CH701538B1

CH701538B1 - Verfahren zum Abdichten mehrerer Brennkammern.

Info

Publication number: CH701538B1
Application number: CH01146/10A
Authority: CH
Inventors: Kevin Weston Mcmahan; Timur R Repikov; Kara Edwards; Krishna Kumar Venkataraman
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2009-07-20
Filing date: 2010-07-14
Publication date: 2015-02-27
Also published as: DE102010036347B4; CH701538A8; JP2011021601A; DE102010036347A1; JP5743442B2; CN101956608A; US20110014029A1; US8141879B2; CH701538A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abdichten der Seitenränder benachbarter Brennkammerauslässe eines Turbinentriebwerks mit einer Seitendichtung (260), die verlängerte Enden (262) aufweist. Die verlängerten Enden der Seitendichtung liegen gegen eine innere und eine äussere Umfangsdichtung (250) an und dichten gegen diese ab, um eine Leckage von Verbrennungsgasen zu verhindern.

Description

Hintergrund der Erfindung

[0001] In einigen landgestützten Turbinentriebwerken, die in elektrischen Kraftwerksanlagen eingesetzt werden, sind mehrere Brennkammern rings um den Umfang des Turbinentriebwerks angeordnet, und jede der Brennkammern liefert heisse Verbrennungsgase in den Turbinenabschnitt des Turbinentriebwerks hinein. Der Einlass zu dem Turbinenabschnitt ist als ein Ringraum ausgebildet, der eine innere Ringraumwand und eine äussere Ringraumwand enthält. Die Auslässe der Brennkammern sind mit dem Turbineneinlassringraum verbunden. Der Auslass jeder Brennkammer ist im Wesentlichen rechteckig gestaltet. Jedoch sind die obere und die untere Seite des Auslasses bogenförmig gestaltet, so dass sich, wenn alle Brennkammern Seite an Seite rings um den Aussenumfang des Turbinentriebwerks angeordnet sind, die Auslässe der Brennkammern an den kreisförmigen Einlassringraum des Turbinenabschnitts des Turbinentriebwerks anfügen.

[0002] Zwischen der inneren und der äusseren Ringraumwand des Turbineneinlasses und den entsprechenden Flächen der Brennkammerauslässe sind Umfangsdichtungen vorgesehen. Zusätzlich sind Seitendichtungen zwischen den Seiten jedes Paares benachbarter Brennkammern angeordnet.

[0003] Der Auslass jeder der Brennkammern und der Turbineneinlassringraum enthalten extrem heisse Verbrennungsgase, wenn die Maschine arbeitet. Infolgedessen erfahren sowohl die Auslassabschnitte der Brennkammern als auch die Elemente des Turbineneinlassringraums, wenn eine Turbine in Betrieb genommen wird, eine grosse Temperaturschwankung. Die Temperaturwechselbeanspruchung zwischen Raumtemperatur und den hohen Temperaturen, die während normaler Betriebsvorgänge vorliegen, können das Auftreten wesentlicher Wärmeausdehnungen bewirken. Und aufgrund der komplexen Gestalten der einzelnen Elemente, die an dem Einlassringraum zusammen kommen, können die Ausdehnungen ungleichförmig und unvorhersehbar sein. Daher ist es normal, dass sich zwischen dem Einlassringraum und den Auslässen der Brennkammern kleine Öffnungen bilden. Ein üblicher Ort, an dem sich derartige Öffnungen bilden, sind die Ecken der Brennkammerauslässe, wo die Seitendichtung zwischen benachbarten Brennkammern mit der inneren und äusseren Umfangsdichtung zusammentrifft. Diese Öffnungen ermöglichen den heissen Verbrennungsgasen, zu entweichen. Und diese Leckage von Verbrennungsgasen stellt einen unerwünschten Effizienzverlust dar.

[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Abdichten mehrerer Brennkammern anzugeben, bei denen die aus dem Stand der Technik bekannten, unerwünschten Öffnungen in den Ecken der Brennkammerauslässe und folglich die Leckage von Verbrennungsgasen vermieden werden.

