火焰筒与高压涡轮导叶密封-8-风险评议部分专利壁垒相关专利全文欧洲-1

1、*DE102010036347A120110127*(10) DE 10 2010 036 347 A12011.01.27(19)Offenlegungsschrift(12)(51) Int Cl.8: F02C 7/28 (2006.01)F02C 3/14 (2006.01)(21) Aktenzeichen: 10 2010 036 347.2(22) Anmeldetag: 12.07.2010(43) Offenlegungstag: 27.01.2011Die folgenden Angaben sind den vom Anmelder eingereichten Unter

2、lagen entnommen(54) Bezeichnung: Dichtungen fr eine Turbinenmaschine und Verfahren zur Montage einer Turbinenmaschine(57) Zusammenfassung: Eine Seitendichtung (260) zur Abdichtung der Seitenrnder benachbarter Brennkam- mern einer Turbinenmaschine enthlt verlngerte Enden (262/624). Die verlngerten En

3、den der Seitendichtung lie- gen gegen eine innere und uere Umfangsdichtung (250/254) an und dichten gegen diese ab, um eine Leckage von Verbrennungsgasen zu verhindern.(30) Unionsprioritt:12/505,77820.07.2009US(71) Anmelder:General Electric Co., Schenectady, N.Y., US(74) Vertreter:Rger und Kollegen,

4、 73728 Esslingen(72) Erfinder:Venkataraman, Krishna Kumar, Simpsonville, S.C., US; Repikov, Timur R., Moskau, RU; McMahan, Kevin Weston, Greer, S.C., US; Edwards, Kara Johnston, Greer, S.C., USDE 10 2010 036 347 A12011.01.27BeschreibungKURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGHINTERGRUND DER ERFINDUNG0004 Ge

5、m einem Aspekt kann die Erfindung in einem Verfahren zum Abdichten mehrere Brennkam- mern an einem Einlassringraum einer Turbinenma- schine enthalten sein, das ein Anordnen mehrerer Brennkammern rings um den Einlassringraum, Mon- tieren einer inneren Umfangsdichtung zwischen der inneren Ringraumwand

6、 und zugehrigen Oberfl- chen jedes der Brennkammerauslsse und Montie- ren einer ueren Umfangsdichtung zwischen der ueren Ringraumwand und zugehrigen Oberfl- chen jedes der Brennkammerauslsse enthlt. Das Verfahren enthlt ferner ein Montieren einer Seiten- dichtung zwischen jeweils zwei benachbarten B

7、renn- kammerauslssen, um einen Zwischenraum zwi- schen Seiten der Brennkammerauslsse abzudich- ten, wobei ein erstes Ende jeder Seitendichtung an einer Rckseite der ueren Umfangsdichtung an- liegt und sich ber im Wesentlichen die gesamte Hhe der ueren Umfangsdichtung erstreckt.0001 In einigen landge

8、schtzten Turbinenmaschi- nen, die in elektrischen Kraftwerksanlagen einge- setzt werden, sind mehrere Brennkammern rings um den Umfang der Turbinenmaschine angeordnet, und jede der Brennkammern liefert heie Verbrennungs- gase in den Turbinenabschnitt der Maschine hinein. Der Einlass zu dem Turbinena

9、bschnitt ist als ein Rin- graum ausgebildet, der eine innere Ringraumwand und eine uere Ringraumwand enthlt. Die Ausls- se der Brennkammern sind mit dem Turbineneinlass- ringraum verbunden. Der Auslass jeder Brennkam- mer ist im Wesentlichen rechteckig gestaltet. Jedoch sind die obere und die untere

10、 Seite des Auslasses bogenfrmig gestaltet, so dass, wenn alle Brennkam- mern Seite an Seite rings um den Auenumfang der Turbinenmaschine angeordnet sind, die Auslsse der Brennkammern sich zu dem kreisfrmigen Einlass- ringraum des Turbinenabschnitts der Maschine ver- binden.0005 Gem einem weiteren As

11、pekt kann die Er- findung in einem Verfahren zum Abdichten mehrerer Brennkammern an einem Einlassringraum einer Tur- binenmaschine enthalten sein, das ein Anordnen mehrerer Brennkammern rings um den Einlassrin- graum, Montieren einer inneren Umfangsdichtung zwischen der inneren Ringraumwand und ents

