专利名称：涡轮机排气扩压器系统人行通道的制作方法
技术领域：
本发明涉及涡轮机排气扩压器系统，并且更具体地，涉及涡轮机排气扩压器系统中的人行通道。
背景技术：
涡轮机系统可以包括排气扩压器系统，该排气扩压器系统在涡轮部段的下游处联接至涡轮部段。这种涡轮机系统可以是燃气涡轮机系统或者蒸汽涡轮机系统。例如，燃气涡轮机系统燃烧燃料与空气的混合物，以产生热燃烧气体，所产生的热燃烧气体接着驱动一个或多个涡轮。具体而言，热燃烧气体迫使涡轮轮叶旋转，由此驱动轴以使一个或多个负载(例如，发电机等)旋转。排气扩压器系统从涡轮接收排气。随着排气流过排气扩压器系统的会聚通路，排气流的动压可以使排气扩压器中的静压增加。排气扩压器系统可以包含人行通道，所述人行通道通过排气扩压器系统从外壁沿径向延伸至包绕进入隧道的内毂或内壁。人行通道可以包含向涡轮机系统提供润滑油和/或冷却空气的管道。所述管道延伸至排气扩压器系统的进入隧道中并且可以限制进入以及/或者使用进入隧道，例如通过阻止通过进入门进入。此外，人行通道的布置可以使排气围绕人行通道流动并且产生尾流。尾流可能造成不期望的旋涡脱落并且该不期望的旋涡脱落可能影响排气扩压器系统的结构。 此外，旋涡脱落可能增加排气扩压器系统的压力损失、增加排气扩压器系统的噪声、并且降低排气扩压器系统的总体性能。
发明内容
下面将对本发明的某些实施例进行了概述。并不期望这些实施例对所要求保护的本发明的范围产生限制，相反，这些实施例仅旨在提供对本发明的可能形式的简要概述。的确，本发明可以包括可能与下文所阐述的实施例相似或不同的多种形式。在第一实施例中，一种涡轮机排气扩压器系统包括外壁。该涡轮机排气扩压器系统还包括内壁，内壁由会聚内通路形成。涡轮机排气构造成流过位于外壁与内壁之间的区域。该涡轮机排气扩压器系统包括第一人行通道，第一人行通道从外壁延伸至内壁。第一人行通道以这样的角度从外壁延伸至内壁:该角度不与涡轮机排气扩压器系统的中心轴线垂直。在第二实施例中，一种涡轮机排气扩压器系统包括涡轮机排气通路的外壁。该涡轮机排气扩压器系统还包括进入通路，进入通路由涡轮机排气通路的内壁限定。进入通路构造成使得操作者能够进入进入通路以对涡轮机排气扩压器系统进行维护。该涡轮机排气扩压器系统包括多个人行通道，所述多个人行通道从涡轮机排气通路的外壁延伸至进入通路。每一个人行通道都以这样的角度从涡轮机排气通路的外壁延伸至进入通路:该角度不与涡轮机排气扩压器系统的中心轴线垂直。在第三实施例中，一种涡轮机排气扩压器系统包括多个人行通道，所述多个人行通道以这样的角度在外壁与内部进入隧道之间延伸:该角度不与涡轮机排气扩压器系统的中心轴线垂直。
当参照附图阅读下文的详细描述时，本发明的这些和其它的特征、方面、以及优点将变得更好理解，在附图中，相似的附图标记在全部附图中代表相似的部分，其中:图1是燃气涡轮发动机的实施例的横截面侧视图；图2是可以与图1的燃气涡轮发动机一起使用的燃气涡轮机排气扩压器系统的实施例的透视图；图3是图2的燃气涡轮机排气扩压器系统的实施例的侧视图；以及图4是可以与图1的燃气涡轮发动机一起使用的燃气涡轮机排气扩压器系统的实施例的横截面侧视图。
具体实施例方式下文将对本发明的一个或多个具体实施例进行描述。为了提供对这些实施例的简洁描述，说明书中可能不会对实际实施方式的所有特征进行描述。应当领会，在开发任何这种实际实施方式的过程中，如在任何工程或设计项目中，必须进行多种实施方式特定的决策，以实现开发者的特 定目标(例如遵守系统相关和商业相关的约束)，所述特定目标可以随着实施方式不同而发生变化。此外，应当领会，这种开发工作可能是复杂和耗时的，但是无论如何，对于受益于本发明的本领域普通技术人员而言，这是设计、加工和制造的常规任务。当引入本发明的各种实施例的元件时，冠词“一个”和“所述”意在表示具有元件中的一个或多个元件。术语“包括”和“具有”意为包含的并且意味着除了所列出的元件还可能具有另外的元件。如下文所讨论的，涡轮机排气扩压器系统的某些实施例包括以这样的角度延伸通过排气扩压器系统的人行通道:该角度不与排气扩压器系统的中心轴线垂直。