CN110617500A - 带有连续弯曲的衬套部段的集成燃烧器喷嘴 - Google Patents

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M.J.休斯
R.P.德富里斯特
K.W.麦马汉
V.J.摩根
I.塞泽尔
N.N.萨拉瓦特
D.特里维迪
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Abstract

一种集成燃烧器喷嘴包含内衬套部段；外衬套部段；以及在内和外衬套部段之间径向地延伸的面板。面板包含前端部、后端部和从前端部轴向地延伸到后端部的侧壁。后端部限定涡轮喷嘴，其具有从前端部周向地偏移的后缘。内衬套部段具有一对密封表面，其中每个沿周向方向限定第一连续曲线。外衬套部段具有一对密封表面，其中每个沿周向方向限定第二连续曲线。在一些实例中，曲线沿周向方向是单调的。还提供了一种分段式环形燃烧器，其包含这种集成燃烧器喷嘴阵列。

Description

带有连续弯曲的衬套部段的集成燃烧器喷嘴
关于政府资金的说明
本公开内容的主题是利用来自美国政府的支持根据合同号DE-FE0023965进行的，其由美国能源部授予。政府对本发明具有某些权利。
技术领域
本公开内容大体上涉及燃气涡轮的领域，并且更特别地，涉及集成燃烧器喷嘴(integrated combustor nozzle)，其在环形燃烧器(annular combustor)内限定分开的燃烧区并且使进入涡轮区段的流加速。该集成燃烧器喷嘴设有连续弯曲的衬套部段(linersegment)，以促进从环形燃烧器安装和移除。
背景技术
一些传统的涡轮机，如燃气涡轮系统，被利用于生成电力。通常，燃气涡轮系统包含压缩机、一个或多个燃烧器以及涡轮。空气可经由其入口吸入到压缩机中，在该处空气通过经过多级旋转叶片和固定喷嘴被压缩。压缩的空气被引导到一个或多个燃烧器，在该处引入燃料，并且点燃并燃烧燃料/空气混合物以形成燃烧产物。该燃烧产物起到涡轮的操作流体的作用。
然后，操作流体流动穿过涡轮中的流体流动路径，该流动路径限定在多个旋转叶片和设置在旋转叶片之间的多个固定喷嘴之间，使得每组旋转叶片和对应的每组固定喷嘴限定涡轮级。当多个旋转叶片旋转燃气涡轮系统的转子时，联接到转子的发电机可从转子的旋转生成动力。涡轮叶片的旋转还引起联接到转子的压缩机叶片的旋转。
近些年中，已经为设计环筒形(can-annular)燃烧系统做出努力，其中第一级涡轮喷嘴与燃烧筒的后端部集成。这些努力已导致所谓的“过渡喷嘴”，其在流进入涡轮区段时使流加速并且转向。
更近期地，如共同受让的美国专利申请公开号2017-027639中所描述，开发努力已将过渡喷嘴技术应用在环形燃烧系统中，致使分段式环形燃烧系统的产生。在分段式环形燃烧系统中，内衬套壳和外衬套壳周向地分段成单独的模块，并且燃料喷射面板的阵列在环形燃烧器的内衬套壳部段和外衬套壳部段之间延伸，以创造一组称为“集成燃烧器喷嘴”的单元。多个燃烧区限定在环形燃烧器内的相邻成对的集成燃烧器喷嘴之间。集成燃烧器喷嘴成形为类似没有前缘的翼型件，并且每个集成燃烧器喷嘴的后缘(后端部)限定涡轮喷嘴，其能够使到涡轮中的燃烧气体流转向并且加速。
为了优化这种燃烧系统的性能，需要沿内衬套壳部段和外衬套壳部段在相邻的集成燃烧器喷嘴之间密封。密封这些部件的最初工作依赖于多个直密封件(straight seal)，其沿衬套壳部段的周向边缘周向地安装到密封件槽部中。此安装方法证明，尤其利用小密封部件，既难以在随后的集成燃烧器喷嘴的安装期间保持密封件的位置，又难以防止密封件在安装随后的集成燃烧器喷嘴时被压碎(或以其它方式损坏)。此外，如果密封件中的一个在安装期间滑出位置，则技术人员面临其从涡轮内的取回的困难任务。
随着先前的密封努力的另一个问题是，由于密封件在集成燃烧器喷嘴的轴向长度之上端部对端部地安装，因此在密封件的轴向部段之间产生泄漏。这种泄漏减少了可用于其它目的、如冷却或燃烧的空气流的量。
最后，集成燃烧器喷嘴的拐弯形状(dogleg shape)和现有的密封努力使得难以移除单个的集成燃烧器喷嘴。因为沿集成燃烧器喷嘴的轴向长度端部对端部地安装多个密封件，所以不可能轴向地移除密封件。结果是，必须通过沿周向方向强制移动集成燃烧器喷嘴来“展开”集成燃烧器喷嘴，并且必须将待移除的集成燃烧器喷嘴从集成燃烧器喷嘴的阵列内的嵌套位置扳下。
发明内容
一种集成燃烧器喷嘴包含内衬套部段；外衬套部段；以及在内和外衬套部段之间径向地延伸的面板。面板包含前端部、后端部和从前端部轴向地延伸到后端部的侧壁。后端部限定涡轮喷嘴，其具有从前端部周向地偏移的后缘。内衬套部段具有一对密封表面，其中每个沿周向方向限定第一连续曲线。外衬套部段具有一对密封表面，其中每个沿周向方向限定第二连续曲线。在一些实例中，曲线沿周向方向是单调的。还提供了一种分段式环形燃烧器，其包含这种集成燃烧器喷嘴的阵列。
具体地，根据本文中所提供的一个方面，集成燃烧器喷嘴包含：内衬套部段；设置成与内衬套部段相对的外衬套部段；在内衬套部段和外衬套部段之间径向地延伸的面板，该面板具有前端部、后端部、从前端部轴向地延伸到后端部的第一侧壁和与第一侧壁相对并且从前端部轴向地延伸到后端部的第二侧壁，该后端部限定了涡轮喷嘴，其具有从前端部周向地偏移的后缘；其中，内衬套部段具有紧邻第一侧壁的第一密封表面和紧邻第二侧壁的第二密封表面，第一密封表面和第二密封表面中的每个限定了周向方向上的第一连续曲线；其中，外衬套部段具有紧邻第一侧壁的第三密封表面和紧邻第二侧壁的第四密封表面，第三密封表面和第四密封表面中的每个限定了沿周向方向的第二连续曲线。
根据本文中所提供的另一个方面，分段式环形燃烧器包含：集成燃烧器喷嘴的周向阵列，每个集成燃烧器喷嘴是相同的；其中，每个集成燃烧器喷嘴包括：内衬套部段；设置成与内衬套部段相对的外衬套部段；在内衬套部段和外衬套部段之间径向地延伸的面板，该面板具有前端部、后端部、从前端部轴向地延伸到后端部的第一侧壁、以及与第一侧壁相对的并且从前端部轴向地延伸到后端部的第二侧壁，该后端部限定了涡轮喷嘴，其具有从前端部周向地偏移的后缘；其中，内衬套部段具有紧邻第一侧壁的第一密封表面和紧邻第二侧壁的第二密封表面，第一密封表面和第二密封表面中的每个限定沿周向方向的第一连续曲线；其中，外衬套部段具有紧邻第一侧壁的第三密封表面和紧邻第二侧壁的第四密封表面，第三密封表面和第四密封表面中的每个限定了沿周向方向的第二连续曲线。
实施方案1. 一种集成燃烧器喷嘴，其包括：
内衬套部段；
外衬套部段，其设置成与所述内衬套部段相对；
面板，其在所述内衬套部段和所述外衬套部段之间径向地延伸，所述面板具有前端部、后端部、从所述前端部轴向地延伸到所述后端部的第一侧壁、以及与所述第一侧壁相对的并且从所述前端部轴向地延伸到所述后端部的第二侧壁，所述后端部限定了涡轮喷嘴，其具有从所述前端部周向地偏移的后缘；
其中，所述内衬套部段具有紧邻所述第一侧壁的第一密封表面和紧邻所述第二侧壁的第二密封表面，所述第一密封表面和所述第二密封表面中的每个限定了沿所述周向方向的第一连续曲线；并且
