专利名称：连接涡轮机系统中的内壳体和外壳体的管道组件和方法
技术领域：
本发明总体上涉及涡轮机系统，并且更特别地涉及涡轮机系统中的内壳体和外壳体之间的管道组件。
背景技术：
涡轮机系统广泛地用于诸如发电的领域中。例如，常规燃气涡轮机系统包括压缩器部段、燃烧器部段和至少一个涡轮机部段。压缩器部段被配置成当空气流动通过压缩器部段时压缩空气。压缩空气然后从压缩器部段流动到燃烧器部段，在所述燃烧器部段压缩空气与燃料混合并且燃烧，生成热气流。热气流被提供给涡轮机部段，所述涡轮机部段通过从热气流提取能量使用热气流以为压缩器、发电机和/或各种负载提供动力。涡轮机系统的各部段(例如压缩器部段和/或涡轮机部段)可以包括围绕各内部部件的壳体。例如，一个或多个部段可以包括围绕各部件的内壳体，和与内壳体间隔并且围绕内壳体的外壳体。诸如管密封件的线性管道在大体径向方向上在外壳体和内壳体之间延伸。这些管道将冷却流从外部提供给壳体，例如从压缩器部段提供给壳体内部的部件。然而，目前在许多涡轮机系统中使用的线性管道具有各种缺点。例如，许多已知的管道不允许相应的内壳体和外壳体之间的运动。当壳体中的一个例如由于热生长的不同速率相对于另一个移动时，管道可能阻止该运动、并且泄漏或受到损坏。一些已知的管道通过精确配合在接收器中的球形管端部的使用，而允许这样的运动。然而，这样的管端部和接收器容易有损坏和泄漏倾向，需要耐磨涂层、并且可能极其昂贵。因此在本领域中期望一种用于连接涡轮机系统中的内壳体和外壳体的改进管道组件和方法。具体地，允许内壳体和外壳体相对于彼此运动的管道组件和方法将是有利的。
发明内容
本发明的方面和优点将部分地在以下描述中进行阐述，或者可以从该描述显而易见，或者可以通过本发明的实施而获悉。在本发明的一个实施例中，公开了一种用于连接润轮机系统中的内壳体和外壳体的管道组件。所述管道组件包括用于连接到所述内壳体的内配件和用于连接到所述外壳体的外配件。所述管道组件还包括衰减元件，所述衰减元件在所述内配件和所述外配件之间延伸、并且包括衰减弯曲部。所述衰减弯曲部允许所述衰减元件在纵向方向、径向方向或切向方向中的至少一个方向上的运动。所述衰减弯曲部允许所述衰减元件在多个方向上的运动。所述方向包括纵向方向和径向方向。所述管道组件还包括多个内配件，和/或多个外配件。所述内配件固定地可连接到所述内壳体。所述外配件可移动地可连接到所述外壳体，以适应在纵向方向、径向方向或切向方向中的至少一个方向上的装载。所述外配件包括外法兰、插入件和内法兰。在一个实施例中，所述外配件可移动地可连接到所述外壳体以适应在径向方向上的装载。本发明还公开了一种涡轮机系统，其包括内壳体；外壳体，所述外壳体至少部分地围绕所述内壳体；以及管道组件，所述管道组件连接所述内壳体和所述外壳体，所述管道组件包括连接到所述内壳体的内配件；连接到所述外壳体的外配件；以及衰减元件，所述衰减元件在所述内配件和所述外配件之间延伸、并且包括衰减弯曲部，所述衰减弯曲部允许所述衰减元件在纵向方向、径向方向或切向方向中的至少一个方向上的运动。所述衰减弯曲部允许所述衰减元件在多个方向上的运动。所述方向包括纵向方向和径向方向。所述内配件固定地连接到所述内壳体。所述外配件可移动地连接到所述外壳体，以适应在纵向方向、径向方向或切向方向中的至少一个方向上的装载。所述外配件可移动地连接到所述外壳体以适应在径向方向上的装载。所述外配件包括外法兰、插入件和内法兰。所述插入件和所述内法兰均包括配合螺纹。所述外法兰接触所述外壳体的外表面，所述内法兰接触所述外壳体的内表面，并且所述插入件在所述外法兰和所述内法兰之间延伸。
