專利名稱：用于控制通過燃?xì)鉁u輪排氣裝置的流體流的系統(tǒng)和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文公開的主題大體涉及渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，并且更具體而言，涉及控制通過燃?xì)鉁u輪排氣裝置的流體流。
背景技術(shù)：
燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)可包括聯(lián)接到燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)上的排氣擴(kuò)散器。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒燃料和空氣的混合物而產(chǎn)生熱的燃燒氣體，熱的燃燒氣體又驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)渦輪。特別地，熱的燃燒氣體迫使渦輪葉片旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)或多個(gè)負(fù)荷，例如發(fā)電機(jī)。排氣擴(kuò)散器接收來自渦輪的排氣，并且逐漸降低壓力和速度。在排氣擴(kuò)散器內(nèi)，支柱提供結(jié)構(gòu)支承，但可能通過在流中引起干擾來改變排氣流的特性。但是，支柱可設(shè)計(jì)成在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)在滿負(fù)荷狀況下運(yùn)行時(shí)，使排氣流有最小干擾?？上У氖?，當(dāng)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)在部分負(fù)荷狀況下運(yùn)行時(shí)，這樣的支柱在排氣流中可引起干擾。

發(fā)明內(nèi)容
下面對(duì)在范圍方面與原本聲明的發(fā)明相當(dāng)?shù)哪承?shí)施例進(jìn)行概述。這些實(shí)施例不意于限制聲明的發(fā)明的范圍，而是相反，這些實(shí)施例僅意于提供本發(fā)明的可能形式的簡(jiǎn)要概述。實(shí)際上，本發(fā)明可包括可能類似于或異于下面闡述的實(shí)施例的多種形式。在第一實(shí)施例中，一種燃?xì)鉁u輪排氣裝置包括燃?xì)鉁u輪排氣裝置的支柱，支柱具有第一開口，第一開口構(gòu)造成容許流體在支柱的內(nèi)部部分和支柱的外部部分之間流動(dòng)。燃?xì)鉁u輪排氣裝置還包括可動(dòng)板，可動(dòng)板聯(lián)接到支柱上，并且構(gòu)造成控制流過第一開口的流體的量。在第二實(shí)施例中，一種用于燃?xì)鉁u輪排氣擴(kuò)散器的控制系統(tǒng)包括構(gòu)造成接收指示燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)的信號(hào)的控制器。控制器還構(gòu)造成將控制信號(hào)傳輸?shù)酱賱?dòng)器。控制信號(hào)使促動(dòng)器移動(dòng)聯(lián)接到位于燃?xì)鉁u輪排氣擴(kuò)散器中的支柱上的板，以改變通過支柱的流體流。在第三實(shí)施例中，一種燃?xì)鉁u輪排氣擴(kuò)散器包括形成轂的內(nèi)壁和包圍內(nèi)壁的外壁。排氣擴(kuò)散器還包括聯(lián)接在燃?xì)鉁u輪排氣擴(kuò)散器的內(nèi)壁和外壁之間的多個(gè)支柱。各個(gè)支柱包括至少一個(gè)開口和構(gòu)造成控制通過至少一個(gè)開口的流體流的可動(dòng)板。


當(dāng)參照附圖來閱讀以下詳細(xì)描述時(shí)，本發(fā)明的這些和其它特征、方面與優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解，在附圖中，相同符號(hào)在所有圖中表示相同部件，其中:
圖1是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的橫截面?zhèn)纫? 圖2是可用于圖1的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)鉁u輪排氣擴(kuò)散器的實(shí)施例的透視 圖3是具有可動(dòng)板的圖2的燃?xì)鉁u輪排氣擴(kuò)散器的支柱的實(shí)施例的橫截面 圖4是具有如圖3中示出的那樣的可動(dòng)板的支柱的實(shí)施例的橫截面?zhèn)纫晥D；以及 圖5是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的、可用于圖1的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)鉁u輪排氣擴(kuò)散器