其中，所述外衬套部段具有紧邻所述第一侧壁的第三密封表面和紧邻所述第二侧壁的第四密封表面，所述第三密封表面和所述第四密封表面中的每个限定了沿所述周向方向的第二连续曲线。
实施方案2. 根据实施方案1所述的集成燃烧器喷嘴，其中，所述第一连续曲线和所述第二连续曲线是相同的。
实施方案3. 根据实施方案1所述的集成燃烧器喷嘴，其中，所述第一连续曲线和所述第二连续曲线沿所述周向方向是单调的。
实施方案4. 根据实施方案1所述的集成燃烧器喷嘴，其中，所述第一连续曲线和所述第二连续曲线中的一个包括沿所述径向方向的拐点。
实施方案5. 根据实施方案1所述的集成燃烧器喷嘴，其中，所述内衬套部段的第一密封表面和第二密封表面各限定具有深度的密封件槽部。
实施方案6. 根据实施方案5所述的集成燃烧器喷嘴，其中，所述第一密封表面中的第一密封件槽部的深度等于所述第二密封表面中的第二密封件槽部的深度。
实施方案7. 根据实施方案5所述的集成燃烧器喷嘴，其中，所述第一密封表面和所述第二密封表面中的至少一个的密封件槽部的深度沿所述内衬套部段的轴向长度改变。
实施方案8. 根据实施方案1所述的集成燃烧器喷嘴，其中，所述外衬套部段的第三密封表面和第四密封表面各限定具有深度的密封件槽部。
实施方案9. 根据实施方案8所述的集成燃烧器喷嘴，其中，所述第三密封表面中的第三密封件槽部的深度等于所述第四密封表面中的第四密封件槽部的深度。
实施方案10. 根据实施方案8所述的集成燃烧器喷嘴，其中，所述第三密封表面和所述第四密封表面中的至少一个中的所述密封件槽部的深度沿所述外衬套部段的轴向长度改变。
实施方案11. 一种分段式环形燃烧器，其包括：
周向阵列的集成燃烧器喷嘴，每个集成燃烧器喷嘴是相同的；
其中，每个集成燃烧器喷嘴包括：
内衬套部段；设置成与所述内衬套部段相对的外衬套部段；
在所述内衬套部段和所述外衬套部段之间径向地延伸的面板，所述面板具有前端部、后端部、从所述前端部轴向地延伸到所述后端部的第一侧壁、以及与所述第一侧壁相对的并且从所述前端部轴向地延伸到所述后端部的第二侧壁，所述后端部限定了涡轮喷嘴，其具有从所述前端部周向地偏移的后缘；
其中，所述内衬套部段具有紧邻所述第一侧壁的第一密封表面和紧邻所述第二侧壁的第二密封表面，所述第一密封表面和所述第二密封表面中的每个限定了沿所述周向方向的第一连续曲线；并且
其中，所述外衬套部段具有紧邻所述第一侧壁的第三密封表面和紧邻所述第二侧壁的第四密封表面，所述第三密封表面和所述第四密封表面中的每个限定了沿所述周向方向的第二连续曲线。
实施方案12. 根据实施方案11所述的分段式环形燃烧器，其中，所述第一连续曲线和所述第二连续曲线是相同的，以便能够通过在大体上轴向方向上撤下第一集成燃烧器喷嘴来从所述阵列移除第一集成燃烧器喷嘴。
实施方案13. 根据实施方案11所述的分段式环形燃烧器，其中，所述第一连续曲线和所述第二连续曲线沿所述周向方向是单调的。
实施方案14. 根据实施方案11所述的分段式环形燃烧器，其中，所述第一连续曲线和所述第二连续曲线中的一个包括沿径向方向的拐点。
实施方案15. 根据实施方案11所述的分段式环形燃烧器，其中，所述内衬套部段的第一密封表面和第二密封表面各限定具有深度的密封件槽部。
实施方案16. 根据实施方案15所述的分段式环形燃烧器，其中，所述第一密封表面中的第一密封件槽部的深度等于所述第二密封表面中的第二密封件槽部的深度。
实施方案17. 根据实施方案15所述的分段式环形燃烧器，其中，所述第一密封表面和所述第二密封表面中的至少一个的密封件槽部的深度沿所述内衬套部段的轴向长度改变。
实施方案18. 根据实施方案11所述的分段式环形燃烧器，其中，所述外衬套部段的第三密封表面和第四密封表面各限定具有深度的密封件槽部。
实施方案19. 根据实施方案18所述的分段式环形燃烧器，其中，所述第三密封表面中的第三密封件槽部的深度等于所述第四密封表面中的第四密封件槽部的深度。
实施方案20. 根据实施方案18所述的分段式环形燃烧器，其中，所述第三密封表面和所述第四密封表面中的至少一个中的所述密封件槽部的深度沿所述外衬套部段的轴向长度改变。
附图说明
针对本领域普通技术人员的说明书阐述了本系统和方法的完整且能够实现的公开内容，包含使用该系统和方法的最佳模式。说明书参考附图，在其中：
图1是可结合本公开内容的各种实施例的示例性燃气涡轮的功能框图；
图2是根据本公开内容的至少一个实施例的示例性分段式环形燃烧器的上游视图，其可用作图1的燃气涡轮的燃烧区段；
图3是根据传统设计的三个燃料喷射模块安装至其的(图2的分段式环形燃烧器的)三个周向相邻的集成燃烧器喷嘴的下游透视视图；
图4是根据本公开内容的两个周向相邻的集成燃烧器喷嘴的俯视透视视图，包含说明了密封件的前端部的第一呼出气泡(call-out bubble)和说明了密封件凹部的第二呼出气泡；
图5是根据本公开内容的一个方面设置在非一致宽度的凹部中的一致宽度的密封件的示意图示，包含说明了对称的密封件凹部的第一标注和说明了不对称的密封件凹部的第二标注；
图6是根据本公开内容的另一个方面设置在一致宽度的凹部中的非一致宽度的密封件的示意图示，包含说明了具有第一宽度的密封件的部分的第一标注和说明了具有不同于第一宽度的第二宽度的密封件的部分的第二标注；
图7是根据本公开内容的图4的集成燃烧器喷嘴中的一个的侧透视视图，包含说明了用于内衬套密封件的后端部槽部的第一呼出气泡和说明了用于外衬套密封件的后端部槽部的第二呼出气泡；
图8是可与本集成燃烧器喷嘴一起使用的外衬套密封件的侧透视视图；
图9是图8的外衬套密封件的俯视平面视图；
图10是可与该集成燃烧器喷嘴一起使用的内衬套密封件的侧透视视图；
图11是图8的外衬套密封件的后端部的示意性侧视图，说明了多层片密封件；
图12是附接到图8的外衬套密封件的前端部的锚固件的示意性透视视图，在其中锚固件限定了用于移除外衬套密封件的通孔；
图13是附接到图8的外衬套密封件的前端部的锚固件的示意性透视视图，在其中锚固件从该锚固件的上表面限定了凹口用于移除外衬套密封件；
图14是附接到图8的外衬套密封件的前端部的锚固件的示意性透视视图，在其中锚固件从该锚固件的底部表面限定了凹口用于移除外衬套密封件；
图15是根据本公开内容的一方面的安装在锚固件内的图8的外衬套密封件的前端部的示意性透视视图；
图16是图15的外衬套密封件和锚固件的示意性横截面侧视图；并且
图17是根据本公开内容的另一个方面的如安装在密封件槽部的前端部内的图15的外衬套密封件和锚固件的示意性横截面侧视图；
图18是三个周向相邻的集成燃烧器喷嘴的从前向后看透视视图，其中一个被部分移除；
图19是图18的集成燃烧器喷嘴的从内向外看透视视图，如从内衬套部段所示，其中集成燃烧喷嘴中的一个被进一步移除；
图20是图18的集成燃烧器喷嘴的从后向前看透视视图，如从集成燃烧器喷嘴的后端部所示；以及
图21是图18的集成燃烧器喷嘴的从前向后看透视视图，在其中完全移除了集成燃烧器喷嘴中的一个。
