專利名稱：過渡件密封組件的制作方法
技術領域：
聯邦研究聲明本發明是利用政府支持在由美國能源部(DOE)授予的合同號DE-FC26-05NT42643 下做出的。政府享有本發明的一定權利。本申請大體而言涉及燃氣渦輪發動機，并且更特定而言涉及用于過渡件與一級渦輪噴嘴和類似元件之間的改進的密封組件，其用以防止通過其的高壓空氣泄漏。
背景技術：
一般而言，燃氣渦輪發動機可具有位于過渡件與一級噴嘴和類似物之間的密封組件。該密封組件應防止高壓空氣泄漏到熱氣流中。密封組件可具有外部密封件、內部密封件和一對側密封件。內部密封件和外部密封件可在其上具有彈性元件或類似結構以確保與噴嘴充分接觸。其它類型的密封組件構造也可為已知的。密封組件可允許過渡件與一級噴嘴之間的相對移動(由于例如動態脈動等)。因此，過渡件與第一級噴嘴和/或噴嘴支撐元件可相對于彼此徑向地、周向地和軸向地移動。 此外，過渡件和第一級噴嘴可由不同材料形成并且在操作期間經受不同溫度。因此，過渡件與一級噴嘴可經歷不同程度的熱增長。因此，過渡件與第一級噴嘴和/或噴嘴支撐元件的對接處的這種“失配”需要有效的密封組件以控制燃燒產物以及跨過對接處的壓差。另外， 密封組件還應防止壓縮機排放空氣繞開燃燒器。但是，這些已知的密封組件可傾向于在上文所述的相對移動和熱增長的情況下磨損和撕裂。這種磨損和撕裂能不可避免地導致隨著時間具有降低的密封效果。另外，這里使用的彈性元件如果被過度壓縮還可傾向于損失記憶或彈性。這種彈性損失又可導致整體性能和效率的損失。因此需要一種用于過渡件與一級噴嘴和類似物的改進的密封組件。這種密封組件優選地可有效地密封過渡件與一級噴嘴之間的間隙，同時在很大程度地抵抗磨損和撕裂以便促進長期效力和提高構件壽命。此外，其中所使用的彈性元件優選地可隨著時間保持足夠的彈性。
發明內容
因此，本申請在此處提供了一種用于燃氣渦輪發動機的過渡件與一級噴嘴的密封組件。該密封組件可包括位于過渡件與一級噴嘴之間的支撐部件，以及位于支撐部件上并與一級噴嘴處于接觸的主彈性元件。該主彈性元件可在其中包括單個彎曲部。本申請還提供了一種用于燃氣渦輪發動機的過渡件與一級噴嘴的密封組件。該密封組件可包括支撐部件，其位于過渡件與一級噴嘴之間；主彈性元件，其位于支撐部件上并與一級噴嘴處于接觸；以及，第二彈性元件，其位于支撐部件附近。該主彈性元件可在其中包括單個彎曲部。本申請還提供了一種用于燃氣渦輪發動機的過渡件與一級噴嘴的密封組件。該密
3封組件可包括位于過渡件與一級噴嘴之間的多個支撐部件。其中每個支撐部件可包括橫向墊片，該橫向墊片朝向相鄰的支撐部件延伸以填充其之間的間隙。彈性元件可位于其中每個支撐部件上并與一級噴嘴處于接觸。對于本領域普通技術人員而言，在結合若干附圖和所附權利要求閱讀下文的詳細描述后，本發明的這些和其它特征與改進將變得顯而易見。
圖1是一種已知的燃氣渦輪發動機的示意圖。圖2是一種已知的過渡件密封組件的截面圖。圖3是可如本文所述的過渡件密封組件的側截面圖。圖4是用于圖3的過渡件密封組件的主彈性元件的部段的平面圖。圖5是用于圖3的過渡件密封組件的第二彈性元件的部段的平面圖。圖6是可如本文所述的過渡件密封組件的備選實施例的側截面圖。圖7是可如本文所述的過渡件密封組件的備選實施例的透視圖。
