专利名称：动力系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及动力系统，更具体地涉及具有燃气涡轮发动机的动力系统。
背景技术：
很多动力系统都包括燃气涡轮发动机和动力负载，例如驱动地连接至燃气涡轮发动机的泵、压缩机或发电机。各种结构的支撑系统被用于支撑此类动力系统的燃气涡轮发动机和动力负载。在某些这样的动力系统中，燃气涡轮发动机和动力负载均通过固定件连接至共同的固定支撑结构。
遗憾的是，这样的支撑结构可能会使得难于对燃气渴轮发动机进行更换或维修。从固定支撑结构上移走燃气涡轮发动机可能会涉及将燃气涡轮发动机从很多固定件上松开，这可能需要相当多的时间和努力。另外，在燃气涡轮发动机被从支撑结构上松开以后，从支撑结构上移走燃气涡轮发动机可能需要使用提升设备而且要非常小心地操作以避免燃气涡轮发动机与其他物体相撞。
另外，很多维修操作可能会涉及将燃气涡轮发动机的各个部分彼此分离，这可能需要将燃气涡轮发动机从支撑结构上移走。例如，更换燃气涡轮发动机的损坏部分可能需要将燃气涡轮发动机从支撑结构上移走、将损坏部分与其他部分分离、安装替换部分，然后重新组装燃气涡轮发动机的各个部分。在燃气涡轮发动机离开其支撑结构后，在分离和重新组装各部分时支撑和操纵燃气涡轮发动机的沉重、难控制的部分可能会相当困难。
授予Kuroki等人的美国专利No.6871504 ('504专利)中给出了
一种具有通过滑块和导轨安装至基座的燃气涡轮发动机的动力系统。'504专利中的动力系统包括驱动地彼此连接并由共同的基座支
撑的燃气涡轮发动机、减速齿轮、发电机和起动设备。连接至燃气
涡轮发动机下侧的滑块驻留在连接至基座上侧的导轨上。由'504专 利公开的滑块和导轨使燃气涡轮发动机能够在共同的基座上滑上滑下。
尽管'504专利公开了允许其中的燃气涡轮发动机在共同的基座 上滑上滑下的滑块和导轨，但还是存在一定的缺点。例如，由'504 专利给出的动力系统并不包括任何用于独立地支撑和操纵燃气涡轮 发动机的不同部分的装置。因此，将燃气涡轮的各个部分彼此分离 以维修燃气涡轮，以及将燃气涡轮发动机的 一 个或多个部分从共同 的基座上移走与其他部分分离，可能是困难而且耗时的。
发明内容
本发明的动力系统解决了上述的 一个或多个问题。 公开的 一 种实施方式涉及 一 种包括燃气涡轮发动机的动力系 统。该燃气涡l仑发动4几可以包括第一部分、第二部分和纵向轴线。 动力系统还可以包括接合至燃气涡轮发动机的第一部分的第一可活 动支撑件。第一可活动支撑件可操作地用于在燃气涡轮发动机运行 期间至少部分地约束燃气涡轮发动机的第一部分的运动。另外，第 一可活动支撑件可操作地用于在燃气涡轮发动机的第一部分独立于 燃气涡4仑发动^^几的第二部分并远离纵向轴线运动时至少部分地支撑 燃气涡轮发动机的第一部分。
另 一种实施方式涉及一种操作动力系统的方法，包括选择性地 操作燃气涡轮发动机以产生动力。该方法还包括在操作燃气涡轮发 动机以产生动力的同时约束燃气涡轮发动机的运动，这可以包括用 第一可活动支撑件至少部分地约束燃气涡轮发动机的第一部分的运 动。另外，该方法可以包括，当未操作燃气涡轮发动机以产生动力 时，选择性地使燃气涡轮发动机的第一部分独立于燃气涡轮发动机 的第二部分并远离燃气涡轮发动才几的纵向轴线运动，同时用第 一可活动支撑件至少部分地支撑燃气涡轮发动机的第 一 部分。
