专利名称：燃烧器叶片密封装置的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及燃气涡轮燃烧器技术，并且更具体地，涉及使相邻的楔状燃烧器喷嘴之间的冷却空气泄漏最小化的技术。
背景技术：
在某些燃气涡轮燃烧器中，弹簧加载的叶片密封件用于在两个同心表面之间进行 密封，例如，在燃烧器衬套与包绕的流套筒之间进行密封(例如，见共同拥有的美国专利No. 6，427，446)。这些密封件通常被称作“环形密封件“(hula seal) ”，因为这些密封件由形成圆圈的一系列短的、预弯曲的叶片密封件构成。在某些燃烧器喷嘴布置中，多个楔状扇形喷嘴(有时在本说明书中被称作“扇形喷嘴(sector nozzles)")围绕中心喷嘴以环形方式排列，相邻扇形喷嘴的径向定向的侧板彼此非常邻近。需要一种在相邻扇形喷嘴的侧板之间进行密封的方式，由于在扇形喷嘴围绕其布置的中心喷嘴上、以及在包绕的燃烧器衬套的内表面上使用有环形密封件，使得该任务更加困难。
发明内容
在第一示例性但非限制性方面中，本发明提供一种基本楔状的扇形喷嘴，该扇形喷嘴包括喷嘴体部、以及位于喷嘴体部的后端处的喷嘴板；喷嘴体部具有内弧形板和外弧形板，内弧形板和外弧形板通过分叉的、径向定向的侧表面连接，喷嘴板形成有燃料孔口的阵列；分叉的、径向定向的侧表面中的一个支承径向定向的叶片密封件，所述叶片密封件适于对相邻的形状相似的扇形喷嘴的平面表面进行密封。所述径向定向的叶片密封组件包括沿坚固的、径向延伸的边缘连接的多个径向对准、轴向延伸的指形簧片。所述扇形喷嘴进一步包括第一轴向延伸端板和第二轴向延伸端板，所述第一轴向延伸端板和所述第二轴向延伸端板固定在所述坚固的、径向延伸的边缘的相对的径向外端和径向内端处。所述第一端板和所述第二端板基本彼此平行，并且位于这样的平面中所述平面与所述坚固的、径向延伸的边缘基本垂直。所述多个、径向对准、轴向延伸的指形簧片沿其长度尺寸的至少一部分凸起地弯曲。所述分叉的、径向定向的侧板中的所述一个侧板具有凹口，以接收所述第二轴向延伸的端板中的一个边缘。所述第一轴向延伸端板和所述第二轴向延伸端板中的一个端板形成有拱形、径向内表面。一个形状适配元件固定在所述扇形喷嘴的径向内端处，所述形状适配元件形成有轴向延伸的凹槽，并且所述第一端板和所述第二端板中的一个径向内端板具有安装于所述轴向延伸的凹槽中的边缘。在另一个示例性但非限制性方面中，本发明提供一种用于与燃气涡轮燃烧器的楔状扇形喷嘴一起使用的密封组件，该密封组件包括沿坚固的边缘连接的多个基本平行的指形簧片，坚固的边缘基本垂直于多个基本平行的指形簧片延伸；以及一对相对刚性的内板和外板，内板和外板在坚固的边缘的相对的端部处连接。所述相对刚性的内板和外板对位于这样的平面中所述平面基本彼此平行、并且与所述坚固的边缘基本垂直。至少所述相对刚性的内端板具有基本平面的径向外表面和拱形径向内表面。所述密封组件包括沿第二坚固的边缘连接的多个基本平行的第二指形簧片，所述多个第一指形簧片和所述多个第二指形簧片嵌套、但是径向偏置，所述第一坚固的边缘和所述第二坚固的边缘沿其相应的长度尺寸焊接在一起。在又一个示例性但非限制性的方面中，本发明涉及一对涡轮机扇形喷嘴，涡轮机扇形喷嘴均包括内弧形段壁和外弧形段壁，内弧形段壁和外弧形段壁通过分叉的、径向定向的侧板连接，其中径向定向的侧板中的一个侧板支承径向定向的叶片密封组件，叶片密封组件与相邻的形状相似的扇形喷嘴的平面表面相配合。