CN107917441B - 燃烧器装置和包括所述燃烧器装置的燃气涡轮发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及燃烧器装置和包括所述燃烧器装置的燃气涡轮发动机。具体而言，一种用于燃气涡轮发动机(100)的燃烧器装置(1)包括以沿轴向滑动的方式彼此伸缩配合的第一管状部件(11)和第二管状部件(13)，其中插入了环形定心和密封器件(14，15)，环形定心和密封器件(14，15)至少包括布置成彼此同轴的定心环形肩部(14)和密封环(15)；所述密封环(15)与所述定心环形肩部(14)沿轴向间隔开，使得定心环形肩部(14)和密封环(15)之间的轴向距离(d)大于所述第一管状部件(11)和所述第二管状部件(13)之间允许的最大轴向移动(w)。

Description

燃烧器装置和包括所述燃烧器装置的燃气涡轮发动机
技术领域
本发明涉及用于燃气涡轮发动机的燃烧器装置和包括所述燃烧器装置的燃气涡轮发动机。
更特别地，本发明优选地涉及用于燃气涡轮发动机的具有顺序燃烧的燃烧器装置，以下描述将纯粹以示例且不意味着失去一般性的方式清楚地提及本发明的使用。
背景技术
如已知的那样，用于燃气涡轮发动机的具有顺序燃烧的燃烧器装置大体包括：第一喷燃器；位于第一喷燃器下游的第一燃烧室；以及混合器，其位于第一燃烧下游，并且在结构上设置成在运行期间将稀释气体掺合至离开第一燃烧室的热气。此外，在混合器下游，燃烧器装置包括第二喷燃器，以及位于第二喷燃器下游的第二燃烧室。
第一喷燃器、第一燃烧室、混合器、第二喷燃器和第二燃烧室布置成彼此处于顺序流体连通。燃料经由对应的第一燃料喷射器引入到第一喷燃器中，燃料立即与来自燃气涡轮发动机的多级压缩机的压缩空气混合，并且在相邻的第一燃烧室内燃烧。额外的燃料经由第二燃料喷射器引入到第二喷燃器中，额外的燃料与来自混合器的热气混合，并且在相邻的第二燃烧室内燃烧。
离开第二燃烧室的高压和高温热气传送到燃气涡轮发动机的后续的多级膨胀涡轮。
为了支承热应力和机械应力两者，第一燃烧室大体由管状壳界定，管状壳通常具有双壳结构且由外部对流和内部膜对流的组合冷却。第一喷燃器通常位于双壳管状壳的内部，在所述管状壳的入口区段处。
更特别地，管状壳大体包括：管状内部部件，其容纳第一喷燃器且界定第一燃烧室；以及管状外部部件，其包封内部管状部件，与内部管状部件略微间隔开，以便形成环形空隙，环形空隙接收来自燃气涡轮发动机的多级压缩机的压缩空气。
燃烧器装置的混合器继而基本包括大致圆柱形的管状部件，它联接到双壳管状壳的远侧端上以用于接收热气流，并且设有许多贯通孔，从而允许来自燃气涡轮发动机的压缩机的压缩空气自由地进入到管状部件中，并且在其中与在朝第二燃烧室引导的混合器内流动的热气混合。
为了允许燃烧器装置自由地沿轴向热扩张，混合器的管状部件大体稳定地联接到对应的支承结构上，并且以沿轴向滑动和在角度上刚性的方式伸缩配合到双壳管状壳的管状内部部件的远侧端上。
更特别地，双壳管状壳的管状内部部件通常设有定心环形肩部，定心环形肩部向外突出且稳定地滑动抵靠在混合器的管状部件的对应的互补形环形匹配部分上。该环形肩部通常具有多边形轮廓，因而防止双壳管状壳相对于混合器的管状部件沿轴向旋转，并且此外在内部容纳密封环，密封环在管状部件的匹配部分处压靠到相同管状部件的内表面上。
令人遗憾的是，在燃气涡轮发动机的正常运行期间，燃烧器装置的各种构件零件用来沿轴向来回移动，从而逐步对环形匹配部分内的混合器的管状部件的内表面的区域引起磨损。从长远观点来看，该磨损表面可阻碍密封环恰当地工作，而且/或者可不能挽回地损坏密封环，所有问题都是由此引起的。
发明内容
本发明的目标是避免与支承体的内表面的正常磨损有关的缺陷。
为了符合这些目标，根据本发明，提供一种用于燃气涡轮发动机的燃烧器装置，它包括以沿轴向滑动的方式彼此伸缩配合的第一管状部件和第二管状部件，其中插入了环形定心和密封器件，环形定心和密封器件至少包括布置成彼此同轴的定心环形肩部和密封环；燃烧器装置的特征在于，所述密封环与所述定心环形肩部沿轴向间隔开，使得定心环形肩部和密封环之间的轴向距离大于所述第一管状部件和所述第二管状部件之间允许的最大轴向移动。