又一种实施方式涉及一种用于燃气涡轮发动机的支撑系统，燃 气涡轮发动机具有第一部分和第二部分。支撑系统可以包括基座、 由基座支撑的第 一 支撑件和由基座支撑的第二支撑件。第 一支撑件 可操作地用于至少部分地支撑燃气涡轮发动机的第一部分。第二支 撑件可操作地用于在燃气涡轮发动机运行期间至少部分地约束燃气 涡轮发动机的第二部分的运动。第二支撑件还可以可操作地用于在 燃气涡轮发动机的第二部分相对于燃气涡轮发动机的第一部分运动 时至少部分地支撑燃气涡轮发动机的第二部分，这可以包括将第二 支撑件可操作地用于在滑离基座时至少部分地支撑燃气涡轮发动机 的第二部分。
图1A是用于动力系统的支撑系统的透视图； 图1B是图1A中所示支撑系统的俯视图； 图1C是图1A中所示支撑系统的侧视图； 图1D是图1A中所示支撑系统的端视图2A是包括图1A中所示支撑系统的动力系统的透视图，其中 动力系统处于第一状态；
图2B是图2A中所示动力系统的俯—见图2C是图2A中所示动力系统的侧视图2D是图2A中所示动力系统的端视图3A是图2A中所示动力系统的侧—见图， 二状态；
图3B是图3A中.所示动力系统的侧视图， 三状态；
图4A是图2A中所示动力系统的俯—见图， 四状态；
图4B是图2A中所示动力系统的俯—见图，
其中动力系统处于第 其中动力系统处于第 其中动力系统处于第 其中动力系统处于第
6五状态；以及
图5是图2A中所示动力系统的俯视图，其中动力系统处于第六 状态。
具体实施例方式
图1A至1D示出了用于具有燃气涡轮发动机(图1A至1D中未 示出)的动力系统的支撑系统10的一种实施方式，支撑系统10具 有装于其上的动力传递单元12和动力负载14。支撑系统10可以包 括支撑动力传递单元12和动力负载14的基座/支撑件16。例如，如 图1A至1D所示，基座/支撑件16可以是机架。基座/支撑件16可 以由多种实体支撑，包括但不局限于地面(未示出)、由地面支撑 的一种或多种结构(未示出)、机动车辆的一种或多种结构(未示 出)，和/或海船的一种或多种结构(未示出)。
支撑系统IO可以包括用于支撑燃气涡轮发动机(未示出)的各 种装置。例如，支撑系统10可以包括用于从基座/支撑件16上支撑 起燃气涡轮发动机的机架28。机架28可以包括彼此相邻设置的支撑 件30和支撑件32。支撑件30和支撑件32可以包括用于将支撑件 30和支撑件32相对于彼此紧固在固定位置的装置(未示出)。例如， 支撑件30和支撑件32可以在支撑件30和支撑件32之间的交接部 34处包括相应的螺栓孔(未示出)，用于将支撑件30固定地紧固至 支撑件32。当没有相对于彼此被紧固在固定位置时，支撑件30, 32 能够^皮此独立地运动。
在某些实施方式中，例如图1A至1D所示的实施方式中，支撑 件30， 32可以被设置用于相对于基座/支撑件16滑动。基座/支撑件 16可以包括平行于轴线48 (图1A,1B )延伸的导轨42， 44, 46。如 图1C中详细示出的那样，支撑件30, 32可以由设置在基座/支撑件 16上的导轨42， 44, 46内的辊子36, 38, 40引导。
支撑系统10可以包括用于在需要时保持支撑件30， 32固定在 基座/支撑件16上的各种装置(未示出)。例如，支撑系统10可以包括用于升起支撑件30， 32直到辊子36, 38, 40与导轨42, 44, 46分离为止的一个或多个千斤顶，用于在这样的升起位置支撑支撑 件30, 32的一个或多个支柱，以及用于在这样的升起位置固定支撑 件30， 32的紧固件。另外，或者替代地，支撑系统10还可以包括 用于沿轴线48在各个位置选择性地固定支撑件30, 32的各种其他 装置(未示出)，包括但不限于夹具、制动件、紧固件、止动件和 棘轮。
支撑系统10还可以包括用于支撑离开基座/支撑件16的支撑件 30和/或支撑件32的装置。例如，支撑系统IO可以包括设置用于保 持支撑件30， 32的可移动支撑件50, 52, 54。如图1A至1D所示， 可移动支撑件50, 52, 54可以包括被设置成用于容纳支撑件30, 32 的辊子36, 38, 40的导轨56, 58, 60。
