DE102014105650A1

DE102014105650A1 - Gas turbine joint surface composite seal

Info

Publication number: DE102014105650A1
Application number: DE102014105650.7A
Authority: DE
Inventors: David Wayne Weber; Victor John Morgan; Neelesh Nandkumar Sarawate
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2013-05-02
Filing date: 2014-04-22
Publication date: 2014-11-06
Also published as: JP2014218999A; CH708066A2; US20140348642A1

Abstract

Es wird eine Vorrichtung offengelegt, die eine Verbundlaminatfügeflächendichtung enthält, die zur Verringerung der Leckage eines Zwichendichtungsspaltes (z.B. eines Winkelspaltes, eines "L"-förmigen Spaltes usw.) in Gasturbinen geformt ist. In einer Ausführungsform enthält eine Dichtungsvorrichtung für eine Gasturbine: einen ersten Flansch, der zur Anordnung in einem ersten Schlitz einer ersten Bogenkomponente und einem ersten angrenzenden Schlitz einer zweiten Bogenkomponente geformt ist; eine mit einer ersten Oberfläche des ersten Flansches verbundene Verbundschicht, wobei die erste Oberfläche dafür eingerichtet ist, dass sie einem Arbeitsfluidstrom der Gasturbine zugewandt ist; und einen zweiten Flansch, der zur Anordnung in einem zweiten Schlitz der ersten Bogenkomponente und einem zweiten angrenzenden Schlitz der zweiten Bogenkomponente geformt ist, wobei der zweite Flansch eine mit der Verbundschicht verbundene zweite Oberfläche enthält.A device is disclosed which includes a composite laminate mating face seal shaped to reduce leakage of an intermediate seal gap (e.g., angled gap, an "L" shaped gap, etc.) in gas turbines. In one embodiment, a sealing device for a gas turbine engine includes: a first flange shaped for placement in a first slot of a first arch component and a first adjacent slot of a second arch component; a composite layer bonded to a first surface of the first flange, the first surface configured to face a working fluid flow of the gas turbine; and a second flange shaped for placement in a second slot of the first arch component and a second adjacent slot of the second arch component, the second flange including a second surface bonded to the composite layer.

Description

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Diese Erfindung betrifft im Wesentlichen Kraftwerksysteme und insbesondere Verbunddichtungssysteme (z.B. ein Verbundlaminatdichtungssystem) und Vorrichtungen zum Verringern von Fügeflächenleckageverlusten in Gasturbinen. This invention relates generally to power plant systems and, more particularly, to composite gasket systems (e.g., a composite laminate gasket system) and apparatus for reducing mating surface leakage losses in gas turbines.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Der Betrieb einiger Kraftwerksysteme, beispielsweise bestimmter Einfachzyklus- und Kombinationszyklus-Kraftwerkssysteme beinhaltet die Nutzung von Gasturbinen. Der Betrieb dieser Gasturbinen beinhaltet die Nutzung von unter Druck stehenden Fluidströmen bei extremen Temperaturen, die durch Strömungspfade der Gasturbine wandern, wobei diese unter Druck stehenden Fluidströme den Betrieb der Turbine regeln und einen Rotor der Turbine (z.B. zur Stromerzeugung) antreiben. Der Arbeitsfluidströmungspfad (z.B. der Hauptgasströmungspfad) in einer Gasturbine enthält typischerweise die Betriebskomponenten eines Verdichtereinlasses, eines Verdichters, eines Turbinenbereichs und eines Gasauslasses. Es gibt auch sekundäre Ströme, die zum Kühlen der verschiedenen erhitzten Komponenten der Turbine genutzt werden, wobei diese sekundären Ströme um eine Außenoberfläche der Turbinenkomponenten verlaufen und im Wesentlichen von dem Hauptgasströmungspfad getrennt bleiben. Eine Vermischung dieser Ströme und eine Gasleckage insgesamt aus oder in dem Gasströmungspfad kann für die Turbinenleistung nachteilig sein. The operation of some power plant systems, such as certain single cycle and combined cycle power plant systems, involves the use of gas turbines. The operation of these gas turbines involves the use of pressurized fluid streams at extreme temperatures traveling through gas turbine flowpaths, these pressurized fluid streams controlling operation of the turbine and driving a rotor of the turbine (e.g., for power generation). The working fluid flow path (e.g., the main gas flow path) in a gas turbine typically includes the operating components of a compressor inlet, a compressor, a turbine section, and a gas outlet. There are also secondary streams used to cool the various heated components of the turbine, which secondary streams pass around an outer surface of the turbine components and remain substantially separate from the main gas flow path. Mixing of these streams and gas leakage altogether from or in the gas flow path may be detrimental to turbine performance.

Die Betriebskomponenten einer Gasturbine sind in einem Gehäuse eingeschlossen. Die Turbine ist üblicherweise ringförmig von angrenzenden Bogenkomponenten umgeben. So wie hierin verwendet, kann der Begriff "gebogen" ein Element, eine Komponente, Teil usw. mit einer gekrümmten oder teilweise gekrümmten Form bezeichnen. Die angrenzenden Bogenkomponenten beinhalten Außendeckbänder, Innendeckbänder, Leitdüsenblöcke und Zwischenwände. Die Bogenkomponenten können einen Behälter für den Gasströmungspfad zusätzlich zu dem Gehäuse allein bereitstellen. Die Bogenkomponenten können andere Komponenten der Turbine befestigen und Räume innerhalb der Turbine definieren. Zwischen jedem angrenzenden Paar von Bogenkomponenten befindet sich eine Fügefläche (z.B. ein Zwischenraum, ein Spalt usw.), der eine Wärmeausdehnung der Bogenkomponenten der Gasturbine zulässt. Während des Betriebs kann Arbeitsfluid (z.B. ein Hochtemperaturstrom) durch einen Innenbereich des Behälters strömen, der durch eine Innenoberfläche der Bogenkomponenten gebildet wird, und Kühlungsströme können über eine Außenoberfläche der Bogenkomponenten verlaufen. The operating components of a gas turbine are enclosed in a housing. The turbine is usually surrounded annularly by adjacent sheet components. As used herein, the term "bent" may refer to an element, component, part, etc. having a curved or partially curved shape. The adjacent sheet components include outer shrouds, inner shrouds, nozzle blocks and partitions. The sheet components may provide a container for the gas flow path in addition to the housing alone. The bow components may attach other components of the turbine and define spaces within the turbine. Between each adjacent pair of arcuate components is a mating surface (e.g., a gap, gap, etc.) that permits thermal expansion of the arcuate components of the gas turbine. During operation, working fluid (e.g., a high temperature stream) may flow through an interior of the container formed by an interior surface of the sheet components, and cooling streams may pass over an exterior surface of the sheet components.

Schlitze sind auf den Seiten jeder Bogenkomponente zur Aufnahme eines Satzes von Dichtungen im Zusammenwirken mit einem angrenzenden Schlitz einer angrenzenden Bogenkomponente definiert. Die Dichtungen eines Satzes sind in dem Schlitz platziert, um eine Leckage über die Fügefläche (z.B. zwischen den Bereichen der Turbine auf jeder Seite der Dichtung) zu verhindern. Diese Bereiche beinhalten den Hauptgasströmungspfad und sekundäre Kühlströme, welche über die Außenoberfläche der Turbinenkomponenten (z.B. Bogenkomponenten) verlaufen, um die Gasturbine thermisch zu regeln. Diese sekundären Kühlungsströme umgeben im Wesentlichen den Hauptgasströmungspfad bei einem hohen Druck in Bezug auf einen Druck des Hauptgasströmungspfades. Slots are defined on the sides of each sheet component for receiving a set of seals in cooperation with an adjacent slot of an adjacent sheet component. The seals of one set are placed in the slot to prevent leakage across the mating surface (e.g., between the regions of the turbine on each side of the gasket). These areas include the main gas flow path and secondary cooling streams that pass over the outer surface of the turbine components (e.g., arcuate components) to thermally control the gas turbine. These secondary cooling streams substantially surround the main gas flow path at a high pressure with respect to a pressure of the main gas flow path.