在本发明的另一个实施例中，公开了一种用于连接润轮机系统中的内壳体和外壳体的方法。所述方法包括将管道组件的内配件连接到内壳体。所述管道组件包括所述内配件、外配件和在所述内配件和所述外配件之间延伸的衰减元件。所述外配件包括外法兰、插入件和内法兰。所述方法还包括将所述内壳体与外壳体连接、将所述管道组件的所述插入件插入并穿过所述外壳体、以及将所述外配件连接到所述外壳体的步骤。所述内配件固定地连接到所述内壳体，并且所述外配件可移动地连接到所述外壳体。参考以下描述和附带的权利要求，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。包含在该说明书中并且构成该说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。
对于本领域普通技术人员而言，在说明书中陈述了本发明的完整和能够实现的公开，包括其最佳模式，说明书以附图为参考，在附图中图1是根据本发明的涡轮机系统的一个实施例的示意图；图2是根据本发明的管道组件的一个实施例的透视图；图3是根据本发明的管道组件的外配件的一部分的一个实施例的近视透视图；图4是根据本发明的连接到内壳体的两个管道组件的一个实施例的透视图；图5是根据本发明的连接到内壳体的两个管道组件的一个实施例的透视图，所述内壳体连接到外壳体；图6是根据本发明的连接到内壳体和外壳体的两个管道组件的一个实施例的透视图；图7是根据本发明的管道组件的另一个实施例的透视图；以及图8是根据本发明的管道组件的另一个实施例的透视图。附图标记列表10涡轮机系统52内配件12压缩器54外配件14燃烧器56衰减元件
16涡轮机58衰减弯曲部18轴62外法兰30内壳体64插入件32外壳体66内法兰40纵向轴线68孔42径向轴线72内表面44切向轴线74外表面50管道组件82内部分
84外部分
具体实施例方式现在将详细地参考本发明的实施例，所述实施例的一个或多个例子在附图中示出。每个例子作为本发明的解释而不是作为本发明的限制而被提供。实际上，本领域的技术人员将显而易见可以在本发明中进行修改和变化而不脱离本发明的范围或精神。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以用于另一个实施例以产生又一个实施例。因此，本发明旨在涵盖属于附带的权利要求及其等效物的范围内的这样的修改和变型。图1是涡轮机系统10的示意图。系统10可以包括压缩器12、燃烧器14和涡轮机16。此外，系统10可以包括多个压缩器12、燃烧器14和涡轮机16。压缩器12和涡轮机16可以由轴18连接。轴18可以是单轴、或连接在一起形成轴18的多个轴段。应当理解根据本发明的涡轮机系统可以是燃气涡轮机系统、蒸汽涡轮机系统或任何其它合适的涡轮机系统。图4至图7示出了内壳体30和外壳体32的一个实施例。壳体30和32位于涡轮机系统10中，并且围绕涡轮机系统10的一个部段中的各部件，例如定子和转子部件。例如，壳体30和32可以用于压缩器12、涡轮机16或涡轮机系统10的任何其它合适的部段。一般而言，内壳体30围绕各部件，并且外壳体32至少部分地围绕内壳体32。可以相对于壳体30和32限定用于涡轮机系统10或其部段的各轴线，如图所示。例如，纵向轴线40可以被限定为大体上居中地延伸通过壳体30和32。径向轴线42可以被限定为在任何方向上径向向外地从纵向轴线40、并相对于纵向轴线40延伸，并且切向轴线44可以被限定为相对于纵向轴线40和径向轴线42切向地延伸。在系统10的操作期间，内壳体30和外壳体32可以相对于彼此沿着、并且围绕轴线40、42和44中的一个或多个移动。该运动可以由例如壳体30和32之间的热梯度、或可以在操作期间影响内壳体30和外壳体32的其它因素导致。此外，在系统10的操作期间，可能需要冷却流动和/或其它流体流动从外壳体32的外部转移到位于内壳体30内部的部件。因此，本发明涉及一种用于连接内壳体30和外壳体32的管道组件50。管道组件50允许内壳体30和外壳体32相对于彼此沿着、或围绕轴线40、42和44中的各轴线移动。因此，由于内壳体30和外壳体32的各自运动而引起的从管道组件50泄漏、或对管道组件50造成损坏的可能性被减小或消除。