214 端部216過渡件218內(nèi)部過渡密封件220外部過渡密封件222側(cè)部密封件224填隙片226填隙片228交接部230 間隙232交接部234過渡件的外部的壓力236過渡件的內(nèi)部的壓力300過渡件交接部302填隙片
304第一轉(zhuǎn)角部分306第一過渡件密封件308第二轉(zhuǎn)角部分310第二過渡件密封件312周向部件314第一凸緣316第一突塊318第二凸緣320第二突塊322豎向凸緣324側(cè)部密封件325突塊326突塊328隆起330隆起400填隙片402周向部件404凸緣406突塊408凸緣410突塊412豎向凸緣414突塊416突塊418豎向凸緣500填隙片502周向部件504凸緣506突塊508凸緣510突塊512豎向凸緣514突塊516表面518表面600填隙片602周向部件604凸緣606突塊
608凸緣
610突塊
612豎向凸緣
614突塊
616突塊
700填隙片
702凸緣
704周向部件
706軸向方向
708橫向部件
710橫向部件
712過渡件
714過渡件
716接頭
具體實施例方式圖1是燃氣輪機系統(tǒng)100的一個實施例的示意圖。系統(tǒng)100包括壓縮機102、燃燒器104、渦輪106、軸108和燃料噴嘴110。在一個實施例中，系統(tǒng)100可包括多個壓縮機 102、燃燒器104、渦輪106、軸108和燃料噴嘴110。壓縮機102和渦輪106由軸108聯(lián)接。 軸108可為單個軸或聯(lián)接在一起而形成軸108的多個軸段。在一方面，燃燒器104使用液體燃料和/或氣體燃料(例如天然氣或富氫合成氣) 來運行發(fā)動機。例如，燃料噴嘴110與空氣供應和燃料供應處于流體連通。燃料噴嘴110 產(chǎn)生空氣-燃料混合物，并且將空氣-燃料混合物排到燃燒器104中，從而引起產(chǎn)生熱的加壓排氣的燃燒。燃燒器100通過過渡件118將熱的加壓排氣引導到渦輪噴嘴(或“第一級噴嘴”)中，從而導致渦輪106旋轉(zhuǎn)。渦輪106的旋轉(zhuǎn)導致軸108旋轉(zhuǎn)，從而在空氣流到壓縮機102中時壓縮空氣。在一個實施例中，一組燃燒器中的各個均聯(lián)接到定位在燃燒器和渦輪的噴嘴之間的過渡件上。參照圖2-6詳細地論述了在這些過渡件之間的交接部。圖2是包括一組過渡件202、204和206的燃氣輪機發(fā)動機200的一個實施例的一部分的透視圖。各個過渡件202、204和206聯(lián)接到相應的過渡件密封組件208、210和212 上。如所描繪的那樣，過渡件202、204和206在端部214處聯(lián)接到燃燒器上，過渡件202、 204和206在端部214處接收熱氣流。過渡件202、204和206在端部216處聯(lián)接到渦輪的第一級噴嘴上，熱氣在端部216處流到各個渦輪中。在一個實施例中，各個過渡件密封組件 208、210和212包括內(nèi)部過渡密封件218、外部過渡密封件220和側(cè)部密封件222。本文中關(guān)于過渡件密封組件208論述了這些構(gòu)件，但是，應當理解，各個過渡件密封組件(208，210， 212)可包括位于渦輪發(fā)動機的一組過渡件中的類似的構(gòu)件。另外，過渡件密封組件208被描述為鄰近過渡件密封組件210，組件210和212也這樣來描述。在一個實施例中，使用填隙片2M和2 來聯(lián)結(jié)相鄰的過渡件密封組件以及控制從一個或多個過渡件的外面或外部部分流到熱氣路徑中的加壓空氣的泄漏。例如，過渡件密封組件208通過填隙片2 聯(lián)結(jié)到過渡件密封組件210上，其中，填隙片減少在構(gòu)件之間的空氣泄漏。另外，填隙片2M控制在過渡件密封組件208和相鄰的密封組件(未顯示) 之間的泄漏。交接部2 顯示了在過渡件密封組件210和過渡件密封組件212之間的不具有填隙片的接頭，其中，間隙230存在于構(gòu)件之間。如通過填隙片2 來描繪的那樣，填隙片具有兩個橫向凸緣，各個凸緣構(gòu)造成接收密封組件208和210的相應的相鄰的轉(zhuǎn)角部分。 