系統(tǒng)的框圖，燃?xì)鉁u輪排氣擴(kuò)散器系統(tǒng)具有用于與可動(dòng)板結(jié)合起來使用的控制系統(tǒng)。部件列表
100燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī) 102軸向方向 104徑向方向 106周向方向 108燃料噴嘴 110燃燒器區(qū)段 112燃燒器 114空氣進(jìn)氣區(qū)段 116壓縮機(jī) 118渦輪區(qū)段 119過渡件 120葉片 122轉(zhuǎn)子輪 124軸
126噴嘴組件 128排氣擴(kuò)散器區(qū)段 130外壁 132支柱 134轂
136外部部分 138內(nèi)部部分 140外表面 142內(nèi)表面 144 開口 146 開口 148 開口 150 開口 152第一可動(dòng)板 153第一支柱區(qū) 154第二可動(dòng)板 155第二支柱區(qū) 156第三可動(dòng)板 157第三支柱區(qū) 170 開口 172 開口 174 開口 176 開口 178箭頭 180 開口 182 開口 184 開口 186 開口 188 開口 190 開口 192 開口 194 開口 196箭頭 198 開口 200 開口 202 開口 204 開口 206箭頭
220排氣擴(kuò)散器系統(tǒng)
222控制系統(tǒng)
224可動(dòng)板
226控制器
228促動(dòng)器
232傳感器
234導(dǎo)線。
具體實(shí)施例方式下面將對(duì)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)具體實(shí)施例進(jìn)行描述。為了致力于提供對(duì)這些實(shí)施例的簡(jiǎn)明描述，在說明書中可能不會(huì)對(duì)實(shí)際實(shí)現(xiàn)的所有特征進(jìn)行描述。應(yīng)當(dāng)理解，在任何這種實(shí)際實(shí)現(xiàn)的開發(fā)中，如在任何工程或設(shè)計(jì)項(xiàng)目中那樣，必須作出許多特定于實(shí)現(xiàn)的決策來達(dá)到開發(fā)者的具體目的，諸如服從系統(tǒng)相關(guān)的約束及商業(yè)相關(guān)的約束，該具體目的可隨不同的實(shí)現(xiàn)而改變。此外，應(yīng)當(dāng)理解，這種開發(fā)工作可能是復(fù)雜和耗時(shí)的，但對(duì)受益于本公開的普通技術(shù)人員來說，這種開發(fā)工作將不過是設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和制造的例行任務(wù)。當(dāng)介紹本發(fā)明的多種實(shí)施例的要素時(shí)，冠詞“一”、“該”和“所述”意于表示存在一個(gè)或多個(gè)該要素的意思。用語(yǔ)“包括”、“包含”和“具有”意于為包括性的，并且表示除了列出的要素之外可存在另外的要素的意思。在渦輪系統(tǒng)中，支柱可用來對(duì)渦輪排氣系統(tǒng)提供結(jié)構(gòu)支承。但是，在一些系統(tǒng)中，支柱在排氣流中可引起干擾。如下面論述的那樣，燃?xì)鉁u輪排氣裝置的某些實(shí)施例包括具有開口的支柱，以容許流體(例如排氣)從各個(gè)支柱的內(nèi)部流到各個(gè)支柱的外部，以減少排氣流干擾。為了控制在支柱的外部和內(nèi)部之間流動(dòng)的流體的量，可動(dòng)板可聯(lián)接到支柱上，以及在多個(gè)位置之間移動(dòng)，以增加或減少流體流，這取決于減少排氣流干擾所需的流體流的量。例如,可動(dòng)板可蓋住支柱中的開口，以減少通過支柱的流體流,并且可動(dòng)板可露出支柱中的開口，以增加通過支柱的流體流?？刂仆ㄟ^支柱的流體流可減少在支柱周圍流動(dòng)的排氣中的干擾(例如減少流分離)。在一個(gè)實(shí)施例中，可動(dòng)板可通過使用促動(dòng)系統(tǒng)來在多個(gè)位置之間移動(dòng)。促動(dòng)系統(tǒng)可基于燃?xì)鉁u輪的運(yùn)行負(fù)荷容量來移動(dòng)板。例如，在滿運(yùn)行負(fù)荷容量(例如100%的容量)期間，促動(dòng)系統(tǒng)可移動(dòng)板而蓋住支柱中的開口，使得流體不流過支柱(例如，以具有最小排氣流干擾)。另外，在小于滿運(yùn)行負(fù)荷容量(例如小于100%的容量)期間，促動(dòng)系統(tǒng)可移動(dòng)板而露出支柱中的開口，使得流體流過支柱(例如，以改變排氣流，以具有最小排氣流干擾)。在另一個(gè)實(shí)施例中，促動(dòng)系統(tǒng)可基于傳感器測(cè)量結(jié)果和/或計(jì)劃來移動(dòng)板。例如，當(dāng)傳感器測(cè)量結(jié)果超過某個(gè)閾值時(shí)，板可增加或減少流體流過支柱的量。另外，基于過去的時(shí)段，板可移動(dòng)到不同的位置。例如，在第一時(shí)段過去之后，板可增加通過支柱的流體流，以及在第二時(shí)段過去之后，板可減少通過支柱的流體流。