具体实施方式
现在将详细参考本公开内容的各种实施例，其一个或多个示例在附图中说明。详细描述使用了数字和字母标记来指代附图中的特征。附图和描述中的类似或相似的标记已用于指代本公开内容的类似或相似的零件。
为清楚地描述本集成燃烧器喷嘴，某些术语将用于指代和描述本公开内容的范畴内的相关机器部件。在可能的范围内，将以与公认的术语含义一致的方式使用和采用通用的行业术语。除非另有规定，否则应该对这种术语给出与本申请的上下文和所附权利要求书的范畴一致的广义解释。本领域普通技术人员将认识到，通常可使用若干不同的或重叠的术语来指代特别的部件。本文中可能描述为单个零件的，可包含并且在另一上下文中被引用为由多个部件组成。备选地，本文中可能描述为包含多个部件的，可在别处当作单个集成零件。
此外，如以下所描述的，本文中可经常使用若干描述性术语。术语“第一”、“第二”和“第三”可互换使用以将一个部件与另一个区分开，并且不旨在表示单独部件的位置或重要性。
如本文中所使用的，“下游”和“上游”是表明相对于流体、如通过涡轮发动机的工作流体的流动的方向的术语。术语“下游”对应流体的流动的方向，并且术语“上游”指的是与流动相对的方向(即，流体流动来自的方向)。没有任何进一步特指的术语“前”和“后”指的是相对位置，其中“前”用于描述位于朝向发动机的前部(或压缩机)端部或朝向燃烧器的入口端部的部件或表面，并且“后”用于描述位于朝向发动机的后部(或涡轮)端部或朝向燃烧器的出口端部的部件。术语“内部”用于描述紧邻于涡轮轴的部件，而术语“外部”用于描述在涡轮轴的远端的部件。
常常需要描述处于不同的径向、轴向和/或周向位置处的零件。如图1中所示，“A”轴线表示轴向定向。如本文中所使用的，术语“轴向的”和/或“轴向地”指的是物体沿轴线A的相对位置/方向，其大体上与燃气涡轮系统的旋转轴线平行。如本文中还使用的，术语“径向的”和/或“径向地”指的是物体沿轴线“R”的相对位置或方向，其仅在一处与轴线A相交。在一些实施例中，轴线R大体上垂直于轴线A。最后，术语“周向的”指的是围绕轴线A(例如，轴线“C”)的移动或位置。术语“周向的”可指的是围绕相应的物体(例如，转子)的中心延伸的范围。
本文中所使用的术语仅用于描述特别的实施例的目的，并且不旨在是限制性的。如本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包含复数形式，除非上下文另有清楚说明。还将理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包括了”指定所规定的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组。
通过解释而非限制的方式提供每个示例。事实上，对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离其范畴或精神的情况下，可以进行修改和变化。例如，作为一个实施例的部分说明或描述的特征可用在另一个实施例上以产生又另一实施例。因此，本公开内容旨在覆盖如落入所附权利要求书及其等同物的范畴内的这些修改和变化。
虽然为了说明的目的，将在用于基于陆地的发电燃气涡轮的分段式环形燃烧系统的上下文中一般性地描述本公开内容的示例性实施例，但是本领域普通技术人员将容易认识到，本公开内容的实施例可应用到任何类型的用于涡轮机的燃烧器，并且除非在权利要求书中具体地叙述，否则不限于用于基于陆地的发电燃气涡轮的环形燃烧系统。
现在参照附图，图1示意性地说明了示例性燃气涡轮10。燃气涡轮10通常包含入口区段12、设置在入口区段12的下游的压缩机14、设置在压缩机14的下游的燃烧区段16、设置在燃烧区段16的下游的涡轮18和设置在涡轮18的下游的排出区段20。另外，燃气涡轮10可包含将压缩机14联接到涡轮18的一个或多个轴22(也称为“转子”)。
在操作期间，空气24流动穿过入口区段12并且进入压缩机14中，在该处空气24逐渐压缩，从而将压缩的空气26提供到燃烧区段16。至少一部分压缩的空气26在燃烧区段16内与燃料28混合并且燃烧，以产生燃烧气体30。燃烧气体30从燃烧区段16流入涡轮18中，在该处热能和/或动能从燃烧气体30传递到附接到轴22的转子叶片(未示出)，从而使轴22旋转。然后，机械旋转能量可用于各种目的，如经由联接到轴22的发生器21为压缩机14提供动力和/或生成电力。然后，离开涡轮18的燃烧气体30可从燃气涡轮10经由排出区段20排出。
图2根据本公开内容的各种实施例提供燃烧区段16的上游(即，从后向前看)视图。如图2中所示，燃烧区段16可以是环形燃烧系统且，更具体地，是分段式环形燃烧器36，在其中集成燃烧器喷嘴100的阵列围绕燃气涡轮10的轴向中心线38周向地布置。轴向中心线38可与燃气涡轮轴22一致。分段式环形燃烧系统36可至少部分地由外壳体32包围，其有时指的是压缩机排气壳体。从压缩机14接收压缩的空气26(图1)的压缩机排气壳体32可至少部分地限定高压空气增压室34，其至少部分地包围燃烧器36的各种部件。如以上所描述，压缩的空气26用于燃烧和用于冷却燃烧器硬件。
分段式环形燃烧器36包含集成燃烧器喷嘴100的周向阵列。每个集成燃烧器喷嘴100包含内衬套部段106、与内衬套部段106径向地分开的外衬套部段108、以及在内衬套部段106和外衬套部段108之间径向地延伸的中空或半中空的面板110，从而通常限定了“I”形的组件。面板110把燃烧室分成流体地分开的燃烧区的环形阵列。
在分段式环形燃烧器36的上游端处，燃料喷射模块300在每对面板110之间周向地并且在内衬套部段106和外衬套部段108之间径向地延伸。燃料喷射模块300将燃料/空气混合物从燃烧装置(burner)、旋流燃料喷嘴(旋流器)或束管式燃料喷嘴(例如，如图3中所示)引入到燃烧区中。每个燃料喷射模块300具有至少一个供应燃料喷射模块300的燃料导管，其出于说明的目的由圆圈表示。如果期望用于更大的操作范围(例如，调低)和更低的排放，面板110还可在燃烧区的下游的一个或多个级中引入燃料，该燃烧区由通过燃料喷射模块300传送的燃料/空气混合物的喷射所创造。
图3说明了一组三个相应的集成燃烧器喷嘴1000，其根据传统实践(例如，如在共同受让的美国专利申请公开号2017-027639中描述的)以三个示例性燃料喷射模块1300组装。每个集成燃烧器喷嘴1000包含内衬套部段1106、外衬套部段1108、以及在内衬套部段1106和外衬套部段1108之间延伸的中空或半中空的燃料喷射面板1110。每个燃料喷射面板1110包含前部分1112和后部分1114。后部分1114限定传统燃气涡轮中的第一级涡轮喷嘴的形状。前部分1112和后部分1114由一对侧壁(其中一个示出为吸力侧壁1118)连接。
当安装所有集成燃烧器喷嘴1000时，相应的内衬套部段1106限定燃烧室的内边界，并且相应的外衬套部段1108限定燃烧室的外边界(如图2中所示)。
