CN101545640A - 采用e形密封件的燃烧罩盖的浮动套环 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种采用E形密封件的燃烧罩盖的浮动套环，该浮动套环包括具有平坦凸缘(30)的金属板套环(22)和预压在环氧树脂块(34)内的E形密封件(23)。该套环(22)安装在相应的燃料喷嘴燃烧管(16)上方，并由平板(24)保持在罩盖组件(10)上。在装配期间，该套环(22)是松弛的，以便该套环浮动，这使得罩盖组件(10)易于安装。在运行期间，用于预压E形密封件(23)的环氧树脂(34)变热并燃烧掉，因此E形密封件(23)张开，并在套环(22)与板(24)之间产生足够高的固定载荷，以阻止套环(22)旋转，从而减小套环磨损。

Description

采用E形密封件的燃烧罩盖的浮动套环
技术领域
本发明涉及燃气涡轮，尤其涉及用于燃气涡轮燃烧单元的燃烧罩盖(cap)的浮动套环。
背景技术
燃气涡轮燃烧系统典型地包括若干燃烧室，并且在各个燃烧室内具有若干燃料喷嘴组件。位于燃料喷嘴上方的是罩盖组件，该罩盖组件配备有相符数目的浮动套环，该浮动套环由保持板保持在相应的埋头孔内。当安装时，这些浮动套环安装在燃料喷嘴燃烧管的外表面上方，并作为漏气限制器。大多数罩盖浮动套环在燃烧运行期间经历严重的磨损并且必须进行更换，从而导致运行成本和可靠性成为严重的问题。对磨损套环的分析表明套环在运行期间的旋转是套环失效的原因。当浮动套环旋转时，套环和背板之间存在摩擦式磨损。
发明内容
本发明是用于燃气涡轮燃烧单元的改进的罩盖浮动套环组件，其减小浮动套环的磨损，从而改善浮动套环的可靠性。浮动套环组件安装在相应的燃料喷嘴燃烧管的上方，并由平板保持在罩盖组件上的埋头孔内。套环组件包括两部分，即，具有平坦凸缘的金属板套环和预压在环氧树脂块内的E形密封件。在装配期间，套环是松弛的，以便套环浮动，从而使罩盖组件易于安装。此特征对现场使用也是很重要的要求。当燃气涡轮开始运行，用于预压E形密封件的环氧树脂变热并燃烧掉，因此E形密封件张开并在套环和板之间产生足够高的固定载荷(seating load)，以阻止套环旋转，从而减小套环磨损。
附图说明
图1是覆盖若干燃料喷嘴组件的罩盖组件的平面图。
图2是图1所示的燃料喷嘴组件的顶部透视图，其中罩盖未覆盖燃料喷嘴组件并且未安装在端盖上。
图3是罩盖组件内部的底部透视图，其示出插入有燃料喷嘴组件的若干埋头孔和由保持板保持在埋头孔内的相应的浮动套环。
图4A是燃料组件的简化的侧视局部剖面图。
图4B是图4A所示燃料组件的一部分的局部侧视剖面图。
图5A是作为本发明套环组件的一部分的E形密封件的侧视剖面图。
图5B是图5A中的E形密封件的顶部平面图。
图6是安装在罩盖组件内并接合燃料喷嘴管的本发明的浮动套环和E形密封件的局部侧视剖面图。
图7是接合燃料喷嘴管并由保持板保持在罩盖组件内的本发明的浮动套环的示意性底部透视图。
具体实施方式
图1示出用于燃气涡轮的燃烧罩盖组件10的顶部平面图，其中五个燃料喷嘴组件12位于罩盖组件10中的五个相应的埋头孔20内。罩盖组件10安装在燃烧室15内。
图2是图1的五个燃料喷嘴组件12的顶部透视图，其示出为栓接到端盖17上。燃料喷嘴组件12中的每个各包括位于相应的燃料喷嘴管16内的燃烧组件14。各个燃料喷嘴管16包括肩部18，其对应于燃料喷嘴管的外径的变化。如下文更详细地说明，燃料喷嘴管16的肩部18接合浮动套环22，该浮动套环22是本发明的浮动套环组件的一部分。
图3是图1所示的罩盖组件10的底部透视图。罩盖组件10包括图1所示的五个埋头孔20。五个相应的浮动套环22位于埋头孔20内，该浮动套环22由附连到罩盖组件10的底侧上的保持板24保持在合适的位置上。板24固定浮动套环的方式在下文中参考图6更详细地说明。
图4A是燃料喷嘴组件12的简化的局部侧视剖面图，其大部分细节与本发明的浮动套环的说明无关。图4A示出燃料喷嘴管16和在横截面上位于管16内的燃烧组件14，以及同样在横截面上位于燃料喷嘴管16的外部上方的浮动套环22。
图4B是图4A所示的燃料喷嘴管16和浮动套环22的一部分的放大剖面图，以更好地显示在浮动套环位于燃料喷嘴管16的外部上方时浮动套环接合燃料喷嘴管16的方式。从图4B中可以看出，燃料喷嘴管16包括构成燃料喷嘴管16的外径变化的肩部18。当由于罩盖组件附连到燃料燃烧组件上而使罩盖组件10内的埋头孔20位于管16上方时，浮动套环22接合燃料燃烧管16的肩部18。
图5A和5B分别是用于在燃烧器运行期间用于将浮动套环22保持在合适位置的密封弹簧23的侧视剖面图和顶部平面图。优选地，从图5A中可以看出，密封弹簧23在横截面上具有类似大写字母“E”的形状，但是应当了解的是，具有其它形状的密封弹簧也可用于本发明。优选地，从图5B中可以看出，密封弹簧23具有大致圆形的平面形状，以允许密封弹簧23也可位于燃料燃烧管16的外部上方。
在优选的E形状的实施例中，密封弹簧23具有形状类似发夹的中央部分28和在一端处连接到中央部分28以完成密封弹簧23的“E”形横截面的两个弯曲端26。从图5A中还可以看出，密封弹簧23的优选的“E”形状导致如下的弹簧构造，该弹簧构造可被压缩以产生反作用于密封弹簧23的压缩的力。应当再次了解的是，具有产生类似反作用力的其它压缩形状的密封弹簧可用于本发明。
图6示出在浮动套环最初安装在燃气涡轮的罩盖组件内时本发明的罩盖浮动套环的设计。如图6所示，罩盖组件10包括肩部32，其被浮动套环22的平坦凸缘30接合。密封弹簧23位于在罩盖10与保持板24之间的平坦凸缘30的上方。从图6中可以看出，密封弹簧23最初被包围在环氧树脂块34内。从图6中还可以看出，浮动套环22本身具有弯曲形状，以便在浮动套环从平坦凸缘30延伸时，浮动套环朝向或远离燃料燃烧管16的侧壁向内和向外弯曲，使得套环22的第一弯曲部36在第一位置处接合管16并且套环22的第二弯曲部38在管肩部18处接合管16。
图7是本发明的浮动套环22的示意性透视图，浮动套环安装在罩盖组件10上，并环绕燃料喷嘴管16。可以再次看出，浮动套环22由保持板24相对于罩盖组件10保持在合适位置上，以便在作为燃料喷嘴组件12的一部分的燃料喷嘴管16插入罩盖组件10时，浮动套环22接合燃料喷嘴管16的外壁。
在燃气涡轮运行期间，最初包围密封弹簧23的环氧树脂块34变热并燃烧掉，因此密封弹簧23能够张开并产生足够高的固定载荷，以在燃气涡轮运行期间阻止浮动套环22围绕燃料喷嘴管16旋转。该载荷施加在肩部32处的罩盖组件10与接合密封弹簧23底侧的保持板24之间。
因此，在本发明中，对于典型的罩盖组件，存在由相应的保持板24保持在罩盖组件10内部的五个浮动套环22。一旦罩盖组件10安装在燃料喷嘴组件12上方，燃料喷嘴14通过埋头孔20安装在罩盖组件10内，其中，燃料喷嘴组件12包括安装在端盖17上的燃料喷嘴14。在最终装配时，浮动套环22放置或者布置在喷嘴管16的外表面上，并最终通过相应密封弹簧23的扩展而保持在合适位置上，该密封弹簧23在最初用于压缩密封弹簧23的环氧树脂块34变热并燃烧掉时产生固定载荷。密封弹簧23的扩展和所产生的固定载荷在燃烧器运行期间阻止浮动套环22旋转。这减小了浮动套环的磨损，以改善浮动套环的可靠性。
尽管参考当前被认为是最实用和优选的实施例说明了本发明，但是应当理解的是，本发明不局限于所公开的实施例，相反，本发明意图涵盖包括在权利要求的精神和范围内的各种改进和等效布置。