具體實施例方式現在參看附圖，其中，所有視圖中相似的標號表示相似的元件，圖1示出可如本文所述的燃氣渦輪發動機10的示意圖。燃氣渦輪發動機10可包括壓縮機15。壓縮機15壓縮進入的空氣流20。壓縮機15將壓縮的空氣流20傳送至燃燒器25。燃燒器25使壓縮的空氣流20與壓縮的燃料流30混合并點燃該混合物以形成燃燒氣體流35。雖然僅示出單個燃燒器25，但是，燃氣渦輪發動機10可包括任意數量的燃燒器25。燃燒氣體流35又被傳送至渦輪40。燃燒氣體流35驅動渦輪40以產生機械功。渦輪40中產生的機械功驅動壓縮機15和外部負載42 (例如發電機等)。燃氣渦輪發動機10可使用天然氣、各種類型的合成氣，和/或其它類型的燃料。燃氣渦輪發動機10可為由紐約州斯卡奈塔第的通用電氣公司提供的任意數量的不同燃氣渦輪發動機，例如重型7FA燃氣渦輪發動機等。燃氣渦輪發動機10可具有其它構造并且可使用其它類型的構件。其它類型的燃氣渦輪發動機也可用于本發明中。多個燃氣渦輪發動機 10、其它類型的渦輪以及其它類型的發電設備可在本發明中一起使用。圖2示出一種已知的過渡件密封組件45。過渡件密封組件45可位于過渡件55的凹槽50 (在一端)與一級噴嘴65的槽60 (在另一端)之間。過渡件密封組件45可包括支撐部件70，支撐部件70在一端帶有織物密封件75。織物密封件75可定位在過渡件55的凹槽50附近。過渡件密封組件45還可包括墊片80以用于定位在一級噴嘴65的槽60內。 密封組件45的其它構造可為已知的。如上文所述，過渡件密封組件45還可包括彈性元件85。彈性元件85可位于支撐部件70附近并與一級噴嘴65處于接觸。使用彈性元件85大體上確保過渡件密封組件45 與一級噴嘴65之間的實際接觸。但是，彈性元件85的已知設計傾向于具有略微急的曲率和/或拐角。具體而言，彈性元件85可基本為“S”形或“Z”形，如顯示為帶有多個彎曲部的那樣。這些急彎或拐角可使得彈性元件85在被過度壓縮或重復壓縮的情況下易被擠壓。 擠壓彈性元件85可導致記憶和彈性損失，并且因此降低性能和縮短壽命。
圖3至圖5示出可如本文所述的過渡件密封組件100。過渡件密封組件100可具有與上文所述的支撐部件有些類似的支撐部件110。具體而言，支撐部件110在一端可具有水平安裝凸緣120，其延伸到垂直延伸部130并終止于一對密封凸緣140附近。織物密封件 150可位于密封凸緣140內。織物密封件150可為例如高溫鈷基超合金和類似物的Dutch Twill編織物。在本發明中可使用其它構造。過渡件密封組件100還可包括主彈性元件160。主彈性元件160可基本為U形， 其帶有沿著水平安裝凸緣120定位的第一平坦部件170，從第一平坦部件170延伸的單個 U形彎曲部180，以及第二平坦部件190。另外，垂直延伸的曲形部200可從其中向上延伸。 如圖4中所示，主彈性元件160可包括多個墊片165，在它們之間帶有小的主彈性間隙175。 主彈性元件160可由基本柔性的材料制成，例如因科內爾(Inconel)X-750鎳基合金等。主彈性元件160的形狀、大小、厚度和材料可改變。因此，與上文所述的已知彈性元件85相比，主彈性元件160具有簡化的輪廓，其帶有較大的曲率和僅僅一個彎曲部。這種形狀可導致較低的拐角應力，并且因此，在被擠壓和 /或另外被壓緊時較少的物理或塑性變形。另外，主彈性元件160可具有改進的記憶和彈性以便在高溫下經歷變形之后恢復其原始形狀。過渡件密封組件100還可包括第二彈性元件210。第二彈性元件210可附連至主彈性元件160的第一平坦部件170或水平安裝凸緣120。第二彈性元件210可具有平坦端部220以及從平坦端部220延伸的翻轉的向上彎曲部230。如圖5中所示，第二彈性元件 210也可包括多個墊片225，在它們之間帶有小的第二彈性間隙235。第二彈性元件210可由基本柔性的材料制成，例如因科內爾(InCOnel)X-750鎳基合金等。第二彈性元件220的形狀、大小、厚度和材料可改變。因此，第二彈性元件210提供額外的接觸支撐并且還填充一級噴嘴65與支撐部件 110之間的間隙。主彈性間隙175與第二彈性間隙235可相對于彼此交錯以便防止通過其中的泄漏。主彈性元件160可與第二彈性元件210 —起使用或者可不與第二彈性元件210 一起使用。