在图3中所示的示例性实施例中，外衬套部段1108可设有冲击冷却面板1178，其与外衬套部段1108径向地间隔开，并且其包含与外衬套部段1108和相应的冲击冷却面板1178之间的间隙成流体连通的多个冲击孔1182。内衬套部段1106可相似地冷却。
分段式环形燃烧系统1036还包含多个环形布置的燃料喷射模块1300，其中每个可在两个周向相邻的燃料喷射面板1100之间周向地且/或至少部分地在相应的内衬套部段1106和外衬套部段1108之间径向地延伸。燃料喷射模块1300可包含束管式燃料喷嘴，其包含延伸通过一个或多个燃料增压室(fuel plenum)(未示出)的多个预混合管1322，该燃料增压室限定在轴向地分开的板1316,1360之间。在传统设计的示例性构造中，燃料喷射模块1300的多个预混合管1322可布置到第一管子集1356和第二管子集1358中。燃料可经由燃料导管1382和/或1392供应到第一管子集1356和第二管子集1358中。
当然，可使用其它布置。的确，束管式燃料喷嘴可由任何种类的燃料喷嘴或燃烧装置(如旋流燃料喷嘴或旋流器)替代。
在内衬套部段1106和外衬套部段1108之间径向地延伸的燃料喷射面板1110具有从前端部1112到后端部1114沿周向方向弯曲的形状，以使燃烧产物30到涡轮区段18中的流转向和加速。另外，燃料喷射面板1110可包含沿径向方向的高度差异，使得燃料喷射面板1110的前端部1112具有比后端部1114更大的高度。
传统设计中的内和外衬套部段1106,1108构造成带有拐弯形状(dogleg shape)，以大致反映燃料喷射面板1110的弯曲形状，并且每个衬套部段1106,1108的相邻密封表面(例如，1122a,1122b)以相对于彼此倾斜的角度设置。这种构造使沿相邻内衬套部段1106之间和相邻外衬套部段1108之间的接头1122的密封具有挑战性。
在图3中所示的传统构造中，密封表面1122a,1122b设有C形槽部或开放的通道，其大体上沿密封表面1122a,1122b的长度延伸，并且在其内端部对端部地(end-to-end)安装多个直密封部件(未示出)，以密封相邻衬套1106和/或1108之间的接头1122。已知与单个部件密封件相比较，使用多个密封件会导致例如在密封部件之间更大的泄漏。
此外，在传统构造中，需要单独安装密封部件(未示出)，因为每个集成燃烧器喷嘴1000安装到燃气涡轮10中。因此，在集成燃烧器喷嘴1000之后，相应的(两个或更多)密封部件在周向(侧向)方向上插入到沿第一集成燃烧器喷嘴1000的密封表面1122a,1122b所限定的C形槽部中，且然后周向相邻的集成燃烧器喷嘴1000机动就位。在安装随后的集成燃烧器喷嘴1000的同时将多个密封件保持在槽部内相应的位置中并且防止密封件从相应的槽部中脱落是困难的，并且必须小心以防止密封部件被压碎或损坏的方式来安装随后的集成燃烧器喷嘴1000。
另外，集成燃烧器喷嘴1000的拐弯形状和使用多个端部对端部密封件使移除任何给定的集成燃烧器喷嘴1000难以实现。这种移除需要移除给定的集成燃烧器喷嘴1000和若干相邻的集成燃烧器喷嘴1000的前(入口)端部处的密封件、通过将它们的前端部从给定的集成燃烧器喷嘴1000周向地推离以“展开(fanning out)”相邻的集成燃烧器喷嘴、然后从其在阵列中的位置扭拧给定的集成燃烧器喷嘴1000。随着将集成燃烧器喷嘴1000重新放置，移除过程还可能导致后密封件的损坏。
如图4至21中所示，通过本集成燃烧器喷嘴100及其连续的密封件140和160来处理这些问题。
图4说明了一对周向相邻的集成燃烧器喷嘴100，如从前端部112所示。每个集成燃烧器喷嘴100包含内衬套部段106、与内衬套部段106径向地分开的外衬套部段108、以及在内衬套部段106和外衬套部段108之间径向地延伸的面板110。面板110包含第一(压力)侧壁116和第二(吸力)侧壁118，其在后端部114处相交以限定涡轮(一级)喷嘴。为清楚起见，未示出燃料喷射模块(如以上所描述的)，但应理解为定位在集成燃烧器喷嘴100的前端部112处的面板110之间。
内衬套部段106包含第一密封表面130和第二密封表面134，这两者都在轴向方向上延伸并且在从前端部112到后端部114的周向方向上连续地弯曲(图7中示出)。在一个实施例中，密封表面130,134还可在径向方向上弯曲，可选地带有一个或多个拐点(inflection point)。
同样地，外衬套部段108包含第一密封表面150和第二密封表面154，这两者都在轴向方向上延伸并且在从前端部112到后端部114的周向方向上连续地弯曲。在一个实施例中，密封表面150,154还可在径向方向上弯曲，可选地具有一个或多个拐点。
为便于安装和移除集成燃烧器喷嘴100及其相应的密封件140,160，根据下文的参数，内和外衬套部段106,108沿其相应的密封表面130,134,150,154设有弯曲形状。如以上所描述的，第一参数是，弯曲形状沿周向方向是连续的。在一些实例中，弯曲形状沿周向方向可能是“单调的”，意即，从密封表面130,134,150,154的前端部到后端部移动，曲线具有恒定半径并且不具有拐点，其中曲线的半径改变(增大或减小)以引起曲线的凹度的改变。(应当注意，如以下所描述的，密封表面130,134,150,154可包含仅在径向方向上的一个或多个拐点。)在一些实例中，弯曲形状可具有从前端部112到后端部114连续减小的半径，如可由抛物线或椭圆限定。
第二参数是，弯曲形状不能与面板110的任何部分相交，包含后端部114。因为面板110是离散单元，其设计成带有燃料传送通路以将燃料传送到下游燃烧区以及分开的空气通路以确保面板110的充分冷却，干扰通过面板110的流体的流动是不期望的，并且会使相邻的集成燃烧器喷嘴100的密封进一步复杂化。
第三参数是，相同的弯曲轮廓用于内衬套部段106和外衬套部段108。换言之，弯曲轮廓径向地通过内衬套部段106和外衬套部段108两者转变。这种构造允许在大致上轴向方向上安装和移除单独的集成燃烧器喷嘴100，沿曲线将集成燃烧器喷嘴100推入到位置中或从位置中拉出(如图18至21中所示)。
再另一个参数是，所有的集成燃烧器喷嘴100在内衬套部段106和外衬套部段108的密封表面130,134,150,154的弯曲轮廓上是相同的。没有略微不同于其它集成燃烧器喷嘴100的“关键的”集成燃烧器喷嘴100，以稳固集成燃烧器喷嘴100的环形阵列的位置。相反，因为每个集成燃烧器喷嘴100相同地成形，所以可从环形阵列移除任何集成燃烧器喷嘴100而不置换相邻的集成燃烧器喷嘴100。在单个集成燃烧器喷嘴100需要检查或维护的情况下，这种布置简化并缩短了维护间隔。
再次返回图4，在内衬套部段106上，第一密封表面130限定第一密封件槽部132，并且第二密封表面134限定第二密封件槽部136。第一内衬套部段106的第一密封件槽部132与第二内衬套部段106的第二密封件槽部136配合，以限定凹部135，内衬套密封件140安装在其内。