优选但不是必要的，此外燃烧器装置的特征在于，定心环形肩部从所述第一管状部件向外突出，并且稳定地滑动抵靠在第二管状部件的内表面的对应的互补形环形匹配部分上。
优选但不是必要的，此外燃烧器装置的特征在于，所述第一管状部件和第二管状部件中的一者设有在尺寸上设置成容纳所述密封环的环形座部。
优选但不是必要的，此外燃烧器装置的特征在于，环形座部形成于所述第一管状部件上，与所述定心环形肩部沿轴向间隔开，使得密封环和定心环形肩部在彼此间隔开和分开的相应的环形匹配部分处稳定地抵靠所述第二管状部件的内表面。
优选但不是必要的，此外燃烧器装置的特征在于前述权利要求中的任一项，其特征在于，所述定心环形肩部具有多边形轮廓，因而防止所述第一管状部件和第二管状部件的任何相对轴向旋转。
优选但不是必要的，此外燃烧器装置的特征在于，所述第一管状部件界定第一燃烧室，其中发生可燃混合物的燃烧，并且所述第一管状部件此外在内部容纳第一喷燃器，第一喷燃器适于将燃料混合到来自燃气涡轮发动机的压缩机的压缩空气，以用于产生所述可燃混合物。
优选但不是必要的，此外燃烧器装置的特征在于，所述第二管状部件伸缩配合到所述第一管状部件上，以用于接收离开所述第一燃烧室的热气，并且所述第二管状部件设有一系列贯通孔和/或向内突出的管配件，从而允许在所述第二管状部件的外部存在的稀释气体自由地进入到相同第二管状部件中，以用于稀释在第二管状部件内流动的热气。
优选但不是必要的，此外燃烧器装置的特征在于，所述第二管状部件此外在内部容纳第二喷燃器，第二喷燃器适于将燃料混合到在第二管状部件内流动的稀释热气，以用于产生第二可燃混合物，并且此外第二喷燃器至少部分地界定第二燃烧室，其中发生所述第二可燃混合物的燃烧。
优选地，根据本发明，还提供了一种燃气涡轮发动机，它包括：压缩机，其中发生外部空气的压缩而产生压缩空气流；燃烧器组件，其中发生燃料和来自所述压缩机的压缩空气的混合物的燃烧而产生热气流；以及膨胀涡轮，其中发生来自燃烧器组件的热气的膨胀；所述燃气涡轮发动机的特征在于，所述燃烧器组件包括至少一个燃烧器装置，它包括以沿轴向滑动的方式彼此伸缩配合的第一管状部件和第二管状部件，其中插入了环形定心和密封器件，环形定心和密封器件至少包括布置成彼此同轴的定心环形肩部和密封环；所述密封环与所述定心环形肩部沿轴向间隔开，使得定心环形肩部和密封环之间的轴向距离大于所述第一管状部件和所述第二管状部件之间允许的最大轴向移动。
优选但不是必要的，此外燃气涡轮发动机的特征在于，所述定心环形肩部从所述第一管状部件向外突出，并且稳定地滑动抵靠在第二管状部件的内表面的对应的互补形环形匹配部分上。
优选但不是必要的，此外燃气涡轮发动机的特征在于，所述第一和第二管状部件中的一者设有在尺寸上设置成容纳所述密封环的环形座部。
优选但不是必要的，此外燃气涡轮发动机的特征在于，环形座部形成于所述第一管状部件上，与所述定心环形肩部沿轴向间隔开，使得密封环和定心环形肩部在彼此间隔开和分开的相应的环形匹配部分处稳定地抵靠所述第二管状部件的内表面。
优选但不是必要的，此外燃气涡轮发动机的特征在于，所述定心环形肩部具有多边形轮廓，因而防止所述第一管状部件和第二管状部件的任何相对轴向旋转。
优选但不是必要的，此外燃气涡轮发动机的特征在于，所述第一管状部件界定第一燃烧室，其中发生可燃混合物的燃烧，并且所述第一管状部件此外在内部容纳第一喷燃器，第一喷燃器适于将燃料混合到来自燃气涡轮发动机的压缩机的压缩空气，以用于产生所述可燃混合物。
优选但不是必要的，此外燃气涡轮发动机的特征在于，所述第二管状部件伸缩配合到所述第一管状部件上，以用于接收离开所述第一燃烧室的热气，并且所述第二管状部件设有一系列贯通孔和/或向内突出的管配件，从而允许在所述第二管状部件的外部存在的稀释气体自由地进入到相同第二管状部件中，以用于稀释在第二管状部件内流动的热气。
优选但不是必要的，此外燃气涡轮发动机的特征在于，所述第二管状部件此外在内部容纳第二喷燃器，第二喷燃器适于将燃料混合到在第二管状部件内流动的稀释热气，以用于产生第二可燃混合物，并且此外第二喷燃器至少部分地界定第二燃烧室，其中发生所述第二可燃混合物的燃烧。