Die Schlitze in dem Ende einer speziellen Bogenkomponente können miteinander verbunden und in Bezug zueinander in einem Winkel ausgerichtet sein. Demzufolge wird, wenn ein Satz ebener Dichtungen in die Schlitze einer gegebenen Bogenkomponente eingefügt wird, ein Spalt zwischen dem Satz der ebenen Dichtungen ausgebildet. Dieser Spalt ermöglicht eine Leckage zwischen den inneren und äußeren Bereichen der Gasturbine (z.B. zwischen sekundären Kühlströmen und dem Hauptgasströmungspfad). Eine Verringerung dieses Spaltes verbessert die Gasturbinenleistung. In einigen Systemen kann eine dritte Dichtung mit einer Oberseite angrenzender ebener Dichtungen verbunden sein, um den Spalt dazwischen zu überbrücken und teilweise den Leckagestrom durch den Spalt zu blockieren. Diese dritte Dichtung kann jedoch den Spalt von der Hochdruckseite abdecken, aber den Spalt zwischen dem Satz der planaren Dichtungen nicht abdichten. Während des Betriebs kann Fluid immer noch entlang des Verlaufs des Satzes der planaren Dichtungen auf der Niederdruckseite unterhalb der dritten Dichtung strömen. The slots in the end of a particular sheet component may be interconnected and angularly aligned with each other. As a result, when a set of planar seals is inserted into the slots of a given arc component, a gap is formed between the set of planar seals. This gap allows leakage between the inner and outer regions of the gas turbine (e.g., between secondary cooling streams and the main gas flow path). A reduction in this gap improves gas turbine performance. In some systems, a third seal may be connected to an upper surface of adjacent planar seals to bridge the gap therebetween and partially block the leakage flow through the gap. However, this third seal may cover the gap from the high pressure side, but does not seal the gap between the set of planar seals. During operation, fluid may still flow along the path of the set of planar seals on the low pressure side below the third seal.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

Ein erster Aspekt der Offenlegung stellt eine Dichtungsvorrichtung für eine Gasturbine bereit, die enthält: einen ersten Flansch, der zur Anordnung in einem ersten Schlitz einer ersten Bogenkomponente und einem ersten angrenzenden Schlitz einer zweiten Bogenkomponente geformt ist; eine mit einer ersten Oberfläche des ersten Flansches verbundene Verbundschicht, wobei die erste Oberfläche dafür eingerichtet ist, dass sie einem Arbeitsfluidstrom der Gasturbine zugewandt ist; und einen zweiten Flansch, der zur Anordnung in einem zweiten Schlitz der ersten Bogenkomponente und einem zweiten angrenzenden Schlitz der zweiten Bogenkomponente geformt ist, wobei der zweite Flansch eine mit der Verbundschicht verbundene zweite Oberfläche enthält.A first aspect of the disclosure provides a gas turbine sealing apparatus including: a first flange formed to be disposed in a first slot of a first arcuate component and a first adjacent slot of a second arcuate component; a composite layer bonded to a first surface of the first flange, the first surface configured to face a working fluid stream of the gas turbine; and a second flange shaped for placement in a second slot of the first arc component and a second adjacent slot of the second arc component, the second flange including a second surface connected to the composite layer.

Der erste Flansch und der wenigstens eine sekundäre Flansch können mehrere Schichten enthalten. The first flange and the at least one secondary flange may include multiple layers.

Die Verbundschicht jeder vorstehend erwähnten Dichtungsvorrichtung kann in den ersten Flansch und den wenigstens einen sekundären Flansch integriert sein. The composite layer of each sealing device mentioned above may be integrated with the first flange and the at least one secondary flange.

Die Verbundschicht jeder vorstehend erwähnten Dichtungsvorrichtung kann so geformt sein, dass sie ständig den ersten Schlitz und den zweiten Schlitz berührt. The composite layer of each sealing device mentioned above may be shaped to constantly contact the first slot and the second slot.

Die Verbundschicht jeder vorstehend erwähnten Dichtungsvorrichtung kann einen mit dem ersten Flansch verbundenen ersten Abschnitt und einen mit dem wenigstens einem sekundären Flansch verbundenen zweiten Abschnitt enthalten, und wobei der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt über einen Spalt zwischen dem ersten Flansch und dem wenigstens einem sekundären Flansch verbunden sein und so geformt sein können, dass sie eine zusammenhängende Oberfläche sowohl über den ersten Flansch als auch den wenigstens einem sekundären Flansch hinweg ausbilden. The composite layer of each sealing device mentioned above may include a first portion connected to the first flange and a second portion connected to the at least one secondary flange, and wherein the first portion and the second portion are across a gap between the first flange and the at least one secondary flange and formed so as to form a continuous surface over both the first flange and the at least one secondary flange.

Der wenigstens eine sekundäre Flansch jeder vorstehend erwähnten Dichtungsvorrichtung kann in einem Winkel in Bezug auf den ersten Flansch ausgerichtet sein. The at least one secondary flange of each sealing device mentioned above may be oriented at an angle with respect to the first flange.

Die Verbundschicht jeder vorstehend erwähnten Dichtungsvorrichtung kann im Wesentlichen dieselbe Breite wie der erste Flansch und der wenigstens eine zweite Flansch haben, und die Verbundschicht kann die erste Oberfläche des ersten Flansches und die zweite Oberfläche des wenigstens einen sekundären Flansches bilden. The composite layer of each sealing device mentioned above may have substantially the same width as the first flange and the at least one second flange, and the composite layer may form the first surface of the first flange and the second surface of the at least one secondary flange.

Ein zweiter Aspekt der Offenlegung stellt eine Gasturbine bereit, die enthält: eine erste Bogenkomponente mit einem ersten Schlitz und einem zweiten Schlitz auf einem Ende der ersten Bogenkomponente; eine zweite Bogenkomponente angrenzend an die erste Bogenkomponente angeordnet und mit einem ersten angrenzenden Schlitz und einem zweiten angrenzenden Schlitz auf einem Ende der ersten Bogenkomponente, wobei der erste angrenzende Schlitz und der zweite angrenzende Schlitz zu dem ersten Schlitz und dem zweiten Schlitz der ersten Bogenkomponente ausgerichtet sind; und eine Dichtungseinrichtung, die enthält: einen in dem ersten Schlitz der ersten Bogenkomponente und dem ersten angrenzenden Schlitz der zweiten Bogenkomponente angeordneten ersten Flansch; eine mit einer ersten Oberfläche des ersten Flansches verbundene Verbundschicht, wobei die Verbundschicht einem Arbeitsfluidstrom der Gasturbine zugewandt ist; und einen in dem zweiten Schlitz der ersten Bogenkomponente und dem zweiten angrenzenden Schlitz der zweiten Bogenkomponente angeordneten zweiten Flansch, wobei der zweite Flansch eine mit der Verbundschicht verbundene zweite Oberfläche enthält.A second aspect of the disclosure provides a gas turbine including: a first arc component having a first slot and a second slot on an end of the first arc component; a second sheet component disposed adjacent to the first sheet component and having a first adjacent slot and a second adjacent slot on an end of the first sheet component, the first adjacent slot and the second adjacent slot aligned with the first slot and the second slot of the first sheet component ; and a sealing device including: a first flange disposed in the first slot of the first arcuate component and the first adjacent slot of the second arcuate component; a composite layer bonded to a first surface of the first flange, the composite layer facing a working fluid stream of the gas turbine; and a second flange disposed in the second slot of the first arc component and the second adjacent slot of the second arc component, the second flange including a second surface connected to the composite layer.

Der erste Flansch und der zweite Flansch der Gasturbine können mehrere Schichten enthalten. The first flange and the second flange of the gas turbine may include multiple layers.

Die Verbundschicht jeder vorstehend erwähnten Gasturbine kann in den ersten Flansch und den wenigstens einen sekundären Flansch integriert sein. The composite layer of each gas turbine mentioned above may be integrated with the first flange and the at least one secondary flange.

Die Verbundschicht jeder vorstehend erwähnten Gasturbine kann so geformt sein, dass sie ständig den ersten Schlitz und den zweiten Schlitz berührt. The composite layer of each gas turbine mentioned above may be shaped to constantly contact the first slot and the second slot.

Die Verbundschicht jeder vorstehend erwähnten Gasturbine kann einen mit dem ersten Flansch verbundenen ersten Abschnitt und einen mit dem zweiten Flansch verbundenen zweiten Abschnitt enthalten, und der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt können über einen Spalt zwischen dem ersten Flansch und dem zweiten Flansch verbunden sein und so geformt sein können, dass sie eine zusammenhängende Oberfläche sowohl über den ersten Flansch als auch dem zweiten Flansch hinweg ausbilden. The composite layer of each gas turbine mentioned above may include a first portion connected to the first flange and a second portion connected to the second flange, and the first portion and the second portion may be connected via a gap between the first flange and the second flange, and so on may be shaped to form a continuous surface across both the first flange and the second flange.