12、pre- chenden Flchen jedes der Brennkammerauslsse und Montieren einer ueren Umfangsdichtung zwi- schen der ueren Ringraumwand und entsprechen- den Flchen jedes der Brennkammerauslsse ent- hlt. Das Verfahren enthlt ferner ein Montieren einer Seitendichtung zwischen jedem Paar benachbarter Brennkammera

13、uslsse, um einen Zwischenraum zwischen Seiten der Brennkammerauslsse abzu- dichten, wobei ein erstes Ende jeder Seitendichtung an einer Rckseite der inneren Umfangsdichtung an- liegt und sich ber im Wesentlichen die gesamte Hhe der inneren Umfangsdichtung erstreckt.0002 Zwischen der inneren und der

14、ueren Rin- graumwand des Turbineneinlasses und den entspre- chenden Flchen der Brennkammerauslsse sind Umfangsdichtungen vorgesehen. Zustzlich sind Seitendichtungen zwischen den Seiten jedes Paares benachbarter Brennkammern angeordnet.0003 Der Auslass jeder der Brennkammern und der Turbineneinlassri

15、ngraum enthalten extrem heie Verbrennungsgase, wenn die Maschine arbeitet. In Folge dessen erfahren sowohl die Auslassabschnitte der Brennkammern als auch die Elemente des Turbi- neneinlassringraums, wenn eine Turbine in Betrieb genommen wird, eine groe Temperaturschwan- kung. Die Temperaturwechselb

16、eanspruchung zwi- schen Raumtemperatur und den hohen Temperatu- ren, die whrend normaler Betriebsvorgnge vorlie- gen, knnen das Auftreten wesentlicher Wrmeaus- dehnungen bewirken. Und auf Grund der komplexen Gestalten der einzelnen Elemente, die an dem Ein- lassringraum zusammen kommen, knnen die Au

17、s- dehnungen ungleichfrmig und unvorhersehbar sein. Daher ist es normal, dass sich zwischen dem Ein- lassringraum und den Auslssen der Brennkammern kleine ffnungen bilden. Ein blicher Ort, an dem sich derartige ffnungen bilden, sind die Ecken der Brennkammerauslsse, wo die Seitendichtung zwi- schen

18、benachbarten Brennkammern mit der inneren und ueren Umfangsdichtung zusammentrifft. Die- se ffnungen ermglichen den heien Verbren- nungsgasen zu entweichen. Und diese Leckage von Verbrennungsgasen stellt einen unerwnschten Effi- zientverlust dar.0006 Gem einem weiteren Aspekt kann die Er- findung in

19、 einer Seitendichtung zur Abdichtung eines Zwischenraumes zwischen Seiten benachbarter Brennkammerauslsse enthalten sein, die an einem Einlassringraum einer Turbinenmaschine montiert sind. Die Seitendichtung enthlt einen zentralen Ab- schnitt, der eingerichtet ist, um einen Zwischenraum zwischen Sei

20、tenrndern von zwei benachbarten Brennkammerauslssen abzudichten, und ein erstes Ende, das sich von dem zentralen Abschnitt aus er- streckt und eingerichtet ist, um an einer Rckseite ei- ner ueren Umfangsdichtung anzuliegen und ge- gen diese abzudichten und um sich ber im Wesent- lichen die gesamte H

21、he der ueren Umfangsdich- tung zu erstrecken.2/11DE 10 2010 036 347 A12011.01.27KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENDETAILIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG0007 Fig. 1 zeigt eine im Lngsschnitt dargestellte Teilansicht einer Turbinenmaschine;0018 Fig. 1 veranschaulicht einige der wesentli- chen Elemente

22、 einer typischen Turbinenmaschine, die in einer Kraftwerksanlage verwendet werden wr- de. Die Turbinenmaschine 100 enthlt einen Verdich- terabschnitt 102, der ankommende Luft komprimiert und diese zu einer Brennkammer 104 liefert. Die komprimierte Luft wird in der Brennkammer 104 mit Brennstoff verm

23、ischt, und das Luft-Brennstoff-Ge- misch wird gezndet. Die resultierenden heien Ver- brennungsgase werden anschlieend durch einen Auslass der Brennkammer 104 hindurch in einen Ein- lassringraum des Turbinenabschnitts 106 hinein ge- liefert.0008 Fig. 2 zeigt eine Perspektivansicht, die ver- anschauli