因此，填隙片2 和2 構(gòu)造成覆蓋間隙，例如間隙230，以在氣體流到發(fā)動機的渦輪噴嘴部分時減少在渦輪中的漏氣，從而使得更多的熱氣能夠轉(zhuǎn)化成機械能以及提高渦輪性能。如本文中所論述的那樣，填隙片為構(gòu)造成填充或減少在構(gòu)件之間的間隙的任何適當?shù)暮穸群筒牧系牟考?。如本文中所描述的那樣，填隙?224，226)幾何和應用可在或者內(nèi)部密封件 218或者外部密封件220處應用于過渡件密封件轉(zhuǎn)角之間的交接部。例如，與本文中所論述的基本相同的填隙片幾何可用來控制在內(nèi)部密封件交接部232以及外部密封件交接部2 處的泄漏。另外，在一個實施例中，填隙片2M和226由大于過渡件的內(nèi)部的壓力236的過渡件202、204和206的外部的壓力234導致的壓差保持就位。除點焊和其它適當?shù)穆?lián)接方法之外，可使用該壓差來將填隙片2M和226附連到渦輪200中的選定的位置上。另外，填隙片幾何改變成符合除所描繪的實例以外的不同密封件幾何。圖3是相鄰的過渡件的交接部300和構(gòu)造成控制交接部(230，圖2、中的間隙處的泄漏的填隙片302的一個實施例的詳細視圖。填隙片302定位在第一過渡件密封件306 的第一轉(zhuǎn)角部分304和第二過渡件密封件310的第二轉(zhuǎn)角部分308之間。在所描繪的實施例中，填隙片302包括沿橫向跨越轉(zhuǎn)角部分304和308之間的間隙的周向部件312。周向部件312包括具有第一突塊316的第一橫向凸緣314和具有第二突塊320的第二橫向凸緣 318。填隙片302還包括構(gòu)造成通過突塊325和326附連到側(cè)部密封件3 上的豎向凸緣 322。在一個實施例中，填隙片302包括一個或多個隆起3 和330(也稱為“臺階”或“梯級”)，以使得填隙片302能夠與轉(zhuǎn)角部分304和308相配。如所描繪的那樣，填隙片312分別通過突塊320和316固定到轉(zhuǎn)角部分304和308的表面上。另外，填隙片312可通過任何適當?shù)氖侄喂潭ɑ蚵?lián)接到轉(zhuǎn)角部分304、308和側(cè)部密封件3M上，包括但不限于焊接、銅焊、機械夾、銷、鉚釘、螺栓或它們的任何組合。例如，突塊316、320、325和3 被彎曲，以與轉(zhuǎn)角部分304、308和側(cè)部密封件3M的后側(cè)相配，其中，在部件上的焊縫將填隙片302聯(lián)接在交接部300中的希望的位置中。在其它實施例中，填隙片302不包括突塊，其中，凸緣(314，318，322)焊接到過渡件密封件306和310上。在另一個實施例中，填隙片302不包括豎向凸緣，其中，橫向凸緣 314和318固定到轉(zhuǎn)角部分304和308上，以控制在交接部300處的泄漏。填隙片312可通過任何適當?shù)姆椒ㄐ纬?，例如將金屬?例如不銹鋼或鋼合金)切割、沖壓以及形成為希望的幾何。如在圖3中所描繪的那樣，填隙片302的幾何被描述為T形形狀。在一個實施例中，凸緣314、318和322被焊接成附連到周向部件312上。周向部件312被描述成這樣，因為該部件基本設置成沿橫向穿過外部或內(nèi)部密封組件的周邊。在一個實施例中，填隙片312構(gòu)造成與不具有填隙片的交接部相比使在交接部300處的泄漏減少約5% -75%，從而提高渦輪性能和效率。在另一個實施例中，填隙片312構(gòu)造成與不具有填隙片的交接部相比使在交接部300處的泄漏減少約10% -50%，從而提高渦輪性能和效率。在又一個實施例中，填隙片312構(gòu)造成與不具有填隙片的交接部相比使在交接部300處的泄漏減少約 15% _35%，從而提高渦輪性能和效率。在另一個實施例中，填隙片312構(gòu)造成與不具有填隙片的交接部相比使在交接部300處的泄漏減少約25%，從而提高渦輪性能和效率。圖4是填隙片400的一個實施例的正視圖。填隙片400包括周向部件402和具有突塊406的第一橫向凸緣404。周向部件402還包括具有突塊410的第二橫向凸緣408。