如图2以及图4至图8中所示，根据本发明的管道组件50包括至少一个内配件52、至少一个外配件54和衰减元件56。衰减元件56在内配件52和外配件54之间延伸。这些部件中的每一个是大体中空的，因此允许流体流动通过其中、并且在它们之间流动。衰减元件56包括至少一个衰减弯曲部58,该衰减弯曲部允许衰减元件56在至少一个方向上的运动。例如，衰减弯曲部58可以允许衰减元件56在沿着纵向轴线40的纵向方向、沿着径向轴线42的径向方向、或沿着切向轴线44的切向方向中的至少一个方向上的运动，如下所述。根据本发明的管道组件50可以包括一个内配件52，如图2、图4至图6和图8中所示，两个内配件52，如图7中所示，三个内配件52，或四个或以上内配件52。此外，管道组件50可以包括一个外配件54，如图2至图7中所示，两个外配件54，如图8中所示，三个外配件54，或四个或以上外配件54。在包括一个或多个内配件52和/或外配件54的实施例中，衰减元件56可以包括多个分支，如图7和图8中所示，并且需要时或必要时还可以包括多个衰减元件58。如图所示，每个内配件52可以连接到内壳体30。在示例性实施例中，内配件52可以是法兰，如图所示。法兰可以使用螺母和螺栓、螺钉、钉子、铆钉等机械地固定，或者可以焊接或以另外方式固定到内壳体30。备选地，内配件52可以是具有螺纹以用于与内壳体30上的配合螺纹连接的螺纹元件，或者可以另外合适地被配置成连接到内壳体30。以该方式，内配件52可以连接到内壳体30使得它与限定于内壳体30中的孔(未显示)流体连通，所述孔可以允许流体流动通过其中、并且进入内壳体30内的各部件。此外，每个外配件54可以连接到外壳体32。在示例性实施例中，如图2至图4、和图6至图8中所示，外配件52可以包括外法兰62、插入件64和内法兰66。插入件64可以安装到外法兰62或内法兰66。内法兰66可以安装到衰减元件56的外端部。插入件64可以可连接地连接到外法兰62或内法兰66中的另一个。例如,在示例性实施例中，插入件64和外法兰62或内法兰66可以是螺纹部件，并且因此包括用于彼此连接的配合螺纹，如图3中的插入件64和内法兰66所示。为了将外配件54连接到外壳体32，内法兰66和插入件64 (如果安装到内法兰的话)可以邻近外壳体32的内表面72、并且邻近限定于外壳体32中的孔68定位。如果插入件64安装在其上,则插入件64可以延伸通过孔68。外法兰62和插入件64(如果安装到外法兰的话)可以通过孔68从外壳体32的外表面74连接到内法兰66。因此，在连接到外壳体32之后，外法兰62可以接触外壳体32的外表面74，内法兰66可以接触外壳体72的内表面72,并且插入件64可以在内法兰66和外法兰62之间延伸通过孔68。在组装期间，需要时或必要时，插入件64可以从外壳体72的内部或外部延伸通过孔68。因此，外配件54可以连接到外壳体32。在一些实施例中，外法兰62还可以使用螺母和螺栓、螺钉、钉子、铆钉等机械地固定，或者可以焊接或以另外方式固定到外壳体32，例如固定到外壳体32的外表面74。备选地，外配件54可以简单地是机械地固定、焊接或以另外方式固定到外壳体32 (例如固定到外壳体32的内表面72或外表面74)的法兰。在另外的备选实施例中，外配件54可以是具有螺纹以用于与外壳体32上的配合螺纹连接的螺纹元件，或者可以另外合适地被配置成连接到外壳体32。以该方式，外配件54可以连接到外壳体32使得它与限定于外壳体32中的孔68流体连通，所述孔可以允许流体流动通过其中。内配件52和外配件54可以固定地可连接到相应的内壳体30和外壳体32，或者可以是可移动地可连接。例如，在示例性实施例中，内配件52可以固定地连接到内壳体30。在这些实施例中，一旦连接到内壳体30，在系统10的操作期间内配件52可以大体上在任何方向上相对于内壳体30不可移动。如果内配件52例如机械地固定或焊接到内壳体30，则内配件52被固定地连接。在一些实施例中，外配件54可以附加地固定地连接到外壳体32。