Der zweite Flansch jeder vorstehend erwähnten Gasturbine kann in einem Winkel in Bezug auf den ersten Flansch ausgerichtet sein. The second flange of each gas turbine mentioned above may be oriented at an angle with respect to the first flange.

Die Verbundschicht jeder vorstehend erwähnten Gasturbine kann im Wesentlichen dieselbe Breite wie der erste Flansch und der zweite Flansch haben, und die Verbundschicht kann die erste Oberfläche des ersten Flansches und die zweite Oberfläche des wenigstens des zweiten Flansches bilden. The composite layer of each gas turbine mentioned above may have substantially the same width as the first flange and the second flange, and the composite layer may form the first surface of the first flange and the second surface of the at least the second flange.

Ein dritter Aspekt der Offenlegung stellt eine Gasturbine bereit, die enthält: eine erste Bogenkomponente mit einem ersten Schlitz und einem zweiten Schlitz auf einem Ende der ersten Bogenkomponente, wobei eine Innenoberfläche der ersten Bogenkomponente einem Arbeitsfluidstrom ausgesetzt ist und eine Außenoberfläche der ersten Bogenkomponente einem Kühlmittelstrom ausgesetzt ist; eine zweite Bogenkomponente angrenzend an die erste Bogenkomponente angeordnet und mit einem ersten angrenzenden Schlitz und einem zweiten angrenzenden Schlitz auf einem Ende der ersten Bogenkomponente, wobei der erste angrenzende Schlitz und der zweite angrenzende Schlitz zu dem ersten Schlitz und dem zweiten Schlitz der ersten Bogenkomponente ausgerichtet sind, wobei die zweite Bogenkomponente eine angrenzende Außenoberfläche und eine angrenzende Innenoberfläche enthält, wovon die angrenzende Innenoberfläche dem Arbeitsfluidstrom ausgesetzt ist und die angrenzende Außenoberfläche dem Kühlmittelstrom ausgesetzt ist; und einen in dem ersten Schlitz der ersten Bogenkomponente und dem ersten angrenzenden Schlitz der zweiten Bogenkomponente angeordneten ersten Flansch; eine mit dem ersten Flansch verbundene und dem Arbeitsfluidstrom der Gasturbine zugewandte Verbundschicht; und einen mit der Verbundschicht verbundenen und in dem zweiten Schlitz der ersten Bogenkomponente und dem zweiten angrenzenden Schlitz der zweiten Komponente angeordneten zweiten Flansch.A third aspect of the disclosure provides a gas turbine including a first arcuate component having a first slot and a second slot on an end of the first arcuate component, wherein an inner surface of the first arcuate component is exposed to a flow of working fluid and exposing an outer surface of the first arcuate component to a flow of refrigerant is; a second sheet component disposed adjacent the first sheet component and having a first adjacent slot and a second adjacent slot on an end of the first sheet component, the first adjacent slot and the second adjacent slot aligned with the first slot and the second slot of the first sheet component wherein the second sheet component includes an adjacent outer surface and an adjacent inner surface, of which the adjacent inner surface is exposed to the working fluid stream and the adjacent outer surface is exposed to the coolant stream; and a first flange disposed in the first slot of the first arcuate component and the first adjacent slot of the second arcuate component; a composite layer connected to the first flange and facing the working fluid stream of the gas turbine; and a second flange connected to the composite layer and disposed in the second slot of the first arch component and the second adjacent slot of the second component.

Der zweite Flansch jeder vorstehend erwähnten Gasturbine kann in einem Winkel in Bezug auf den ersten Flansch ausgerichtet sein.The second flange of each gas turbine mentioned above may be oriented at an angle with respect to the first flange.

Die Verbundschicht jeder vorstehend erwähnten Gasturbine kann im Wesentlichen dieselbe Breite wie der erste Flansch und der zweite Flansch haben, wobei die Verbundschicht die erste Oberfläche des ersten Flansches und die zweite Oberfläche des wenigstens des zweiten Flansches bilden kann. The composite layer of each gas turbine mentioned above may have substantially the same width as the first flange and the second flange, wherein the composite layer may form the first surface of the first flange and the second surface of the at least the second flange.

Diese und weitere Aspekte, Vorteile und wesentliche Merkmale der Erfindung werden aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung ersichtlich, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in welchen gleiche Teile durchgängig durch die Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden, Ausführungsformen der Erfindung offenlegt.These and other aspects, advantages, and essential features of the invention will become apparent from the following detailed description, which, taken in conjunction with the accompanying drawings, in which like parts are denoted by like reference characters throughout the drawings, discloses embodiments of the invention.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Die vorstehenden und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der Erfindung werden mit dem Lesen der nachstehenden detaillierteren Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen besser verständlich.The foregoing and other features, aspects and advantages of the invention will become better understood with the reading of the following more detailed description with reference to the accompanying drawings.

1 stellt eine perspektivische Teilschnittansicht einer bekannten Gasturbine dar. 1 Fig. 3 is a partial perspective sectional view of a known gas turbine.

2 stellt eine perspektivische Ansicht bekannter Bogenkomponenten in einer ringförmigen Anordnung dar. 2 Fig. 3 is a perspective view of known sheet components in an annular arrangement.

3 stellt eine Querschnittlängsansicht einer bekannten Turbine einer Gasturbine dar. 3 Fig. 3 is a cross-sectional longitudinal view of a known turbine of a gas turbine.

4 stellt eine Querschnittsstirnansicht einer Bogenkomponente dar, die eine in verbundenen Schlitzen angeordnete Dichtungsvorrichtung gemäß Ausführungsformen der Erfindung enthält. 4 FIG. 12 illustrates a cross-sectional end view of a sheet component including a sealing device disposed in connected slots according to embodiments of the invention. FIG.

5 stellt eine Querschnittsstirnansicht einer Bogenkomponente dar, die eine in verbundenen Schlitzen angeordnete Dichtungsvorrichtung gemäß Ausführungsformen der Erfindung enthält. 5 FIG. 12 illustrates a cross-sectional end view of a sheet component including a sealing device disposed in connected slots according to embodiments of the invention. FIG.

6 stellt eine Querschnittsaxialansicht entlang der Linie A-A in 5 einer Ausführungsform von zwei angrenzenden Bogenkomponenten mit einer in den Schlitzen angeordneten Dichtungsvorrichtung gemäß Ausführungsformen der Erfindung dar. 6 represents a cross-sectional axial view along the line AA in 5 an embodiment of two adjacent sheet components with a arranged in the slots sealing device according to embodiments of the invention.

7 stellt eine schematische Ansicht von Abschnitten eines Mehrwellen-Kombinationszyklus-Kraftwerkes gemäß einem Aspekt der Erfindung dar. 7 FIG. 12 illustrates a schematic view of portions of a multi-shaft combined cycle power plant according to one aspect of the invention. FIG.

8 stellt eine schematische Ansicht von Abschnitten eines Einwellen-Kombinationszyklus-Kraftwerkes gemäß einem Aspekt der Erfindung dar. 8th FIG. 12 illustrates a schematic view of portions of a single shaft combination cycle power plant according to one aspect of the invention. FIG.

