复合材料入口压室和包括所述压室的燃气涡轮发动机系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及燃气涡轮发动机。更具体地，本公开涉及关于制造用于燃气涡轮系统的入口压室的改进。
【背景技术】
[0002]燃气涡轮发动机在许多应用内用作动力源。例如，燃气涡轮发动机用作压缩站中的原动机，用于驱动用于管道应用的大型涡轮压缩机，用于处理LNG系统中的制冷流体等。燃气涡轮发动机还用作用于驱动发电机的原动机。
[0003]燃气涡轮发动机通常设置在底板上且由封壳包围，从而保护燃气涡轮发动机及其机构免于环境损害。在燃气涡轮系统的入口处提供了过滤器配置，用于过滤被燃气涡轮发动机的压缩机吸入的空气。过滤后的空气通过入口压室输送到空气压缩机的入口。压缩空气然后被输送到燃烧器，与液体或气态燃料混合，并且点燃混合物以产生压缩燃烧气体，压缩燃烧气体在一个或多个涡轮中膨胀以产生动力。部分动力用于驱动压缩机，且剩余的动力可用在负载联接器(load coupling)上，用于驱动连接到该燃气祸轮发动机的负载。
[0004]图1示出了一种燃气涡轮发动机，其使用航改燃气涡轮且具有在燃气涡轮发动机的冷端处的现有技术空气入口压室配置。
[0005]燃气涡轮发动机100包括燃气发生器103，其继而包括空气压缩机105、燃烧器107和高压涡轮109。在高压涡轮109的下游设置了动力涡轮或低压涡轮111。排放的燃烧气体通过排气压室113和排气管(未示出)排出。负载联接器115延伸通过排气压室且驱动负载(未示出)。在燃气涡轮发动机100的冷端处，空气入口压室117连接到空气压缩机105的环状入口 121。空气入口压室117通常包括由钢制成的箱形结构。在图1中的117T处示出的空气入口压室117的顶部连接到清洁空气输送管道(未示出)，其继而连接到消音器配置和过滤器系统(用于清洁由空气压缩机105吸入的环境空气)。在一些已知的实施例中，燃气发生器103由空气入口压室117通过支撑件123支撑。
[0006]在一些已知的实施例中，空气入口压室117提供用于轴向入口流，S卩，空气入口压室117的内部成形为使得产生轴向定向的空气流，该空气流进入压缩机环状入口 121。通常在使用航改燃气涡轮时提供轴向流配置，航改燃气涡轮设有压缩机前端105N。因此，空气入口压室117的内部在空气压缩机前端105N的前面是空的，从而容许从空气入口 117T通过压缩机入口 121的自由空气流。
[0007]已知的空气入口压室结构特别重且笨拙。当必须移除燃气涡轮发动机100的燃气发生器103时，例如为了更换的目的或者维护，必须执行复杂的操作以至少部分拆除空气入口压室117。
[0008]因此需要改进的空气入口压室结构，其至少部分地解决或减轻空气入口压室中已知的缺点。
【发明内容】
[0009]本文中公开的主题尤其涉及用于燃气涡轮系统的空气入口压室，其中，该空气入口压室主要由纤维强化的塑料复合材料制成。复合材料结构使得空气入口压室更廉价且非常轻。而且，该空气入口压室具有可移除的部分，其可容易地从空气入口压室的主体拆卸，以简化形成燃气涡轮发动机的涡轮机的部件(例如，燃气发生器或空气压缩机)的移除。
[0010]虽然现有技术的由不锈钢制成的空气入口压室可具有在若干吨范围内的重量，例如，在4000和5000 kg之间，但是由玻璃纤维强化塑料复合物制成的相应的空气入口压室可具有小于1000 kg的重量，例如，在500和700 kg之间。同样由复合材料制成的空气入口压室的可移除部分具有减少的重量，这使得其移除很容易，涉及有限量的劳动，从而使得要求移除涡轮机构件的维护操作相比使用现有技术的空气入口压室时更快、更安全以及更少的侵入。
[0011]因此，根据一些实施例，本文中公开的主题涉及用于燃气涡轮发动机的空气入口压室，其包括:具有空气入口孔以及设置和构造成用于连接到燃气涡轮发动机的空气出口孔的中空本体；至少一个可移除部分，在空气入口压室连接到燃气涡轮发动机时可将其从中空本体移除；其中，空气入口压室至少部分地由纤维强化塑料制成。
