专利名称：用于冷却过渡连接件的方法和装置的制作方法
技术领域：
本文公开的主题涉及对于压缩机排出箱中的流的空气动力学改进。更具体地说， 本主题发明涉及燃烧室过渡连接件(transition piece)的冷却。
背景技术：
在许多燃气涡轮系统中，检查、维修和部件更换的相对高的频率间隔由暴露于热 气路径的苛刻条件的部件驱迫。这个路径包括燃烧室及其下游的部件诸如喷嘴、衬垫和过 渡连接件。过渡连接件是通过压缩机排出桶(discharge can)将热的燃烧气流从燃烧室传 送到涡轮的管道部件。凉的压缩机排出空气进入压缩机排出桶并且自然地流过过渡连接 件，从而在它从压缩机到燃烧室的路途中冷却过渡连接件。过渡连接件足够的冷却通过增 长过渡连接件的寿命而减少检查、维修和部件更换成本。因此，过渡连接件改进的冷却在本 领域将被成功地接受。
发明内容
根据本发明的一个方面，一种压缩机排出桶包括过渡连接件和定位在过渡连接件 周围且在其间限定气流空间的流转向器，流转向器构造成减少气流空间内的流的再循环。根据本发明的另一方面，一种压缩机排出桶包括过渡连接件和定位在过渡连接件 周围的流转向器，气流空间定位在流转向器和过渡连接件之间，流转向器构造成减少气流 空间内的流的再循环。根据本发明的又一方面，一种用于冷却过渡连接件的方法包括以流转向器增加流 过过渡连接件表面的流体的速度，以及以流转向器减少经过过渡连接件表面的流体的流的 再循环。
被认为是本发明的主题尤其在所附权利要求中指明并且清楚地要求保护。通过下 文中的具体介绍并结合附图，可以清楚本发明的前述和其它特征和优点，在附图中图1描绘根据本发明实施例的压缩机排出桶的透视剖面图；图2描绘包括压缩机排出箱(discharge casing)的图1的多个压缩机排出桶的 透视图；图3描绘根据本发明另一实施例的压缩机排出桶的透视剖面图；图4描绘根据本发明又一实施例的压缩机排出桶的透视剖面图；以及图5描绘根据本发明再一实施例的压缩机排出桶的透视剖面图。部件列表压缩机排出桶 100压缩机排出箱 105气流110
气流入口120
气流出口130
燃烧气流140
过渡连接件150
流转向器170
表面180
再循环区190
气流空间191
支柱192
套筒195
涡轮轴线199
冲击套筒200
开口201
冲击套筒的表面202
相反表面205
开口206
燃烧室侧桶壁210
涡轮侧桶壁220
外桶壁230
内桶壁240
出口开口250
过渡连接件开口260
压缩机排出箱270
侧壁280
具体实施例方式在下文中介绍的公开的装置和方法实施例的详细描述在本文中参考附图通过举 例而非限制的方式提出。图1显示根据本发明的一个实施例压缩机排出桶100的透视剖面图。典型的燃气 涡轮具有组成如图2中所示的完全环形的压缩机排出箱105的多个这些压缩机排出桶100。 压缩机排出桶100通过气流入口 120接收压缩机排出气流110。气流110自然地分散到压 缩机排出桶100各处。气流110在它到燃烧室(未示出)的路途中通过气流出口 130离 开压缩机排出桶100。燃烧室燃烧气流110，并且将热的燃烧气流140喷到过渡连接件150 内。过渡连接件150定位在压缩机排出桶100内，并且构造成将热的燃烧气流140通过压 缩机排出桶100输送到涡轮(未示出)。燃烧气流140从内部加热过渡连接件150的壁，同 时较凉的压缩机排出气流110从外部冷却过渡连接件150。流转向器170构造成使压缩机 排出桶100内的气流110改变方向。与在流转向器170不存在的情况下经过表面180的气 流110的速度相比，流转向器170增加经过过渡连接件150外壁表面180的气流110的速 度。经过表面180的气流110增加的速度通过增加该表面和气流110之间的传热而降低表面180的温度。另外，流转向器170构造成减少经过过渡连接件150表面180的气流110的再循 环。在另一实施例中，流转向器170构造成增加经过表面180的平均流速，流转向器170定 位在表面180的周围。