另外，可使用控制器來控制板沿著支柱的移動(dòng)。例如，控制器可接收來自一個(gè)或多個(gè)傳感器的、指示排氣系統(tǒng)的流體流參數(shù)或其它屬性的信號(hào)。這些信號(hào)可由控制器用來確定傳輸哪些控制信號(hào)來控制(例如)用于移動(dòng)板的促動(dòng)系統(tǒng)。現(xiàn)在轉(zhuǎn)到附圖，并且首先參照?qǐng)D1，示出燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的實(shí)施例。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100沿軸向方向102延伸。徑向方向104示出從發(fā)動(dòng)機(jī)100的軸線向外延伸的方向。另外，周向方向106示出圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)100的軸線的旋轉(zhuǎn)方向。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100包括位于燃燒器區(qū)段110的內(nèi)部的一個(gè)或多個(gè)燃料噴嘴108。在某些實(shí)施例中，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100可包括在燃燒器區(qū)段110內(nèi)設(shè)置成環(huán)形(例如周向106)布置的多個(gè)燃燒器112。另外，各個(gè)燃燒器112可包括以環(huán)形(例如周向106)或其它布置附連到各個(gè)燃燒器112的首端上或附連在首端附近的多個(gè)燃料噴嘴108?？諝馔ㄟ^空氣進(jìn)氣區(qū)段114而進(jìn)入，并且被壓縮機(jī)116壓縮。來自壓縮機(jī)116的壓縮空氣然后被引導(dǎo)到燃燒器區(qū)段110中，在燃燒器區(qū)段110中，壓縮空氣與燃料混合。壓縮空氣和燃料的混合物大體在燃燒器區(qū)段110內(nèi)燃燒而產(chǎn)生高溫、高壓燃燒氣體，燃燒氣體用來在渦輪區(qū)段118內(nèi)產(chǎn)生扭矩。如上面提到的那樣，多個(gè)燃燒器112可沿環(huán)形(例如沿周向106)設(shè)置在燃燒器區(qū)段110內(nèi)。各個(gè)燃燒器112包括將熱的燃燒氣體從燃燒器112引導(dǎo)到渦輪區(qū)段118的過渡件119。特別地，各個(gè)過渡件119大體限定從燃燒器112至渦輪區(qū)段118的噴嘴組件的熱氣路徑。如所描繪的那樣，渦輪區(qū)段118包括多個(gè)葉片120，多個(gè)葉片120聯(lián)接到可旋轉(zhuǎn)地附連到軸124上的轉(zhuǎn)子輪122上。渦輪區(qū)段118還包括直接設(shè)置在各組葉片120的上游的噴嘴組件126。噴嘴組件126將熱的燃燒氣體引導(dǎo)向葉片120，在這里，熱的燃燒氣體對(duì)葉片120施加原動(dòng)力，以旋轉(zhuǎn)葉片120，從而轉(zhuǎn)動(dòng)軸124。葉片120和軸124沿周向方向106旋轉(zhuǎn)。熱的燃燒氣體然后可離開燃?xì)鉁u輪區(qū)段118而進(jìn)入到排氣擴(kuò)散器區(qū)段128中。排氣擴(kuò)散器區(qū)段128降低流體流的速度，并且還增加靜壓力，以提高由燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100產(chǎn)生的功。外壁130沿著排氣擴(kuò)散器區(qū)段128的長(zhǎng)度沿軸向102延伸。示出支柱132抵靠外壁130。另外，雖然在這個(gè)橫截面圖中示出僅一個(gè)支柱132，但多個(gè)支柱132用作排氣擴(kuò)散器區(qū)段128的外壁130和內(nèi)壁(例如，在支柱132的基部處沿周向106延伸的轂)之間的支承結(jié)構(gòu)。
圖2示出燃?xì)鉁u輪排氣擴(kuò)散器128的實(shí)施例的透視圖。特別地，支柱132設(shè)置在轂134(例如內(nèi)壁)周圍，并且從轂134沿徑向104延伸。支柱132聯(lián)接在轂134和外壁130之間，并且從而在結(jié)構(gòu)上支承外壁130。如可理解的那樣，外壁130包圍轂134。在某些實(shí)施例中，外壁130可構(gòu)造成膨脹或收縮，以改變外壁130的周長(zhǎng)。當(dāng)渦輪排氣流到排氣擴(kuò)散器128中時(shí)，排氣在轂134和外壁130之間流動(dòng)。因而，排氣在支柱132周圍流動(dòng)，并且支柱132改變排氣流。因此，排氣如何流過排氣擴(kuò)散器128的屬性受到支柱132的形狀和位置的影響。例如，在某些支柱132中，在支柱132的不同部分處可發(fā)生流分離。但是，下面描述的技術(shù)可用來減少流分離。圖3是具有可用來減少流分離的可動(dòng)板的圖2的支柱132的實(shí)施例的橫截面圖。