支撑系统IO还可以包括可活动支撑件62和可活动支撑件64。 可活动支撑件62可以被设置成用于在基座/支撑件16上滑动。如图 1A至1D所示，可活动支撑件62可以由设置在基座/支撑件16上的 导轨68内的辊子66引导。导轨68可以平行于轴线70 (图1A-1C) 延伸，轴线70可以被设置为与轴线48成一定角度，例如90度。可 活动支撑件64可以被设置成用于在支撑件32上滑动。可活动支撑 件64可以由设置在支撑件32上的导轨74内的辊子72引导。类似 于导轨68,导轨74可以平行于轴线70延伸。支撑系统10还可以包 括用于沿轴线70在各个位置选择性地固定可活动支撑件62， 64的 各种装置(未示出)，包括但不限于夹具、制动件、紧固件、止动 件和棘轮。
支撑系统10并不局限于图1A至1D中所示的结构。例如，基 座/支撑件16可以是由地面支撑而不是由机架支撑的单独支撑结构 的集合。另外，支撑件30, 32可以彼此完全独立，而不是共同的机 架28的一部分。而且，支撑系统10可以包括除了辊子36， 38， 40 和导轨42, 44, 46以外的用于帮助支撑件30, 32运动的装置。例 如，支撑系统10可以包括用于帮助支撑件30, 32运动的其他类型
8的滑块系统和/或各种类型的可活动连接件。而且，支撑系统10的每 一个部件都可以具有不同于图1A-1D中所示的各种形状。
动力传递单元12可以是^皮设置成用于从动力源(图1A-1D中未 示出)接收动力并将该动力传递至动力负载14的任意类型的部件。 动力传递单元12可以包括用于从动力源接收动力的输入轴76、连接 至动力负载14的输出轴78,和用于从输入轴76向输出轴78传递动 力的各种部件。在某些实施方式中，动力传递单元12可以是减速单 元，用于以比连接至输入轴76的动力源旋转所述输入轴76的速度 慢的速度旋转输出轴78。
动力负载14可以是被设置成用于从动力传递单元12接收动力 并用该动力执行一项或多项任务的任意类型的部件。例如，动力负 载14可以是发电才几、泵或压缩才几。
图2A-2D示出了动力系统80,其包括支撑系统10、动力传递单 元12、动力负载14和安装至支撑系统10的燃气涡轮发动机82。燃 气涡轮发动机82可以包括彼此固定连接的燃气发生器84、燃烧室 86、动力涡轮部分88和排气收集器90。燃气发生器84可以包括进 气管道85和压缩机87。支撑件32可以支撑燃气发生器84,而支撑 件30可以支撑动力涡轮部分88。燃气涡轮发动机82的纵向轴线92 可以基本平行于轴线70延伸。如图2B和2C中所详细示出的那样， 燃气涡轮发动机82可以包括连接至动力传递单元12的输入轴76的 输出轴94。
燃气涡轮发动机82到支撑系统10上的安装并不局限于图 2A-2D中所示的实施例。例如，燃气涡轮发动机82中除动力涡轮部 分88和燃气发生器84以外的部分可以分别安装至支撑件30和32。
工业实用性
动力系统80及其支撑系统10可以在任何需要动力用于执行一 项或多项任务的地方获得应用。燃气涡轮发动机8 2可以被操作用于 驱动动力传递单元12的输入轴76并由此驱动动力负载14以泵送流
9体、产生电力或完成其他工作。在燃气涡轮发动机82驱动动力负载
14时，支撑件30和支撑件32可以被紧固在相对于彼此基本固定的 位置并被固定地紧固至基座/支撑件16以将燃气涡轮发动机82的各 个部分保持在相对于基座/支撑件16基本固定的位置上。