Es ist anzumerken, dass die Zeichnungen der Offenlegung nicht notwendigerweise maßstäblich sein müssen. Die Zeichnungen sollen nur typische Aspekte der Offenlegung darstellen und sollen daher nicht als den Schutzumfang der Offenlegung einschränkend betrachtet werden. Es versteht sich, dass zwischen den Figuren ähnlich bezeichnete Elemente ähnlich sein können, wie in Bezug zueinander beschrieben. Ferner können in unter Bezugnahme auf die 1–8 dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen gleiche Nummerierungen gleiche Elemente darstellen. Eine redundante Erläuterung dieser Elemente wurde zur Verdeutlichung unterlassen. Schließlich dürfte es sich verstehen, dass die Komponenten der 1–8 und deren zugeordneten Beschreibungen auf jede beliebige hierin beschriebene Ausführungsform angewendet werden können. It should be noted that the drawings of the disclosure are not necessarily to scale. The drawings are intended to depict only typical aspects of the disclosure and, therefore, should not be construed as limiting the scope of the disclosure. It will be understood that like elements may be similar between the figures as described with respect to each other. Furthermore, with reference to FIGS 1 - 8th illustrated and described embodiments represent the same numbering the same elements. A redundant explanation of these elements has been omitted for clarity. Finally, it should be understood that the components of 1 - 8th and their associated descriptions can be applied to any embodiment described herein.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Wie hierin angegeben, stellen Aspekte der Erfindung Systeme und Vorrichtungen bereit, die zur Verringerung einer Fügeflächenleckage durch Spalte zwischen angrenzenden Bogenkomponenten in einer Gasturbine geformt sind. Diese Systeme und Vorrichtungen beinhalten eine einteilige Dichtungsvorrichtung (z.B. eine Verbunddichtungsvorrichtung), welche einen ersten Flansch enthält, der zur Verbindung mit/Anordnung in einem ersten Schlitz einer ersten Bogenkomponente und einem ersten angrenzenden Schlitz einer zweiten Bogenkomponente geformt ist, und einen zweiten Flansch, der zur Verbindung/ Anordnung in einem zweiten Schlitz der ersten Bogenkomponente und einem zweiten angrenzenden Schlitz der zweiten Bogenkomponente geformt ist. Der erste Flansch und der zweite Flansch sind durch eine Verbundschicht verbunden, welche eine zusammenhängende Oberfläche sowohl über den ersten Flansch als auch den zweiten Flansch hinweg bildet. Die Verbundschicht ist mit/in den ersten und zweiten Flansch integriert und erstreckt sich über einen Spalt zwischen der ersten Bogenkomponente und der zweiten Bogenkomponente. Die Verbundschicht ist unmittelbar an einer Niederdruck- oder Heißgaspfadseite der Dichtung angeordnet und verschließt den Spalt zwischen der ersten und zweiten Bogenkomponente, um dadurch eine Niederdruckoberfläche sowohl für den ersten Flansch als auch den zweiten Flansch auf der Heißgaspfadseite auszubilden. Während des Betriebs der Gasturbine wird die Dichtungsvorrichtung/Verbundschicht durch einen sekundären Hochdruckkühlungsstrom in Richtung des Heißgaspfades der Gasturbine gedrückt (mit Druck belastet) und steht dichtend mit Abschnitten des ersten Schlitzes und des zweiten Schlitzes in Eingriff/verbindet diese. Im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen, welche eine auf der Oberseite von in der ersten und zweiten Bogenkomponente angeordneten angrenzenden Dichtungen ausgebildete dritte Dichtung enthalten können, stellen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine Verbundschicht bereit, welche sowohl in den ersten als auch den zweiten Flansch integriert ist und auf einer Niederdruckseite der einteiligen Dichtungsvorrichtung angeordnet ist. Die Verbundschicht bildet eine zusammenhängende Dichtungsoberfläche über dem/für den ersten und zweiten Flansch, welche den Spalt zwischen der ersten und zweiten Bogenkomponente überbrückt. As stated herein, aspects of the invention provide systems and apparatus that are molded to reduce mating surface leakage by gaps between adjacent sheet components in a gas turbine engine. These systems and devices include a one-piece sealing device (eg, a composite sealing device) which includes a first flange shaped for connection to a first slot of a first arcuate component and a first adjacent slot of a second arcuate component, and a second flange for connection / arrangement in a second slot of the first sheet component and a second adjacent slot of the second sheet component is formed. The first flange and the second flange are connected by a composite layer which forms a continuous surface across both the first flange and the second flange. The composite layer is integrated with the first and second flanges and extends across a gap between the first sheet component and the second sheet component. The composite layer is disposed immediately on a low pressure or hot gas path side of the gasket and closes the gap between the first and second sheet components, thereby forming a low pressure surface for both the first flange and the second flange on the hot gas path side. During operation of the gas turbine, the sealing device / composite layer is pushed (pressurized) by a secondary high pressure cooling flow toward the hot gas path of the gas turbine and sealingly engages / connects portions of the first slot and the second slot. In contrast to conventional systems which may include a third seal formed on the top of adjacent gaskets disposed in the first and second sheet components, embodiments of the present invention provide a composite layer that is integrated with both the first and second flanges a low-pressure side of the one-piece sealing device is arranged. The composite layer forms a continuous sealing surface over the first and second flanges bridging the gap between the first and second sheet components.

So wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff "axial" auf die relative Position/Richtung von Objekten entlang der Achse A, welche im Wesentlichen rechtwinklig zu der Rotationsachse der Turbomaschine (insbesondere zu dem Rotorabschnitt) ist. Wie ferner hierin verwendet, bezieht sich der Begriff "radial" auf die relative Position/Richtung von Objekten entlang der Achse (r), welche im Wesentlichen rechtwinklig zu der Achse A ist und die Achse A an nur einer Stelle schneidet. Zusätzlich bezieht sich der Begriff "in Umfangsrichtung" auf eine relative Position/Richtung von Objekten entlang eines Umfangs, welcher die Achse A umgibt, aber die Achse A an keiner Stelle schneidet. As used herein, the term "axial" refers to the relative position / direction of objects along the axis A which is substantially perpendicular to the axis of rotation of the turbomachine (particularly the rotor section). As further used herein, the term "radial" refers to the relative position / direction of objects along the axis (r), which is substantially perpendicular to the axis A and intersects the axis A at only one location. In addition, the term "circumferentially" refers to a relative position / direction of objects along a circumference surrounding the axis A but intersecting the axis A at no point.

In 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Gasturbine dargestellt. In dieser Ausführungsform enthält die Gasturbine 2 einen Verdichtereinlass 4, einen Verdichter 6, mehrere Brennkammern 8, einen Verdichterauslass 10, einen Turbinenbereich 12 mit mehreren Turbinenlaufschaufeln 14, einen Rotor 16 und einen Gasauslass 18. Der Verdichtereinlass 4 liefert Luft an den Verdichter 4. Der Verdichter 6 liefert verdichtete Luft an die Brennkammern 8, wo sie sich mit Brennstoff vermischt. Verbrennungsgase aus den Brennkammern 8 treiben die Turbinenlaufschaufeln 14 an, welche den (den Strom erzeugenden) Rotor 16 rotieren lassen. Ein Gehäuse 20 bildet einen äußeren Einschluss, der den Verdichtereinlass 4, den Verdichter 6, mehrere Brenner 8, den Verdichterauslass 10, Turbinenbereich 12, die Turbinenlaufschaufeln 14, den Rotor 16 und den Gasauslass 18 umschließt. Die Gasturbine 2 ist lediglich veranschaulichend; die Lehren der Erfindung können auf eine Vielzahl von Gasturbinen angewendet werden. In 1 is a perspective view of an embodiment of a gas turbine shown. In this embodiment, the gas turbine includes 2 a compressor inlet 4 , a compressor 6 , several combustion chambers 8th , a compressor outlet 10 , a turbine area 12 with several turbine blades 14 , a rotor 16 and a gas outlet 18 , The compressor inlet 4 supplies air to the compressor 4 , The compressor 6 supplies compressed air to the combustion chambers 8th where it mixes with fuel. Combustion gases from the combustion chambers 8th drive the turbine blades 14 on which the (the power generating) rotor 16 rotate. A housing 20 forms an outer enclosure that houses the compressor inlet 4 , the compressor 6 , several burners 8th , the compressor outlet 10 , Turbine area 12 , the turbine blades 14 , the rotor 16 and the gas outlet 18 encloses. The gas turbine 2 is merely illustrative; the teachings of the invention can be applied to a variety of gas turbines.

In 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer ringförmigen Anordnung 22 von Bogenkomponenten 24 eines Turbinenbereiches 12 der Gasturbine 2 dargestellt. Diese Ansicht stellt sieben Bogenkomponenten 24 dar, wobei eine Bogenkomponente für Veranschaulichungszwecke entfernt ist. Das Ende jeder Bogenkomponente 24 enthält Schlitze 26. Zwischen jeder Bogenkomponente 22 befindet sich ein Schlitz 28. Der Fachmann erkennt leicht, dass die ringförmige Anordnung 22 jede beliebige Anzahl von Bogenkomponenten 24 haben kann; dass die Bogenkomponenten 24 variierende Formen und Größen haben können; und dass die Bogenkomponenten 24 unterschiedlichen Funktionen in der Gasturbine 2 dienen können. Beispielsweise können Bogenkomponenten in einer Turbine Außendeckbänder, Innendeckbänder, Leitdüsenblöcke und Zwischenwände wie nachstehend diskutiert beinhalten, sind jedoch nicht darauf beschränkt. In 2 is a perspective view of an embodiment of an annular arrangement 22 of bow components 24 a turbine area 12 the gas turbine 2 shown. This view represents seven arc components 24 with an arc component removed for illustration purposes. The end of each bow component 24 contains slots 26 , Between each bow component 22 there is a slot 28 , The skilled artisan easily recognizes that the annular arrangement 22 any number of bow components 24 may have; that the bow components 24 may have varying shapes and sizes; and that the bow components 24 different functions in the gas turbine 2 can serve. For example, arc components in a turbine may include, but are not limited to, outer shrouds, inner shrouds, nozzle blocks, and baffles as discussed below.