示出支柱132具有大體伸長(zhǎng)的淚滴形狀。這種構(gòu)造可最大程度地減少支柱132在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)100在滿負(fù)荷狀況下運(yùn)行時(shí)對(duì)流過擴(kuò)散器區(qū)段128的排氣引起的流干擾。支柱132的外部部分136形成可見的淚滴形狀，而內(nèi)部部分138則是空心的。另外，外部部分136具有外表面140和內(nèi)表面142。開口 144、146、148和150從外表面140延伸到內(nèi)表面142，并且容許流體(例如排氣、空氣等)在支柱132的內(nèi)部部分138和外部部分136之間流過開口144、146、148和150 (例如，流體從內(nèi)部部分138流出，通過開口 144、146、148和150，以離開支柱132)。如可理解的那樣，開口 144、146、148和150可各自包括在沿著支柱132的表面的各種位置處的多個(gè)開口。在運(yùn)行期間，流體可噴射到支柱132的內(nèi)部部分138中(例如，使用泵)。噴射的流體可通過開口 144、146、148和150離開支柱132，并且可改變?cè)谥е?32周圍流動(dòng)的排氣流。例如，在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的啟動(dòng)期間允許流體流過開口 144以改進(jìn)在支柱132周圍流動(dòng)的排氣的輪廓可為合乎需要的。相反，當(dāng)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)100在滿容量下運(yùn)行時(shí)阻止流體流通過開口 144、146、148和150中的任一個(gè)可為合乎需要的。如可理解的那樣，取決于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)流體噴射到支柱132中，并且噴射的流體流過開口 144、146、148和150中的至少一個(gè)時(shí)，支柱132對(duì)排氣流引起的干擾可減少。例如，噴射的流體可使在支柱132上的各種位置處停止發(fā)生流分離，這取決于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的運(yùn)行狀態(tài)，以及通過開口 144、146、148和150的流體流是被阻擋還是被允許。第一可動(dòng)板152設(shè)置在第一支柱區(qū)153中。第一可動(dòng)板152聯(lián)接到支柱132上，并且可移動(dòng)而增加或減少通過開口 144的流體流。另外，第二可動(dòng)板154設(shè)置在第二支柱區(qū)155中。第二可動(dòng)板154聯(lián)接到支柱132上，并且可移動(dòng)而增加或減少通過開口 146和148的流體流。另外，第三可動(dòng)板156設(shè)置在第三支柱區(qū)157中。第三可動(dòng)板156聯(lián)接到支柱132上，并且可移動(dòng)而增加或減少通過開口 150的流體流。因而，基于可動(dòng)板152、154和156的位置，可動(dòng)板可控制流過相應(yīng)的開口 144、146、148和150的流體的量。如所示出的那樣，可動(dòng)板152、154和156聯(lián)接到支柱132的內(nèi)表面142上。但是，在某些實(shí)施例中，可動(dòng)板152、154和156可聯(lián)接到支柱132的外表面140上(即支柱132的外側(cè)上)。可動(dòng)板152、154和156可由任何材料構(gòu)造而成，諸如金屬、聚合物等。在某些實(shí)施例中，可動(dòng)板152、154和156可由形狀記憶合金構(gòu)造而成。例如，可動(dòng)板152、154和156可由使用下者中的一個(gè)或多個(gè)形成的形狀記憶合金構(gòu)造而成:銅、鋅、鋁、鎳、鈦、金和鐵。形狀記憶合金可用來基于合金的溫度或一些其它特性來控制流過開口 144、146、148和150的流體的量。例如，形狀記憶合金可基于支柱132和/或流過燃?xì)鉁u輪排氣擴(kuò)散器128的排氣的溫度而熱膨脹或熱收縮。因而，形狀記憶合金在運(yùn)行期間改變形狀，以控制流體流的量。應(yīng)當(dāng)注意，在某些實(shí)施例中，開口 144、146、148和150可布置在軸向方向102(如顯示的那樣)、徑向方向104和/或周向方向106中的一個(gè)或多個(gè)上，以允許流體從支柱132的內(nèi)部部分138流到外部部分140。圖4是具有如圖3中示出的那樣的可動(dòng)板的支柱132的一個(gè)實(shí)施例的橫截面?zhèn)纫晥D。顯示內(nèi)表面142，板152、154和156聯(lián)接到其上。第一可動(dòng)板152具有開口 170、172、174和176。如所示出的那樣，板152中的開口 170、172、174和176對(duì)準(zhǔn)支柱132中的開口144。