当燃气涡轮发动机82未被操作用于驱动动力负载14时，支撑 系统10可以用于在为了各种目的例如维修而运动燃气涡轮发动机 82的各个部分时支撑所述各个部分。例如，如图3A所示，可活动 支撑件62, 64可以用于在压缩机87和燃烧室86沿纵向轴线92远 离动力涡轮部分88和排气收集器90运动时支撑压缩机87和燃烧室 86。为了允许这样做，可活动支撑件62， 64可以首先以使其可以完 全支撑压缩机87和燃烧室86的方式被接合至压缩机87。随后，压 缩机87和支撑件32之间的任意连接可以被释放，然后即可从动力 涡轮部分88松开燃烧室86。另外，压缩机87可以与进气管道85 分离，以允许压缩才几87在进气管道85保持固定时沿纵向轴线92运 动。例如，在某些实施方式中，在压缩机87的外表面和进气管道85 之间连接的环形圈(未示出)可以-故移除，使得压缩机87可以运动 通过进气管道85的中间部分。
随后，可活动支撑件62， 64可以沿轴线70在导轨68, 74上滑 动，以使压缩机87和燃烧室86沿纵向轴线92远离动力涡轮部分88 运动。如果燃气发生器84和燃烧室86沿轴线92到达所需位置，可 活动支撑件62, 64的位置即可被固定以固定燃气发生器84和燃烧 室86的位置。
如图3B所示，进气管道85可以保持连接至压缩机87并与压缩 机87和燃烧室86 —起沿轴线92运动，同时可活动支撑件62, 64 支撑压缩机87、进气管道85和燃烧室86。这样可以使得在沿轴线 70滑动可活动支撑件62, 64之前必需松开将进气管道85固定至支 撑件32、其他管道系统(未示出)和/或其他部件的任意连接。
另外，如图4A和4B所示，支撑件30可以被用于在动力涡轮部 分88和排气收集器90独立于燃气发生器84和燃烧室86并远离纵
10向轴线92运动时支撑动力涡轮部分88和排气收集器90。为了允许 这样做，燃气涡轮发动机82的输出轴94可以与动力传递单元12的 输入轴76分离。另外，相对于支撑件32和基座/支撑件16固定支撑 件30的位置的任意接合件都可以被释放。随后，支撑件30可以在 导轨42， 44上滑动，以使动力涡轮部分88和排气收集器90远离纵 向轴线92运动。在某些实施方式中，例如图4A和4B中所示的实 施方式中，支撑件30可以在动力涡轮部分88和排气收集器90远离 纵向轴线92运动时完全支撑动力涡轮部分88和排气收集器90。随 着支撑件30沿轴线48运动，支撑件30可以开始运动离开导轨42， 44并运动到可移动支撑件50, 52的导轨56, 58上。如果动力涡轮 部分88和排气收集器90沿轴线48到达所需位置，即可使用各种装 置以沿轴线48固定支撑件30、动力涡轮部分88和排气收集器90 的位置。
如图5所示，支撑系统10还可以用于在燃气涡轮发动机82沿 轴线48运动时将燃气涡轮发动机82作为整体来支撑。为了允许这 样做，支撑件30, 32可以保持固定地紧固在一起，燃气涡轮发动机 82的输出轴94可以与动力传递单元12的输入轴76分离，并且相对 于基座/支撑件16固定机架28位置的任意接合件都可以被释放。机 架28随后就可以沿导轨42, 44， 46滑动。随着机架28沿轴线48 运动，即可开始运动离开基座/支撑件16并运动到可移动支撑件50， 52, 54上。
上述性能可以有助于以多种方式对动力系统80进行维护，从而 帮助保持动力系统80在绝大部分时间内都可以进行工作。沿纵向分 离燃气涡轮发动机82的各个部分可以接近内部部件以实现维修。在 某些情况下，沿纵向分离燃气涡轮发动机82的各个部分还可以消除 分离部分的各个部件之间的纵向重叠，爿使一个或多个部分可以独立 于其他部分并远离纵向轴线92运动。在燃气涡轮发动机82已被沿 纵向分离的情况下，燃气涡轮发动机82的一个或多个部分可以远离 纵向轴线92运动，以改善接近内部部件。替代地，燃气涡轮发动机