例如，人行通道可以以这样的角度延伸通过排气扩压器系统:该角度相对于与扩压器系统的中心轴线的垂直线在大致5至25度、3至15度、或者10至30度的范围内改变(例如，人行通道与中心轴线之间的角度可以处于大致95至115度、93至105度、或者100至120度的范围内)。具体而言，在某些实施例中，人行通道可以以这样的角度延伸通过排气扩压器系统:该角度相对于扩压器系统的中心轴线的垂直线大致15度。因此，由于人行通道不与排气扩压器系统的中心轴线垂直，所以用于操作者进入排气扩压器系统的进入隧道的空间量增加。此外，对比所具有的人行通道与排气扩压器系统的中心轴线垂直的系统，旋涡脱落的幅度和频率(即，围绕人行通道的不稳定的排气流)降低。这样一来，所描述的排气扩压器系统不仅有利于由人工操作者维护该排气扩压器系统，同时还提高该排气扩压器系统的操作特性。
现在参照附图并且首先参照图1，其中示出了燃气涡轮发动机100的实施例。燃气涡轮发动机100沿轴向方向102延伸。径向方向104示出了从燃气涡轮发动机100的中心轴线105向外延伸的方向。此外，周向方向106示出了围绕燃气涡轮发动机100的中心轴线105的旋转方向。燃气涡轮发动机100包括一个或多个燃料喷嘴108，所述一个或多个燃料喷嘴108定位在燃烧器部段110内侧。在某些实施例中，燃气涡轮发动机100可以包括多个燃烧器120，所述多个燃烧器120在燃烧器部段110内以环形(例如，周向106)设置布置。此外，每一个燃烧器120都可以包括多个燃料喷嘴108，所述多个燃料喷嘴108以环形(例如，周向106)设置或其它设置连接至每一个燃烧器120的头部端或者靠近每一个燃烧器120的头部端。空气通过进气部段122进入并且由燃气涡轮发动机100的压缩机124进行压缩。来自压缩机124的压缩空气接着被引导至燃烧器部段110中，在燃烧器部段110处，压缩机空气与燃料混合。压缩空气与燃料的混合物通常在燃烧器部段110内燃烧，以产生高温高压燃烧气体，所产生的高温高压燃烧气体用于在燃气涡轮发动机100的涡轮部段130内产生转矩。如上所述，多个燃烧器120可以环形地(例如，沿周向106)布置在燃气涡轮发动机100的燃烧器部段110内。每一个燃烧器120都包括过渡件172，过渡件172将热燃烧气体从燃烧器120引导至燃气涡轮发动机100的涡轮部段130。具体而言，每一个过渡件172都大体限定了包括在燃气涡轮发动机100的涡轮部段130的第一级174内的从燃烧器120至涡轮部段130的喷嘴组件的热气路径。如图1中所示，涡轮部段130包括三个单独的级或部段174 (即，第一级或部段)、176 ( BP,第二级或部段)、以及178 (即，第三级或部段，或者最末涡轮斗叶部段)。尽管示为包括三个级174、176、178，但是应当理解，在其它实施例中，涡轮部段130可以包括任何数量的级。每一级174、176、和178都包括联接至转子轮182的轮叶180，转子轮182可旋转地连接至轴184。如可以领会的，涡轮轮叶180中的每一个涡轮轮叶180都可以被认为是涡轮斗叶、或者斗叶。每一级174、176、和178还包括喷嘴组件186，喷嘴组件186直接布置在每一组轮叶180的上游处。喷嘴组件186朝向轮叶180引导热燃烧气体，在轮叶180处，热燃烧气体向轮叶180施加动 力以使轮叶180旋转，由此使轴184转动。因此，轮叶180和轴184沿周向方向106旋转。热燃烧器气体流过级174、176、和178中的每一级，从而在每一级174、176、和178内向轮叶180施加动力。热燃烧气体接着可以离开燃气涡轮部段130进入燃气涡轮发动机100的排气扩压器系统188中。排气扩压器系统188降低来自燃气涡轮部段130的排放燃烧气体的流体流的速度，并且还增加排放燃烧气体的静压，以增加由燃气涡轮发动机100产生的功。在图示实施例中，涡轮部段130的最末涡轮斗叶部段178包括间隙194，间隙194位于多个最末涡轮斗叶轮叶195(例如，燃气涡轮部段130的最末轮叶180)的端部与围绕多个最末涡轮斗叶轮叶195布置的固定护罩196之间。此外，排气扩压器系统188的外壁198从固定护罩196延伸。支柱200示为抵靠外壁198。支柱200用于支承排气扩压器部段188的结构。如图所示，人行通道202在排气扩压器系统188的外壁198与内壁204之间延伸。