所述径向定向的叶片密封组件包括沿坚固的、径向延伸的边缘连接的多个径向对准、轴向延伸的指形簧片。所述涡轮机扇形喷嘴对包括第一轴向延伸端板和第二轴向延伸端板，所述第一轴向延伸端板和所述第二轴向延伸端板固定在所述坚固的、径向延伸的边缘的相对的径向外端和径向内端处。所述第一端板和所述第二端板基本彼此平行、并且位于这样的平面中所述平面与所述坚固的、径向延伸的边缘基本垂直。所述多个、径向对准、 轴向延伸的指形簧片沿其长度尺寸的至少一部分凸起地弯曲。所述分叉的径向定向的侧板中的至少一个所述侧板具有凹口，以接收所述第二轴向延伸的端板的一个边缘。至少所述第二轴向延伸的端板形成有拱形径向内表面。形状适配元件固定在所述扇形喷嘴的径向内端处，所述形状适配元件形成有轴向延伸的凹槽，并且所述第一端板和所述第二端板中的一个径向内端板具有安装于所述轴向延伸的凹槽中的边缘。现在将参照下文所述的附图对本发明进行描述。
图I是根据示例性但非限制性的实施例的用于涡轮燃烧器的扇形喷嘴的部分透视图，该扇形喷嘴包括侧板叶片密封件；图2是图I所示的叶片密封件的侧视图；图3是图2所示的叶片密封件的端视图；图4是从图2截取的放大细节示图；图5是沿图2中的线5-5截取的剖视图；图6是沿图2中的线6-6截取的剖视图；图7是图I所示的扇形喷嘴和侧板密封件的另一部分透视图；图8是扇形喷嘴和侧板密封件的又一部分透视图，其中示出了侧板密封件与环形密封件之间的相互作用界面，该环形密封件围绕中心喷嘴被固定；图9是部分透视图，其中示出了侧板叶片密封件的、与中心喷嘴环形密封件相配合的内端板；图10示出了备选的示例性实施例，其中圆形喷嘴拐角增加了密封楔状件，以便于更好地与板叶片密封件的侧面内端板相配合；以及图11是部分透视图，其中示出了多对图10所示的密封楔状件。附图标记列表扇形喷嘴 10 自由端34
内弧形壁段12端板36，38外弧形壁段14内表面40侧板16，18指状件42多孔板20中心喷嘴44喷嘴孔口22横向边缘46，48密封组件24凹口50，52指形簧片26，27圆形或弯曲拐角54，56边缘或基部28元件或密封楔状件58，60 槽30凹入或开槽楔状件62，64开口32平面侧66，68切口33弯曲表面70
具体实施例方式首先参照图1，用于燃气涡轮燃烧器的扇形喷嘴10包括径向内弧形壁段12和较大的径向外弧形壁段14，径向内弧形壁段12和径向外弧形壁段14通过分叉的、径向定向的侧板16、18连接。扇形喷嘴的后端或出口端设置有多孔板20，多孔板20形成有燃料/空气喷嘴孔口 22的阵列。应当理解，多个相似的扇形喷嘴10将围绕燃烧器中心喷嘴(见图8中的中心喷嘴44)以环形阵列组装。然而，本发明并不限于任何特定的扇形喷嘴或多孔板构造。在示例性但非限制性的实施例中，侧板叶片密封组件24连接至每个扇形喷嘴的分叉的、径向定向的侧板中的一个侧板(在本示例中是侧板18)，使得密封组件24在使用中将与相邻的扇形喷嘴的基本平面的、径向定向的侧板相配合。换句话说，并且如在图I中看到的，右侧板18支承示例性密封组件24，而左侧板16是基本平面的(或扁平的)、并且将由相似的密封组件24配合，该相似的密封组件24位于相邻的扇形喷嘴(图I中未示出)的右侧板上。此外参照图2至图7，侧板叶片密封组件24包括多个凸起的、金属叶片弹簧(leafsprings)或指形簧片(spring fingers) 26,金属叶片弹簧或指形簧片26沿位于密封组件的前端(远离多孔板20的端部)处的坚固的径向延伸的边缘或基部28连接。