优选但不是必要的，此外燃气涡轮发动机的特征在于，所述燃烧器组件包括多个所述燃烧器装置，它们围绕燃气涡轮发动机的发动机轴成角度地交错。
附图说明
现在将参照附图来描述本发明，附图显示了本发明的非限制性实施例，其中：
-图1是燃气涡轮发动机的中心区段的一部分的示意性截面图，燃气涡轮发动机设有根据本发明的教导实现的多个燃烧器装置；
-图2是图1中显示的燃烧器装置的示意性侧视图，为了清楚，有些部件被截开且有些部件被移除；
-图3是图2中显示的燃烧器装置的中心区段的放大视图，为了清楚，有些部件被截开且有些部件被移除。
具体实施方式
参照图1，参考标号1总体上表示适合于被包括到燃气涡轮发动机100中的优选具有顺序燃烧的燃烧器装置，其继而特别适于驱动传统发电机(未显示)旋转。
更详细地说，燃气涡轮发动机100优选地基本包括：大致管状的椭圆形外壳101，并且在所述外壳101内：优选多级压缩机102，其中发生外部空气的压缩而产生压缩空气流；燃烧器组件103，其中发生来自压缩机102的压缩空气和燃料的混合物的燃烧而产生热气流；以及优选多级膨胀涡轮104，其位于燃烧器组件103下游，并且其中发生来自燃烧器组件103的热气的膨胀，然后所述热气离开燃气涡轮发动机100。
燃烧器组件103继而包括至少一个燃烧器装置1，以及优选地，在压缩机102的下游不远处优选地围绕燃气涡轮发动机100的发动机轴105成角度地交错的多个燃烧器装置1。
燃气涡轮发动机100的整体结构本身是广为人知的，因而不需要进一步解释。
参照图1和2，各个燃烧器装置1继而基本包括：第一喷燃器2、第一燃烧室3和混合器4，它们全部都基本与燃烧器装置1的主纵向轴线L对齐，而且全部都布置成彼此处于顺序流体连通。
在喷燃器2中，来自压缩机102的压缩空气与由连接到第一燃料供应管线上的对应的燃料喷射器供应的燃料混合而产生可燃混合物，可燃混合物在位于喷燃器2的下游不远处的燃烧室3内燃烧而产生热气流。然后离开燃烧室3的热气流进入到混合器4中，热气在其中与稀释气体混合，稀释气体优选地包括来自压缩机102的压缩空气。
优选地燃烧器装置1额外包括：第二喷燃器5和第二燃烧室6，它们布置成在混合器4的下游彼此处于顺序流体连通，以便与离开混合器4的稀释热气流相交。
在喷燃器5中，稀释热气流再次与来自连接到第二燃料供应管线上的对应的燃料喷射器的燃料混合而产生新的可燃混合物，新的可燃混合物在位于喷燃器5的下游不远处的燃烧室6内燃烧而产生另外的热气。
参照图2，在显示的示例中，特别地，各个燃烧器装置1优选地被包封在优选基本杯形的燃烧器壳体106中，燃烧器壳体106设计成包围喷燃器2、燃烧室3，并且优选地还是混合器4的至少一部分，而且优选稳定地联接到燃气涡轮发动机100的外壳101的对应的凸缘区域上。
更详细地说，参照图2，燃烧器装置1首先包括主管状壳10，主管状壳10优选与燃烧器装置1的纵向轴线L同轴地延伸，并且容纳喷燃器2的一个或多个喷燃器头，而且此外界定燃烧室3，其中发生可燃混合物的燃烧。
优选地，该管状壳10此外具有双壳结构，以便由外部对流和内部膜对流的组合冷却。
换句话说，主管状壳10包括：管状内部部件11，通常称为“内部衬套”，它包围喷燃器2的一个或多个喷燃器头，界定燃烧室3，并且优选最终设有多个流出孔；并且主管状壳10优选还包括管状外部部件12，它至少包封管状内部部件11的与管状内部部件11略微间隔开的近侧区段，以便形成环形空隙或腔体，而且管状外部部件12优选设有冲击开口，以允许冷却空气进入到管状外部部件12和管状内部部件11之间的环形空隙中。
优选地，管状内部部件11和管状外部部件12此外布置成彼此同轴且与燃烧器装置1的纵向轴线L同轴。
混合器4继而优选地包括优选大致圆柱形的管状部件13，管状部件13优选与燃烧器装置1的纵向轴线L基本同轴地延伸，并且以沿轴向滑动的方式伸缩配合到管状壳10的优选大致圆柱形的远侧端上，以用于接收离开燃烧室3的热气。优选地，混合器4的管状部件13此外设有一系列贯通孔和/或向内突出的管配件，从而允许在管状部件13的外部存在的稀释气体(即，来自压缩机102的压缩空气)自由地进入到管状部件13中，并且在其中与在朝第二喷燃器5和第二燃烧室6引导的管状部件13内流动的热气混合。