In 3 ist eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Turbinenbereiches 12 der Gasturbine 2 (1) dargestellt. In dieser Ausführungsform umschließt das Gehäuse 20 mehrere Außendeckbänder 30, das Innendeckband 32, mehrere Leitdüsenblöcke 34, mehrere Zwischenwände 36 und Turbinenlaufschaufeln 14. Alle von den Außendeckbändern 30, den Innendeckbändern 32, den Leitdüsenblöcken 34 und Zwischenwänden 36 sind Bogenkomponente 24. Alle von den Außendeckbändern 30, den Innendeckbändern 32, den Leitdüsenblöcken 34 und Zwischenwänden 36 haben Schlitze 26 in einer ihrer Seiten. In dieser Ausführungsform haben die Außendeckbänder 30 eine Verbindung zum Gehäuse 20; das Innendeckband 32 eine Verbindung zu den Außendeckbändern 30; die Leitdüsenblöcke 34 eine Verbindung zu den Außendeckbändern 30; und die Zwischenwände 28 eine Verbindung zu den Düsenblöcken 34. Der Fachmann erkennt leicht, dass viele unterschiedliche Anordnungen und Geometrien von Bogenkomponenten möglich sind. Alternative Ausführungsformen können unterschiedliche Bogenkomponenten, mehr Bogenkomponenten oder weniger Bogenkomponenten beinhalten. In 3 FIG. 10 is a cross-sectional view of one embodiment of a turbine section. FIG 12 the gas turbine 2 ( 1 ). In this embodiment, the housing encloses 20 several outer tapes 30 , the inner band 32 , several nozzle blocks 34 , several partitions 36 and turbine blades 14 , All of the Outer shrouds 30 , the interior tapes 32 , the Leitdüsenblöcken 34 and partitions 36 are bow component 24 , All of the outer shrouds 30 , the interior tapes 32 , the Leitdüsenblöcken 34 and partitions 36 have slots 26 in one of their pages. In this embodiment, the outer shrouds have 30 a connection to the housing 20 ; the inner cover tape 32 a connection to the outer shrouds 30 ; the nozzle blocks 34 a connection to the outer shrouds 30 ; and the partitions 28 a connection to the nozzle blocks 34 , One skilled in the art will readily recognize that many different arrangements and geometries of sheet components are possible. Alternative embodiments may include different bow components, more bow components, or fewer bow components.

In 4 ist eine Stirnansicht einer ersten Bogenkomponente 110, die eine in einem ersten Schlitz 120 und einem zweiten Schlitz 122 auf einem Ende der ersten Bogenkomponente 110 angeordnete Verbunddichtungsvorrichtung 130 gemäß Ausführungsformen der Erfindung enthält, dargestellt. Der erste Schlitz 120 und zweite Schlitz 122 sind miteinander verbunden und in einem Winkel "α" in Bezug zueinander ausgerichtet. Die Verbunddichtungsvorrichtung 130 kann einen zur Anordnung im ersten Schlitz 120 geformten Flansch (z.B. eine Scheibe) 132 und einen zur Anordnung im zweiten Schlitz 122 geformten Flansch (z.B. eine Scheibe) 134 enthalten. Der erste Flansch 132 und der zweite Flansch 134 können mit einer Verbundschicht 136 verbunden sein, welche mit den ersten Komponentenoberflächen 128 der ersten Bogenkomponente 110 in Kontakt stehen kann. In einer Ausführungsform können die Verbunddichtungsvorrichtung 130 und/oder die Verbundschicht 136 gegen erste Komponentenoberflächen 128 durch einen unter Druck stehenden Kühlmittelstrom 150 angedrückt werden, welcher einen Druckwert hat, welcher höher als ein Druckwert in einem Arbeitsfluiddurchlass der (in 1 dargestellten) Turbine 2 ist. Die Verbundschicht 136 kann einen Spalt 138 zwischen dem ersten Flansch 132 und dem zweiten Flansch 134 überbrücken und bildet eine im Wesentlichen zusammenhängende Oberfläche über dem ersten Flansch 132 und dem zweiten Flansch 134. In einer Ausführungsform kann die Verbunddichtungsvorrichtung 130 eine Laminatdichtung beinhalten, in welcher die Verbundschicht 136 eine äußerste Schicht der Laminatdichtung enthält. In einer weiteren Ausführungsform können der erste Flansch 132, der zweite Flansch 134 und die Verbundschicht 136 als ein einteiliger Körper ausgebildet sein. Die Verbundschicht 136 kann einen mit dem ersten Flansch 132 verbundenen ersten Abschnitt 170 und einen mit dem zweiten Flansch 134 verbunden zweiten Abschnitt 172 enthalten. In 4 is an end view of a first sheet component 110 one in a first slot 120 and a second slot 122 on one end of the first sheet component 110 arranged composite sealing device 130 according to embodiments of the invention, shown. The first slot 120 and second slot 122 are interconnected and oriented at an angle "α" with respect to each other. The composite sealing device 130 may be one for placement in the first slot 120 shaped flange (eg a disc) 132 and one for placement in the second slot 122 shaped flange (eg a disc) 134 contain. The first flange 132 and the second flange 134 can with a composite layer 136 be connected, which with the first component surfaces 128 the first sheet component 110 can be in contact. In one embodiment, the composite sealing device 130 and / or the composite layer 136 against first component surfaces 128 by a pressurized flow of coolant 150 be pressed, which has a pressure value which is higher than a pressure value in a working fluid passage of (in 1 shown) turbine 2 is. The composite layer 136 can a gap 138 between the first flange 132 and the second flange 134 bridge and form a substantially continuous surface over the first flange 132 and the second flange 134 , In one embodiment, the composite sealing device 130 include a laminate gasket in which the composite layer 136 includes an outermost layer of the laminate gasket. In a further embodiment, the first flange 132 , the second flange 134 and the composite layer 136 be formed as a one-piece body. The composite layer 136 can one with the first flange 132 connected first section 170 and one with the second flange 134 connected second section 172 contain.

In einer Ausführungsform kann ein Satz von Hochdruckoberflächen 127 (z.B. Oberflächen, die so ausgerichtet sind, dass sie einem Hochdruckfluidstrom zugewandt sind, Oberflächen, die so ausgerichtet sind, dass sie dem sekundären Kühlmittelstrom zugewandt sind, usw.) auf dem ersten Flansch 132 und dem zweiten Flansch 134 in einem beliebigen Winkel "α" in Bezug zueinander angeordnet sein. In einer Ausführungsform können der erste Abschnitt 170 und der zweite Abschnitt 172 der Verbundschicht 136 in einem beliebigen Winkel "ω" in Bezug zueinander ausgerichtet sein. In einer Ausführungsform kann der Winkel α kleiner als ca. 90 Grad sein und der Winkel ω kann größer als ca. 180 Grad sein. In one embodiment, a set of high pressure surfaces 127 (eg, surfaces that are oriented to face a high pressure fluid stream, surfaces that are oriented to face the secondary coolant stream, etc.) on the first flange 132 and the second flange 134 be arranged at any angle "α" with respect to each other. In one embodiment, the first section 170 and the second section 172 the composite layer 136 be oriented at any angle "ω" with respect to each other. In one embodiment, the angle α may be less than about 90 degrees and the angle ω may be greater than about 180 degrees.