因而，在第一可動(dòng)板152在其示出的位置上的情況下，流體可流過支柱外部136。另夕卜，板152可如箭頭178所顯示的那樣沿軸向方向102移動(dòng)。如可理解的那樣，板152的少量移動(dòng)可部分地阻擋開口 144，而板152的大量移動(dòng)則可完全阻擋開口 144。另外，板152可移動(dòng)(沿軸向)到任一側(cè)，以阻擋開口 144。因而，板152可在多個(gè)位置之間移動(dòng)而控制流過開口 144的流體的量。特別地，板152可如示出的那樣定位成使得開口 144完全打開，板152可定位成使得開口 144完全關(guān)閉，或者板152可定位在前述位置之間的任何位置處，使得開口 144部分地打開。第二可動(dòng)板154 具有開口 180、182、184、186、188、190、192 和 194。開口 180、182、192和194中的一些未對(duì)準(zhǔn)支柱132中的開口 146和148。相反，其它開口 184、186、188和190則對(duì)準(zhǔn)支柱132中的開口 146和148。用虛線示出支柱132中的一些開口 146和148，因?yàn)樵诎?54在當(dāng)前的位置上時(shí)它們未對(duì)準(zhǔn)板154中的開口。但是，當(dāng)板154如箭頭196顯示的那樣沿軸向方向102移動(dòng)時(shí)，板154的開口 180、182、184、186、188、190、192和194可移動(dòng)而對(duì)準(zhǔn)目前未對(duì)準(zhǔn)的開口 146和148。例如，板154可移動(dòng)到右邊，并且板154的開口184和186可對(duì)準(zhǔn)支柱132中的開口 148，而板154的開口 180和182可對(duì)準(zhǔn)支柱132中的開口 146。另外，板154可移動(dòng)到左邊，并且板154的開口 188和190可對(duì)準(zhǔn)支柱132中的開口 146，而板154的開口 192和194可對(duì)準(zhǔn)支柱132中的開口 148。第三可動(dòng)板156具有開口 198、200、202和204。一個(gè)開口 202未對(duì)準(zhǔn)支柱132中的開口 150，而其它開口 198、200和204對(duì)準(zhǔn)支柱132中的開口 150。像其它板152和154一樣，板156可如箭頭206顯不的那樣沿軸向方向102移動(dòng)。移動(dòng)板156可使板156的開口202移動(dòng)而對(duì)準(zhǔn)開口 150中的一個(gè)，以及可使開口 198、200和204移動(dòng)而不對(duì)準(zhǔn)開口 150中的一個(gè)。另外，在板156的頂部處的開口 150中的兩個(gè)可不對(duì)準(zhǔn)板156中的任何開口，即使板沿軸向方向102移動(dòng)。應(yīng)當(dāng)注意，在某些實(shí)施例中，板152、154和156可沿徑向方向104和/或周向方向106移動(dòng)而控制通過開口 144、146、148和150的流體流。開口 144、146、148和150可具有任何適當(dāng)大小的直徑。例如，開口 144、146、148和150的直徑可為大約5謹(jǐn)、10謹(jǐn)、15謹(jǐn)、20謹(jǐn)、25謹(jǐn)、30謹(jǐn)、40謹(jǐn)或50謹(jǐn)。在某些實(shí)施例中，開口 144、146、148和150可具有大約6 mm至30 mm、22 mm至60 mm或12 mm至45的直徑。另外，開口 144、146、148和150可為圓形、橢圓形、正方形、長(zhǎng)方形、三角形，或者任何其它適當(dāng)?shù)男螤?。如可理解的那樣，?52、154和156中的開口還可為任何適當(dāng)?shù)拇笮』蛐螤?。另外，?52、154和156中的開口可為與開口 144、146、148和150不同的形狀。例如，開口 144、146、148和150可為圓形，而板152、154和156中的開口可在圓的不同部分之間變化，諸如半圓形、新月形、餅形等。如可理解的那樣，板152、154和156中的開口可為與開口 144、146、148和150相同的形狀和/或大小。另外，板152、154和156中的各個(gè)中的開口的布置在各個(gè)板上可為不同的，如示出的那樣，或者各個(gè)板上的開口可為均勻的。特別地，圖4中示出的布置是要展示基于特定應(yīng)用，開口可在任何適當(dāng)?shù)奈恢蒙稀＠?，可基于特定的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的運(yùn)行要求來確定開口的布置(例如，開口的型式和位置)、開口的數(shù)量、開口的大小和開口的形狀。應(yīng)當(dāng)注意，通過移動(dòng)板152、154和156，可改變從支柱內(nèi)部138流過開口 144、146、148和150的流體。在各種情況下，允許流體流過開口 144、146、148和150中的全部、一些或不流過它們以便使流分離停止發(fā)生可為合乎需要的。