废气收集器和燃气涡轮的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开的实施例大体涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地涉及废气收集器或气室。
【背景技术】
[0002]燃气涡轮发动机在机械驱动应用以及在功率生成中广泛地用作原动机。通常，航改燃气涡轮用于这些目的。在机械驱动应用中，燃气涡轮发动机驱动一个或更多个涡轮机，例如压缩机或压缩机组。在功率生成应用中，燃气涡轮发动机用于驱动连接至电力配电网的发电机。
[0003]燃气涡轮发动机燃烧燃料来产生热燃烧气体，其流动穿过功率涡轮来驱动负载(例如发电机或压缩机)。在高速和高温下，废气离开涡轮并进入废气扩散器和布置在废气扩散器下游的废气收集器。
[0004]废气收集器通常安装在扩散器上并由其支撑。废气收集器的振动因而传递至扩散器并传递至燃气涡轮发动机轴承。
[0005]废气收集器形成带有排气孔的气室，该排气孔与排气烟囱流体地连通。排气孔可取决于施加在燃气涡轮布置上的设计约束而竖直向上或向侧面地定向。排气收集器因而每次必须根据排气孔的具体定向而设计或修改。
[0006]图1和2示出了根据现有技术的燃气涡轮发动机和排气扩散器-收集器布置。在图1中，示出了燃气涡轮发动机功率设备10的图。燃气涡轮发动机12(例如，航改燃气涡轮发动机)联接至排气扩散器-收集器组件14。发电机16通过联动装置18联接至燃气涡轮发动机12。燃气涡轮发动机12、排气扩散器-收集器组件14、和发电机16可牢固地附接至滑块或底座20。用于燃烧的清洁空气通过空气进口和过滤系统22供应。空气在燃气涡轮发动机12的压缩机区段中压缩，并且与液体燃料或气体燃料(例如天然气)混合。燃料-空气混合物然后在燃气涡轮发动机12的燃烧室中燃烧。由燃料-空气混合物的燃烧导致的热加压燃烧气体然后行进穿过燃气涡轮发动机12中的多个涡轮级。热加压燃烧气体将导致涡轮旋转，从而通过联动装置18驱动负载16。
[0007]排气扩散器-收集器组件14俘获并且使热的废气前进，以用于例如由热回收系统进一步利用，或朝排气烟囱23引导废气。
[0008]图2示出了根据现有技术的排气扩散器-收集器组件14的实施例的剖面图。排气扩散器-收集器组件14包括联接至径向排气收集器26的轴向排气扩散器24。轴向排气扩散器24包括如下特征，这些特征使废气流从轴向方向朝径向方向至少部分地偏转，以允许与径向排气收集器26 —起使用轴向排气扩散器24。示出的轴向排气扩散器24具有环形壁25，其在从燃气涡轮发动机12朝径向排气收集器26的排气流的流动方向上逐渐地增大直径。轴向排气扩散器24的较小直径端部联接至燃气涡轮发动机12(在图2中仅部分地显示)。轴向排气扩散器24使从燃气涡轮发动机12流动的废气的轴向流扩散。例如借助于联接盘28，通过将联接盘28周向地螺栓连接至在径向排气收集器26的壁30中包括的固持凸缘，将径向排气收集器26附接至轴向排气扩散器24。凸缘和螺栓附接实施例允许轴向排气扩散器24和径向排气收集器26在燃气涡轮发动机12的操作期间保持牢固地邻接，同时还允许发动机停止时期期间的维护和拆卸。径向排气收集器有时悬垂在轴向排气扩散器上。在其他已知的实施例中，提供后腿部，以与对燃气涡轮扩散器的连接结合地支撑重量。
[0009]径向排气收集器26具有内排气气室或收集器室，其具有提供排气气室的顶壁中的竖直向上定向的孔42。
【发明内容】
[0010]根据一些实施例，提供一种用于燃气涡轮的排气收集器，其包括:气室，其具有气体入口壁、气体入口壁中的气体入口孔、和气体排放孔；多个第一连接件，其绕气体入口孔布置；多个第二连接件，其绕气体入口孔布置，与多个第一连接件大体相反。该多个第一连接件和多个第二连接件是成对的，即，各第一连接件与对应的第二连接件相反地布置，且反之亦然。该布置允许一个第一连接件和一个第二连接件的对选择性地用于在多个备选角位置中的选择的一个中，将排气收集器连接至燃气涡轮的排气扩散器。相同的排气收集器可因而布置在相对于燃气涡轮的不同的角位置中。废气排放孔的定向因而可取决于布局要求来选择。而且，排气收集器的角位置可在燃气涡轮模块的运输期间变化，来减小模块的整体尺寸和占地面积。