Gemäß Darstellung in 5 können der erste Flansch 132 und der zweite Flansch 134 in einem beliebigen Winkel "α" in Bezug zueinander ausgerichtet und durch eine Verbundschicht 136 gemäß Ausführungsformen der Erfindung verbunden sein. In einer Ausführungsform können der erste Flansch 132 und der zweite Flansch 134 eine Länge von ca. 0,51 cm bis ca. 60 cm (ca. 0,2 Inches bis ca. 24 Inches) haben. Während des Betriebs kann die Verbunddichtungsvorrichtung 130 erste (in 4 dargestellte) Komponentenoberflächen 128 berühren, die eine (in Strichlinien dargestellte) Druckgrenze 180 zwischen unter Druck stehenden sekundären Kühlströmen 150 und einem Arbeitsfluidstrom 154 in dem Hauptgaspfadstrom der Turbine 2 ausbilden. Die Druckgrenze 180 kann zwischen der ersten Bogenkomponente 110 und der Verbunddichtungsvorrichtung 130 ausgebildet sein und sich quer über eine gesamte Verbunddichtungsvorrichtung 130 erstrecken. In einer Ausführungsform kann nur eine zusammenhängende Druckgrenze zwischen der Verbundschicht 136 und den ersten Komponentenoberflächen 128 (die den Kontakt zwischen der Verbunddichtungsvorrichtung 130 und der ersten Bogenkomponente 110 an der Druckgrenze 180 lokalisieren) ausgebildet sein. In einer Ausführungsform kann die Verbunddichtungsvorrichtung 130 mehrere Öffnungen/Schlitze/Einrichtungen/Tunnels enthalten, die dafür eingerichtet sind, einen Kühlstrom durch die Verbunddichtungsvorrichtung 130 hindurch zirkulieren zu lassen. As shown in 5 can be the first flange 132 and the second flange 134 at any angle "α" aligned with respect to each other and through a composite layer 136 be connected according to embodiments of the invention. In one embodiment, the first flange 132 and the second flange 134 have a length of about 0.51 cm to about 60 cm (about 0.2 inches to about 24 inches). During operation, the composite sealing device may 130 first (in 4 shown) component surfaces 128 touch, which is a pressure limit (shown in dashed lines) 180 between pressurized secondary cooling streams 150 and a working fluid stream 154 in the main gas path stream of the turbine 2 form. The pressure limit 180 can be between the first bow component 110 and the composite sealing device 130 be formed and across an entire composite sealing device 130 extend. In one embodiment, only one continuous pressure boundary may exist between the composite layer 136 and the first component surfaces 128 (the contact between the composite sealing device 130 and the first sheet component 110 at the pressure limit 180 be localized). In one embodiment, the composite sealing device 130 a plurality of openings / slots / means / tunnels adapted to provide cooling flow through the composite sealing device 130 circulate through it.

In 6 ist eine Querschnittsaxialansicht entlang der Linie A-A von 5 der ersten Bogenkomponente 110 angrenzend an eine zweite Bogenkomponente 210 gemäß Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. In einer Ausführungsform ist ein Spalt 28 (z.B. eine Fügefläche) zwischen der ersten Bogenkomponente 110 und der zweiten Bogenkomponente 210 als Teil eines Wärmeausdehnungszwischenraumes ausgebildet. Ein erster angrenzender Schlitz 222 und ein (gestrichelt dargestellter) zweiter angrenzender Schlitz 220 auf der zweiten Bogenkomponente 210 sind zu einem (in Strichlinien dargestellten) ersten Schlitz 120 und zweiten Schlitz 122 so ausgerichtet, dass die Verbunddichtungsvorrichtung 130 in dem ersten Schlitz 120, dem zweiten Schlitz 122, dem ersten angrenzenden Schlitz 220 und zweiten angrenzenden Schlitz 222 gleichzeitig angeordnet sein kann. Die Anordnung des ersten Flansches 132 und zweiten Flansches 134 lässt einen (in Strichlinien dargestellten) Spalt 138 zwischen dem ersten Flansch 132 und dem zweiten Flansch 134, welcher durch die Verbundschicht 136 überbrückt wird, um dadurch eine zusammenhängende Oberfläche gemäß Darstellung in 6 auszubilden. Der Spalt 138 kann im Wesentlichen durch eine Unterseite des ersten Flansches 132, eine Unterseite des zweiten Flansches 134 und die Verbundschicht 136 definiert sein. Die zusammenhängende Oberfläche der Verbundschicht 136 steht abdichtend mit Innenoberflächen 128 der Schlitze 120, 122, 220 und 222 in Kontakt, was einen Leckagestrom direkt durch den Spalt 28 und/oder die Schlitze 120, 122, 220 und 222 verhindert. 6 stellt den im ersten Schlitz 120 und ersten angrenzenden Schlitz 220 angeordneten ersten Flansch 132 und den in dem zweiten Schlitz 122 und zweiten angrenzenden Schlitz 222 angeordneten zweiten Flansch 134 dar. Wie man in 6 sehen kann, überbrückt die Verbundschicht 136 den Spalt 28 und verbindet den ersten Flansch 132 und den zweiten Flansch 134 über eine im Wesentlichen radial nach innen gerichtete Oberfläche 128 der Bogenkomponenten 110 und 210. In 6 is a cross-sectional axial view along the line AA of 5 the first sheet component 110 adjacent to a second sheet component 210 illustrated according to embodiments of the invention. In one embodiment, there is a gap 28 (eg a joining surface) between the first sheet component 110 and the second sheet component 210 formed as part of a thermal expansion gap. A first adjacent slot 222 and a second adjacent slot (shown in phantom) 220 on the second sheet component 210 are to a first slot (shown in dashed lines) 120 and second slot 122 aligned so that the composite sealing device 130 in the first slot 120 , the second slot 122 , the first adjacent slot 220 and second adjacent slot 222 simultaneously can be arranged. The arrangement of the first flange 132 and second flange 134 leaves a gap (shown in dashed lines) 138 between the first flange 132 and the second flange 134 passing through the composite layer 136 is bridged, thereby forming a continuous surface as shown in FIG 6 train. The gap 138 can essentially through a bottom of the first flange 132 , a bottom of the second flange 134 and the composite layer 136 be defined. The continuous surface of the composite layer 136 is sealing with inner surfaces 128 the slots 120 . 122 . 220 and 222 in contact, causing a leakage current directly through the gap 28 and / or the slots 120 . 122 . 220 and 222 prevented. 6 put that in the first slot 120 and first adjacent slot 220 arranged first flange 132 and in the second slot 122 and second adjacent slot 222 arranged second flange 134 How to get in 6 can see, bridges the composite layer 136 the gap 28 and connects the first flange 132 and the second flange 134 over a substantially radially inwardly directed surface 128 the bow components 110 and 210 ,

In einer Ausführungsform sind die Verbundschicht 136, der erste Flansch 132 und der zweite Flansch 134 aneinander integriert (z.B. als ein im Wesentlichen einheitlicher Körper ausgebildet) und enthalten wenigstens eines von einem Laminat, Silikat, Keramik, Metall, einer Stoffschicht, einer Stoffschichtanordnung und/oder einer Folien/Schicht-Anordnung. Beispielsweise kann das Metall rostfreien Stahl und/oder Inconel^® von Huntington Corporation beinhalten. Eine Stoffschicht weist Metall, Keramik und/oder Polymerfasern auf, welche gewebt, gestrickt oder in eine Gewebeschicht gedrückt sind (und besteht bevorzugt im Wesentlichen daraus). Die Wahl des Schichtaufbaus (d.h., gewebt, gestrickt oder gepresst), die Materialienwahl für den Stoff und die Wahl der Dicke für eine Schicht werden so getroffen, dass Verschleißbeständigkeit, Flexibilität und Dichtungsanforderungen einer speziellen Dichtungs- oder Verbindungsanwendung zu erfüllt werden. In einer Ausführungsform kann die Verbunddichtungsvorrichtung 130 Zwischenlagen aus beliebigen noch nicht bekannten oder später entwickelten Materialien enthalten. Der Fachmann erkennt leicht, dass die Verbundschicht 136, der erste Flansch 132 und der zweite Flansch 134 aus beliebigen Materialien bestehen können. In one embodiment, the composite layer 136 , the first flange 132 and the second flange 134 integrated (eg, formed as a substantially unitary body) and contain at least one of a laminate, silicate, ceramic, metal, a fabric layer, a fabric layer assembly, and / or a film / layer assembly. For example, the metal of stainless steel and / or Inconel ^® Corporation of Huntington may include. A fabric layer comprises metal, ceramic and / or polymer fibers which are woven, knitted or pressed into a fabric layer (and preferably consists essentially thereof). The choice of layer construction (ie, woven, knitted or pressed), the choice of materials for the fabric and the choice of thickness for a layer are made to meet the wear resistance, flexibility and sealing requirements of a particular sealing or jointing application. In one embodiment, the composite sealing device 130 Liners of any not yet known or later developed materials included. The person skilled in the art easily recognizes that the composite layer 136 , the first flange 132 and the second flange 134 can consist of any materials.