Kurze Beschreibung der Erfindung

[0005] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abdichten mehrerer Brennkammern mit je einem Brennkammerauslass an einem Einlassringraum eines Turbinentriebwerks, das ein Anordnen mehrerer Brennkammern rings um den Einlassringraum, Montieren einer inneren Umfangsdichtung zwischen der inneren Ringraumwand des Einlassringraums und zugehörigen Oberflächen der Brennkammerauslässe und Montieren einer äusseren Umfangsdichtung zwischen der äusseren Ringraumwand des Einlassringraums und zugehörigen Oberflächen jedes der Brennkammerauslässe enthält. Das Verfahren enthält ferner ein Montieren einer Seitendichtung zwischen jeweils zwei benachbarten Brennkammerauslässen, um einen Zwischenraum zwischen Seiten der Brennkammerauslässe abzudichten, wobei ein erstes Ende jeder Seitendichtung an einer der äusseren Ringraumwand abgewandten Rückseite der äusseren Umfangsdichtung anliegt und sich bezüglich der äusseren Ringraumwand radial nach aussen über im Wesentlichen die gesamte diesbezügliche radiale Höhe der äusseren Umfangsdichtung über die äussere Umfangsdichtung hinaus erstreckt.

[0006] Gemäss der Erfindung ist es ferner vorgesehen, dass ein zweites Ende jeder Seitendichtung an einer der inneren Ringraumwand abgewandten Rückseite der inneren Umfangsdichtung anliegt und sich bezüglich der inneren Ringraumwand radial nach innen über im Wesentlichen die gesamte diesbezügliche radiale Höhe der inneren Umfangsdichtung über die innere Umfangsdichtung hinaus erstreckt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0007] <tb>Fig. 1<SEP>zeigt eine im Längsschnitt dargestellte Teilansicht einer Turbinenmaschine; <tb>Fig. 2<SEP>zeigt eine Perspektivansicht, die veranschaulicht, wie zwei benachbarte Brennkammerauslässe an einen Turbineneinlassringraum angefügt sind; <tb>Fig. 3<SEP>zeigt eine perspektivische Teilansicht unter Veranschaulichung der oberen Flächen von zwei benachbarten Brennkammern, die an einem Turbineneinlassringraum angebracht werden sollen; <tb>Fig. 4<SEP>zeigt eine im Schnitt dargestellte Teilansicht einer oberen Seitenecke eines Brennkammerauslasses, die veranschaulicht, wie eine Seitendichtung mit dem Brennkammerauslass gekoppelt ist; <tb>Fig. 5<SEP>zeigt eine perspektivische Teilansicht, die veranschaulicht, wie eine Seitendichtung mit zwei benachbarten Brennkammerauslässen verbunden ist; <tb>Fig. 6a<SEP>zeigt eine im Querschnitt dargestellte Teilansicht, die veranschaulicht, wie ein Brennkammerauslass mit der äusseren Ringraumwand des Turbineneinlassringraums verbunden ist; <tb>Fig. 6b<SEP>zeigt eine perspektivische Teilansicht, die veranschaulicht, wie ein Brennkammerauslass mit der äusseren Ringraumwand des Turbineneinlassringraums verbunden ist; <tb>Fig. 6c<SEP>zeigt eine im Querschnitt dargestellte Teilansicht, die veranschaulicht, wie ein Brennkammerauslass mit der inneren Ringraumwand des Turbineneinlassringraums verbunden ist; <tb>Fig. 7a<SEP>zeigt eine im Querschnitt dargestellte Teilansicht, die veranschaulicht, wie ein Brennkammerauslass mit der äussern Ringraumwand des Turbineneinlassringraumes unter Verwendung einer Seitendichtung einer anderen Bauart verbunden ist; <tb>Fig. 7b<SEP>zeigt eine perspektivische Teilansicht, die veranschaulicht, wie ein Brennkammerauslass mit der äusseren Ringraumwand des Turbineneinlassringraums unter Verwendung einer Seitendichtung einer anderen Bauart verbunden ist; <tb>Fig. 7c<SEP>zeigt eine im Querschnitt dargestellte Teilansicht, die veranschaulicht, wie ein Brennkammerauslass mit der inneren Ringraumwand des Turbineneinlassringraumes unter Verwendung einer Seitendichtung einer anderen Bauart verbunden ist.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

[0008] Fig. 1 veranschaulicht einige der wesentlichen Elemente eines typischen Turbinentreibwerks, die in einer Kraftwerksanlage verwendet werden würden. Das Turbinentriebwerk 100 enthält einen Verdichterabschnitt 102, der ankommende Luft komprimiert und diese zu einer Brennkammer 104 liefert. Die komprimierte Luft wird in der Brennkammer 104 mit Brennstoff vermischt, und das Luft-Brennstoff-Gemisch wird gezündet. Die resultierenden heissen Verbrennungsgase werden anschliessend durch einen Auslass 220 der Brennkammer 104 hindurch in einen Einlassringraum des Turbinenabschnitts 106 hinein geliefert.