在外衬套部段108上，第一密封表面150限定第一密封件槽部152，并且第二密封表面154限定第二密封件槽部156。如图4中的第一呼出气泡中所示，第一外衬套部段108的第一密封件槽部152与第二外衬套部段108的第二密封件槽部156配合，以限定凹部155，外衬套密封件160安装在其内。如图4中的第二呼出气泡中所示，当外衬套密封件160完全安装在凹部155中时，外衬套密封件160的前端部162设置在限定在密封表面150,154之间的密封件槽部152,156内。
密封件槽部132,136,152和/或156可垂直(即，成直角)于相应的密封表面130,134,150,154，并且可关于接头122对称地确定尺寸和成形，其中每个密封件槽部从密封表面以一致的距离向内延伸(如图5中沿平面A-A的第一标注中所示)。备选地，密封件槽部132,136,152和/或156可相对于相应的密封表面130,134,150,154以一定角度设置，并且可关于接头122不对称地确定尺寸和成形(如图5中沿平面B-B的第二标注中所示)。
图5示意性地说明了一致宽度W的内衬套密封件140，其安装在深度沿轴向长度变化的凹部中。密封件140以图5中的阴影且以沿平面A-A和平面B-B截取的标注中的斜剖线标识。
用实线表示第一内衬套部段106b的密封表面130和第二(相邻)内衬套部段106b的密封表面136。如所示，密封表面130,136定位成带有在相邻的集成燃烧器喷嘴100之间的接头122处的略微的周向间隙124。由于集成燃烧器喷嘴100在分段式环形燃烧系统36的操作期间的热膨胀，预期由接头122所限定的较小间隙124将至少部分地闭合。
点虚线(dotted line)表示两个相邻内衬套部段106a,106b的标称密封件槽部132',136'，“标称”意为当密封件槽部132,136沿密封表面130,134的轴向长度均匀地分布在间隙124的每侧上时密封件槽部132,136的闭合壁的普通位置。
沿平面A-A的第一标注示意性地表示位于沿密封件槽部132,136的轴向长度定位的给定平面A-A处的一对相邻密封件槽部132',136'。密封件槽部132',136'关于接头122对称地设置，并且从相应的密封表面130,134以一致的第一深度(D1)向内延伸。密封件140设置在由密封件槽部132,136所限定的凹部135内。凹部135'具有体积V1。
根据本文中所提供的另一方面，横点虚线(dashed-dotted line)表示两个内衬套部段106a,106b的定制密封件槽部132'',136''。定制密封件槽部132'',136''从间隙124沿内衬套部段106a,106b的轴向长度以不同的距离间隔，创造了局部区域，在该处凹部135具有更大的体积。
沿平面B-B的第二标注示意性地说明这种构造，在其中密封件槽部132,134关于接头122不对称。在此示例性实施例中，密封件槽部132''从密封表面130以第二深度D2向内延伸，而密封件槽部136''从密封表面134以第三深度D3向内延伸，该第三深度D3不同于深度D2。因此，在安装和操作期间，密封件140可设置在由密封件槽部132,136所限定的凹部135内的任何位置。在此区域中，凹部135''具有体积V2。在示例性实施例中，体积V1少于体积V2。
备选地，或此外，密封件槽部132,136(或152,156)可沿相应的衬套部段108,106的轴向长度的至少一部分关于接头122对称。在一些情况下，如沿平面B-B截取的标注中所示的那些，密封件槽部132,136(或152,156)可具有相对于密封表面130,134(或150,154)的成角定向，其在相应的衬套部段106,108的轴向长度上改变。即是说，密封件槽部132,136(或152,156)可在一些区域(area)中定向成垂直于密封表面130,134(或150,154)并且可在其它区域中定向成相对于密封表面130,134(或150,154)呈斜角。
内衬套部段106的密封件槽部132,136可具有与外衬套部段108的密封件槽部152,156相同的深度。备选地，可期望集成燃烧器喷嘴100的吸力侧118上的密封件槽部132,152在其轴向长度上具有相同的(多个)深度，而集成燃烧器喷嘴100的压力侧116上的密封件槽部136,156在轴向长度上具有相同的(多个)深度，其可或可不与在吸力侧118上的密封表面132,152上所使用的那些相同。
图6示意性地说明本公开内容的一个实施例，在其中内衬套密封件140(或外衬套密封件160)具有沿密封件140(或160)的轴向长度变化的宽度(W)。如图5一样，密封表面130,134利用实线说明，密封件在主图像中画为阴影线并且在标注中以斜剖线示出，并且密封件槽部132,136利用点虚线示出。密封件槽部132,136具有与相邻密封表面130,134之间所限定的间隙124一致的深度(例如，D1)。然而，密封件130具有变化的宽度。
在沿平面E-E截取的第一标注中，密封件130具有第一宽度W1。在沿平面F-F截取的第二标注F-F中，密封件130具有第二宽度W2。在示例性实施例中，第一宽度W1小于第二宽度W2，尽管其它构造可为可能的。
如图6中所示，通过在局部区域中优化密封件140(或160)的形状，且/或如图5中所示，通过优化密封件槽部132,136(或152,156)的形状，促进密封件在轴向方向上的安装和移除，同时最小化密封件自身周围的泄漏。例如，如果整个密封件槽部132,136(或152,156)设有更大的横截面面积，且/或如果整个密封件140(或160)被给定更窄的宽度，围绕密封件140(或160)的泄漏流将明显更高。使用更大横截面面积和/或更小周向宽度的选择性局部区域实现针对本分段式环形燃烧系统36的成功操作所需的密封性能。
图7说明了单个集成燃烧器喷嘴100，在其中内衬套密封件140和外衬套密封件160安装在内衬套部段106和外衬套部段108中的相应的槽部(132,152)中。如所说明的，面板110在内衬套部段106和外衬套部段108之间径向地延伸，并且包含多个喷射出口170，从其中燃料/空气混合物被引入到二次燃烧阶段中。集成燃烧器喷嘴100的后端部114具有翼型件形状，带有后缘174，使人联想到一级涡轮喷嘴，以使燃烧产物30到涡轮区段18中的流转向和加速(图1中所示)。
外衬套密封件160(图8和图9中分开所示)具有前端部162、后端部166以及在前端部162和后端部166之间延伸的中间区段164。如以上所述，外衬套密封件160的前端部162装配在外衬套部段108的密封表面150中的密封件槽部152内。
在所说明的实施例中，密封件槽部152(或156)在外衬套部段108的前端部112处开放，并且在外衬套部段108的后端部114处闭合。外衬套密封件160的安装可通过在轴向方向上将密封件160的后端部166插入到凹部155中来完成，该凹部155由两个相邻的燃气涡轮部件(即，两个集成燃烧器喷嘴100)的每个周向密封表面150,154中的相应的密封件槽部152,156所限定，其中密封件160具有从前端部162轴向地和周向地偏移的后端部166；并且通过在轴向方向上推动密封件160通过凹部155直到前端部162设置在凹部155内来完成。