指形簧片26以及边缘或基部28可以由单个金属片形成，所述单个金属片具有开槽，以形成相邻的指形簧片26。因此，轴向延伸的槽30开设在指形簧片的后端处，并且终止于径向延伸的边缘或基部28处。需注意，槽30终止于扩大的开口 32处，开口 32允许指形簧片26更自由地挠曲(flex)。径向内指形簧片和径向外指形簧片可为了相同的目的形成有局部切口 33(图4中示出一个切口 33)。指形簧片26沿轴向方向凸起地弯曲，使得其向外呈弓形，从而能够与相邻扇形喷嘴的平面侧板形成弹性、密封的配合。更具体地，边缘或基部28以及指形簧片的远侧自由端34基本呈平面，凸起地弯曲的部分在边缘或基部28与指形簧片的远侧自由端34之间延伸。在示例性但非限制性的实施例中，如通过图3、图5和图6能够最佳理解的，一对叶片弹簧组件24沿其相应的基部28以嵌套关系焊接在一起，但是指形簧片27沿径向方向交错，使得像在图3中看到的一样，下方的指形簧片27与指形簧片26之间的槽30重叠，由此通过减少潜在的泄漏路径来提高密封有效性。指形簧片组件24的径向内端和径向外端设置有基本相同、相对刚性的端板36、38，所述端板36、38位于轴向延伸的平面中、并且与边缘或基部28基本垂直。外端板36呈相对简单、平面、矩形的形状，并且焊接至边缘或基部28，而不是焊接至相邻的指形簧片26。内端板38具有相似的形状，并且连接至边缘或基部28，同样不是连接至相邻的指形簧片。然而，对于内端板38而言，径向内表面40可以呈拱形、或凹入地弯曲(见图6)，以大体与位于其所配合的中心喷嘴44上的环形指形簧片密封件42 (也见图8和图9)相符。 现在参照图9，可以看到内端板38的横向边缘46、48可以被接收在凹口 50、52中，凹口 50、52形成在相邻的扇形喷嘴10、11的相邻的内壁段12、13中，由此允许端板38的径向内表面保持与内壁段12、13的径向内表面基本齐平。外壁段中可以设置与相邻的扇形喷嘴中的相似的开槽布置，以用于容纳径向外端板36。现在参照图10，在内侧板和/或喷嘴扇形侧板是圆形的情况下(见圆形拐角54、56)，将一对细长的、轴向定向的形状适配元件或密封楔状件58、60焊接至相邻的拐角是有 利的，以便于组装侧板叶片密封组件24，并且通过消除空隙来获得圆形内拐角处的更有效的密封，否则该空隙可能提供相邻的扇形喷嘴的泄漏路径。此外，由于与适用于图9中的布置基本相同的原因，密封楔状件58、60还可以像62、64处一样具有凹口或凹槽，以接收叶片密封组件24的内端板38的横向边缘。密封楔状件58、60是如图11中所示最佳可见的细长的、大体三角形的元件，密封楔状件58、60均具有一对基本平面的侧面66、68，侧面66、68通过弯曲表面70连接。密封楔状件适于被焊接至弯曲拐角54、56，使得弯曲表面84与类似地弯曲的喷嘴表面相配合，如图10和图11中最佳可见的。尽管已经结合目前被认为是最实际和最优选的实施例对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明并不限于本说明书中所公开的实施例，相反，期望覆盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种改型和等同布置。
权利要求
1.一种基本楔状的扇形喷嘴(10)， 所述扇形喷嘴(10)包括喷嘴体部，所述喷嘴体部具有内弧形段(12)和外弧形段(14)，所述内弧形段(12)和所述外弧形段(14)由分叉的、径向定向的侧板(16、18)连接；以及位于所述喷嘴体部的后端处的喷嘴板(20)，所述喷嘴板(20)形成有燃料孔口(22)的阵列，所述分叉的、径向定向的侧板中的一个侧板支承径向定向的叶片密封组件(24)，所述叶片密封组件(24)适于对相邻的、形状相似的扇形喷嘴的平面板进行密封。
