[发明专利]用于涡轮系统中的过渡导管的卷折密封件

说明书

本发明按由美国能源部授予的合同号DE-FC26-05NT42643在政府支持下做出。政府在本发明中享有某些权利。

技术领域

本文公开的主题大体上涉及涡轮系统，且更特定而言，涉及在涡轮系统的相邻过渡导管之间的密封件。

背景技术

涡轮系统广泛用于诸如发电的领域中。例如，常规的燃气涡轮系统包括压缩机区段、燃烧器区段以及至少一个涡轮区段。压缩机区段构造成当空气流动通过压缩机区段时压缩该空气。空气然后从压缩机区段流到燃烧器区段，在此，空气与燃料混合并燃烧，从而产生热气流。热气流被提供给涡轮区段，该涡轮区段通过从热气流提取能量而利用热气流，以向压缩机、发电机以及其它各种负荷提供动力。

涡轮系统的燃烧器区段大体上包括管道或导管，以便燃烧的热气通过其流到一个或多个涡轮区段。最近，已引入包括使热气流移位(shift)的管道或导管的燃烧器区段。例如，已引入用于燃烧器区段的导管，该导管在热气体纵向流过其的同时另外使该流径向或切向地移位，使得该流具有各种角度分量。这些设计具有各种优点，包括从涡轮区段消除第一级喷嘴。第一级喷嘴被预先提供以使热气流移位，并且可能由于这些导管的设计而不需要。第一级喷嘴的消除可消除关联的压降并增加涡轮系统的效率和功率输出。

然而，这些导管到彼此的连接越来越受关注。例如，因为导管不是简单地沿着纵向轴线延伸，而是从导管的入口偏离轴线移位到导管的出口，所以导管的热膨胀可导致在导管中沿着或围绕各种轴线的不期望移位。此类移位可导致在相邻导管之间的意外的间隙，因而不期望地允许冷却空气和热气体的泄漏及混合。

由于在相邻导管之间的相互作用，这个问题是特别受关注的。例如，在许多实施例中，由相邻导管形成翼型件后缘。该翼型件可使热气流在导管中移位，且因此消除对第一级喷嘴的需要。然而，因为翼型件由相邻导管形成，所以在导管之间的任何间隙可允许可干涉翼型件性能的泄漏及混合。

因此，在涡轮系统中相邻燃烧器导管之间的改进密封将是本领域中所期望的。例如，允许相邻导管之间的热生长同时防止在相邻导管之间的间隙的密封将是有利的。

发明内容

本发明的方面和优点将部分阐述在以下描述中，或者可从该描述显而易见，或者可通过实施本发明来了解。

在一个实施例中，公开了一种涡轮系统。该涡轮系统包括过渡导管。过渡导管包括入口、出口以及在入口和出口之间延伸的通路，并且限定纵向轴线、径向轴线以及切向轴线。过渡导管的出口沿着纵向轴线和切向轴线从入口偏移。过渡导管还包括用于与相邻过渡导管接合的接口特征。涡轮系统还包括卷折(convolution)密封件，其接触接口特征，以在接口特征和相邻的过渡导管之间提供密封。

在另一实施例中，公开了一种涡轮系统。该涡轮系统包括设置成大体环形阵列的多个过渡导管。多个过渡导管中的每一个包括入口、出口以及在入口和出口之间延伸的通路，并且限定纵向轴线、径向轴线以及切向轴线。过渡导管的出口沿着纵向轴线和切向轴线从入口偏移。多个过渡导管中的每一个还包括第一接口特征和第二接口特征。涡轮系统还包括多个卷折密封件。多个卷折密封件中的每一个接触多个过渡导管中的一个的第一接口特征和多个过渡导管中的相邻一个的第二接口特征并在它们之间提供密封。

参照以下描述和所附权利要求，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。并入该说明书中并构成其一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同描述用于解释本发明的原理。

附图说明

针对本领域普通技术人员的本发明的完整且能够实现的公开，包括其最佳模式，在参照了附图的说明书中阐述，在附图中：

图1是根据本公开的一个实施例的燃气涡轮系统的示意图；

图2是根据本公开的一个实施例的燃气涡轮系统的若干部分的截面图；

图3是根据本公开的一个实施例的过渡导管的环形阵列的透视图；

图4是根据本公开的一个实施例的多个过渡导管的顶部透视图；

图5是根据本公开的一个实施例的过渡导管的侧视透视图；

图6是根据本公开的一个实施例的多个过渡导管的剖面透视图；

图7是根据本公开的一个实施例的燃气涡轮系统的涡轮区段的截面图；

图8是根据本公开的一个实施例的、在一个过渡导管和相邻过渡导管之间的接口的截面图；

图9是根据本公开的另一实施例的、在一个过渡导管和相邻过渡导管之间的接口的截面图；

图10是根据本公开的另一实施例的、在一个过渡导管和相邻过渡导管之间的接口的截面图；