24、cht, wie zwei benachbarte Brennkam- merauslsse an einen Turbineneinlassringraum an- gefgt sind;0009 Fig. 3 zeigt eine perspektivische Teilansicht unter Veranschaulichung der oberen Flchen von zwei benachbarten Brennkammern, die an einem Turbineneinlassringraum angebracht werden sollen;0010 Fig. 4 ze

25、igt eine im Schnitt dargestellte Teil- ansicht einer oberen Seitenecke eines Brennkam- merauslasses, die veranschaulicht, wie eine Seiten- dichtung mit dem Brennkammerauslass gekoppelt ist;0019 Wie oben erwhnt, wrden mehrere Brenn- kammern 104 rings um den Auenumfang der Turbi- nenmaschine 100 angeo

26、rdnet sein. Die Auslsse je- der der Brennkammern 104 wrden an einem Ein- lassringraum angebracht sein, der sich in den Turbi- nenabschnitt 106 der Maschine 100 ffnet.0011 Fig. 5 zeigt eine perspektivische Teilansicht, die veranschaulicht, wie eine Seitendichtung mit zwei benachbarten Brennkammerausl

27、ssen verbunden ist;0020 Fig. 2 veranschaulicht, wie zwei benachbar- te Brennkammerauslsse mit dem Einlassringraum verbunden sind, der sich in den Turbinenabschnitt 106 der Maschine 100 ffnet. Der Einlassringraum ist durch die innere Ringraumwand 202 und die uere Ringraumwand 204 gebildet. Die oberen

28、 und unteren bogenfrmigen Flchen der Auslsse der Brennkam- mern 220 sind mit der inneren und ueren Rin- graumwand 202 und 204 verbunden. Zwischen der inneren Ringraumwand 202 und den unteren Wn- den jedes der Brennkammerauslsse ist eine innere Umfangsdichtung montiert. In gleicher Weise ist zwi- sch

29、en der ueren Ringraumwand 204 und den obe- ren Wnden jedes der einzelnen Brennkammeraus- lsse eine uere Umfangsdichtung montiert.0012 Fig. 6A zeigt eine im Querschnitt dargestell- te Teilansicht, die veranschaulicht, wie ein Brenn- kammerauslass mit der ueren Ringraumwand des Turbineneinlassringraum

30、s verbunden ist;0013 Fig. 6B zeigt eine perspektivische Teilan- sicht, die veranschaulicht, wie ein Brennkammeraus- lass mit der ueren Ringraumwand des Turbinen- einlassringraums verbunden ist;0014 Fig. 6C zeigt eine im Querschnitt dargestell- te Teilansicht, die veranschaulicht, wie ein Brenn- kamm

31、erauslass mit der inneren Ringraumwand des Turbineneinlassringraums verbunden ist;0021 Zustzlich ist eine Seitendichtung 240 zwi- schen den Seitenflchen jedes Paares benachbarter Brennkammerauslsse angeordnet. Die Seitendich- tung 240 erzielt eine Abdichtung zwischen benach- barten Brennkammern, so

32、dass die Verbrennungsga- se nicht aus dem Raum zwischen den Seiten der Brennkammerauslsse entweichen knnen.0015 Fig. 7A zeigt eine im Querschnitt dargestell- te Teilansicht, die veranschaulicht, wie ein Brenn- kammerauslass mit der uern Ringraumwand des Turbineneinlassringraumes unter Verwendung ein

33、er Seitendichtung einer anderen Bauart verbunden ist;0016 Fig. 7B zeigt eine perspektivische Teilan- sicht, die veranschaulicht, wie ein Brennkammeraus- lass mit der ueren Ringraumwand des Turbinen- einlassringraums unter Verwendung einer Seiten- dichtung einer anderen Bauart verbunden ist;0022 Fig.