[0009] Wie oben erwähnt, werden mehrere Brennkammern 104 rings um den Aussenumfang der Turbinenmaschine 100 angeordnet. Die Auslässe 220 jeder der Brennkammern 104, jeweils im Bereich eines Übergangsstücks (210) der Brennkammer 104, werden an einem Einlassringraum angebracht, der sich in den Turbinenabschnitt 106 des Turbinentriebwerks 100 öffnet.

[0010] Fig. 2 veranschaulicht, wie zwei benachbarte Brennkammerauslässe 220 mit dem Einlassringraum verbunden sind, der sich in den Turbinenabschnitt 106 der Maschine 100 öffnet. Der Einlassringraum ist durch die innere Ringraumwand 202 und die äussere Ringraumwand 204 gebildet. Die oberen und unteren bogenförmigen Flächen der Auslässe 220 der Brennkammern 104 sind mit der inneren und äusseren Ringraumwand 202 und 204 verbunden. Zwischen der inneren Ringraumwand 202 und den unteren Wänden jedes der Brennkammerauslässe ist eine innere Umfangsdichtung montiert. In gleicher Weise ist zwischen der äusseren Ringraumwand 204 und den oberen Wänden jedes der einzelnen Brennkammerauslässe eine äussere Umfangsdichtung montiert.

[0011] Zusätzlich ist eine Seitendichtung 240 zwischen den Seitenflächen je zwei benachbarter Brennkammerauslässe angeordnet. Die Seitendichtung 240 erzielt eine Abdichtung zwischen benachbarten Brennkammern, so dass die Verbrennungsgase nicht aus dem Raum zwischen den Seiten der Brennkammerauslässe entweichen können.

[0012] Fig. 3 liefert eine detailliertere Ansicht der Auslässe von zwei benachbarten Brennkammern. Wie in Fig. 3 veranschaulicht, enthalten die Auslässe Seitenwandabschnitte 212 und obere Wandabschnitte 216. Entsprechende untere Wandabschnitte (nicht veranschaulicht) sind an dem Innenumfang jedes Brennkammerauslasses angeordnet. Die äussere Umfangsdichtung ist gegen eine schräge oder gekrümmte äussere Dichtungsfläche 218 montiert, die an der Oberseite jeder oberen Brennkammerauslasswand 216 angeordnet ist. Die innere Umfangsdichtung ist gegen eine ähnliche schräge oder gekrümmte innere Dichtungsfläche an dem unteren Wandabschnitt jedes Brennkammerauslasses montiert. Die Dichtungsflächen können in Abhängigkeit von Konstruktionsanforderungen und anderen Erwägungen auch flach sein.

[0013] Fig. 4 veranschaulicht, wie eine Seitendichtung 240 zwischen jeweils zwei benachbarten Brennkammerauslässen montiert ist. Wie darin veranschaulicht, ist die Seitendichtung gegen hintere Flanschflächen 217 montiert, die entlang der Rückseite der Seitenwandabschnitte 212 der Brennkammerauslässe verlaufen. Fig. 5 veranschaulicht, wie eine Seitendichtung gegen die benachbarten hinteren Flanschflächen 217 von zwei benachbarten Brennkammerauslässen montiert ist, um zwischen den benachbarten Brennkammern eine Abdichtung zu schaffen.

[0014] Fig. 6a und 6c zeigen ausschnittsweise Querschnittsansichten, die entlang des Spalts zwischen den Seiten von benachbarten Brennkammerauslässen aufgenommen sind. Somit zeigen die Fig. 6a und 6c die Seitenfläche des Brennkammerauslasses. Fig. 6b zeigt eine Perspektivansicht, die diese Grenzstelle veranschaulicht. Diese Figuren veranschaulichen, wie die innere und die äussere Umfangsdichtung zwischen den Brennkammerauslässen und der inneren und äusseren Ringraumwand des Turbineneinlassringraums montiert sind. Diese Figuren veranschaulichen ferner die Seitendichtung gemäss Stand der Technik, die entlang der Seiten der Brennkammerauslässe verläuft.