在本發明中可使用其它構造。圖6示出過渡件密封組件250的另外的實施例的一部分。過渡件密封組件250可類似于上文所述的過渡件密封組件100，但其中織物層260被包裹于主彈性元件160和第二彈性元件210中的一個或二者周圍。織物層260可為例如高溫鈷基超合金和類似物的 Dutch Twill編織物。雖然織物層260可使主彈性元件160和第二彈性元件210略微較不柔順，但織物層260還提供額外的抗磨損性。織物層260可整體地或部分地包裹于主彈性元件160和/或第二彈性元件210周圍。因此，可優化過渡件密封組件250的整體設計以實現柔性與耐磨性之間的恰當平衡。在本發明中可使用其它構造。圖7示出過渡件密封組件300的另外的實施例。過渡件密封組件300可基本類似于上文所述的過渡件密封組件100。在此實施例中，一個或多個橫向墊片310可在其一端繞主彈性元件160延伸。橫向墊片310可向外延伸以便封閉相鄰過渡件密封組件100之間的間隙。橫向墊片310可在過渡件45的一側比在另一側覆蓋更高以使得能易于安裝(除了待安裝的最后的過渡件45之外)。橫向墊片310還可與上文所述的彈性元件85 —起使用。在本發明中可使用其它構造。顯然，前面的內容僅涉及本發明的某些實施例，并且在不偏離由所附權利要求及其等同物所限定的本發明的大體精神和范圍的情況下，可由本領域普通技術人員對本發明作出許多變化和修改。
權利要求
1.一種用于燃氣渦輪發動機(10)的過渡件(55)與一級噴嘴(60)的密封組件(100)，包括密封元件(110)；覆蓋件(150)，所述覆蓋件(150)位于所述密封元件(110)上；以及側密封件(190)，所述側密封件(190)位于所述覆蓋件(150)上。
2.根據權利要求1所述的密封組件(100)，其特征在于，還包括多個密封元件(110)。
3.根據權利要求2所述的密封組件(100)，其特征在于，所述多個密封元件(110)包括第一密封元件(120)和第二密封元件(125)。
4.根據權利要求3所述的密封組件(100)，其特征在于，還包括位于所述第一密封元件 (120)與所述第二密封元件(125)之間的間隙000)。
5.根據權利要求1所述的密封組件(100)，其特征在于，還包括多個覆蓋件(150)。
6.根據權利要求5所述的密封組件(100)，其特征在于，所述多個覆蓋件(150)包括第一覆蓋件(210)和第二覆蓋件(220)。
7.根據權利要求6所述的密封組件(100)，其特征在于，所述第一覆蓋件O10)與所述第二覆蓋件(220)重疊。
8.根據權利要求1所述的密封組件(100)，其特征在于，所述覆蓋件(150)包括安裝區 (170)以及延伸凸緣(180)，所述安裝區(170)用于附連到所述密封元件(110)上。
9.根據權利要求1所述的密封組件(100)，其特征在于，還包括位于所述覆蓋件(150) 附近的C形密封件(140)。
10.根據權利要求1所述的密封組件(100)，其特征在于，所述密封元件(110)在其上包括織物密封件(130)。
全文摘要
本發明涉及過渡件密封組件。具體而言，本申請提供了一種用于燃氣渦輪發動機(10)的過渡件(55)與一級噴嘴(60)之間的密封組件(100)。該密封組件(100)可包括密封元件(110)；覆蓋件(150)，其位于密封元件(110)上；以及，側密封件(190)，其位于覆蓋件(150)上。
文檔編號F01D9/02GK102465720SQ20111028360
公開日2012年5月23日 申請日期2011年9月9日 優先權日2010年11月11日
發明者B·萊西, E·塞文瑟, K·麥馬罕, M·德米羅格盧, N·N·薩拉瓦特 申請人:通用電氣公司