Die Gasturbine 2 ist lediglich veranschaulichend; Lehren der Erfindung können auf jede beliebige Maschine angewendet werden, die zwei oder mehr Dichtkomponenten besitzt, die einen Spalt dazwischen lassen. The gas turbine 2 is merely illustrative; Teachings of the invention may be applied to any machine having two or more sealing components leaving a gap therebetween.

In 7 ist eine schematische Ansicht von Abschnitten eines Mehrwellen-Kombinationszyklus-Kraftwerkes 900 dargestellt. Das Kombinationszykluskraftwerk 900 kann beispielsweise eine Gasturbine 980 enthalten, die funktionell mit einem Generator 970 verbunden ist. Der Generator 970 und die Gasturbine 980 können mechanisch durch eine Welle 915 gekoppelt sein, welche Energie zwischen einer Gasturbine 980 und dem Generator 970 überträgt. Ferner ist in 7 ein Wärmetauscher 986 dargestellt, der funktionell mit der Gasturbine 980 und eine Dampfturbine 992 verbunden ist. Der Wärmetauscher 986 kann fluidmäßig sowohl mit der Gasturbine 980 als auch der Dampfturbine 992 über herkömmliche Leitungen (Nummerierung weggelassen) verbunden sein. Der Wärmetauscher 986 kann ein herkömmlicher Wärmerückgewinnungsdampfgenerator (HRSG) sein, wie z.B. die in herkömmlichen Kombinationszykluskraftwerkssystemen verwendeten. Wie auf dem Gebiet der Stromerzeugung bekannt, kann der HRSG 986 das heiße Abgas aus der Gasturbine 980 kombiniert mit einer Wasserzuführung verwenden, um Dampf zu erzeugen, welcher der Dampfturbine 992 zugeführt wird. Die Dampfturbine 992 kann optional mit einem zweiten Generator 970 (über eine zweite Welle 950) verbunden sein. Jedes von dem Generatorsystem 970, der Gasturbine 980, dem HRSG 986 und der Dampfturbine 992 kann mit der Verbunddichtungsvorrichtung 130 von 4 oder anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen verbunden sein. Es versteht sich, dass die Generatoren 970 und Wellen 915 von beliebiger Größe oder Art sein können, die im Fachgebiet bekannt sind, und sich abhängig von ihrer Anwendung oder dem System unterscheiden können, mit welchem sie verbunden sind. Eine gemeinsame Nummerierung der Generatoren und Wellen dient zur Verdeutlichung und legt nicht notwendigerweise nahe, dass diese Generatoren oder Wellen identisch sind. Das Generatorsystem 970 und die zweite Welle 915 können im Wesentlichen ähnlich wie das vorstehend beschriebene Generatorsystem 970 und die Welle 915 arbeiten. In einer (in Strichlinien dargestellten) Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Spülstromsteuerungssystem 107 mittels einer Berechnungsvorrichtung 110 verwendet werden, um eine von der Dampfturbine 992 und der Dampfturbine 980 oder beide zu betreiben. In einer weiteren in 8 dargestellten Ausführungsform kann ein Einwellen-Kombinationszykluskraftwerk 990 nur einen Generator 970 enthalten, der sowohl mit der Gasturbine 980 als auch der Dampfturbine 992 über nur eine Welle 915 verbunden ist. Die Gasturbine 980 und die Dampfturbine 992 können funktionell mit der Verbunddichtungsvorrichtung 130 von 4 oder anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen verbunden sein. In 7 Figure 3 is a schematic view of portions of a multi-shaft combined cycle power plant 900 shown. The combined cycle power plant 900 For example, a gas turbine 980 included, which is functional with a generator 970 connected is. The generator 970 and the gas turbine 980 can mechanically through a shaft 915 be coupled, which energy between a gas turbine 980 and the generator 970 transfers. Furthermore, in 7 a heat exchanger 986 shown, which is functional with the gas turbine 980 and a steam turbine 992 connected is. The heat exchanger 986 can be fluid with both the gas turbine 980 as well as the steam turbine 992 be connected via conventional lines (numbering omitted). The heat exchanger 986 may be a conventional heat recovery steam generator (HRSG), such as those used in conventional combined cycle power plant systems. As known in the field of power generation, the HRSG 986 the hot exhaust gas from the gas turbine 980 combined with a water supply to produce steam, which is the steam turbine 992 is supplied. The steam turbine 992 can be optional with a second generator 970 (about a second wave 950 ). Each of the generator system 970 , the gas turbine 980 , the HRSG 986 and the steam turbine 992 can with the composite sealing device 130 from 4 or other embodiments described herein. It is understood that the generators 970 and waves 915 may be of any size or type known in the art and may differ depending on their application or the system to which they are associated. A common numbering of the generators and shafts is for clarity and does not necessarily suggest that these generators or shafts are identical. The generator system 970 and the second wave 915 may be substantially similar to the generator system described above 970 and the wave 915 work. In a (dashed line) embodiment of the present invention, a purge flow control system 107 by means of a calculation device 110 used to be one of the steam turbine 992 and the steam turbine 980 or both. In another in 8th illustrated embodiment, a single-shaft combined cycle power plant 990 only one generator 970 included with both the gas turbine 980 as well as the steam turbine 992 over only one wave 915 connected is. The gas turbine 980 and the steam turbine 992 can functionally with the composite sealing device 130 from 4 or other embodiments described herein.

Die Verbundlaminatdichtungsvorrichtung der vorliegenden Offenlegung ist auf keinerlei Stromerzeugungssystem, Kombinationszyklusstromerzeugungssystem, Turbine oder anderes System beschränkt und kann mit anderen Stromerzeugungssystemen verwendet werden. Zusätzlich kann die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung bei anderen hierin nicht beschriebenen Systemen verwendet werden, die von der hierin beschriebenen Verbundlaminatdichtungsvorrichtung bereitgestellten Abdichtung und Leckageverringerung profitieren. Obwohl verschiedene Ausführungsformen hierin beschrieben werden, wird man aus der Beschreibung erkennen, dass verschiedene Kombinationen von Elementen, Variationen oder Verbesserungen hierin vom Fachmann ausgeführt werden können und innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung liegen. Zusätzlich können viele Modifikationen ausgeführt werden, um eine spezielle Situation oder Material an die Lehren der Offenlegung ohne Abweichung von deren wesentlichem Schutzumfang anzupassen. Daher soll die Erfindung nicht auf die als beste Ausführungsart für die Ausführung dieser Offenlegung betrachtete spezielle Ausführungsform beschränkt sein, sondern soll alle Ausführungsformen beinhalten, die in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche fallen.The composite laminate sealing apparatus of the present disclosure is not applicable to any power generation system, Combined cycle power generation system, turbine or other system limited and can be used with other power generation systems. In addition, the apparatus of the present invention may be used in other systems not described herein which benefit from sealing and leakage reduction provided by the composite laminate gasket apparatus described herein. Although various embodiments are described herein, it will be appreciated from the description that various combinations of elements, variations or improvements may be made herein by those skilled in the art and are within the scope of the invention. In addition, many modifications may be made to adapt a particular situation or material to the teachings of disclosure without departing from the essential scope thereof. Therefore, the invention should not be limited to the specific embodiment considered as best mode for carrying out this disclosure, but is intended to include all embodiments falling within the scope of the appended claims.

Die hierin verwendete Terminologie dient nur dem Zweck der Beschreibung spezieller Ausführungsformen und soll nicht die Offenlegung einschränken. So wie hierin verwendet, sollen die Singularformen "einer, eine, eines" und "der, die, das" auch die Pluralformen mit einschließen, soweit der Kontext nicht deutlich anderes anzeigt. Es dürfte sich ferner verstehen, dass die Begriffe "weist auf" und/oder "aufweisend", wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, das Vorliegen festgestellter Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten spezifizieren, aber das Vorliegen oder die Hinzufügung von einem oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließen.The terminology used herein is for the purpose of describing specific embodiments only and is not intended to limit the disclosure. As used herein, the singular forms "one, one, one," and "the, that," are also meant to include the plural forms unless the context clearly indicates otherwise. It should also be understood that the terms "pointing to" and / or "having" when used in this specification specify the presence of detected features, integers, steps, operations, elements, and / or components, but the presence or do not preclude the addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, and / or groups thereof.