在某些实施例中，人行通道202可以包括管道或管，所述管道或管用于从排气扩压器系统188的外侧运输流体，以用于在排气扩压器系统188内使用。内壁204由进入隧道或会聚通路206的外侧形成。在某些实施例中，内壁204可以以不与中心轴线105平行的角度205延伸。例如，内壁204与中心轴线105之间的角度205可以是大致5至10度、3至7度、或者8至15度。如下文更详细地描述的，人行通道202以不与中心轴线105垂直的角度延伸通过排气扩压器系统188。当排气(例如，来自燃气涡轮部段130的排放燃烧气体)流过排气扩压器系统188时,排气流围绕人行通道202被引导以离开排气扩压器系统188。这样一来，人行通道202可能造成旋涡脱落发生。然而，本实施例中的旋涡脱落的幅度和频率比具有与中心轴线105垂直的人行通道202的系统中低。因此，对比具有与中心轴线105垂直的人行通道202的系统，本实施例可以降低压力损失、降低噪声并且提高总体扩压器性能。图2是燃气涡轮机排气扩压器系统188的实施例的透视图。具体而言，支柱200围绕排气扩压器系统188的内壁204布置，并且从内壁204沿径向104延伸至排气扩压器系统188的外壁198且由此结构性地支承排气扩压器系统188的外壁198。当涡轮机排气流入排气扩压器系统188中时，排气流过位于内壁204与外壁198之间的区域。因此，排气围绕支柱200流动，从而改变排气流。因此，排气如何流过排气扩压器系统188的特性受到支柱200的形状和位置的影响。排气在排气扩压器系统188内进一步围绕一个或多个人行通道202流动。同样，排气如何流过排气扩压器系统188的特性受到人行通道202的形状和位置的影响，如将在 下文更详细地描述的。图3是燃气涡轮机排气扩压器系统188的实施例的侧视图。图3示出了多个支柱200可以如何围绕排气扩压器系统188的内壁204布置。此外，人行通道202定位在支柱200的后部(在排气扩压器系统188内)。如图所示，人行通道202也在内壁204与外壁198之间延伸，并且可以在内壁204与外壁198之间提供进一步的支承。具体而言，示出了三个人行通道202，然而，排气扩压器系统188的其它实施例可以具有更少或更多的人行通道202。图4是燃气涡轮机排气扩压器系统188的实施例的横截面侧视图。具体而言，示出了两个人行通道202—第一人行通道236和第二人行通道238。如上所述，人行通道202从外壁198延伸至内壁204并且延伸通过排气流动区域240，来自涡轮部段130的涡轮机排气流过排气流动区域240。尽管人行通道202示为具有大体赛道形状的壁，但是人行通道202壁可以具有任何合适的形状(例如，圆柱形、翼型等)。此外，人行通道202的形状可以设计成实现围绕人行通道202的最佳排气流动。在某些实施例中，管道241和242可以布置在人行通道202内并且从人行通道202延伸至被限定在排气扩压器系统188的内壁204内的进入隧道206中。如上文所讨论的，管道241和242可以用于运输将被涡轮机排气扩压器系统188使用的流体。例如，管道241可以用于通过人行通道236将润滑流体(例如，油)运输至进入隧道206，以被排气扩压器系统188使用(例如，用于润滑轴承)。作为另一个示例，管道242可以用于通过人行通道238将冷却空气或流体运输至进入隧道206，以用于降低排气扩压器系统188内的部件的温度。管道241和242朝向进入隧道206的支柱区域244从进入部位243 (例如，人行通道202与进入隧道206的相交处)延伸通过进入隧道206。如图所示，进入隧道206形成锥状形状，随着进入隧道206朝向支柱区域244从进入部位243延伸，该锥状形状的直径总体增大。因此，管道241与242之间的距离246可以基于管道241和242通向进入隧道206中的进入部位243。如可以领会的，管道241与242之间的距离246可以对发生在管道241与242之间的传热产生影响。此外，距离246以及管道241和242与内壁204之间的距离可以对操作者例如为了维护而移动通过进入隧道206的能力产生影响。这样一来，在某些实施例中，人行通道202以不与中心轴线105垂直的角度朝向内壁204从外壁198延伸。