34、 3 liefert eine detailiertere Ansicht der Auslsse von zwei benachbarten Brennkammern. Wie in Fig. 3 veranschaulicht, enthalten die Auslsse Seitenwandabschnitte 212 und obere Wandabschnit- te 216. Entsprechende untere Wandabschnitte (nicht veranschaulicht) wrden an dem Boden jedes Brenn- kammerauslas

35、ses angeordnet sein. Die uere Um- fangsdichtung ist gegen eine schrge oder gekrmm- te uere Dichtungsflche 218 montiert, die an der Oberseite jeder oberen Brennkammerauslasswand 216 angeordnet ist. Die innere Umfangsdichtung ist gegen eine hnliche schrge oder gekrmmte innere Dichtungsflche an dem Bod

36、en jedes Brennkam-0017 Fig. 7C zeigt eine im Querschnitt dargestell- te Teilansicht, die veranschaulicht, wie ein Brenn- kammerauslass mit der inneren Ringraumwand des Turbineneinlassringraumes unter Verwendung einer Seitendichtung einer anderen Bauart verbunden ist.3/11DE 10 2010 036 347 A12011.01.

37、27merauslasses montiert. Die gekrmmten oder schr- gen Flchen knnen in Abhngigkeit von Konstrukti- onsanforderungen und anderen Erwgungen flach sein.ringraums und der Brennkammerauslsse ffnun- gen bilden. Wie in den Fig. 7A und Fig. 7B veran- schaulicht, erstreckt sich ein erstes Ende 262 der mo- dif

38、izierten Seitendichtung 260 weiter nach auen als das erste Ende der Seitendichtung 240, die in den Fig. 6A und Fig. 6B veranschaulicht ist. Wie in den Fig. 7A und Fig. 7B veranschaulicht, ist das erste Ende 262 der modifizierten Seitendichtung 260 in Eingriff mit der gesamten Rckflche der ueren Umfa

39、ngsdichtung 250 gedrckt. Die Seitendichtung 260 ist bewusst derart eingerichtet, dass sie flexibel ist, und derart, dass sie gegen die Rckflche der u- eren Umfangsdichtung 250 anliegen und abdichten kann.0023 Fig. 4 veranschaulicht, wie eine Seitendich- tung 240 zwischen jeweils zwei benachbarten Br

40、enn- kammerauslssen montiert ist. Wie darin veran- schaulicht, ist die Seitendichtung gegen hintere Flanschflchen 217 montiert, die entlang der Rck- seite der Seiten der Brennkammerauslsse nach un- ten verlaufen. Fig. 5 veranschaulicht, wie eine Sei- tendichtung gegen die benachbarten hinteren Flans

41、chflchen 217 von zwei benachbarten Brenn- kammerauslssen montiert ist, um zwischen den be- nachbarten Brennkammern eine Abdichtung zu schaffen.0029 In gleicher Weise erstreckt sich ein zweites Ende 264 der Seitendichtung 260 weiter nach innen als das zweite Ende der in Fig. 6C veranschaulichten Seit

42、endichtung. Auf diese Weise kann das zweite Ende 264 der Seitendichtung 260, wie sie in Fig. 7C veranschaulicht ist, gegen die Rckseite der inneren Umfangsdichtung 254 anliegen und abdichten.0024 Fig. 6A und Fig. 6C zeigen ausschnittswei- se Querschnittsansichten, die entlang des Spalts zwischen den

43、 Seiten von benachbarten Brennkam- merauslssen aufgenommen sind. Somit zeigen die Fig. 6A und Fig. 6C die Seitenflche des Brennkam- merauslasses. Fig. 6B zeigt eine Perspektivansicht, die diese Grenzstelle veranschaulicht. Diese Figuren veranschaulichen, wie die innere und die uere Um- fangsdichtung

44、 zwischen den Brennkammerausls- sen und der inneren und ueren Ringraumwand des Turbineneinlassringraums montiert sind. Diese Figu- ren veranschaulichen ferner die Seitendichtung, die entlang der Seiten der Brennkammerauslsse ver- luft.0030 Eine Seitendichtung 260, wie sie in den Fig. 7AFig. 7C veran

45、schaulicht ist, kann eine bes- sere Abdichtung zwischen den verschiedenen Ele- menten des Turbineneinlassringraumes und der Brennkammerauslsse erzielen. Die Seitendichtung kann die Entstehung von ffnungen verhindern, die eine Leckage von Verbrennungsgasen ermglichen. Somit kann die Seitendichtung de