[0015] Wie in den Fig. 6a und 6b veranschaulicht, ist zwischen der äusseren Dichtungsfläche 218 eines Brennkammerauslasses und der äusseren Ringraumwand 204 eine mehrlagige äussere Umfangsdichtung 250 montiert. Zusätzlich ist die Seitendichtung 240 in Dichtkontakt bzw. Verbindung mit der hinteren Flanschfläche 217 gedrückt, die an der Rückseite der Seitenwand des Brennkammerauslasses ausgebildet ist.

[0016] Wie in Fig. 6c veranschaulicht, ist die innere Umfangsdichtung 254 zwischen der inneren Ringraumwand 202 und einer inneren Dichtungsfläche 219 montiert, die an dem unteren Rand des Brennkammerauslasses angeordnet ist.

[0017] Wenn die Seitendichtung 240 eine Länge aufweist, wie sie gemäss Stand der Technik in den Fig. 6a und 6b veranschaulicht ist, können an den Ecken oder Rändern der Dichtung kleine Öffnungen entstehen, wenn die heissen Verbrennungsgase eine Ausdehnung der verschiedenen Teile bewirken.

[0018] Fig. 7a – 7c veranschaulichen eine erfindungsgemäss modifizierte Seitendichtungskonstruktion, die helfen kann, zu verhindern, dass sich zwischen den Dichtungen und den verschiedenen Teilen des Turbineneinlassringraums und der Brennkammerauslässe Öffnungen bilden. Wie in den Fig. 7a und 7b veranschaulicht, erstreckt sich ein erstes Ende 262 der modifizierten Seitendichtung 260 weiter nach aussen als das erste Ende der Seitendichtung 240, die in den Fig. 6a und 6b veranschaulicht ist. Wie in den Fig. 7a und 7b veranschaulicht, ist das erste Ende 262 der modifizierten Seitendichtung 260 in Eingriff mit der gesamten, der äusseren Ringraumwand abgewandten Rückfläche der äusseren Umfangsdichtung 250 gedrückt. Die Seitendichtung 260 ist bewusst derart eingerichtet, dass sie flexibel ist, und derart, dass sie gegen die Rückfläche der äusseren Umfangsdichtung 250 anliegen und abdichten kann.

[0019] In gleicher Weise erstreckt sich ein zweites Ende 264 der Seitendichtung 260 weiter nach innen als das zweite Ende der in Fig. 6c veranschaulichten Seitendichtung. Auf diese Weise kann das zweite Ende 264 der Seitendichtung 260, wie sie in Fig. 7c veranschaulicht ist, gegen die der inneren Ringraumwand abgewandten Rückseite der inneren Umfangsdichtung 254 anliegen und abdichten.

[0020] Eine Seitendichtung 260, wie sie in den Fig. 7a – 7c veranschaulicht ist, kann eine bessere Abdichtung zwischen den verschiedenen Elementen des Turbineneinlassringraumes und der Brennkammerauslässe erzielen. Die Seitendichtung kann die Entstehung von Öffnungen verhindern, die eine Leckage von Verbrennungsgasen ermöglichen. Somit kann die Seitendichtung den Gesamtwirkungsgrad der Turbinenmaschine 100 verbessern.

[0021] Die inneren und äusseren Umfangsdichtungen sind gewöhnlich aus mehreren Lagen ausgebildet, die jeweils in eine Metallmatte gehüllt sind. Die Seitendichtung kann in gleicher Weise aus einer oder mehreren Lagen eines Materials ausgebildet sein, das ebenfalls in einer Metallmatte eingehüllt ist. Jedoch sollten das erste und das zweite Ende der Seitendichtung hinreichend flexibel beschaffen sein, so dass sie sich an die Gestalt der Rückflächen der inneren und der äusseren Umfangsdichtungen anpassen können, um eine gute Abdichtung zwischen der Seitendichtung und der inneren und äusseren Umfangsdichtung zu schaffen.