例如，當(dāng)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)100在大致滿負(fù)荷容量(例如，大約100%的容量)下運(yùn)行時(shí)，阻擋流體流過所有開口 144、146、148和150使得不干擾在支柱132周圍的排氣流可為合乎需要的(例如，可針對(duì)當(dāng)在滿負(fù)荷容量下運(yùn)行時(shí)的最小流分離來設(shè)計(jì)支柱132)。另外，當(dāng)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)100在大約40%至100%的負(fù)荷容量下運(yùn)行時(shí)，可為合乎需要的是:允許流體流過開口 150，以改變支柱132周圍的排氣流，以及停止在第三支柱區(qū)157中在沒有流體流過開口 150的情況下可能發(fā)生的流分離。另外，當(dāng)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)100在大約20%至50%的負(fù)荷容量下運(yùn)行時(shí)，可為合乎需要的是:允許流體流過開口中的兩個(gè)，例如，開口 146和/或148，以阻止在第二支柱區(qū)155中發(fā)生流分離。另外，當(dāng)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)100在大約0%至30%的負(fù)荷容量下運(yùn)行時(shí)，可為合乎需要的是:允許流體流過開口 144，以阻止在第一支柱區(qū)153中發(fā)生流分離。另外，在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的啟動(dòng)期間，允許流體流過開口 144可為合乎需要的。如可理解的那樣，哪個(gè)開口 144、146、148和150將提供通過排氣擴(kuò)散器區(qū)段128的期望流體流的細(xì)節(jié)可在系統(tǒng)之間變化，并且可取決于特定應(yīng)用。板152、154和156可按任何方式移動(dòng)而控制通過支柱132中的開口 144、146、148和150的流體流。例如，板152、154和156可被促動(dòng)系統(tǒng)移動(dòng)而控制流體流。促動(dòng)系統(tǒng)可包括液壓促動(dòng)器、氣動(dòng)促動(dòng)器、機(jī)械促動(dòng)器或電動(dòng)促動(dòng)器。另外,板152、154和156可基于計(jì)劃、運(yùn)行參數(shù)、傳感器測(cè)量結(jié)果等來移動(dòng)而控制流體流。例如，板152、154和156可基于定時(shí)計(jì)劃來移動(dòng)而允許或阻止流體流，其中，在特定的運(yùn)行時(shí)段期間，流體可流過特定的開口 144、146、148和150。定時(shí)時(shí)段可與渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)100在特定時(shí)段里的啟動(dòng)、停止或運(yùn)行相關(guān)聯(lián)。另外，板152、154和156可構(gòu)造成基于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的運(yùn)行參數(shù)(諸如如前面描述的那樣的運(yùn)行負(fù)荷容量)來移動(dòng)。另外，板152、154和156可構(gòu)造成基于傳感器測(cè)量結(jié)果來移動(dòng)，諸如溫度傳感器、流量傳感器、運(yùn)行狀態(tài)傳感器、壓力傳感器等。圖5是具有用于與可動(dòng)板224結(jié)合起來使用的控制系統(tǒng)222的燃?xì)鉁u輪排氣擴(kuò)散器系統(tǒng)220的框圖。如可理解的那樣，各個(gè)支柱中的可動(dòng)板224可包括用來控制通過支柱132的流體流的任何數(shù)量的板。另外,可動(dòng)板224可各自具有將板224聯(lián)接到用于移動(dòng)板224的裝置上的杠桿或一些其它附連件?？刂葡到y(tǒng)222包括可構(gòu)造成將控制信號(hào)發(fā)送(或傳輸)到促動(dòng)器228的控制器226?？刂菩盘?hào)可使促動(dòng)器228將板224移動(dòng)到期望位置，并且從而，改變通過支柱132的流體流。在某些實(shí)施例中，控制器226可為計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)的擴(kuò)展卡、獨(dú)立的計(jì)算裝置、微處理器、集成電路(例如可編程的邏輯控制器(PLC))等。如前面論述的那樣，促動(dòng)器228可為任何類型的促動(dòng)器，諸如液壓促動(dòng)器、氣動(dòng)促動(dòng)器、機(jī)械促動(dòng)器(例如齒條和小齒輪)或電氣促動(dòng)器?？