46、n Gesamtwirkungs- grad der Turbinenmaschine 100 verbessern.0025 Wie in den Fig. 6A und Fig. 6B veranschau- licht, ist zwischen der ueren Dichtungsflche 218 eines Brennkammerauslasses und der ueren Rin- graumwand 204 eine mehrlagige uere Umfangs- dichtung 250 montiert. Zustzlich ist die Seitendich- t

47、ung 240 in Eingriff bzw. Verbindung mit der hinteren Flanschflche 217 gedrckt, die an der Rckseite der Seitenwand des Brennkammerauslasses ausgebil- det ist.0031 Die inneren und ueren Umfangsdichtun- gen sind gewhnlich aus mehreren Lagen ausgebil- det, die jeweils in eine Metallmatte gehllt sind. Di

48、e Seitendichtung kann in gleicher Weise aus einer oder mehreren Lagen eines Materials ausgebildet sein, das ebenfalls in einer Metallmatte eingehllt ist. Je- doch sollten das erste und das zweite Ende der Sei-tendichtung hinreichend flexibel beschaffen seodass sie sich an die Gestalt der Rckflchen d

49、er in- neren und der ueren Umfangsdichtungen anpas- sen knnen, um eine gute Abdichtung zwischen der Seitendichtung und der inneren und ueren Um- fangsdichtung zu schaffen.0026 Wie in Fig. 6C veranschaulicht, ist die innere Umfangsdichtung 254 zwischen der inneren Rin- graumwand 202 und einer inneren

50、 Dichtungsflche 219 montiert, die an dem unteren Rand des Brenn- kammerauslasses angeordnet ist.0032 Whrend die Erfindung in Verbindung mit der momentan als die praktikabelste und bevorzugte an- gesehenen Ausfhrungsform beschrieben worden ist, ist es zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf0027 We

51、nn die Seitendichtung 240 eine Lnge aufweist, wie sie in den Fig. 6A und Fig. 6B veran- schaulicht ist, knnen an den Ecken oder Rndern der Dichtung kleine ffnungen entstehen, wenn die heien Verbrennungsgase eine Ausdehnung der ver- schiedenen Teile bewirken.die offenbarte Ausfhrungsform beschrnkt se

52、oll,sondern dass sie im Gegenteil verschiedene Modifi- kationen und quivalente Anordnungen mit umfas- sen soll, die in dem Rahmen und Schutzumfang der beigefgten Ansprche enthalten sind.0028 Fig. 7AFig. 7C veranschaulichen eine mo- difizierte Seitendichtungkonstruktion, die helfen kann zu verhindern

53、, dass sich zwischen den Dichtungen und den verschiedenen Teilen des Turbineneinlass-0033 Eine Seitendichtung 260 zur Abdichtung der Seitenrnder benachbarter Brennkammern einerTurbinenmaschineenthltverlngerteEnden4/11DE 10 2010 036 347 A12011.01.27262/624. Die verlngerten Enden der Seitendichtung li

54、egen gegen eine innere und uere Umfangsdich- tung 250/254 an und dichten gegen diese ab, umMontieren mehrerer bogenfrmiger Dichtungseg- mente zwischen der inneren Ringraumwand und zu- gehrigen Flchen jedes der Brennkammerauslsse aufweist.eine Leckage von Verbrennungsgasen dern.zuverhin-4. Verfahren

55、nach Anspruch 3, wobei der Schritt des Montierens einer ueren Umfangsdichtung ein Montieren mehrerer bogenfrmiger Dichtungsseg- mente zwischen der ueren Ringraumwand und zu- gehrigen Flchen jedes der Brennkammerauslsse aufweist.Bezugszeichenliste100102104106202204210212214216217a217b2182192202402502

56、54260262264Turbinenmaschine Verdichterabschnitt Brennkammer Turbinenabschnitt Innere Ringraumwand uere Ringraumwand bergangsstck Seitenwandabschnitte Untere Wandabschnitte Obere Wandabschnitte Flanschflche Flanschflcheuere Dichtungsflche Innere Dichtungsflche Brennkammern Seitendichtunguere Umfangsdichtung Innere Umfangsdichtung Modifizierte Seitendichtung Erstes EndeZweites Ende5. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Montie- ren jeder Seitendichtung ein Montieren der Seiten- dichtung gegen Rckflchen von Seitenflanschen, die sich entlang der Seiten der Brennkammerausls- se