[0012]在尤其有利的实施例中，空气入口压室的可移除部分可具有40 kg或更小且优选地20 kg或更小的重量。
[0013]根据尤其有用的实施例，空气入口压室的所述至少一个可移除部分是连接凸缘的一部分，该连接凸缘环绕空气出口孔，且其提供空气入口压室的主体与燃气涡轮发动机的压缩机的入口之间的连接。
[0014]在当前的优选实施例中，连接凸缘由两个相对的可移除部分构成，以便压缩机和/或燃气涡轮发动机的其他涡轮机构件的移除可取决于系统布局在燃气涡轮系统的两侧中的一侧或另一侧上选择性地执行。在一些实施例中，连接凸缘由两个优选大致对称的部分形成，每个都可从空气入口压室的主体移除。
[0015]本文中公开的复合材料空气入口压室可设计用于轴向空气入口或径向空气入口燃气涡轮发动机。本文中公开的空气入口压室在轴向气流设计中的使用是尤其有用的，因为其允许沿轴向方向减少空气入口压室的尺寸。事实上，使用复合材料容许空气入口压室的内表面成形为使得形成空气流引导表面，例如，具有从空气入口压室的中空本体的空气入口孔朝空气出口孔的平滑曲率的内表面。引导弯曲表面减少了空气流中的紊流，且使得可能将空气入口压室的内部体积设计成显著小于现有技术的空气入口压室(其具有大致方形的截面，且其中要求更大范围的轴向方向以在空气压缩机的入口处获得足够平稳的空气流)。
[0016]根据另一方面，本文中公开的主题涉及燃气涡轮发动机系统，其包括:燃气涡轮发动机和空气入口压室，其中，空气入口压室具有设置和构造成用于连接到燃气涡轮发动机的空气出口孔以及空气入口孔；其中，在空气入口压室连接到燃气涡轮发动机时可将空气入口压室的至少一部分移除；并且其中，空气入口压室至少部分地由纤维强化塑料制成。
[0017]特征和实施例在下文中公开且在所附权利要求中进一步阐述，其形成本说明书的组成部分。上文的简要描述阐述了本发明的各种实施例的特征，以便可更好地理解下文中的【具体实施方式】，且以便可更好地了解技术的当前贡献。当然，存在本发明的其他特征，其将在下文中描述并在所附权利要求中阐述。就这方面而言，在详细说明本发明的若干实施例之前，应当理解，本发明的各种实施例在其应用中并不受限于构造的细节，也不受限于在以下说明书中阐述或者在附图中示出的构件的配置。本发明能够具有其他实施例，且能够以各种方式实施和执行。而且，应当理解，本文中所采用的措辞和术语是出于描述的目的，且不应当视为限制。
[0018]因此，本领域技术人员将理解，本公开所依据的概念可容易地用作用于设计用来实现本发明的若干目的的其他结构、方法和/或系统的基础。因此，重要的是，权利要求应当被视为包括这种等同构造，只要其在不脱离本发明的精神和范围的程度内。
【附图说明】
[0019]将更容易获得对本发明的公开实施例以及其伴随的许多优点的更完整的了解，因为在结合附图考虑时通过参考以下详细描述使其变得更好理解，在附图中:
图1示出了根据现有技术的具有入口压室的燃气涡轮配置；
图2示出了根据本公开的一个示例性实施例的燃气涡轮配置的侧面局部剖视图；
图3和图4示出了根据示例性实施例的入口压室的轴测投影视图；
图5示出了入口压室的连接凸缘的细节；
图6示出了图5的放大；
图7到图10示出了用于移除燃气发生器的顺序。
【具体实施方式】
[0020]示例性实施例的以下详细描述参考了附图。不同附图中的相同参考标号标识相同或相似的元件。另外，附图不一定按照比例绘制。而且，以下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]贯穿说明书对“一个实施例”或“实施例”的引用意思是结合实施例描述的具体特征、结构或性质被包括在所公开的主题的至少一个实施例中。因此，短语“在一个实施例中”或“在实施例中”或“在一些实施例中”出现在贯穿说明书的许多地方并不一定指的是相同的(多个)实施例。此外，具体的特征、结构或性质可在一个或多个实施例中以任何合适的方式组合。
[0022]图2示出了包括空气入口压室3的燃气涡轮发动机系统I的示意性侧视图。燃气涡轮发动机系统I还包括底板5，涡轮机支撑在底板上。在一些实施例中，