刂葡到y(tǒng)222包括用于將控制信號(hào)傳輸?shù)酱賱?dòng)器228的促動(dòng)器導(dǎo)線228。但是，如可理解的那樣，某些實(shí)施例可不包括促動(dòng)器導(dǎo)線，而是可包括用于控制促動(dòng)器228的液壓和/或氣動(dòng)回路?？刂破?26還可構(gòu)造成接收來自傳感器232的、提供感測(cè)到的參數(shù)的指示的信號(hào)。例如，傳感器232可提供渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的運(yùn)行狀態(tài)、流體流的溫度、流體流的量和/或流體壓力的指示。另外，傳感器232可提供可由控制器226用來確定何時(shí)移動(dòng)板224的任何測(cè)量結(jié)果。傳感器232通過使用導(dǎo)線234來通信聯(lián)接到控制器226上。如示出的那樣，傳感器232可直接聯(lián)接到支柱132上，或者在其它實(shí)施例中，傳感器232可置于任何適當(dāng)?shù)奈恢蒙?。例如，傳感?32可位于支柱132的前緣處(例如，首先接觸排氣流的位置)、位于支柱132的后緣處(例如，最后接觸排氣流的位置)、位于支柱132內(nèi)而與支柱132齊平(例如，以對(duì)排氣流引起最小干擾)、位于外壁130中或位于外壁130上，以及/或者位于轂134中或位于轂134上。如可理解的那樣，本文描述的技術(shù)可使得能夠在排氣擴(kuò)散器系統(tǒng)220中使用支柱流體學(xué)。特別地，通過移動(dòng)板，以蓋住或露出支柱中的孔，可減少流體流分離。因此，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)100在部分負(fù)荷運(yùn)行期間可具有性能益處。另外，通過使用這樣的技術(shù)，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)100在滿負(fù)荷運(yùn)行期間的運(yùn)行可受到最小的影響，如果有的話。本書面描述使用示例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域任何技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及實(shí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明的可取得專利的范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果這樣的其它示例具有不異于權(quán)利要求的字面語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)要素，或者如果它們包括與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言無(wú)實(shí)質(zhì)性差異的等效結(jié)構(gòu)要素，則它們意于處在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種燃?xì)鉁u輪排氣裝置，包括: 所述燃?xì)鉁u輪排氣裝置的支柱，其具有第一開口，所述第一開口構(gòu)造成容許流體在所述支柱的內(nèi)部部分和所述支柱的外部部分之間流動(dòng)；以及 可動(dòng)板，其聯(lián)接到所述支柱上，并且構(gòu)造成控制流過所述第一開口的流體的量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪排氣裝置，其特征在于，所述可動(dòng)板聯(lián)接到所述支柱的內(nèi)表面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪排氣裝置，其特征在于，所述可動(dòng)板聯(lián)接到所述支柱的外表面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪排氣裝置，其特征在于，所述可動(dòng)板包括形狀記憶I=1-Wl O
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪排氣裝置，其特征在于，所述可動(dòng)板構(gòu)造成在至少兩個(gè)位置之間移動(dòng)而控制流過所述第一開口的流體的量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃?xì)鉁u輪排氣裝置，其特征在于，所述可動(dòng)板構(gòu)造成基于接收到的信號(hào)在所述至少兩個(gè)位置之間移動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃?xì)鉁u輪排氣裝置，其特征在于，所述可動(dòng)板構(gòu)造成在燃?xì)鉁u輪處于滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，移動(dòng)到第一位置而阻止流體流通過所述第一開口，并且所述可動(dòng)板構(gòu)造成在所述燃?xì)鉁u輪啟動(dòng)期間，移動(dòng)到第二位置而允許流體流通過所述第一開口。
