废气收集器和燃气涡轮的制作方法_2

文档序号:9308204阅读:来源:国知局
性以任何适当的方式结合在一个或更多个实施例中。
[0022]在图3中,示出了用于电功率生成的燃气涡轮发动机功率设备110的图。该系统仅作为在本文中公开的主题的可能的应用的示范实施例而提供。在本文中描述的排气收集器的特征及其优点可用在不同的燃气涡轮系统中,例如用于机械驱动应用,其中燃气涡轮发动机用来驱动负载,例如涡轮机(例如,压缩机或压缩机组)。
[0023]现再次转至图3的示范实施例,还简要地指示为燃气涡轮112的燃气涡轮发动机(例如航改燃气涡轮发动机)联接至排气扩散器-收集器组件114。发电机116通过联动装置118联接至燃气涡轮发动机112。燃气涡轮发动机112、排气扩散器-收集器组件114、以及发电机116可牢固地附接至滑块或底座120。用于燃烧的清洁空气通过空气进口和过滤系统122供应。空气在燃气涡轮发动机112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112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112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118驱动负载116。
[0024]排气扩散器-收集器组件114俘获并且使热废气前进以用于例如由热回收系统进一步使用,或朝向排气烟囱123引导废气。
[0025]排气扩散器-收集器布置114的特征将更详细地参考图4-9来描述。
[0026]在图4中,仅绘出了燃气涡轮发动机112的最后部分,S卩,功率涡轮。排气扩散器-收集器组件114布置在燃气涡轮发动机112的下游。排气扩散器-收集器组件114可包括联接至径向排气收集器126的轴向排气扩散器124。轴向排气扩散器124包括如下特征,这些特征使废气流从轴向方向朝向径向方向至少部分地偏转,以允许与径向排气收集器126—起使用轴向排气扩散器124。这些特征将不在本文中详细描述,因为它们对于本领域技术人员是公知的。
[0027]示出的轴向排气扩散器124具有环形壁125,其在从燃气涡轮发动机112朝径向排气收集器126的排气流的流动方向F上逐渐地增大直径。轴向排气扩散器124的较小直径端部联接至燃气涡轮发动机112 (在图4中仅部分地显示)。轴向排气扩散器124使从燃气涡轮发动机112流动的废气的轴向流扩散。如在下面将更详细地描述的,径向排气收集器126附接至燃气涡轮底座120并且附接至轴向排气扩散器124。
[0028]轴向排气扩散器124可借助于一对托架128而被约束至燃气涡轮滑块或底座120。轴向排气扩散器124可绕横向水平轴线B-B (图8和9)铰接在所述两个托架128处。还可提供凹字形楔(grib) 130,其中,排气扩散器能够自由滑动地布置。凹字形楔130在转子不平衡的情况下提供横向反作用力。
[0029]排气扩散器124可包括终端环形凸缘或环127,其布置在面朝排气收集器126的较大直径端部处。环形凸缘127大体围绕排气扩散器出口。在环形凸缘127的最高位置中,第一连接件部件129被约束至排气扩散器124。在图7中详细示出了第一连接件部件129的一个示范实施例。第一连接件部件129可包括板131,其借助于多个螺钉133螺钉连接至环形凸缘127。垫片134可提供在板131和环形凸缘127之间。板131可刚性地被约束至附加物137或与其整体地形成,该附加物137从环形凸缘127沿基本径向方向突出。如稍后将更详细描述的,附加物137形成用于将排气收集器126连接至排气扩散器124的第一连接布置的部分。
[0030]排气收集器126包括气体入口壁135和与所述气体入口壁135相对的相对前壁138。气体入口 135壁朝排气扩散器124定向,并且设有气体入口孔139。收集器室或收集器气室141可提供在排气收集器126中。收集器室141可由气体入口壁135、由前壁138且由侧壁143界定(图8和图9)。侧壁143可在143A处开口,从而形成气体排放孔143A。在示范实施例中,气体排放孔143A是矩形的。