ii82的一个或多个部分可以独立于其他部分并远离纵向轴线92运动， 以4妻近内部部件而不必沿纵向分离燃气涡轮发动才几82。
另外，使燃气涡轮发动机82的一个或多个部分独立于其他部分 并远离纵向轴线92运动的性能可以允许快速而简单地更换燃气涡轮 发动机82的一个或多个部分而无需更换其他部分。例如，可以更换 动力涡轮部分88和排气收集器卯，而无需更换燃气发生器84和燃 烧室86。为了这样做，支撑件30、动力涡轮部分88和排气收集器 90可以首先从基座/支撑件16上滑落到可移动支撑件50， 52上，同 时支撑件32、燃气发生器84和燃烧室86被留在基座/支撑件16上。 随后，支撑件30、动力涡轮部分88和排气收集器90可以从可移动 支撑件50, 52上被移走，然后可以将替换的支撑件、动力涡轮部分 和排气收集器装在可移动支撑件50， 52上并滑入基座/支撑件16上 的适当位置。
另外，所公开的实施方式允许快速而简单地将燃气涡轮发动机 82作为一个整体进行更换。为了这样做，机架28和燃气涡轮发动机 82可以首先从基座/支撑件16滑落到可移动支撑件50， 52, 54上， 且随后一皮,人可移动支撑件50, 52, 54上移走。然后，可以将替换的 机架和燃气涡轮发动机装在可移动支撑件50, 52， 54上并滑入基座 /支撑件16上的适当位置。
在燃气涡轮发动机82或其一部分被从基座/支撑件16上移走以
燃气涡轮发动机82或其一部分期间，机架28或其支撑件30, 32可 以用作运送机架。当机架28和燃气涡轮发动机82被从基座/支撑件 16上分离时，机架2 8可以在各种操作期间用作完全支撑燃气涡轮发 动机82的运送机架。例如，机架28可以在例如将燃气涡轮发动机 82装到机动车辆上、用机动车辆运送燃气涡轮发动才几82、从机动车 辆上卸载燃气涡轮发动机82,以及维修燃气涡轮发动机82的操作期 间完全支撑燃气涡轮发动机82。类似地，当支撑件30、动力涡轮单 元88和排气收集器90被从基座/支撑件16、燃气发生器84和燃烧
12室86上分离时，支撑件30可以在运送和维修期间用作完全支撑动 力涡轮单元88和排气收集器90的运送机架。
支撑系统10的使用并不局限于上述和附图中所示的实施例。例 如，在某些情况下，支撑件30、动力涡轮部分88和排气收集器90 可以被保持固定在基座/支撑件16上，而支撑件32在导轨44, 46 上运动以使燃气发生器84和燃烧室86远离纵向轴线92运动。另外， 燃气涡轮发动机82可以在除了燃烧室86和动力涡l仑部分88之间以 外的其他位置，例如在燃气发生器84和燃烧室86之间被分离。而 且，燃气涡轮发动机82和/或其各部分可以为了不同于上述介绍的其 他原因运动。
除了提供上述的优点之外，通过利用导專九42, 44, 46, 48， 74 将支撑件30, 32, 62, 64的运动限制为预定^^径， -公开的实施方式 允许精确地控制燃气涡轮发动机82及其各部分的运动。这可能有助 于防止在操纵燃气涡轮发动机82及其各个部件时发生碰撞。还可能 有助于实现在将各部件彼此组装在一起时各部件之间的正确对准。
这些优点在恶劣条件下例如海洋环境中的不利天气下可能特别明
曰，。
对于本领域普通技术人员来说显而易见的是可以对动力系统和 方法进行各种修改和变形而不会背离本发明的保护范围。本发明的 动力系统和方法的其他实施方式对于本领域普通技术人员来说在考 虑了说明书的内容并实践了本文中公开的动力系统和方法之后也将 是显而易见的。应该理解说明书和实施例只;陂认为是示例性的，而 本发明的真实保护范围应由所附权利要求书及其等同物表明。
1权利要求