流转向器170进一步包括面对过渡连接件150的表面以及远离过渡 连接件150的相反表面。流转向器170构造成将再循环区(recirculation zone) 190从相 邻于表面180的位置移动到相邻流转向器170相反表面的位置。在这个位置，再循环区190 不会减少过渡连接件150和气流110之间的传热，因为它不和过渡连接件150接触。在另 一实施例中，流转向器170构造成减少经过过渡连接件150外壁的气流110的流速梯度。在一个实施例中，流转向器170定位在表面180周围。气流空间191相邻于位于 流转向器170和过渡连接件150之间的表面180定位。在一个实施例中，流转向器170和 过渡连接件150之间的偏移尺寸基本上是恒定的。或者，偏移尺寸可变化。流转向器170 显示为相对于图2中所示的涡轮的轴线199在过渡连接件150径向向外定位。然而，流转 向器170可定位在过渡连接件150周围任何位置，并且可在过渡连接件150周围延伸到360 度。在一个实施例中，气流空间191内的平均流速可大于经过在直径方面相对于过渡连接 件150的气流空间191定位的相反表面205的平均流速。流转向器170显示为具有在过渡连接件150外壁周围与其轮廓相合的形状。在这 个实施例中，流转向器170可具有与流转向器170定位在其周围的过渡连接件150基本相 似的形状。在又一实施例中，流转向器170包括至少一个开口 206，通过该开口 206有些流 可自然地进入。在一个实施例中，流转向器170可附接到压缩机排出桶100。在这个实施例中，流 转向器170可附接压缩机排出桶100的涡轮侧桶壁220。流转向器170可以焊接、用螺丝 拧紧、施加黏附，或者通过任何其它连接方式附接。另外，压缩机排出桶100可特意包括在 压缩机排出桶100制造过程中附接压缩机排出桶100内壁的流转向器170。在其它实施例 中，流转向器170附接到压缩机排出桶100的一个以上的壁。在图3中所示的另一实施例中，替代附接压缩机排出桶100，流转向器170可附接 过渡连接件150的外壁。在这个实施例中，流转向器170通过允许气流到达过渡连接件150 外表面的任何其它方式附接过渡连接件150。例如，一个或多个支柱192可连接到过渡连 接件150的外壁和流转向器170。一个或多个支柱192保持流转向器170远离过渡连接件 150，并且还允许气流到达过渡连接件150的外表面。在另一实施例中，过渡连接件150特 意包括在过渡连接件150制造过程中附接的流转向器170。在图4中所示的进一步的实施例中，流转向器170可附接气流出口 130的套筒 195。流转向器170又可焊接、用螺丝拧紧、施加黏附或者通过任何其它连接方式附接套筒 195。或者，流转向器170可为在过渡连接件150周围的套筒195的部分延伸。在还在图4中描绘的另一个实施例中，冲击套筒(impingementsleeve)200定位在 过渡连接件150和流转向器170之间。冲击套筒200具有多个孔201。冲击套筒200包围 过渡连接件150并且帮助过渡连接件150的冲击冷却。在这个实施例中，流转向器170增加 经过冲击套筒200表面202的气流的速度。这个增加的速度以与在没有冲击套筒200的实 施例中由流转向器170增加经过过渡连接件150表面180的速度的方式相似的方式提供。 流转向器170还可附接过渡连接件150的冲击套筒200。