然而在示例性实施例中，外配件54可以可移动地连接到外壳体32。在这些实施例中，一旦连接到外壳体32，在系统10的操作期间外配件54可以仍然在至少一个方向上相对于外壳体32可移动。例如，在一些实施例中，外配件54可以可移动地被连接成使得允许在沿着径向轴线42的径向方向上的运动。在这些实施例中，将外配件54连接到外壳体32的螺栓可以被松动以允许径向运动，或者外配件54的外法兰62和内法兰66之间的空间可以大于外壳体32的厚度，使得外配件54在孔68中径向地滑动。在径向方向上的该运动可以适应管道组件50在径向方向上的装载(loading，或者说是负载)，因此防止或减小在系统10的操作期间对管道组件50造成损坏的可能性。附加地或备选地，外配件54可以可移动地被连接成使得允许在沿着纵向轴线40的纵向方向上的运动，因此适应在纵向方向上的装载，和/或可以可移动地被连接成使得允许在沿着切向轴线44的切向方向上的运动，因此适应在切向方向上的装载。更进一步地，应当理解任何内配件52和/或外配件54可以固定地连接、或可移动地连接在管道组件50中。如上所述，衰减元件56在内配件52和外配件54之间延伸，并且包括至少一个衰减弯曲部58。衰减弯曲部58允许衰减元件56在沿着纵向轴线40的纵向方向、沿着径向轴线42的径向方向、或沿着切向轴线44的切向方向中的至少一个方向上的运动。例如，图2和图4至图6中所示的衰减元件56包括允许衰减元件56在纵向方向和径向方向上的运动的衰减弯曲部58。衰减弯曲部允许在内配件52和衰减弯曲部58之间延伸的衰减元件56的内部分82、和在外配件54和衰减弯曲部58之间延伸的衰减元件56的外部分84相对于彼此在纵向方向和径向方向上移动。类似地，图7和图8中所示的衰减元件56包括允许衰减56在至少纵向方向上的运动的衰减弯曲部58。此外应当理解，需要时或必要时，本发明可以包括允许在切向方向上的运动的衰减弯曲部58。通过允许衰减元件56的这样的运动，当内壳体30和外壳体32相对于彼此移动时允许内配件52和外配件54相对于彼此移动。本发明的管道组件50因此减小或防止在涡轮机系统10的操作期间的泄漏或损坏的可能性。本发明还涉及一种用于连接涡轮机系统10中的内壳体30和外壳体32的方法。该方法可以包括将管道组件50的至少一个内配件52连接到内壳体30，如上所述并且如图4中所示。该方法还可以包括将内壳体30与外壳体32连接，如图5中所示。为了连接内壳体30和外壳体32，内壳体30可以被轧制(rolled)、或以另外方式转移到外壳体32中，或者外壳体32可以被轧制、或以另外方式围绕内壳体30转移，使得外壳体32至少部分地围绕内壳体30，如上所述。此外，该方法可以包括将管道组件50的至少一个外配件54连接到外壳体32，如上所述并且如图6中所示。内配件52和外配件54可以固定地、或可移动地分别连接到内壳体30和外壳体32，并且管道组件50的衰减元件56可以允许在至少一个方向上的运动，如上所述。本说明书使用例子来公开包括最佳模式的本发明，并且也使本领域的任何技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统并且执行任何包含的方法。本发明的专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域的技术人员想到的其它例子。这样的其它例子旨在属于权利要求的范围内，只要它们具有与权利要求的文字语言没有区别的结构元件，或者只要它们包括与权利要求的文字语言无实质区别的等效结构元件。
权利要求
1.一种用于连接涡轮机系统(10)中的内壳体(30)和外壳体(32)的管道组件(50)， 所述管道组件(50)包括用于连接到所述内壳体(30)的内配件(52)；用于连接到所述外壳体(32)的外配件(54);以及衰减元件(56)，所述衰减元件在所述内配件(52)和所述外配件(54)之间延伸、并且包括衰减弯曲部(58)，所述衰减弯曲部(58)允许所述衰减元件(56)在纵向方向、径向方向或切向方向中的至少一个方向上的运动。