备选地，如果密封件槽部152在外衬套部段108的后端部114处开放，则可在轴向方向上从后端部114安装外衬套密封件160。
如外衬套密封件160一样，内衬套密封件140(图10中分开示出)具有前端部142、后端部146以及在前端部142和后端部146之间延伸的中间区段144。
在所说明的实施例中，密封件槽部132(或136)在内衬套部段106的前端部112处开放，并且在内衬套部段106的后端部114处闭合。内衬套密封件140的安装可通过在轴向方向上将密封件140的后端部146插入到凹部135中来完成，该凹部135由两个相邻的燃气涡轮部件(即，两个集成燃烧器喷嘴100)的每个周向密封表面130,134中的相应的密封件槽部132,136所限定，其中密封件140具有从前端部142轴向地和周向地偏移的后端部146；并且通过在轴向方向上推动密封件140通过凹部135直到前端部142设置在凹部135内来完成。
备选地，如果密封件槽部132在内衬套部段106的后端部114处开放，则可在轴向方向上从后端部114安装内衬套密封件140。
图7还提供外衬套密封件160的后端部166和内衬套密封件140的后端部146的放大视图。在所示的示例性实施例中，由于外衬套部段108的外表面上所提供的(多个)安装钩190的存在，外衬套部段108的后端部114处的密封表面150(或154)可从密封件槽部152(或156)径向地向外发散。
如图8中所示，外衬套密封件160的后端部166可分叉(即，分成两个分支)以装配在对应的分叉式下游槽部176内。在示例性实施例中，外衬套密封件160的后端部166的第二分支167短于外衬套密封件160的后端部166的第一分支165，尽管在其它实施例中，第二分支167可具有与第一分支165相等的长度或者可长于第一分支165。
外衬套密封件160的后端部166的第一分支165构造成装配在下游槽部176的第一(轴向定向的)部分175内，下游槽部176的第一部分175与密封件槽部152(或156)连续。外衬套密封件160的后端部166的第二分支167构造成装配在下游槽部176的第二(成角的)部分177内，下游槽部176的第二部分177以相对于下游槽部176的第一部分175的角度设置在(多个)安装钩190内。外衬套密封件160的第一分支165和第二分支167之间的发散角(如图8中所示)的角度θ(theta，希腊字母第八字)在从约5度至约75度的范围中。
图8提供外衬套密封件160的侧透视视图，该外衬套密封件160带有其前端部162、其后端部166以及在前端部162和后端部166之间的中间部分164。外衬套密封件160是柔性金属密封件，并且在一些实施例中(如图11中所示)，包含多个层片。中间部分164限定连续周向曲线，其与如以上所描述的由密封表面150,154所限定的连续周向曲线互补。
为促进讨论，外衬套密封件160的前端部162标记为点K；外衬套密封件160的后端部166为点L；沿连续周向曲线在K和L之间的任何点为点M；并且仅在径向方向上的拐点为M'。当密封件160安装在两个相邻的集成燃烧器喷嘴100之间时，存在拐点M'。点K和点L之间的轴向距离可落在2英寸(约5厘米)至50英寸(约127厘米)的范围内，取决于被密封的部件的大小。
角度θ(theta)限定在绘制成经过拐点M'的轴向参考线A'和绘制成经过第二分支165的假想线之间。第一分支165和第二分支167之间的距离可表示为Δ(n-x)(delta(n减x))，其中x是致使角度θ落在5度至75度的范围内的任何值。
前端部162(点K)和轴向参考线A'之间的距离可表示为Δn(delta n)，并且中间点M和轴向参考线A'之间的距离可表示为Δ(n-1)(delta(n减一))，因为点M和线A'之间的距离少于点K和线A'之间的距离。在此特定实施例中，前端部162处的点K和后端部166处的点L彼此径向地偏移，尽管在其它实施例中，外衬套密封件160可在径向方向上不具有曲率半径。换言之，外衬套密封件160可以是单个径向平面中的直密封件，同时仍维持沿周向方向的连续曲线。
角度β(beta，希腊字母中第二字)限定在轴向参考线A'和绘制成经过前端部(点K)的假想线之间。角度β(beta)表示集成燃烧器喷嘴100的斜面角度(cant angel，有时也称为伤斜角)。
通过提供俯视平面视图，图9可能最清楚地说明了外衬套密封件160的连续周向曲线。如所示，曲线从前端部162处的点K经过中间点M和径向拐点M'到后端部166处的点L(具体地在分支165处)。点K从点L周向地偏移(即是说，前端部162和后端部166在轴向方向上不共面)。尤其，作为径向方向上的拐点(在安装密封件时明显)的点M'只是沿周向方向所限定的连续曲线中的另一点。外衬套密封件160可沿周向方向具有曲率半径，其范围从约10英寸至约120英寸。
通过在轴向或大体上轴向方向上推动或拉动外衬套密封件160，此连续的周向曲线允许外衬套密封件160安装在由相邻外衬套部段108的相邻密封表面150,154所限定的凹部155中，并且从凹部155移除。结果是，以有效率的方式完成外衬套密封件160的定位，并且外衬套密封件160在安装期间损坏的可能性显著降低。此外，因为单个外衬套密封件160跨过集成燃烧器喷嘴100的轴向长度，所以减少了密封件泄漏(否则其将伴随端部对端部布置中的多个密封件)。
此外，在其中没有径向部件的示例性密封件中(即，在相同的径向平面中具有点K和点L的扁平密封件)，这些扁平密封件具有图9中所示出的密封件轮廓。
相似地，如图7和图10中所示，内衬套密封件140的后端部146可分叉(即，分成两个分支)以装配在对应的分叉式下游槽部186内。在示例性实施例中，外衬套密封件140的后端部146的第二分支147短于内衬套密封件140的后端部146的第一分支145，尽管在其它实施例中，第二分支147可以具有与第一分支145相等的长度或者可长于第一分支145。
内衬套密封件140的后端部146的第一分支145构造成装配在下游槽部186的第一(轴向定向的)部分185内，下游槽部186的第一部分185与密封件槽部132(或136)连续。内衬套密封件140的后端部146的第二分支147构造成装配在下游槽部186的第二(成角的)部分187内，下游槽部186的第二部分187以相对于下游槽部186的第一部分185的角度设置在内钩板192内。第一分支145和第二分支147之间的发散角在从约5度至约75度的范围中。
内衬套密封件140是柔性金属密封件，并且在一些实施例中包含多个层片。内衬套密封件140包含前端部142(标为点G)、后端部146(标为点H)以及在前端部142和后端部146之间的中间部分144。点G和点H之间的轴向距离可落在2英寸(约5厘米)至50英寸(约127厘米)的范围内，取决于被密封部件的大小。