[0011]根据一些实施例，连接件布置成以便限制由排气收集器施加至燃气涡轮的排气扩散器的机械应力。具体地，排气收集器的负载可直接排放到燃气涡轮滑块上，同时在排气收集器和燃气涡轮的排气扩散器之间仅要求有限的反作用力，来在正确的悬垂位置中支撑排气收集器。
[0012]根据一些实施例，第一连接件沿圆弧定位。第二连接件也可沿着相应的圆弧定位。各对的第一连接件和第二连接件之间的距离是恒定的，使得排气收集器可在多个备选角位置中的任一个中选择性地连接至燃气涡轮的相同排气扩散器。
[0013]在一些实施例中，第一连接件布置在距气体入口孔的中心的第一距离处，且第二连接件布置在距排气收集器的气体入口孔的中心的第二距离处。第二距离可大于第一距离。
[0014]排气收集器可包括环，该环被约束至气体入口壁且围绕气体入口孔。第一连接件可沿所述环布置。根据一些实施例，排气收集器还可包括框架，该框架被约束至气体入口壁，与气体入口孔间隔并与气体排放孔相反。第二连接件可沿所述框架布置。该框架可具有例如沿圆弧延伸的槽或箱形状。
[0015]在一些实施例中，气室包括与气体入口壁相对的前壁。前壁和气体入口壁可相对于彼此倾斜。箱形或槽形框架可具有变化的横向尺寸，以便形成基本平行于前壁的平面表面。
[0016]根据又一方面，在此提供一种燃气涡轮，其包括:底座、被约束至底座的排气扩散器、和如上所述的排气收集器。排气收集器借助于被约束至排气扩散器的第一连接件中的选择的一个和被约束至底座的第二连接件中的选择的一个而连接至燃气涡轮。排气收集器的重量的主要部分因而由所述底座通过第二连接件支撑。优选地，排气收集器的基本全部重量由底座通过第二连接件支撑。
[0017]特征和实施例在下面公开，并且在形成本说明书的一体部分的所附权利要求中进一步提出。上面的简要描述提出了本发明的各种实施例的特征，以便可更好地理解随后的详细描述，并且以便可更好地理解对领域的本贡献。当然，存在本发明的其他特征，其将在下文中描述并且其将在所附权利要求中提出。在该方面中，在详细说明本发明的若干实施例之前，应当理解的是，本发明的各种实施例在它们的应用中不限于构造的细节和在下列描述中提出或在附图中示出的构件的布置。本发明能够为其他实施例并且以各种方式实践和进行。此外，应当理解的是，在本文中采用的措词和术语是用于说明目的的，并且不应认为是进行限制。
[0018]同样地，本领域技术人员将理解的是，本公开所基于的构思可易于用作用于设计其他结构、方法，和/或用于进行本发明的若干目的的系统的基础。因而，重要的是，权利要求被认为包括这种等同构造，只要它们不脱离本发明的精神和范围。
【附图说明】
[0019]将易于获得本发明的公开实施例及其附随优点中的许多的更完全的理解，因为其通过在结合附图考虑时参照下列详细描述而变得更好理解，在附图中:
图1示出了具有现有技术的燃气涡轮发动机的功率生成器设备的侧视图；
图2示出了现有技术的排气扩散器-收集器组件的截面；
图3示出了带有根据本公开的一个实施例的燃气涡轮发动机的功率生成器设备的侧视不意图；
图4示出了图3的系统的排气扩散器-收集器组件的放大侧视图和局部截面；
图5示出了图4的放大图；
图6示出了排气收集器的对燃气涡轮底座的连接的细节；
图7示出了排气收集器与排气扩散器之间的连接的在图8和9中的细节VII的放大图；
和
图8和9示出了排气收集器在燃气涡轮底座上的备选位置的透视图。
【具体实施方式】
[0020]示范实施例的下列详细描述参照附图。不同附图中的相同标号指示相同或相似元件。此外，附图不一定遵循比例绘制。此外，下列详细描述不限制本发明。而是，本发明的范围由所附权利要求限定。
[0021 ] 遍及说明书对“一个实施例”、或“实施例”、或“一些实施例”的引用指的是与实施例结合地描述的具体特征、结构或特性包括在公开的主题的至少一个实施例中。因而，短语“在一个实施例中”或“在实施例中”或“在一些实施例中”遍及说明书在各种位置中的出现不一定指(多个)相同的实施例。而且，可将特定特征、结构或特