第一豎向凸緣412從周向部件402的中心部分413的邊緣延伸，其中，第一豎向凸緣412包括突塊414和416。如所描繪的那樣，第二豎向凸緣418從中心部分413的與第一豎向凸緣 412相對的邊緣延伸。在一個實施例中，第二豎向凸緣418構(gòu)造成控制緊鄰相鄰的過渡件密封組件的彈簧密封交接部的泄漏。圖5是填隙片500的一個實施例的側(cè)視圖。填隙片500包括周向部件502和具有突塊506的第一橫向凸緣504。周向部件502還包括具有突塊510的第二橫向凸緣508。第一豎向凸緣512從周向部件502的邊緣延伸，其中，第一豎向凸緣512包括一個或多個突塊 514。如所描繪的那樣，突塊506和510構(gòu)造成將第一表面516匹配到第一平面上。另外， 橫向凸緣504、508和周向部件502的第二表面518構(gòu)造成匹配到第二平面上，其中，第二平面基本平行于第一平面。在一個實施例中，表面516和518匹配到相鄰的過渡件密封組件的相對側(cè)上，其中，突塊506和510使填隙片500在交接部中固定就位。圖6是填隙片600的一個實施例的俯視圖。填隙片600包括周向部件602和具有突塊606的第一橫向凸緣604。周向部件602還包括具有突塊610的第二橫向凸緣608。第一豎向凸緣612從周向部件602的邊緣延伸，其中，第一豎向凸緣612包括突塊614和616。圖7是具有沿軸向方向706從周向部件704延伸的凸緣702的填隙片700的另一個實施例的透視圖。凸緣702匹配成基本覆蓋相鄰的橫向部件708和710之間的間隙。橫向部件708和710分別是相鄰的過渡件密封組件712和714的一部分。另外，周向部件704 包括允許過渡件712和714進行相對運動的橫向柔性接頭716。接頭716由適當?shù)哪湍サ暮腿嵝缘牟牧?例如鋼合金)構(gòu)成。應當注意，填隙片的表面輪廓及其突起或凸緣被改變， 覆蓋鄰接的渦輪和過渡件構(gòu)件之間的任何間隙。另外，還可針對各個應用來改變附連方法。雖然已經(jīng)結(jié)合僅有限數(shù)量的實施例來詳細地描述本發(fā)明，但是，應當容易理解，本發(fā)明不限于這樣的公開的實施例。相反，可修改本發(fā)明，以結(jié)合前面未描述的但與本發(fā)明的精神和范圍相當?shù)娜魏螖?shù)量的變型、改變、替代或等效布置。另外，雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的多個實施例，但是應當理解，本發(fā)明的各方面可包括所描述的實施例中的僅一些。因此， 本發(fā)明不應當被看作受前面的描述限制，而是僅受所附權(quán)利要求書的范圍限制。
權(quán)利要求
1.一種用于密封兩個相鄰的渦輪過渡件O02，204)的填隙片QM，2 ，302，400)，所述填隙片(224，226，302，400)包括包括第一橫向凸緣(404)和第二橫向凸緣008)的周向部件(312，402)，其中，所述第一橫向凸緣和第二橫向凸緣(404，408)各自包括構(gòu)造成匹配到第一表面平面(516)上的突塊006，410，506，510)，并且所述第一橫向凸緣和第二橫向凸緣(404，408)構(gòu)造成匹配到第二表面平面(518)上，其中，所述第一表面平面和第二表面平面(516，518)基本平行；以及基本垂直地從所述周向部件(312，402)延伸的第一凸緣012)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的填隙片OM，2 ，302，400)，其特征在于，所述填隙片(224， 226,302,400)包括中心部分013)，其中，所述第一橫向凸緣^)4)、所述第二橫向凸緣 (408)和所述第一凸緣(322，412)從所述中心部分(413)延伸，從而形成T形形狀，并且其中，所述第一橫向凸緣和第二橫向凸緣(404，408)構(gòu)造成接收第一過渡件密封組件和第二過渡件密封組件的相應的相鄰的轉(zhuǎn)角部分(304，308)，并且所述第一凸緣(322，412)構(gòu)造成接收側(cè)部密封件(324)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的填隙片0對，2沈，302，400)，其特征在于，所述中心部分 013)、第一橫向凸緣和第二橫向凸緣(404，408)包括隆起(3 ，330)，以與所述第一過渡件密封組件和第二過渡件密封組件相配。