[发明专利]用于燃气涡轮机的密封组件

说明书

技术领域

本文所公开的主题涉及一种用于燃气涡轮机的密封组件。特别是，本发明涉及在热气体路径构件之间的密封组件，该构件例如但不限于燃气涡轮机的过渡件和第一级喷嘴。

背景技术

密封件被用来减小流体的泄漏。一种已知的密封件具有通常不能透过的垫片组合件和大致围绕该垫片组合件的布组合件。布密封件可以在许多应用中使用，包括但不限于针对用于发电的蒸汽涡轮机和燃气涡轮机的密封组件以及针对用于飞行器和船舶推进器的燃气涡轮机的密封组件。

蒸汽涡轮机具有蒸汽路径，该蒸汽路径典型地包括具有串联流关系的蒸汽入口、涡轮机和蒸汽出口。燃气涡轮机具有气体路径，该气体路径典型地包括具有串联流关系的空气进口(或入口)、压缩机、燃烧器、涡轮机和气体出口(或排气喷嘴)。从压力更高的区域向压力更低的区域的气体或蒸汽泄漏，不论是离开气体或蒸汽路径还是进入气体或蒸汽路径，通常都是不期望的。例如，在燃气涡轮机的涡轮区域中的气体路径泄漏会降低燃气涡轮机的效率，从而导致增加的燃料成本。同样，在燃气涡轮机的燃烧器区域中的气体路径泄漏将需要增加燃烧温度以维持功率水平，这种增加的燃烧温度导致增加的污染，例如增加的NOx和CO产物。

气体路径泄漏通过较大的燃气涡轮机构件之间的间隙发生，例如通过燃烧器和涡轮之间的间隙发生，并且气体路径泄漏通过较小的燃气涡轮机构件之间的间隙发生，例如通过燃烧器壳体区段之间的间隙发生。这样的构件具有不同形状的表面，受到组装偏差的影响，并且经历振动。例如，在涡轮转子的启动期间，振动是尤其重要的，该转子在达到运行速度之前必须经过一个或更多临界频率。同样，诸如燃烧器和涡轮的热段构件在热方面经受热气体流，并且典型地经历不同的热增长。类似于气体路径泄漏通过燃气涡轮机构件之间的间隙发生那样，蒸汽路径泄漏通过蒸汽涡轮机构件之间的间隙发生。

已经提出用于燃气涡轮机的气体路径泄漏间隙中和用于蒸汽涡轮机的蒸汽路径泄漏间隙中的布密封装置。然而，这样的常规布密封组件不能应对在两个构件之间的泄漏路径间隙的尺寸的大幅变化，并且因此还没有提出在这样的“大间隙变化”应用中使用。当两个构件之间的间隙变得非常小时，在这样的“大间隙变化”应用中使用的常规布密封组件将使布密封变得起皱(即非弹性弯曲)，并且随后当间隙恢复正常或变得非常大时将不密封。

在这样的“大间隙变化”应用中使用的常规密封件包括由金属制成的常规刚性密封件，该密封件可具有2.4%的泄漏(主要来自归因于不同的表面形状、组装偏差、振动、热增长和/或磨损的密封件周围的流)。在燃烧器中的这样的泄漏可导致百万分之15(或更高)(ppm) 的NOx产物和类似的CO产物。应当注意到，常规刚性密封件并不很好地适应于各种涡轮机构件的热增长或收缩的变化。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种密封组件，其具有附连到第一构件的保持组件和由该保持组件固定的密封元件。密封元件包括至少一个叶状密封件，并且叶状密封件由与多个缝隙串联的多个突部构成。密封组件在第一构件和第二构件之间形成柔性密封。

根据本发明的另一个方面，提供了一种密封组件，其具有包括至少一个叶状密封件的密封元件，叶状密封件由与多个缝隙串联的多个突部构成。密封组件在第一构件和第二构件之间形成柔性密封。

根据结合附图的下列详细描述，这些和其它特征将变得显而易见，其中，在所有附图和公开的实施例中，相似的零件由相似的标号来标记。

附图说明

图1示出包括燃烧系统的示例性燃气涡轮机，其中涡轮机的一段被剖开以示出燃气涡轮机的内部构件；

图2示出示例性燃气涡轮机燃烧系统的示意剖视图，其包括燃烧衬套和过渡件；

图3示出根据本发明的一个方面的在过渡件的后机架和一级喷嘴之间的密封件的局部剖视图；

图4示出根据本发明的一个方面的密封件的局部剖视图，其中密封安装在一级喷嘴上；

图5示出根据本发明的另一个方面的密封组件的局部透视图；以及

图6示出根据本发明的另一个方面的密封组件的局部透视图。

符号说明：

      10        燃气涡轮机

      11        压缩机

      12        燃烧系统

      13        涡轮

      14        可旋转轴

      15        发电机

      16        涡轮叶片

      17        叶轮