[发明专利]一级喷嘴到过渡件的密封

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及用于涡轮机应用的密封，并且具体地涉及在燃烧器的过渡件和涡轮机的一级喷嘴之间的密封。

背景技术

[0002]在旋转机械中密封时常是必要的，特别是当两个相对可移动的机械构件处于彼此紧密接近时。例如，在燃气涡轮机的燃烧器过渡件和一级喷嘴之间的界面处需要密封以防止或者至少最小化燃烧气体的泄漏。

[0003]在由受让人制造的燃气涡轮机中典型地发现的管环(can-annular)燃烧器的布置中，绕着涡轮机的轴线把多个燃烧器布置成环形的阵列。热燃烧气体从各燃烧器穿过各自的过渡件流入第一级喷嘴。除了由于例如在这些部件之间的动态脉动所引起的相对运动以外，过渡件和第一级喷嘴由不同的材料制成并且在运行期间经受不同的温度，由此经历不同程度的热生长。因此，过渡件和第一级喷嘴和/或喷嘴支撑元件二者都可能相对于彼此径向地、周向地以及轴向地移动。在过渡件和第一级喷嘴和/或喷嘴支撑元件的界面处的这种“失配”需要有效的密封以容纳燃烧产物和跨越该界面的压力差，并且从而防止压缩机排气绕开燃烧器。

[0004]已知的是，为了在燃烧器过渡件和第一级喷嘴或喷嘴支撑件之间的密封而采用双重刚度的布刷式密封件(dual stiffness clothbrush seal)。特别地，例如，通过夹紧到框架上、把材料焊接到框架上等等，把布材料的层设置在框架中并且适当地紧固到该框架上。在把密封支撑件安装在形成于第一级喷嘴或喷嘴支撑件中的凹槽或槽中的同时，把层的自由边缘接合在U形通道中，该U形通道绕着各过渡件的下游端的外围延伸。在共同拥有的美国专利No.6,042,119中公开了这种类型的布刷式密封件。然而，这种密封不是完全地有效。例如，由于在喷嘴的压力侧和抽吸侧上变化的速度，所以一级喷嘴的内侧壁和外侧壁没有均匀地受热。这引起密封支撑件紧固在其上的凹槽或槽不均匀地变形。实际上，这种变形将过渡件的密封件提离了它在凹槽或槽中的压力密封表面，导致压缩机的排气绕过燃烧器，由此增加了被排放到大气的NO_x的水平。

[0005]共同拥有的美国专利No.6,547,257通过把过渡件的密封件与柔性弹簧密封元件相结合以试图最小化泄漏，这在过渡件和一级喷嘴或喷嘴支撑件的界面处提供更好的泄漏控制。

[0006]特别地，除过渡件的密封支撑件之外，’257专利的各柔性弹簧密封元件均包括一般为水平的安装凸缘，该安装凸缘使得能够把弹簧密封元件紧固在形成于第一级喷嘴中的槽中。该弹簧密封元件的剩余部分具有S形或Z形的分支，且该密封元件的柔性自由端适合于接合第一级喷嘴的前向面。弹簧密封元件形成有多个侧向隔开、轴向定向的槽，这些槽从自由密封边缘大致向水平安装凸缘延伸，以便弹簧密封元件可以区别地适应或符合第一级喷嘴的前向面。为了防止通过槽的泄漏，把大致相同的第二弹簧密封元件覆盖在第一弹簧密封元件上，但是以挤压排列的方式侧向地偏移，由此闭合在各自弹簧元件中的槽。当把弹簧密封元件与过渡件的密封支撑件一起安装在第一级喷嘴中的凹槽或槽中时，弹簧密封元件的自由端抵靠一级喷嘴的前向面弹性地压缩或偏置，产生第一密封位置。同时，密封元件的轴向压缩还在安装凸缘上导致向下的力，抵靠第一级喷嘴中的凹槽或槽的下表面推动过渡件的密封支撑件，产生第二密封位置。

[0007]然而，’257的设计并不是没有潜在的缺陷。在这点上，弹簧密封元件容易产生组装和操作的损坏，比如在部件的相对运动时过度压缩而产生的损坏。此外，绕密封的无意的泄漏预计是通过后部框架孔的实际计划冷却的1.7倍。而且，后部框架焊缝可损害过渡件的可靠性，并且根据该设计所提供的侧铲(side scoop)引起了高的热梯度，导致可靠性风险升高。

发明内容

[0008]本发明可由过渡件的密封组件体现，该密封组件用于密封至少一个过渡件和第一级涡轮机喷嘴之间的界面，该至少一个过渡件在涡轮机燃烧器和第一级涡轮机喷嘴之间延伸，该密封组件包括：后部框架和至少一个弹性密封元件，该后部框架在它的第一轴向侧上具有用于轴向地容纳过渡件的后端的至少一个轴向地突出的管形容器，且在它的第二轴向侧上具有用于被设置成与第一级喷嘴成相对面向关系的一般为平面的安装表面；该至少一个弹性密封元件被设置在所述管形容器的内周向表面上，以便被设置在所述过渡件的后端和所述管形容器之间。