更详细地说，混合器4优选以沿轴向滑动的方式且优选还以在角度上刚性的方式伸缩配合到管状壳10的管状内部部件11的优选大致圆柱形的远侧端上。
参照图2，优选地混合器4的管状部件13的远侧区段此外在管状部件13的设有所述贯通孔和/或向内突出的管配件的有孔近侧区段的下游容纳喷燃器5的一个或多个喷燃器头，而且此外至少部分地界定燃烧室6，其中发生第二可燃混合物的燃烧。
换句话说，第二喷燃器5优选位于混合器4的管状部件13内，并且第二燃烧室6至少部分地由所述管状部件13的远侧区段界定。
关于伸缩联接，特别地参照图3，管状壳10的远侧端或者更好地管状内部部件11的远侧端以沿轴向滑动的方式且优选地还以在角度上刚性的方式伸缩配合到混合器4的管状部件13中，其中插入了适于防止热气泄漏的环形定心和密封器件。
这些环形定心和密封器件至少包括定心环形肩部14和密封环15或类似的环形密封部件，它们布置成彼此同轴且彼此沿轴向间隔开，使得定心环形肩部14和密封环15之间的轴向距离d大于混合器4的管状部件13和管状壳10的管状内部部件11之间允许的最大轴向移动w。
更详细地说，定心环形肩部14优选在管状壳10的远侧端处从管状内部部件11向外突出，同时保持与管状内部部件11的纵向轴线同轴，即，优选与纵向轴线L同轴，并且稳定地滑动抵靠在管状部件13内表面13i的对应的互补形环形匹配部分14a上，从而使管状内部部件11保持与管状部件13同轴。
优选地，定心环形肩部14此外具有多边形轮廓，因而防止管状部件13相对于管状内部部件11围绕相同管状内部部件11的纵向轴线的任何轴向旋转。
密封环15继而在管状壳10的远侧端处配合到管状内部部件11上，与定心环形肩部14沿轴向间隔开，以便稳定地压靠/抵靠管状部件13的内表面13i，以用于防止热气泄漏。
密封环15和定心环形肩部14之间的轴向距离大于管状内部部件11和管状部件13之间允许的最大轴向移动w。因此密封环15在与环形匹配部分14间隔开和分开的对应的环形匹配部分15a内抵靠管状部件13的内表面13i。
更详细地说，特别参照图3，在显示的示例中，管状壳10的远侧端或者更好地管状内部部件11的远侧端优选额外设有环形座部16，环形座部16与管状内部部件11的纵向轴线同轴，并且直接面对管状部件13的内表面13i。该环形座部16形成于管状内部部件11上，与定心环形肩部14相距最小轴向距离d，最小轴向距离d大于管状内部部件11和管状部件13之间允许的最大轴向移动w，并且环形座部16尤其是在形状/尺寸上设置成稳定地容纳密封环15或类似的环形密封部件。
参照图1和2，优选地，燃烧器装置1此外包括：第二管状壳或护套17，它包封与相同管状部件13略微间隔开的混合器4的管状部件13，优选地以便形成环形空隙或腔体，来自压缩机102的压缩空气在其中流动；并且燃烧器装置1优选还包括过渡管道18，过渡管道18伸缩配合到混合器4的管状部件13的远侧区段上，而且还优选伸缩配合到管状护套17的远侧区段上，并且设计成将离开燃烧室7的热气流朝膨胀涡轮104传送。
优选地，管状部件13此外以沿轴向滑动的方式且以在角度上刚性的方式伸缩配合到第二管状壳或护套17中。
此外，第二管状壳或护套17优选牢固地联接到支承部件(未显示)上，支承部件与燃烧器壳体106和/或燃气涡轮发动机100的外壳101一体地形成，并且优选直接支承混合器4的管状部件13。
燃烧器装置1的一般运行类似于传统燃气涡轮发动机的具有顺序燃烧的燃烧器装置的运行。
关于管状壳10的远侧端和混合器4之间的伸缩联接，在燃烧器装置1的瞬态工作条件期间，管状壳10的管状内部部件11用来在混合器4的管状部件13内沿轴向移动，这是由于不同的热条件和不同的轴向热膨胀系数。
两个构件的产生的往复轴向移动使定心环形肩部14在环形匹配部分14a处磨损管状部件13的内表面13i。密封环15继而来回滑动，同时承靠在管状部件13的内表面13i的与环形匹配部分14分开和间隔开的不同部分上，即，环形匹配部分15a。
由于定心环形肩部14和密封环15(或者更好地容纳密封环15的环形座部16)之间的轴向距离d大于管状壳10的管状内部部件11和混合器4的管状部件13之间允许的最大轴向移动w，环形匹配部分15a永远不会与环形匹配部分14a交迭/交叉。