[0031]在一些实施例中,排气收集器的气体入口壁135和前壁138是非平行的。气体入口壁135和前壁138可以以会聚-发散布置相对于彼此倾斜,使得收集器室141具有燃气涡轮的轴向方向上的尺寸,其从气体排放孔143A朝收集器室141的与所述气体排放孔143A相反的端部下降。
[0032]收集器室141的内部体积可为环形的。在收集器室141中可布置中心壁145。在一些实施例中,中心壁具有回转体的形状。在附图中显示的实施例中,中心壁145具有平截头圆锥形状部分145A,并且其在所述平截头圆锥部分的较大直径端部处通过圆角壁部分145B连接至前壁138。中心壁145与燃气涡轮发动机112的旋转轴线A-A基本同轴地延伸穿过入口气体孔139。
[0033]有利地基本圆柱形的套筒147可引入气体入口孔139中,并且刚性地约束至气体入口壁135。套筒147与中心壁145基本同轴,使得环形气体入口通路可因而形成于中心或内壁145和套筒147之间,所述环形气体入口通路放置为使排气扩散器124的内部与收集器室141流体地连通。
[0034]沿着套筒147的面对燃气涡轮发动机112的端部提供内凸缘149。沿着内凸缘149布置多对孔口 151。在一些实施例中,可布置三对孔口 151,其彼此间隔开大约45°。如将在下面更详细地说明的,可选择所述孔口对中的一个以用于在选择的角位置中将排气收集器附接至燃气涡轮发动机。
[0035]各对孔口 151可用于借助于附加物137将排气收集器126锚固至排气扩散器124。如在图7的放大图中所显示,通过叉形构件153进行在排气收集器126和附加物137之间的连接,该叉形构件153可借助于两个螺钉155螺栓连接至内凸缘149,这两个螺钉155接合选择的对的孔口 151。叉形构件153布置为以便其两个叉状物定位在附加物137的两侧上。固定盘157螺钉连接至叉形构件153的相对的叉状物,来形成围绕附加物137的闭合框架。叉形构件153与附加物137 —同形成第一连接部件,以用于将排气收集器126连接至排气扩散器124。
[0036]孔口 151的对沿着离套筒147的轴线,并因而离环形气体入口通路的轴线恒定距离处的圆周布置,该环形气体入口通路由同心地布置的套筒147和中心壁145形成。排气收集器126可因而在由孔口 151的对限定的多个角位置中的任一个中闩锁至附加物137,在各位置中,排气收集器126与排气扩散器124基本同轴。
[0037]孔口 151对因而形成多个第一连接件,以用于将排气连接件126连接至燃气涡轮发动机112,并且更具体而言连接至其排气扩散器124。
[0038]排气收集器126可还设有多个第二连接件,第二连接件布置成用于将排气收集器126连接至燃气涡轮发动机112的底座或滑块120。在一些实施例中,所述多个第二连接件可沿圆周布置,该圆周在燃气涡轮发动机112的轴线上且在环形气体入口通路的轴线上居中,该环形气体入口通路在套筒147和中心壁145之间。如例如在图8和9中所示的,框架161附接至气体入口壁135的外表面。框架可具有半圆形状,并且当排气收集器126安装在排气扩散器124上时可在燃气涡轮发动机112的轴线A-A上居中。在其他实施例中,框架161可绕少于半个圆周延伸,例如延伸90°。通常,框架161定位为相对于燃气祸轮发动机112的轴线A-A与孔口 151对相反。
[0039]沿着框架161提供多个第二连接件,所述第二连接件的数量等于所述第一连接件的数量。因而,对于各对孔口 151,提供框架161上的第二连接件。各第二连接件可包括在框架161中的孔口 163。孔口 161之间的角节距与孔口 151对之间的角节距相同。因而形成第一和第二连接件的对。各第一连接件151与第二连接件163对应,并且成对的第一和第二连接件151、163之间的距离是恒定的。
[0040]各第二连接件可与第二连接部件171共同作用,该第二连接部件171提供为用于将排气连接件126连接至燃气涡轮发动机112,且连接至排气扩散器124。第二连接部件171被约束至燃气涡轮发动机112的底座或滑块120。
[0041]第二连接部件171可包括基本水平地延伸的销171,其可以选择性地引入在排气收集器侧上形成第二连接件的所述孔口 161中的一个或另一个中。因而获得的销-孔口布置形成排气收集器126和能够支撑竖直负载的滑块或底
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