[发明专利]便于在燃气涡轮中密封的方法和系统

说明书

联邦研究声明

本发明在由能源部(DOE)授予的No.DE-FC26-05NT42643合同下的政府支持下产生，且政府有本发明中的某些权利。

技术领域

本发明通常涉及旋转机械，且更具体地，涉及用于提供燃气涡轮发动机内的构件之间的密封的方法和系统。

背景技术

至少一些已知旋转机械，例如燃气涡轮，包括在流体流动路径上的多个密封组件以便于增加燃气涡轮的运行效率。例如，一些已知的密封组件连接在固定构件和旋转构件之间以提供高压区和低压区之间的密封。此外，至少一些已知的燃气涡轮包括至少一个定子静叶组件和至少一个转子叶片组件，它们共同地形成燃气涡轮内的级。在至少一些已知的燃气涡轮中，密封件被提供在相邻级的固定构件之间，或级中的构件之间。但是，这种密封件沿径向方向从燃气涡轮的旋转轴线起被相对较远地定位。在至少一些已知的燃气涡轮中，存在这样的构件，其暴露于热燃烧气体流，和由配置成经得住暴露于高温的材料制成。进一步，在至少一些已知的燃气涡轮中，存在其它构件，其在燃气涡轮正常运行中不直接地暴露于热燃烧气体且不由抗高温材料制成。为了保护这样不抗高温的燃气涡轮区，密封结构被提供来限定高温和低温区之间的压力边界。冷却流体(典型地空气)被供向在相对于低压热燃烧气体路径的密封结构一侧的燃气涡轮的低温高压区。该冷却流体(也有时候称为净化空气)被用于帮助防止燃烧气体进入到燃气涡轮的低温区中。净化空气的过量使用可能导致燃气涡轮的效率低下。

发明内容

在一个方面，一种用于燃气涡轮中的固定构件之间的密封的方法。该方法包括在燃气涡轮的第一构件限定第一凹部，其中第一凹部被定位成邻近被限定为通过燃气涡轮的热气体路径，其中第一凹部限定涡轮轴线周围的第一周向路径。方法还包括在定位成邻近第一构件的第二构件中限定第二凹部，其中第二凹部被定位成邻近热气体路径，以及其中第二凹部限定涡轮轴线周围的第二周向路径。方法还包括定向在第一凹部和第二凹部中的第一密封部件。该第一密封部件包括以实质平行于涡轮轴线的方向延伸的密封面。

在另一方面，一种用于燃气涡轮内的构件之间的密封的系统被提供。该系统包括被限定在燃气涡轮中的第一构件的第一凹部，其中，第一凹部被定位成邻近被限定为通过燃气涡轮的热气体路径，以及其中第一凹部限定涡轮轴线周围的第一周向路径。第二凹部被限定在定位在邻近第一构件的燃气涡轮的第二构件上，其中，第二凹部被定位成邻近热气体路径，以及其中第二凹部限定涡轮轴线周围的第二周向路径。密封部件被定向在第一凹部和第二凹部内。密封部件包括以实质平行于涡轮轴线的方向延伸的密封面。

在另一个方面，一种燃气涡轮系统被提供。燃气涡轮系统包括压缩机段，连接到压缩机段的燃烧器组件，和连接到燃烧器段的涡轮段。涡轮段包括用于第一构件和第二构件之间的密封的密封子系统。密封子系统包括被限定在涡轮段的第一构件中的第一凹部，且其中第一凹部限定涡轮轴线周围的第一周向路径。密封子系统还包括限定在邻近第一构件的第二构件中的第二凹部，其中第二凹部被定位成邻近热气体路径，以及其中第二凹部限定涡轮轴线周围的第二周向路径。密封子系统还包括定向在第一凹部和第二凹部内的密封部件。密封部件包括以实质平行于涡轮轴线的方向延伸的密封面，和多个密封层。密封部件还包括限定在至少一个密封层上的至少一个应力解除区以便于在第一凹部和第二凹部内的密封部件定向期间的第一密封部件的挠曲。

本发明应用进一步提供如下的方案：

方案1.一种组装燃气涡轮的方法，所述方法包括：

提供燃气涡轮的第一构件，其中第一构件包括限定在其内的邻近于被限定为通过燃气涡轮的热气体路径的第一凹部；

提供燃气涡轮的第二构件，其中第二构件邻近于第一构件，以及其中第二构件包括被限定为邻近于热气体路径的第二凹部；和

定向第一凹部和第二凹部内的第一密封部件，其中，第一凹部限定涡轮轴线周围的第一周向路径，其中第二凹部限定涡轮轴线周围的第二周向路径，以及其中所述密封部件包括以实质平行于涡轮轴线的方向延伸的密封面，其中第一密封部件包括多个密封层。

方案2.根据方案1的方法，其中所述方法进一步包括限定在至少一个密封层中的至少一个应力解除区以便于在第一凹部和第二凹部内的第一密封部件定向期间的第一密封部件的挠曲。

方案3.根据方案2的方法，其中限定至少一个应力解除区包括在多个密封层的至少两个的每个中限定至少一个应力解除区。