在管状壳10的管状内部部件11的远侧端和混合器4的管状部件13之间的特定伸缩联接带来的好处有很多。
首先，管状部件13的内表面13i的环形匹配部分15a现在完全复制密封环15的轮廓，而非定心环形肩部14的轮廓，因此显著地延长密封环15的使用期限。
此外，定心环形肩部14和间隔开的密封环15之间的大的距离提供伸缩联接和提高稳定性。
明显地，可对燃烧器装置1和燃气涡轮发动机100作出改变，但不偏离本发明的范围。
例如，使用了定心环形肩部14和沿轴向间隔开的密封环15的伸缩联接还可在混合器4的管状部件13和第二管状壳或护套17之间，或者在管状部件13的远侧区段和过渡管道18的入口之间使用。显然，定心环形肩部14和密封环15之间的轴向距离d必须大于两个构件之间的最大允许轴向移动w。

Claims (10)

1.一种用于燃气涡轮发动机(100)的燃烧器装置(1)，包括以沿轴向滑动的方式彼此伸缩配合的第一管状部件(11)和第二管状部件(13)，其中插入了环形定心和密封器件(14，15)，所述环形定心和密封器件(14，15)至少包括布置成彼此同轴的定心环形肩部(14)和密封环(15)；
所述燃烧器装置(1)的特征在于，所述定心环形肩部(14)和所述密封环(15)布置在所述第一管状部件(11)或所述第二管状部件(13)的同一端部上，且所述密封环(15)与所述定心环形肩部(14)沿轴向间隔开，使得所述定心环形肩部(14)和所述密封环(15)之间的轴向距离(d)大于所述第一管状部件(11)和所述第二管状部件(13)之间允许的最大轴向移动(w)。
2.根据权利要求1所述的燃烧器装置，其特征在于，所述定心环形肩部(14)从所述第一管状部件(11)向外突出，并且稳定滑动地抵靠在所述第二管状部件(13)的内表面(13i)的对应的互补形环形匹配部分(14a)上。
3.根据权利要求1或2所述的燃烧器装置，其特征在于，所述第一管状部件(11)和所述第二管状部件(13)中的一者设有在尺寸上设置成容纳所述密封环(15)的环形座部(16)。
4.根据权利要求3所述的燃烧器装置，其特征在于，所述环形座部(16)形成于所述第一管状部件(11)上，与所述定心环形肩部(14)沿轴向间隔开，使得所述密封环(15)和所述定心环形肩部(14)在彼此间隔开和分开的相应的环形匹配部分(14a，15a)处稳定地抵靠所述第二管状部件(13)的内表面(13i)。
5.根据权利要求1或2所述的燃烧器装置，其特征在于，所述定心环形肩部(14)具有多边形轮廓，因而防止所述第一管状部件(11)和所述第二管状部件(13)的任何相对轴向旋转。
6.根据权利要求1或2所述的燃烧器装置，其特征在于，所述第一管状部件(11)界定第一燃烧室(3)，其中发生可燃混合物的燃烧，而且此外在内部容纳第一喷燃器(2)，所述第一喷燃器(2)适于将燃料混合到来自所述燃气涡轮发动机(100)的压缩机(102)的压缩空气，以用于产生所述可燃混合物。
7.根据权利要求6所述的燃烧器装置，其特征在于，所述第二管状部件(13)伸缩配合到所述第一管状部件(11)上，以用于接收离开所述第一燃烧室(3)的热气，并且所述第二管状部件(13)设有一系列贯通孔和/或向内突出的管配件，从而允许所述第二管状部件(13)的外部存在的稀释气体自由地进入到相同的第二管状部件(13)中，以用于稀释在所述第二管状部件(13)内流动的热气。
8.根据权利要求6所述的燃烧器装置，其特征在于，所述第二管状部件(13)此外在内部容纳第二喷燃器(5)，所述第二喷燃器(5)适于将燃料混合到在所述第二管状部件(13)内流动的稀释的热气以用于产生第二可燃混合物，并且此外至少部分地界定第二燃烧室(6)，其中发生所述第二可燃混合物的燃烧。
9.一种燃气涡轮发动机(100)，包括：压缩机(102)，其中发生外部空气的压缩而产生压缩空气流；燃烧器组件(103)，其中发生燃料和来自所述压缩机(102)的压缩空气的混合物的燃烧而产生热气流；以及膨胀涡轮(104)，其中发生来自燃烧器组件(103)的热气的膨胀；
所述燃气涡轮发动机(100)的特征在于，所述燃烧器组件(103)包括至少一个根据权利要求1至8中的任一项所述的燃烧器装置(1)。