通过使人行通道202以不与中心轴线105垂直的角度延伸，人行通道202的部位可以使管道241和242在进入隧道206所具有的直径比人行通道202以与中心轴线105垂直的角度朝向进入隧道206延伸时大，其中假设人行通道202在两种情况下都从外壁198的相同部位延伸。因此，距离246可能增加并且允许用于操作者在进入隧道206内移动的空间更大。例如，距离246可能增大，因为管道241和242可从进入隧道206所具有的直径比其它进入部位处大的进入部位243延伸。较大的直径使得管道241和242能够随着延伸至进入隧道206中而保持彼此之间更大的距离246、保持靠近内壁204、并且朝向支柱区域244延伸。在某些实施例中，管道241与242之间的传热可能随着距离246增大而减少。进入距离248是管道241和242与进入门249 (位于进入隧道206的下游端处)之间的距离，该距离被操作者用来进入进入隧道206。如可以领会的，随着进入距离248增力口，存在更大的空间用于操作者通过进入门249进入进入隧道206。本实施例中的进入距离248比人行通道202与中心轴线105垂直地延伸的系统大，其中同样假设人行通道202在两种情况下都从外壁198的相同部位延伸。每一个人行通道202都具有大体两侧。具体而言，上游端250 (例如，最靠近支柱200的人行通道202的侧面)和下游端252 (例如，最远离支柱200的人行通道202的侧面)。如图所示，可以使用上游角度254(例如，上游端250与中心轴线105之间的角度)或下游角度256 (例如，人行通道202的下游端252与中心轴线105之间的角度)对人行通道202与中心轴线105之间的角度进行描述。上游角度254可以是大于90度的任何合适的角度(例如，不垂直)，并且下游角度256可以是小于90度的任何合适的角度(例如，不垂直)。例如，上游角度254可以处于大致95至115度、93至105度、或者100至120度的范围内。具体而言，上游角度254可以为大致105度。另一方面，下游角度256可以处于大致65至85度、75至87度、或者60至80度的范围内。具体而言，下游角256度可以为大致85度。此外，上游角度254和下游角度256互为补角(即，相加等于180度)。
如上所述，在燃气涡轮发动机100操作期间，排气流过排气扩压器系统188。排气进入排气扩压器系统188、围绕支柱200流动、接着在排气离开排气扩压器系统188之前流过排气流动区域240并且围绕人行通道202流动。这样一来，人行通道202可以造成旋涡脱落发生。然而，旋涡脱落的幅度和频率可以比具有与中心轴线105垂直的人行通道202的系统中低。更具体地，由于人行通道202倾斜远离冲击排气流，因此对比垂直人行通道202，旋涡脱落的幅度和频率可以大幅降低。总之，本发明的技术效果包括提供用于操作者进入进入隧道206并且在进入隧道206内进行操纵的更大的进入路径。此外，随着管道在进入隧道206内移动远离彼此，进入隧道206内的管道之间的传热降低。此外，旋涡脱落的幅度和频率降低(例如，通过排气扩压器系统188的排气流较少地被干扰)。因此，对比具有与中心轴线105垂直的人行通道202的系统，本实施例可以降低压力损失、降低噪声、并且提高总体扩压器性能。本书面描述使用示例对本发明进行了公开(其中包括最佳模式)，并且还使本领域技术人员能够实施本发明(其中包括制造和使用任何装置或系统并且执行所包含的任何方法)。本发明的可专利范围通过权利要求进行限定，并且可以包括本领域技术人员能够想到的其它的示例。如果这种其它的示例具有与权利要求的字面语言没有区别的结构元件，或者如果这种其它的示例包括与权利要求的字面语言没有实质区别的等同结构元件，则期望这种其它的示例 落入权利要求的范围内。
权利要求
1.一种涡轮机排气扩压器系统，所述涡轮机排气扩压器系统包括: 外壁； 内壁，所述内壁由会聚内通路形成，其中涡轮机排气构造成流过位于所述外壁与所述内壁之间的区域；以及 第一人行通道，所述第一人行通道从所述外壁延伸至所述内壁，其中所述第一人行通道以这样的角度从所述外壁延伸至所述内壁:所述角度不与所述涡轮机排气扩压器系统的中心轴线垂直。
2.根据权利要求1所述的涡轮机排气扩压器系统，其特征在于，所述第一人行通道与所述中心轴线之间的角度大于95度。