2.根据权利要求I所述的基本楔状的扇形喷嘴，其特征在于，所述径向定向的叶片密封组件(24)包括沿坚固的、径向延伸的边缘(28)连接的多个径向对准、轴向延伸的指形簧片(26)。
3.根据权利要求2所述的基本楔状的扇形喷嘴，其特征在于，所述扇形喷嘴进一步包括第一轴向延伸端板(36)和第二轴向延伸端板(38),所述第一轴向延伸端板(36)和所述第二轴向延伸端板(38)固定在所述坚固的、径向延伸的边缘(28)的相对的径向外端和径向内端处。
4.根据权利要求3所述的基本楔状的扇形喷嘴，其特征在于，所述第一端板(36)和所述第二端板(38)基本彼此平行、并且位于这样的平面中所述平面与所述坚固的、径向延伸的边缘(28)基本垂直。
5.根据权利要求3所述的基本楔状的扇形喷嘴，其特征在于，所述多个、径向对准、轴向延伸的指形簧片(26)沿其长度尺寸的至少一部分凸起地弯曲。
6.根据权利要求3所述的基本楔状的扇形喷嘴，其特征在于，至少所述内弧形段(12)具有凹口(位于50处)，以接收所述第二轴向延伸的端板(38)中的一个边缘(46)。
7.根据权利要求3所述的基本楔状的扇形喷嘴，其特征在于，所述第一轴向延伸端板和所述第二轴向延伸端板中的一个端板(38)形成有拱形径向内表面(40)。
8.根据权利要求3所述的基本楔状的扇形喷嘴，其特征在于，形状适配元件(58)固定在所述扇形喷嘴的径向内端处，所述形状适配元件形成有轴向延伸的凹槽(62)，并且所述第一端板和所述第二端板中的一个径向内端板(38)具有安装于所述轴向延伸的凹槽(62)中的边缘。
9.一种用于与燃气涡轮燃烧器的楔状扇形喷嘴一起使用的密封组件(24)，所述密封组件包括沿坚固的边缘(28)连接的多个基本平行的指形簧片(26)，所述坚固的边缘(28)基本垂直于所述多个基本平行的指形簧片延伸；以及一对相对刚性的内板(36)和外板(38)，所述内板(36)和所述外板(38)连接至所述坚固的边缘的相对的端部处。
10.根据权利要求9所述的密封组件，其特征在于，所述相对刚性的内板(36)和外板(38)对位于这样的平面中所述平面基本彼此平行、并且与所述坚固的边缘(28)基本垂直。
11.根据权利要求10所述的密封组件，其特征在于，至少所述相对刚性的内端板(38)具有基本呈平面的径向外表面和拱形径向内表面(40)。
12.根据权利要求9所述的密封组件，其特征在于，所述密封组件包括沿第二坚固边缘(28)连接的多个基本平行的第二指形簧片(27)，所述多个第一指形簧片和所述多个第二指形簧片嵌套设置、但是径向偏置，所述第一坚固边缘和所述第二坚固边缘沿其相应的长度尺寸焊接在一起。
全文摘要
本发明涉及一种燃烧器叶片密封装置，其用于基本楔状的扇形喷嘴。所述喷嘴包括喷嘴体部以及位于喷嘴体部的后端处的喷嘴板，喷嘴体部具有内弧形段和外弧形段，内弧形段和外弧形段通过分叉的径向侧板连接，喷嘴板形成有燃料孔口的阵列。分叉的径向侧板中的一个径向侧板支承径向定向的叶片密封组件，叶片密封组件适于对相邻的形状相似的扇形喷嘴的平面板进行密封。
文档编号F23R3/00GK102913625SQ20121027185
公开日2013年2月6日 申请日期2012年8月1日 优先权日2011年8月1日
发明者J.D.贝里, H.M.奥斯特比 申请人:通用电气公司