2.根据权利要求1所述的管道组件(50)，其特征在于，所述衰减弯曲部(58)允许所述衰减元件(56)在多个方向上的运动。
3.根据权利要求2所述的管道组件(50)，其特征在于，所述方向包括纵向方向和径向方向。
4.根据权利要求1-3中的任一项所述的管道组件(50)，其特征在于，所述内配件(52) 固定地可连接到所述内壳体(30)。
5.根据权利要求1-4中的任一项所述的管道组件(50)，其特征在于，所述外配件(54) 可移动地可连接到所述外壳体(32)，以适应在纵向方向、径向方向或切向方向中的至少一个方向上的装载。
6.根据权利要求5所述的管道组件(50)，其特征在于，所述外配件(54)可移动地可连接到所述外壳体(32)以适应在径向方向上的装载。
7.根据权利要求1-6中的任一项所述的管道组件(50)，其特征在于，所述外配件(54) 包括外法兰(62)、插入件(64)和内法兰(66)。
8.一种润轮机系统(10),其包括内壳体(30)；外壳体(32)，所述外壳体至少部分地围绕所述内壳体(30)；以及管道组件(50)，所述管道组件连接所述内壳体(30)和所述外壳体(32)，所述管道组件 (50)包括连接到所述内壳体(30)的内配件(52)；连接到所述外壳体(32)的外配件(54);以及衰减元件(56)，所述衰减元件在所述内配件(52)和所述外配件(54)之间延伸、并且包括衰减弯曲部(58)，所述衰减弯曲部(58)允许所述衰减元件(56)在纵向方向、径向方向或切向方向中的至少一个方向上的运动。
9.根据权利要求8所述的涡轮机系统(10)，其特征在于，所述衰减弯曲部(58)允许所述衰减元件(56)在多个方向上的运动。
10.根据权利要求9所述的涡轮机系统(10)，其特征在于，所述方向包括纵向方向和径向方向。
11.根据权利要求8-10中的任一项所述的涡轮机系统(10)，其特征在于，所述内配件 (52)固定地连接到所述内壳体(30)。
12.根据权利要求8-11中的任一项所述的涡轮机系统(10)，其特征在于，所述外配件 (54)可移动地连接到所述外壳体(32)，以适应在纵向方向、径向方向或切向方向中的至少一个方向上的装载。
13.根据权利要求8-12中的任一项所述的涡轮机系统(10)，其特征在于，所述外配件 (54)包括外法兰(62)、插入件(64)和内法兰(66)。
14.一种用于连接涡轮机系统(10)中的内壳体(30)和外壳体(32)的方法，所述方法包括将管道组件(50)的内配件(52)连接到内壳体(30)，所述管道组件(50)包括所述内配件(52)、外配件(54)和在所述内配件和所述外配件之间延伸的衰减元件(56)，所述外配件 (54)包括外法兰(62)、插入件(64)和内法兰(66)；将所述内壳体(30)与外壳体(32)连接；将所述管道组件(50)的所述插入件￠4)插入通过所述外壳体(32);以及将所述外配件(54)连接到所述外壳体(32)。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述内配件(52)固定地连接到所述内壳体(30)，并且所述外配件(54)可移动地连接到所述外壳体(32)。
全文摘要
本发明公开了用于连接涡轮机系统中的内壳体和外壳体的管道组件和方法。该管道组件包括用于连接到内壳体的内配件和用于连接到外壳体的外配件。该管道组件还包括衰减元件，该衰减元件在内配件和外配件之间延伸、并且包括衰减弯曲部。衰减弯曲部允许衰减元件在纵向方向、径向方向或切向方向中的至少一个方向上的运动。
文档编号F02C7/12GK102996255SQ20121033019
公开日2013年3月27日 申请日期2012年9月7日 优先权日2011年9月8日
发明者K.D.布拉克, M.S.卡萨文特 申请人:通用电气公司