[发明专利]用于防止流体流动的组件和方法

说明书

联邦研究声明

本发明根据由美国能源部(DOE)提供的合同No.DE-FC26-05NT42643由政府资助做出。政府在本发明中拥有一定权利。

技术领域

本文公开的主题涉及涡轮机械。更具体而言，该主题涉及涡轮机构件之间的垫片和密封件。

背景技术

在涡轮机中，燃烧器将燃料或空气-燃料混合物的化学能转换为机械能。热能通过流体(常为来自压缩机的压缩空气)传送到涡轮，在这里将热能转换为机械能。增高的转换效率使得排放减少。若干因素影响热能转换为机械能的效率。这些因素可包括叶片通过频率、燃料供应变动、燃料类型和反应性、燃烧器头部体积、燃料喷嘴设计、空气-燃料曲线、火焰形状、空气-燃料混合、驻焰以及构件之间的气流泄漏。例如，来自燃烧器的压缩机排放套管侧的空气流通过过渡件与一级涡轮喷嘴之间的分界面的泄漏会通过使空气绕过燃烧器而导致增加的排放，从而引起更高的峰值气体温度。某些构件的热膨胀和构件之间的相对运动可能导致泄漏。因此，减少移位的或未对准的涡轮机构件之间的气体泄漏可提高涡轮机的效率和性能。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种要安放在相邻的涡轮机械构件之间的组件，此处该组件包括第一垫片，该第一垫片包括U形截面几何形状，其中该第一垫片构造成形成相邻构件之间的密封件。该组件还包括安放在第一垫片的U形截面几何形状的凹部内的插入件和该插入件与第一垫片之间的多个错开的联接件。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于减少相邻的涡轮机械构件之间的流体流动的方法，该方法包括使第一垫片弯曲以形成U形截面几何形状并将插入件安放在第一垫片的凹部内。该方法还包括经由多个错开的联接件将插入件与第一垫片联接并将第一垫片和插入件安放在相邻的构件之间以减少流体流动。

这些和其它优点和特征将从以下结合附图的说明变得更加明显。

附图说明

视为本发明的主题在权利要求书中具体指出并清楚地主张权利。从以下结合附图进行的详细描述，本发明的前述及其它特征和优点显而易见，在附图中：

图1是包括燃烧器、燃料喷嘴、压缩机和涡轮的燃气涡轮发动机的一个实施例的示意图；

图2是要安放在涡轮机构件之间的密封组件的实施例的透视图；

图3是密封组件的一个实施例的剖面侧视图；

图4是密封组件的一个实施例的俯视图；

图5是包括一对密封组件的示例性的过渡件组件的一部分的透视图；

图6是燃气轮机的护罩的一个实施例的端视图；

图7是图6中所示的护罩组件的详细侧视图；以及

图8示出垫片组件的另一实施例的透视图；

图9示出垫片组件的又一实施例的透视图。

详细描述通过参照附图举例说明了本发明的实施例及优点和特征。

部件列表

图1

100  涡轮机系统

102  压缩机

104  燃烧器

106  涡轮机

108  轴

110  喷嘴

112  燃料源

图2

200  组件

202  组件

204  垫片

206  边缘

208  边缘

210  凹部

212  垫片

214  边缘

216  边缘

218  凹部

220  拐角部

222  重叠部分

图3

300  插入件

图4

400  组件

402  垫片

404  焊缝

406  垫片的拐角部

408  拐角部

410  凹部

412  纵向

414  侧向

图5

500  过渡件组件

502  侧密封件

504  侧密封件

506  过渡件

508  过渡件

510  内过渡密封件

512  外过渡密封件

图6

600  涡轮机护罩

602  护罩组件

604  外护罩

606  内护罩

608  热气体区域

610  较冷气体区域