中间部分144限定连续周向曲线，其与如以上所描述的由密封表面130,134所限定的连续周向曲线互补。在一个实施例中，该连续周向曲线是单调的(即，具有沿周向方向不增大或减小的恒定半径)。点J表示沿中间部分144在点G和点H之间的任何点。点J'和点J''表示当密封件140安装在两个相邻的集成燃烧器喷嘴100之间时仅在点G和点H之间的径向方向上出现的两个拐点。
图11根据本公开内容的一个实施例示意性地说明外衬套密封件160的后端部166，尽管其可相等地表示内衬套密封件140的后端部146。如以上所描述的，外衬套密封件160的后端部166分叉成两个分支165,167。提供这种密封件160的一个方法是提供多个密封层片260(例如，垫片(shim)或层压式花键(spline))，其在一个或多个位置(例如，焊点268)处沿密封件160的轴向长度的大部分点焊或以其它方式接合在一起。例如，层片260的第一组265可从外衬套密封件160的前端部142经过中间部分144接合至层片260的第二组267，同时层片260的第一组265的后端部与层片260的第二组267的后端部分开，以形成密封件160的分叉式后端部166。
每个密封层片260可由金属或金属合金的薄矩形条形成，并且可具有期望的宽度、长度和厚度。用于密封层片260的合适的材料可基于其弹力性质、温度耐受性和其它物理特性来选择，以与分段式环形燃烧器36中的环境相容。单独的层片260在其材料、厚度、宽度或长度上可以是相同或不同的，并且可拥有相同或不同的特性，如弹性、柔性、屈服强度、抗氧化性或密封特性，以促进接合、插入和固位。密封层片260的厚度或宽度可沿密封件160的长度变化。
在示例性实施例中，三个层片260设在第一组265中，以限定密封件160的第一分支165，同时两个层片设在第二组267中，以限定密封件160的第二分支167。在将层片260的第一组265接合到层片260的第二组267之前，第一组265中所使用的层片260可通过一种方法(如层压或点焊)相互接合，其与用于接合第二组267中所使用的层片260的方法相同或不同。
备选地，可使用单个密封层片260产生密封件160的第一分支165，并且可使用单个密封层片260产生密封件160的第二分支167，其可或可不接合到第一分支165的单个密封层片260。如果形成第一分支165和第二分支167的一个或多个层片未接合，则层片可顺序地或同时地安装在两个相邻的外衬套部段108之间的相应的凹部155中。形成第一分支165的一个或多个层片可具有与形成第二分支167的一个或多个层片相同或不同的宽度。相似地，形成第一分支165的一个或多个层片可具有与形成第二分支167的一个或多个层片相同或不同的厚度。
在示例性实施例中，形成密封件160的第二分支167的一个或多个层片260在端部269处朝第一分支165略微弯折或弯曲，在第二分支167中创造了类似弹簧的效果(如由第一分支165和第二分支167之间的箭头所表示)。在密封件160的安装期间，密封件安装者可将第二分支167朝第一分支165按压或与其接触，使得密封件160装配在由相邻密封件槽部152,156形成的凹部155内。
因为密封件160是柔性的(至少在径向方向上)，所以可在轴向方向上推动密封件160通过凹部155，直到密封件160的后端部166达到外衬套部段108的后端部114处的分叉位置。当密封件槽部175,177与彼此分开时，负载弹簧的第二分支167上的张力释放，使得第二分支167从第一分支165发散并且被推入到第二密封件槽部177中。相似的安装过程可用于内衬套密封件140。
尽管在轴向方向上安装密封件140,160导致更快的组装，但应当理解，本公开内容不将密封件的安装限制为仅在轴向方向上。相反，密封件140,160可在定位每个集成燃烧器喷嘴100之后如传统的那样周向地安装，注意最后一组密封件140,160可有利地沿轴向方向安装。
在一个备选的实施例中，密封件140,160可包含第一密封件部段，其沿凹部135,155的长度延伸并且到第一分支145,165中，同时第二密封件部段(未接合到第一密封件部段)沿凹部135,155的长度延伸并且到第二分支145,165中。如以上所描述的，第一密封件部段可以是单层垫片或多层片密封件。同样地，如以上所描述的，第二密封件部段可以是单层垫片或多层片密封件。第一和第二密封件部段可顺序地或同时地安装在两个相邻的外衬套部段108之间的相应的凹部155中。
为吸收由外衬套密封件160在分段式环形燃烧器36的操作期间所经受的热应力，外衬套密封件160的前端部162可设有锚固件200。安装在集成燃烧器喷嘴100的前端部112处的锚固腔240中(见图17)的锚固件200的存在降低外衬套密封件160在分段式环形燃烧器36的操作期间将扭转或扭曲的可能性。内衬套密封件140可设有锚固件200，以补充或取代外衬套密封件160上的锚固件200。外衬套密封件160及其锚固件200的以下任何描述也可应用于内衬套密封件140及其锚固件200。
图12至17借助于示例示意性地说明锚固件200及其到外衬套密封件160的前端部162的连接的各种实施例。
锚固件200说明成具有近似矩形棱柱的形状，尽管锚固件200可具有其它形状或可不规则地成形。锚固件包含第一表面201，其当安装外衬套密封件160时从分段式环形燃烧器36的轴向中心线38径向地向外；以及第二表面203，其与第一表面201相对并且径向向内地朝向轴向中心线38。侧壁205将第一表面201连接到第二表面203。为促进移除外衬套密封件160，锚固件200可包含通孔210或凹口220，移除工具250(图17中所示)可插入在其内，以从密封件凹部155撬开外衬套密封件160。
图12说明一个实施例，在其中锚固件200的径向向外的表面201固定到外衬套密封件160的前端部162，例如通过钎焊或焊接。通孔210延伸经过锚固件200从径向向外的表面201到径向向内的表面203。具有钩或轴的移除工具(如图17中所示的工具250)可插入在通孔210内并且可用于从密封件凹部155拉动外衬套密封件160。与使用带有通孔210的锚固件相关的一个好处是在移除之后或安装之前将密封件160收集在常见储存设备、比如环形件上的能力。
图13说明一个实施例，在其中锚固件200的径向向外的表面201固定到外衬套密封件160的前端部162，例如通过钎焊或焊接。凹口220从锚固件200的径向向外的表面201向内延伸，并且限定一个区域，在其中可插入(例如，类似于通用扳手的工具的)工具轴。尽管示出为具有圆形形状，但应当理解，凹口220可具有一些其它形状或可设有键孔特征，以啮合移除工具上的键(key，有时也称为楔)。
图14说明一个实施例，在其中凹口220从锚固件200的径向向内的表面203向内延伸，并且限定一个区域，在其中可插入工具轴，如以上所描述的那样。备选地，凹口220可由通孔210替代。
图15和16说明一个实施例，在其中外衬套密封件160的前端部162可固定在锚固件200内。锚固件200可包含通孔210，其从径向向外的表面201延伸到径向向内的表面203，其在设置成远离外衬套密封件160的前端部162的位置中。备选地，锚固件200可包含如以上所描述的凹口220，其从径向向外的表面201或者径向向内的表面203向内突出。