10.根据权利要求9所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述燃烧器组件(103)包括多个所述燃烧器装置(1)，它们围绕所述燃气涡轮发动机(100)的发动机轴(105)成角度地交错。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3623703B1 (en) * 2018-09-14 2022-01-19 ANSALDO ENERGIA S.p.A. Metallic heat-insulating tile for a combustion chamber of a gas turbine

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6425240B1 (en) * 1999-06-22 2002-07-30 Abb Alstom Power Uk Ltd. Combustor for gas turbine engine
CN103443542A (zh) * 2011-04-08 2013-12-11 阿尔斯通技术有限公司 燃气涡轮组件和对应的操作方法
CN105570929A (zh) * 2014-10-31 2016-05-11 阿尔斯通技术有限公司 用于燃气涡轮的燃烧器装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5581230A (en) * 1978-12-15 1980-06-19 Hitachi Ltd Combustor for gas turbine
US6502825B2 (en) * 2000-12-26 2003-01-07 General Electric Company Pressure activated cloth seal
US7857576B2 (en) * 2006-09-11 2010-12-28 Pratt & Whitney Canada Corp. Seal system for an interturbine duct within a gas turbine engine
EP2128524A1 (de) * 2008-05-26 2009-12-02 Siemens Aktiengesellschaft Bauteilanordnung, Brennkammeranordnung und Gasturbine
CH699997A1 (de) * 2008-11-25 2010-05-31 Alstom Technology Ltd Brennkammeranordnung zum Betrieb einer Gasturbine.
WO2015050879A1 (en) * 2013-10-04 2015-04-09 United Technologies Corporation Heat shield panels with overlap joints for a turbine engine combustor
DE102014204466A1 (de) * 2014-03-11 2015-10-01 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Brennkammer einer Gasturbine

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6425240B1 (en) * 1999-06-22 2002-07-30 Abb Alstom Power Uk Ltd. Combustor for gas turbine engine
CN103443542A (zh) * 2011-04-08 2013-12-11 阿尔斯通技术有限公司 燃气涡轮组件和对应的操作方法
CN105570929A (zh) * 2014-10-31 2016-05-11 阿尔斯通技术有限公司 用于燃气涡轮的燃烧器装置

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