Claims (10)

1.一种用于燃烧单元罩盖(10)的浮动套环组件，所述浮动套环组件包括：
套环(22)，其包括用于接合所述罩盖(10)的凸缘(30)，和
密封弹簧(23)，其位于所述凸缘(30)与附连至所述罩盖(10)的板(24)之间，所述密封弹簧(23)在所述套环凸缘(30)与所述板(24)之间产生固定载荷，以相靠所述罩盖(10)保持所述凸缘(30)，从而在燃烧单元(15)运行期间阻止所述套环(22)旋转。
2.根据权利要求1所述的浮动套环组件，其特征在于，所述套环(22)是大致圆形的，并且位于燃料喷嘴燃烧管(16)的外部的上方，以便在所述罩盖(10)附连至所述燃烧单元(15)时接合所述管外部上的肩部(18)。
3.根据权利要求2所述的浮动套环组件，其特征在于，所述密封弹簧(23)是大致圆形的，并且在所述罩盖(10)附连至所述燃烧单元(15)时围绕所述燃料喷嘴燃烧管(16)的外部延伸。
4.根据权利要求2所述的浮动套环组件，其特征在于，所述套环(22)具有在第一位置处接合所述管(16)的第一弯曲部(36)和在所述管肩部(18)处接合所述管(16)的第二弯曲部(38)。
5.根据权利要求1所述的浮动套环组件，其特征在于，在将所述罩盖(10)装配到所述燃烧单元(15)期间，所述套环(22)是松弛的。
6.根据权利要求5所述的浮动套环组件，其特征在于，在将所述罩盖(10)装配到所述燃烧单元(15)期间，所述密封弹簧(23)由环氧树脂(34)保持为处于压缩位置。
7.根据权利要求6所述的浮动套环组件，其特征在于，在燃烧单元运行期间，所述环氧树脂(34)变热并燃烧掉，因此所述密封弹簧(23)解压并在所述套环凸缘(30)与板(24)之间产生固定载荷，以便在燃烧单元(15)运行期间阻止所述套环(22)旋转，从而减小套环磨损。
8.根据权利要求1所述的浮动套环组件，其特征在于，所述密封弹簧(23)在横截面上具有类似大写字母“E”的形状。
9.根据权利要求8所述的浮动套环组件，其特征在于，所述密封弹簧(23)具有形状类似发夹的中央部分(28)和在一端处连接到所述中央部分(28)以完成所述密封弹簧(23)的“E”形横截面的两个弯曲端(26)。
10.根据权利要求1所述的浮动套环组件，其特征在于，所述罩盖(10)包括由所述浮动套环(22)的凸缘(30)接合的肩部(32)。
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