3.根据权利要求1所述的涡轮机排气扩压器系统，其特征在于，所述第一人行通道与所述中心轴线之间的角度处于100度至115度之间。
4.根据权利要求1所述的涡轮机排气扩压器系统，其特征在于，所述涡轮机排气扩压器系统包括第二人行通道，所述第二人行通道从所述外壁延伸至所述内壁，其中所述第二人行通道以这样的角度从所述外壁延伸至所述内壁:所述角度不与所述涡轮机排气系统的所述中心轴线垂直。
5.根据权利要求4所述的涡轮机排气扩压器系统，其特征在于，所述涡轮机排气扩压器系统包括第三人行通道，所述第三人行通道从所述外壁延伸至所述内壁，其中所述第三人行通道以这样的角度从所述外壁延伸至所述内壁:所述角度不与所述涡轮机排气系统的所述中心轴线垂直。
6.根据权利要求5所述的涡轮机排气扩压器系统，其特征在于，所述第一人行通道、所述第二人行通道和所述第三人行通道与所述中心轴线之间的角度处于大致95度至大致115度之间。
7.根据权利要求4所述的涡轮机排气扩压器系统，其特征在于，所述第二人行通道包括用于向涡轮机提供润滑流体的管道。
8.根据权利要求5所述的涡轮机排气扩压器系统，其特征在于，所述第三人行通道包括用于向涡轮机提供冷却流体的管道。
9.根据权利要求1所述的涡轮机排气扩压器系统，其特征在于，所述会聚通路构造成允许操作者通过进入门进入所述会聚通路并且在所述会聚通路内移动。
10.一种涡轮机排气扩压器系统，所述涡轮机排气扩压器系统包括: 涡轮机排气通路的外壁； 进入通路，所述进入通路由所述涡轮机排气通路的内壁限定，其中所述进入通路构造成使得操作者能够进入所述进入通路以对所述涡轮机排气扩压器系统进行维护；以及 多个人行通道，所述多个人行通道从所述涡轮机排气通路的所述外壁延伸至所述进入通路，其中每一个人行通道都以这样的角度从所述涡轮机排气通路的所述外壁延伸至所述进入通路:所述角度不与所述涡轮机排气扩压器系统的中心轴线垂直。
11.根据权利要求10所述的涡轮机排气扩压器系统，其特征在于，每一个人行通道与所述中心轴线之间的角度都大于95度。
12.根据权利要求10所述的涡轮机排气扩压器系统，其特征在于，每一个人行通道与所述中心轴线之间的角度都处于100至115度之间。
13.根据权利要求10所述的涡轮机排气扩压器系统，其特征在于，所述进入通路包括锥形形状，所述锥形形状朝向所述进入通路的下游端具有较小的内径。
14.根据权利要求10所述的涡轮机排气扩压器系统，其特征在于，所述多个人行通道包括第一人行通道、第二人行通道和第三人行通道。
15.—种润轮机排气扩压器系统,所述润轮机排气扩压器系统包括: 多个人行通道，所述多个人行通道以这样的角度在外壁与内部进入隧道之间延伸:所述角度不与所述涡轮机排气扩压器系统的中心轴线垂直。
16.根据权利要求15所述的涡轮机排气扩压器系统，其特征在于，所述多个人行通道中的每一个人行通道与所述中心轴线之间的角度都大于95度。
17.根据权利要求15所述的涡轮机排气扩压器系统，其特征在于，所述多个人行通道中的每一个人行通道与所述中心轴线之间的角度都处于100至115度之间。
18.根据权利要求15所述的涡轮机排气扩压器系统，其特征在于，所述多个人行通道中的每一个人行通道都包括上游端和下游端，所述人行通道形成所述上游端与所述中心轴线之间的第一角度以及所述下游端与所述中心轴线之间的第二角度。
19.根据权利要求18所述的涡轮机排气扩压器系统，其特征在于，所述第一角度大于所述第二角度。
20.根据权利要求18所述的涡轮机排气扩压器系统，其特征在于，所述第一角度处于95至110度之间并且所述第二角度处于70至85度之间。
全文摘要
本发明涉及并提供一种涡轮机排气扩压器系统，该涡轮机排气扩压器系统包括多个人行通道。所述多个人行通道均在涡轮机排气扩压器系统的外壁与涡轮机排气扩压器系统的内部进入隧道之间延伸。所述多个人行通道以这样的角度在外壁与进入隧道之间延伸该角度不与该涡轮机排气扩压器系统的中心轴线垂直。
文档编号F01D25/30GK103225520SQ20131002872
公开日2013年7月31日 申请日期2013年1月25日 优先权日2012年1月25日
发明者D.D.南达, P.E.科贝克 申请人:通用电气公司