在密封件槽部152,156的前端部处(图17中示出其中一个)提供锚固腔240以将锚固件200、并且因此密封件160固定在其在密封件槽部152,156内的位置中。锚固腔240容许由锚固件200吸收的扭矩传输到密封件槽部152,156中并且最小化传输到密封件160自身的扭矩。根据需求，可以使用锚固腔240的其它构造。
在第一分支中使用第一密封件部段并且第二分支中使用第二密封件部段的情况下，密封件部段中的一个或两个可在其前端部处包含锚固件。如果两个密封件部段都设有锚固件，则锚固件可互锁或构造成相互接合。
图18至21示出从三个相邻的集成燃烧器喷嘴100a,100b,100c的阵列移除集成燃烧器喷嘴100b。
在图18中，内衬套密封件140和外衬套密封件160已从第一集成燃烧器喷嘴100a和第二集成燃烧器喷嘴100b之间以及第二集成燃烧器喷嘴100b和第三集成燃烧器喷嘴100c之间的相应的密封表面130,134和150,154移除。通过移除将集成燃烧器喷嘴100b保持就位的(四个)密封件140,160，能够在大致轴向方向上，通过沿由密封表面130,134,150,154所限定的连续周向曲线转变集成燃烧器喷嘴100b的运动来移除集成燃烧器喷嘴100b。应当注意，移除集成燃烧器喷嘴100b可导致集成燃烧器喷嘴100b略微径向向内(或向外)于相邻的集成燃烧器喷嘴100a,100c，尽管此径向偏移不改变完成期望的集成燃烧器喷嘴100b的移除所需的运动方向。
图19提供来自移除集成燃烧器喷嘴100b的内衬套部段16的视图。如所示，每个集成燃烧器喷嘴100a,100b,100c的密封表面130,134,150,154的连续周向曲线允许从创造分段式环形燃烧器36的集成燃烧器喷嘴100的周向阵列移除任何集成燃烧器喷嘴100(如图2中)。
图20提供在晚于图19中所示的阶段的移除阶段中移除集成燃烧器喷嘴100b的从后向前看透视视图。如先前所描述的，集成燃烧器喷嘴100a,100b,100c的后端部114终止于后缘174，其使燃烧产物到涡轮区段18中的流转向和加速。
图21提供在从其在相邻的集成燃烧器喷嘴100a,100c之间的位置移除时集成燃烧器喷嘴100b的从前向后看透视视图。因为所有集成燃烧器喷嘴100在内衬套部段106和外衬套部段108上具有相同的连续周向曲线，可以以相同的方式(即，在大致轴向方向上遵循连续周向曲线的形状)，通过简单地移除待移除的集成燃烧器喷嘴100的任一侧上的内衬套密封件140和外衬套密封件160，移除任何集成燃烧器喷嘴100。
用于集成燃烧器喷嘴100的安装过程可通过在轴向方向上安装两个或多个集成燃烧器喷嘴100以形成周向阵列(如集成燃烧器喷嘴100a,100b,100c)且然后在轴向方向上将内衬套密封件140和外衬套密封件160安装到由连续弯曲的密封表面130/134,150/154所限定的相应的凹部135,155中来完成。如果期望，在安装密封件140,160前，集成燃烧器喷嘴100中的若干个或所有可设置在部分的或全部的周向阵列中。因此，用于组装分段式环形燃烧器36所需的时间显著减少。
如以上参考图3所描述的，传统的密封布置采用若干刚性密封件，当多个集成燃烧器喷嘴在分段式环形燃烧器组件中组装成周向地彼此相邻时，所述刚性密封件端部对端部地定位在集成燃烧器喷嘴的衬套部段之间的弯曲密封通道内。使用这些直密封件存在若干缺点，包含复杂的组装过程以确保密封件不脱落或变得被压碎以及更大的泄漏率。此外，不能通过移除相邻于待移除的密封件的至少一个集成燃烧器喷嘴，在不拆卸分段式环形燃烧器的情况下容易地移除这些刚性密封件。
与那些传统布置相比，本公开内容的实施例提供柔性密封件在衬套部段之间的简易和改进的安装，其帮助限定环形燃烧器组件。相邻的衬套部段设计成至少在密封件槽部的开放的前端部处限定开口，用于接收和移除柔性密封件。通过在轴向方向上推动或拉动而不拆卸燃烧器组件，这为从弯曲密封通道安装和移除密封件提供便利。柔性密封件的使用有利地降低(i)沿密封件长度插入密封件槽部中的刚性密封件的数量(即，件的数量)以及(ii)密封件周围的泄漏量。
以上详细描述了弯曲密封件的示例性实施例和用于安装其的方法。本文中所描述的方法和密封件不限于本文中所描述的特定实施例，但相反，可独立地并且与本文中所描述的其它部件分开地利用该方法和密封件的部件。例如，本文中所描述的方法和密封件可具有其它应用，其不限于以如本文中所描述的用于动力生成燃气涡轮的集成燃烧器喷嘴的实践。相反，可在各种其它行业中实施和利用本文中所描述的方法和密封件。
尽管已经根据各种特定实施例描述了技术进步，但是本领域技术人员将认识到，可以在权利要求书的精神和范畴内带有修改地实践技术进步。

Claims (10)

1.一种集成燃烧器喷嘴，其包括：
内衬套部段；
外衬套部段，其设置成与所述内衬套部段相对；
面板，其在所述内衬套部段和所述外衬套部段之间径向地延伸，所述面板具有前端部、后端部、从所述前端部轴向地延伸到所述后端部的第一侧壁、以及与所述第一侧壁相对的并且从所述前端部轴向地延伸到所述后端部的第二侧壁，所述后端部限定了涡轮喷嘴，其具有从所述前端部周向地偏移的后缘；
其中，所述内衬套部段具有紧邻所述第一侧壁的第一密封表面和紧邻所述第二侧壁的第二密封表面，所述第一密封表面和所述第二密封表面中的每个限定了沿所述周向方向的第一连续曲线；并且
其中，所述外衬套部段具有紧邻所述第一侧壁的第三密封表面和紧邻所述第二侧壁的第四密封表面，所述第三密封表面和所述第四密封表面中的每个限定了沿所述周向方向的第二连续曲线。
2.根据权利要求1所述的集成燃烧器喷嘴，其中，所述第一连续曲线和所述第二连续曲线是相同的。
3.根据权利要求1所述的集成燃烧器喷嘴，其中，所述第一连续曲线和所述第二连续曲线沿所述周向方向是单调的。
4.根据权利要求1所述的集成燃烧器喷嘴，其中，所述第一连续曲线和所述第二连续曲线中的一个包括沿所述径向方向的拐点。
5.根据权利要求1所述的集成燃烧器喷嘴，其中，所述内衬套部段的第一密封表面和第二密封表面各限定具有深度的密封件槽部。
6.根据权利要求5所述的集成燃烧器喷嘴，其中，所述第一密封表面中的第一密封件槽部的深度等于所述第二密封表面中的第二密封件槽部的深度。
7.根据权利要求5所述的集成燃烧器喷嘴，其中，所述第一密封表面和所述第二密封表面中的至少一个的密封件槽部的深度沿所述内衬套部段的轴向长度改变。
8.根据权利要求1所述的集成燃烧器喷嘴，其中，所述外衬套部段的第三密封表面和第四密封表面各限定具有深度的密封件槽部。
9.根据权利要求8所述的集成燃烧器喷嘴，其中，所述第三密封表面中的第三密封件槽部的深度等于所述第四密封表面中的第四密封件槽部的深度。
10.根据权利要求8所述的集成燃烧器喷嘴，其中，所述第三密封表面和所述第四密封表面中的至少一个中的所述密封件槽部的深度沿所述外衬套部段的轴向长度改变。
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