8.根據(jù)權(quán) 述第二可動(dòng)板構(gòu)造成在燃?xì)鉁u輪啟動(dòng)期間改變通過所述支柱中的第二開口的流體流，其中，所述第二開口在第一支柱區(qū)中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃?xì)鉁u輪排氣裝置，其特征在于，所述燃?xì)鉁u輪排氣裝置包括第三可動(dòng)板，所述第三可動(dòng)板構(gòu)造成在燃?xì)鉁u輪的運(yùn)行期間，改變通過所述支柱中的第三開口的流體流，其中，所述第三開口在第二支柱區(qū)中，并且所述第三可動(dòng)板構(gòu)造成在所述燃?xì)鉁u輪在大約20%和50%的負(fù)荷容量之間運(yùn)行時(shí)移動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的燃?xì)鉁u輪排氣裝置，其特征在于，所述第一開口在第三支柱區(qū)中，并且所述可動(dòng)板構(gòu)造成在所述燃?xì)鉁u輪在大約40%和100%的負(fù)荷容量之間運(yùn)行時(shí)移動(dòng)。
11.一種用于燃?xì)鉁u輪排氣擴(kuò)散器的控制系統(tǒng)，包括: 控制器，其構(gòu)造成: 接收指示燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)的信號(hào)；以及 將控制信號(hào)傳輸?shù)酱賱?dòng)器，其中，所述控制信號(hào)使所述促動(dòng)器移動(dòng)聯(lián)接到位于所述燃?xì)鉁u輪排氣擴(kuò)散器中的支柱上的板，以改變通過所述支柱的流體流。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括構(gòu)造成產(chǎn)生指示所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)的信號(hào)的傳感器。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器是溫度傳感器。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述促動(dòng)器包括液壓促動(dòng)器。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述促動(dòng)器包括氣動(dòng)促動(dòng)器。
16.一種燃?xì)鉁u輪排氣擴(kuò)散器，包括: 形成轂的內(nèi)壁；包圍所述內(nèi)壁的外壁； 聯(lián)接在所述燃?xì)鉁u輪排氣擴(kuò)散器的內(nèi)壁和外壁之間的多個(gè)支柱，其中，各個(gè)支柱包括至少一個(gè)開口和構(gòu)造成控制通過所述至少一個(gè)開口的流體流的可動(dòng)板。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的擴(kuò)散器，其特征在于，所述可動(dòng)板構(gòu)造成在至少兩個(gè)位置之間移動(dòng)，以控制通過所述至少一個(gè)開口的流體流。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的擴(kuò)散器，其特征在于，所述可動(dòng)板構(gòu)造成基于計(jì)劃來控制流體流。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的擴(kuò)散器，其特征在于，所述可動(dòng)板構(gòu)造成基于運(yùn)行參數(shù)來控制流體流。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的擴(kuò)散器，其特征在于，所述可動(dòng)板構(gòu)造成基于傳感器測(cè)量結(jié)果來控 流體流。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于控制通過燃?xì)鉁u輪排氣裝置的流體流的系統(tǒng)和裝置。一個(gè)燃?xì)鉁u輪排氣裝置可包括燃?xì)鉁u輪排氣裝置的支柱，支柱具有第一開口，第一開口構(gòu)造成容許流體在支柱的內(nèi)部部分和支柱的外部部分之間流動(dòng)。燃?xì)鉁u輪排氣裝置可還包括可動(dòng)板，可動(dòng)板聯(lián)接到支柱上，并且構(gòu)造成控制流過第一開口的流體的量。
文檔編號(hào)F02C9/00GK103195580SQ20131000169
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月5日
發(fā)明者C.普什卡蘭, R.普魯?shù)? M.秦加帕 申請(qǐng)人:通用電氣公司