[0022] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abdichten der Seitenränder benachbarter Brennkammern eines Turbinentriebwerks mit einer Seitendichtung 260, die verlängerte Enden 262/264 aufweist. Die verlängerten Enden der Seitendichtung liegen gegen eine innere und eine äussere Umfangsdichtung 250/254 an und dichten gegen diese ab, um eine Leckage von Verbrennungsgasen zu verhindern.

Bezugszeichenliste

[0023] <tb>100<SEP>Turbinenmaschine <tb>102<SEP>Verdichterabschnitt <tb>104<SEP>Brennkammer <tb>106<SEP>Turbinenabschnitt <tb>202<SEP>Innere Ringraumwand <tb>204<SEP>Äussere Ringraumwand <tb>210<SEP>Übergangsstück <tb>212<SEP>Seitenwandabschnitte <tb>214<SEP>Untere Wandabschnitte <tb>216<SEP>Obere Wandabschnitte <tb>217a<SEP>Flanschfläche <tb>217b<SEP>Flanschfläche <tb>218<SEP>Äussere Dichtungsfläche <tb>219<SEP>Innere Dichtungsfläche <tb>220<SEP>Brennkammern <tb>240<SEP>Seitendichtung <tb>250<SEP>Äussere Umfangsdichtung <tb>254<SEP>Innere Umfangsdichtung <tb>260<SEP>Modifizierte Seitendichtung <tb>262<SEP>Erstes Ende <tb>264<SEP>Zweites Ende

Claims

1. Verfahren zum Abdichten mehrerer Brennkammern an einem Einlassringraum eines Turbinentriebwerks, das aufweist: a) Anordnen mehrerer Brennkammern mit je einem Brennkammerauslass rings um einen Einlassringraum; b) Montieren einer inneren Umfangsdichtung zwischen einer inneren Ringraumwand des Einlassringraums und zugehörigen Flächen jedes der Brennkammerauslässe; c) Montieren einer äusseren Umfangsdichtung zwischen einer äusseren Ringraumwand des Einlassringraums und zugehörigen Flächen jedes der Brennkammerauslässe; und d) Montieren je einer Seitendichtung zwischen jeweils zwei benachbarten Brennkammerauslässen, um einen Zwischenraum zwischen Seiten der Brennkammerauslässe abzudichten, wobei ein erstes Ende jeder Seitendichtung an einer der äusseren Ringraumwand abgewandten Rückseite der äusseren Umfangsdichtung anliegt und sich bezüglich der äusseren Ringraumwand radial nach aussen über im Wesentlichen die gesamte diesbezügliche radiale Höhe der äusseren Umfangsdichtung über die äussere Umfangsdichtung hinaus erstreckt, und wobei ein zweites Ende jeder Seitendichtung an der der inneren Ringraumwand abgewandten Rückseite der inneren Umfangsdichtung anliegt und sich bezüglich der inneren Ringraumwand radial nach innen über im Wesentlichen die gesamte diesbezüglich radiale Höhe der inneren Umfangsdichtung über die innere Umfangsdichtung hinaus erstreckt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Montierens einer inneren Umfangsdichtung ein Montieren mehrerer bogenförmiger Dichtungssegmente zwischen der inneren Ringraumwand und zugehörigen Flächen jedes der Brennkammerauslässe aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt des Montierens einer äusseren Umfangsdichtung ein Montieren mehrerer bogenförmiger Dichtungssegmente zwischen der äusseren Ringraumwand und zugehörigen Flächen jedes der Brennkammerauslässe aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Montieren jeder Seitendichtung ein Montieren der Seitendichtung gegen Rückflächen von Seitenflanschen, die sich entlang der Seiten der Brennkammerauslässe erstrecken, aufweist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Montieren jeder Seitendichtung ferner aufweist: a) Andrücken des ersten Endes jeder Seitendichtung in Kontakt mit der Rückseite der äusseren Umfangsdichtung, so dass sich diese an die Form der Rückseite der äusseren Umfangsdichtung anpasst und gegen diese abdichtet; und b) Andrücken des zweiten Endes jeder Seitendichtung in Kontakt mit der Rückseite der inneren Umfangsdichtung, so dass sich diese an die Form der Rückseite der inneren Umfangsdichtung anpasst und gegen diese abdichtet.