Diese Beschreibung nutzt Beispiele, um die Erfindung einschließlich ihrer besten Ausführungsart offenzulegen und um auch jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung einschließlich der Herstellung und Nutzung aller Elemente und Systeme und der Durchführung aller einbezogenen Verfahren in die Praxis umzusetzen. Der patentfähige Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele umfassen, die für den Fachmann ersichtlich sind. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Schutzumfang der Erfindung enthalten sein, sofern sie strukturelle Elemente besitzen, die sich nicht von dem Wortlaut der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Änderungen gegenüber dem Wortlaut der Ansprüche enthalten.This description uses examples to disclose the invention, including the best mode, and also to enable any person skilled in the art to practice the invention, including making and using all of the elements and systems, and performing all of the methods involved. The patentable scope of the invention is defined by the claims, and may include other examples that will be apparent to those skilled in the art. Such other examples are intended to be within the scope of the invention if they have structural elements that do not differ from the literal language of the claims, or if they include equivalent structural elements with insubstantial differences from the literal languages of the claims.

Es wird eine Vorrichtung offengelegt, die eine Verbundlaminatfügeflächendichtung enthält, die zur Verringerung der Leckage eines Zwichendichtungsspaltes (z.B. eines Winkelspaltes, eines "L"-förmigen Spaltes usw.) in Gasturbinen geformt ist. In einer Ausführungsform enthält eine Dichtungsvorrichtung für eine Gasturbine: einen ersten Flansch, der zur Anordnung in einem ersten Schlitz einer ersten Bogenkomponente und einem ersten angrenzenden Schlitz einer zweiten Bogenkomponente geformt ist; eine mit einer ersten Oberfläche des ersten Flansches verbundene Verbundschicht, wobei die erste Oberfläche dafür eingerichtet ist, dass sie einem Arbeitsfluidstrom der Gasturbine zugewandt ist; und einen zweiten Flansch, der zur Anordnung in einem zweiten Schlitz der ersten Bogenkomponente und einem zweiten angrenzenden Schlitz der zweiten Bogenkomponente geformt ist, wobei der zweite Flansch eine mit der Verbundschicht verbundene zweite Oberfläche enthält.A device is disclosed which includes a composite laminate interface gasket which is formed to reduce the leakage of a dual seal gap (e.g., an angular gap, an "L" shaped gap, etc.) in gas turbines. In one embodiment, a gas turbine sealing apparatus includes: a first flange formed to be disposed in a first slot of a first arcuate component and a first adjacent slot of a second arcuate component; a composite layer bonded to a first surface of the first flange, the first surface configured to face a working fluid stream of the gas turbine; and a second flange shaped for placement in a second slot of the first arc component and a second adjacent slot of the second arc component, the second flange including a second surface connected to the composite layer.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

22: Gasturbine gas turbine
44: Verdichtereinlass compressor inlet
66: Verdichter compressor
88th: Brennkammern combustors
1010: Verdichterauslass compressor outlet
1212: Turbinenbereich turbine area
1414: Turbinenlaufschaufeln Turbine blades
1616: Rotor rotor
1818: Gasauslass gas outlet
2020: Gehäuse casing
2222: ringförmige Anordnung annular arrangement
2424: Bogenkomponenten arch components
2626: Schlitze slots
2828: Spalt gap
3030: Außendeckbänder Outer shrouds
3232: Innendeckband Inner shroud
3434: Leitdüsenblöcke Leitdüsenblöcke
3636: Zwischenwände partitions
110110: Bogenkomponente arch component
120120: erster Schlitz first slot
122122: zweiter Schlitz second slot
127127: Hochdruckoberflächen High pressure surfaces
130130: Verbunddichtungsvorrichtung Composite sealing device
132132: erster Flansch first flange
134134: zweiter Flansch second flange
136136: Verbundschicht composite layer
138138: Spalt gap
150150: unter Druck stehender Kühlstrom pressurized cooling flow
154154: Arbeitsfluidstrom Working fluid stream
170170: erster Abschnitt first section
172172: zweiter Abschnitt second part
180180: Druckgrenze pressure limit
210210: zweite Bogenkomponente second arc component
220220: zweiter angrenzender Schlitz second adjacent slot
222222: erster angrenzender Schlitz first adjacent slot
132132: erster Flansch first flange
134134: zweiter Flansch second flange
138138: Spalt gap
900900: Mehrwellen-Kombinationszykluskraftwerk Multi-shaft combined cycle power plant
915915: Welle wave
970970: Generator generator
980980: Gasturbine gas turbine
986986: Wärmetauscher heat exchangers
992992: Dampfturbine steam turbine

Claims

Sealing device, wherein the sealing device comprises: a first flange formed to be disposed in a first slot of a first arcuate component and a first adjacent slot of a second arcuate component; a composite layer bonded to a first surface of the first flange, the first surface configured to face a working fluid stream of the gas turbine; and at least one secondary flange shaped for placement in a second slot of the first arched component and a second adjacent slot of the second arched component, the at least one secondary flange including a second surface connected to the composite layer.

The sealing device of claim 1, wherein the first flange and the at least one secondary flange include a plurality of layers.

The sealing device of claim 1, wherein the composite layer is integrated with the first flange and the at least one secondary flange; and / or wherein the composite layer is shaped to continuously contact the first slot and the second slot; and / or wherein the composite layer includes a first portion connected to the first flange and a second portion connected to the at least one secondary flange, and wherein the first portion and the second portion extend across a gap between the first flange and the at least one secondary flange and formed to form a continuous surface over both the first flange and the at least one secondary flange.

A sealing device according to claim 1, wherein the at least one secondary flange of each of the aforementioned sealing devices is oriented at an angle with respect to the first flange.

The sealing device of claim 1, wherein the composite layer has substantially the same width as the first flange and the at least one second flange, and wherein the composite layer forms the first surface of the first flange and the second surface of the at least one secondary flange.

Gas turbine, comprising: a first sheet component having a first slot and a second slot on an end of the first sheet component; a second sheet component disposed adjacent to the first sheet component and having a first adjacent slot and a second adjacent slot on an end of the first sheet component, the first adjacent slot and the second adjacent slot aligned with the first slot and the second slot of the first sheet component ; and a sealing device which contains: a first flange disposed in the first slot of the first arcuate component and the first adjacent slot of the second arcuate component; a composite layer bonded to a first surface of the first flange, the composite layer facing a working fluid stream of the gas turbine; and a second flange disposed in the second slot of the first arch component and the second adjacent slot of the second arch component, the second flange including a second surface connected to the composite layer.

The gas turbine of claim 6, wherein the first flange and the second flange of the gas turbine include a plurality of layers.

The gas turbine of claim 6, wherein the composite layer of each gas turbine mentioned above is integrated with the first flange and the second flange, and / or wherein the composite layer is shaped to constantly contact the first slot and the second slot; and / or wherein the composite layer includes a first portion connected to the first flange and a second portion connected to the second flange, and wherein the first portion and the second portion are connected and shaped across a gap between the first flange and the second flange are that they form a continuous surface across both the first flange and the second flange; and / or wherein the composite layer has substantially the same width as the first flange and the second flange, and wherein the composite layer forms the first surface of the first flange and the second surface of the second flange.

The gas turbine of claim 6, wherein the second flange is oriented at an angle with respect to the first flange.

Gas turbine, comprising: a first sheet component having a first slot and a second slot on an end of the first sheet component, wherein an inner surface of the first sheet component is exposed to a working fluid stream and an outer surface of the first sheet component is exposed to a flow of coolant; a second sheet component disposed adjacent the first sheet component and having a first adjacent slot and a second adjacent slot on an end of the first sheet component, the first adjacent slot and the second adjacent slot aligned with the first slot and the second slot of the first sheet component wherein the second sheet component includes an adjacent outer surface and an adjacent inner surface of which the adjacent inner surface is exposed to the working fluid stream and the adjacent outer surface is exposed to the coolant stream; and a first flange disposed in the first slot of the first arcuate component and the first adjacent slot of the second arcuate component; a composite layer connected to the first flange and facing the working fluid stream of the gas turbine; and a second flange connected to the composite layer and disposed in the second slot of the first arch component and the second adjacent slot of the second component.