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的填隙片OM，2 ，302，400)，其特征在于，所述填隙片(224， 226，302，400)包括從所述中心部分(413)的與所述第一凸緣(322，412)相對的邊緣延伸的第二凸緣(418)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的填隙片OM，2 ，302，400)，其特征在于，所述第一凸緣 (322,412)包括構(gòu)造成接收所述側(cè)部密封件的至少一個突塊014)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的填隙片OM，2 ，302，400)，其特征在于，所述填隙片(224， 226，302，400)構(gòu)造成與不具有所述填隙片(224，226，302，400)的所述第一過渡件密封組件和第二過渡件密封組件(208,210,21 之間的泄漏相比，使所述第一過渡件密封組件和第二過渡件密封組件(208,210,21 之間的漏氣減少15%至35%。
7.一種燃氣輪機，包括各自在燃燒器和第一級噴嘴之間延伸的環(huán)形排列的過渡件(202，204，206)，其中，過渡件密封組件(208,210,21 位于各個過渡件和所述第一級噴嘴之間；以及位于相鄰的過渡件密封組件之間的交接部(23 處的填隙片QM，2 ，302，400)，其中，所述填隙片(224，226，302，400)包括構(gòu)造成接收第一過渡件密封組件(304)的轉(zhuǎn)角的第一橫向凸緣G04)，以及構(gòu)造成接收第二過渡件密封組件(308)的轉(zhuǎn)角的第二橫向凸緣 (408)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃氣輪機，其特征在于，所述第一橫向凸緣(404)包括第一突塊006)，而所述第二橫向凸緣(408)包括第二突塊G10)，其中，所述第一突塊和第二突塊 (406,410)固定所述第一過渡件組件和第二過渡件組件(304，308)的相應的轉(zhuǎn)角。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的燃氣輪機，其特征在于，所述填隙片(224，226，302，400) 包括第一凸緣G12)，所述第一凸緣(41 基本垂直地從所述第一橫向凸緣和第二橫向凸緣(404，408)延伸，從而形成T形形狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的燃氣輪機，其特征在于，所述第一凸緣(404)包括構(gòu)造成接收過渡件側(cè)部密封件的至少一個突塊(414)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于密封過渡件的填隙片。根據(jù)本發(fā)明的一方面，公開了一種用于密封兩個相鄰的渦輪過渡件的填隙片。填隙片包括周向部件，周向部件包括第一橫向凸緣和第二橫向凸緣。另外，第一橫向凸緣和第二橫向凸緣各自包括構(gòu)造成匹配到第一表面平面上的突塊，并且第一橫向凸緣和第二橫向凸緣構(gòu)造成匹配到第二表面平面上，其中，第一表面平面和第二表面平面基本平行。另外，填隙片包括基本垂直地從周向部件延伸的第一凸緣。
文檔編號F16J15/00GK102444717SQ20111023021
公開日2012年5月9日 申請日期2011年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月7日
發(fā)明者B·P·萊西, M·德米羅格盧, N·N·薩拉瓦特 申請人:通用電氣公司