1、一种动力系统(80)，包括燃气涡轮发动机(82)，所述燃气涡轮发动机包括第一部分(88)、第二部分(84)和纵向轴线(92)；接合至所述燃气涡轮发动机的第一部分的第一可活动支撑件(30)，所述第一可活动支撑件可操作地用于在所述燃气涡轮发动机运行期间至少部分地约束所述燃气涡轮发动机的第一部分的运动；并且在所述燃气涡轮发动机的第一部分独立于所述燃气涡轮发动机的第二部分并远离所述纵向轴线运动时至少部分地支撑所述燃气涡轮发动机的第一部分。
2、 根据权利要求1所述的动力系统，其特征在于，所述第一可 活动支撑件可操作地用于在所述燃气涡轮发动机的第一部分独立于 所述燃气涡轮发动机的第二部分并远离所述纵向轴线运动时基本上 完全地支撑所述燃气涡轮发动机的第一部分。
3、 根据权利要求1所述的动力系统，还包括第二支撑件(16),其至少部分地支撑所述第一可活动支撑件；且其中在所述第一可活动支撑件可操作地随着所述燃气涡轮发动 机的第 一部分远离所述纵向轴线运动而至少部分地支撑所述燃气涡 轮发动机的第一部分时相对于所述第二支撑件滑动。
4、 根据权利要求1所述的动力系统，其特征在于，所述第一可 活动支撑件可操作地在至少部分地支撑所述燃气涡轮发动机的第一 部分时从所述第二支撑件上滑离。
5、 根据权利要求1所述的动力系统，还包括至少一根导轨，其 可操作地用于引导所述第一可活动支撑件运动。
6、 根据权利要求1所述的动力系统，还包括第二可活动支撑件 (64),其在所述燃气涡轮发动机的第二部分独立于所述燃气涡轮发动才几的第一部分并至少部分地沿所述纵向轴线的方向运动时可操 作地用于至少部分地支撑所述燃气涡轮发动机的第二部分。
7、 一种用于燃气涡轮发动机(82)的支撑系统(10),所述燃 气涡轮发动机具有第一部分(84)和第二部分(88)，所述支撑系 统包括基座(16);由所述基座支撑的第一支撑件(32),所述第一支撑件可操作 地用于至少部分地支撑所述燃气涡轮发动机的第一部分；和由所述基座支撑的第二支撑件(30),所述第二支撑件可操作 地用于在所述燃气涡轮发动机运行期间至少部分地约束所述燃气涡 轮发动机的第二部分的运动；且所述第二支撑件还可操作地用于在所述燃气涡轮发动机的第二 部分相对于所述燃气涡轮发动机的第一部分运动时至少部分地支撑所述燃气涡轮发动机的第二部分，包括所述第二支撑件可操作地用 于在滑离所述基座时至少部分地支撑所述燃气涡轮发动机的第二部分。
8、 根据权利要求7所述的动力系统，还包括用于引导所述第二 支撑件运动的至少一根导轨(42)。
9、 根据权利要求7所述的动力系统，还包括可操作地用于在所 述第二支撑件从所述基座上滑离时接收所述第二支撑件的至少一个可移动支撑件(50)。
10、 根据权利要求7所述的动力系统，其特征在于，所述第一 支撑件和所述第二支撑件是机架(28)的一部分，所述机架可操作 地用于在所述第一支撑件和所述第二支撑件被紧固在基本固定的相 对位置时在基本固定的相对位置完全支撑所述燃气涡轮发动机的第 一部分和所述燃气涡轮发动机的第二部分。
全文摘要
本发明公开了一种包括燃气涡轮发动机(82)的动力系统(80)。燃气涡轮发动机可以包括第一部分(88)、第二部分(84)和纵向轴线(92)。动力系统还可以包括接合至燃气涡轮发动机的第一部分的第一可活动支撑件(30)。第一可活动支撑件可操作地用于在燃气涡轮发动机运行期间至少部分地约束燃气涡轮发动机的第一部分的运动。另外，第一可活动支撑件可操作地用于在燃气涡轮发动机的第一部分独立于燃气涡轮发动机的第二部分并远离纵向轴线运动时至少部分地支撑燃气涡轮发动机的第一部分。
文档编号F01D25/28GK101501304SQ200780029268
公开日2009年8月5日 申请日期2007年6月29日 优先权日2006年6月30日
发明者D·J·多尔, I·T·布朗 申请人:索拉透平公司