还应预期本发明的实施例包括多个流转向器170以使压缩机排出桶100中的流改 变方向，如图5中所示。流转向器170在这个实施例中显示为倾斜于(0到180度)过渡连 接件150的轴线的两件金属片，备用数量的金属片可任选。或者，流转向器170可具有具有 曲线轮廓的半圆的勺形。进一步，如所示的，其中每个流转向器170附接过渡连接件150 ； 然而，在备选实施例中，多个流转向器170中的至少一个还可附接冲击套筒200。在一个实施例中，流转向器170由既包括黑色金属诸如碳钢或不锈钢，又包括有 色金属诸如铜、铝、钛和镁的金属材料制成。或者，流转向器170是可构造成有效地使压缩 机排出桶100内的气流改变方向的非金属材料或任何其它材料。流转向器170还可由任何 上述材料的组合制成。返回参考图1，压缩机排出桶100进一步包括燃烧室侧桶壁210和涡轮侧桶壁 220，外桶壁230和内桶壁240。燃烧室侧桶壁210具有出口开口 250。出口开口 250成形 为仅允许气流通过出口 130泄出压缩机排出桶100。涡轮的燃烧室部分(未示出)邻近燃 烧室侧桶壁210定位。涡轮侧桶壁220具有过渡连接件开口 260。过渡连接件开口 260密 封于涡轮侧桶壁220以便不允许气流在其之间泄出。涡轮侧桶壁220邻近燃烧室部分(未 示出)定位。虽然已经连同仅有限数量的实施例详细介绍了本发明，但应当容易地理解本发明 不限于这些公开的实施例。相反地，本发明可改进为合并直到此时未介绍，但与本发明的精 神和范围相称的任何数量的变型、变更、替换或等效设置。另外，虽然已经介绍了本发明的 各种实施例，但应当理解本发明的方面可仅包括所介绍实施例的一些。因此，本发明不视为 由前述介绍限制，而仅由所附权利要求的范围限制。
权利要求
一种压缩机排出桶(100)，包括过渡连接件(150)；以及定位在所述过渡连接件(150)周围且在其间限定气流空间(191)的流转向器(170)，所述流转向器(170)构造成减少所述气流空间(191)内的流的再循环。
2.根据权利要求1所述的压缩机排出桶(100)，其特征在于，冲击套筒(200)定位在所 述过渡连接件(150)和所述流转向器(170)之间。
3.根据权利要求2所述的压缩机排出桶(100)，其特征在于，所述流转向器(170)附接 到所述冲击套筒(202)。
4.根据权利要求1所述的压缩机排出桶(100)，其特征在于，所述过渡连接件(150)和 所述流转向器(170)的邻近表面(180)之间的偏移尺寸是一致的。
5.根据权利要求1所述的压缩机排出桶(100)，其特征在于，所述流转向器(170)相对 于所述过渡连接件(150)关于燃烧室的轴线(199)径向向外定位。
6.根据权利要求1所述的压缩机排出桶(100)，其特征在于，所述流转向器(170)构造 成增加所述气流空间(191)内的流速。
7.根据权利要求1所述的压缩机排出桶(100)，其特征在于，所述气流空间(191)内的 流流过所述过渡连接件(150)的表面(180)，经过所述表面(180)的平均流速大于经过所述 过渡连接件(150)的相反表面(205)的平均流速。
8.根据权利要求1所述的压缩机排出桶(100)，其特征在于，所述流转向器(170)定位 在所述过渡连接件(150)的热区(190)周围。
9.一种压缩机排出桶(100)，包括 过渡连接件(150)；以及定位在所述过渡连接件(150)周围的流转向器(170)，气流空间(191)定位在所述流转 向器(170)和所述过渡连接件(150)之间，所述流转向器(170)构造成增加所述气流空间 (191)内的流速。
10.一种用于冷却过渡连接件(150)的方法，包括以流转向器(170)增加流过过渡连接件(150)表面(180)的流体的速度；以及 以所述流转向器(170)减少经过所述过渡连接件(150)表面(180)的所述流体的流的再循环。
全文摘要
本申请涉及一种用于冷却过渡连接件的方法和装置。所公开的一种压缩机排出桶(100)包括过渡连接件(150)以及定位在过渡连接件(150)周围且在其间限定气流空间(191)的流转向器(105)，流转向器(105)构造成减少气流空间(191)内的流的再循环。
文档编号F15D1/00GK101799029SQ201010003818
公开日2010年8月11日 申请日期2010年1月6日 优先权日2009年1月6日
发明者M·巴蒂纳, R·辛赫 申请人:通用电气公司