燃?xì)鉁u輪機(jī)殼體組件的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及燃?xì)鉁u輪機(jī)燃?xì)鉁u輪機(jī)熱控制。所述熱控制將熱控制氣體從壓縮機(jī)供應(yīng)到介于外部殼體與內(nèi)部殼體之間的空間，并經(jīng)由多個(gè)孔將所述熱控制氣體從所述空間輸送穿過(guò)所述內(nèi)部殼體中的開(kāi)口，所述多個(gè)孔限定穿過(guò)附接到所述內(nèi)部殼體的內(nèi)表面上的板。所述孔按照預(yù)定不均勻分布進(jìn)行布置，所述預(yù)定不均勻分布對(duì)應(yīng)于所需的優(yōu)選沖擊模型，以提供不均勻的傳熱。燃?xì)鉁u輪機(jī)熱控制組件包括結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)在所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中提供經(jīng)由熱控制氣體流路從所述內(nèi)部殼體開(kāi)始的優(yōu)選傳熱，所述熱控制氣體流路從所述內(nèi)部殼體的徑向外側(cè)到所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的內(nèi)部。
【專利說(shuō)明】燃?xì)鉁u輪機(jī)殼體組件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的本實(shí)用新型涉及用于燃?xì)鉁u輪機(jī)殼體的熱控制以及帶有熱控 制特性的燃?xì)鉁u輪機(jī)殼體組件。

【背景技術(shù)】 [0002]
[0003] 在燃?xì)鉁u輪機(jī)中，維持介于渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)葉片（有時(shí)也被稱作"槳葉"）葉尖與殼 體朝內(nèi)表面之間的所需徑向間隙對(duì)于渦輪機(jī)性能和零件耐久性而言是重要的。例如，徑向 間隙可以在如啟動(dòng)或停止的瞬變操作過(guò)程中變化，在瞬變操作時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)速度改變。溫度差異 同樣可以影響間隙，這種影響不僅是當(dāng)單獨(dú)部件經(jīng)受溫度變化時(shí)在此類瞬間操作過(guò)程中產(chǎn) 生，當(dāng)大量熱量通過(guò)流自燃燒器部分的熱氣來(lái)在內(nèi)部傳遞到渦輪部分殼體上時(shí)，也會(huì)在穩(wěn) 態(tài)操作過(guò)程中產(chǎn)生這種影響。殼體通常由多個(gè)略微不均勻的弓形部分構(gòu)造成，所述弓形部 分圍繞渦輪部分周向布置并且一起附接在例如帶凸緣的邊緣處。因此，周向不均勻的構(gòu)造 導(dǎo)致殼體周圍不均勻的熱力響應(yīng)，并且在殼體溫度改變時(shí)，可能發(fā)生不圓度和局部應(yīng)力集 中。
[0004] 已經(jīng)使用各種策略來(lái)對(duì)葉尖/殼體間隙進(jìn)行控制。例如，就一些燃?xì)鉁u輪機(jī)而言， 會(huì)在渦輪機(jī)殼體外使用空氣沖擊冷卻來(lái)將熱量從殼體中移除，從而保持溫度分布更為均 勻。在此類系統(tǒng)中，外鼓風(fēng)機(jī)將環(huán)境空氣供應(yīng)到分布在殼體周圍的歧管。使用此類系統(tǒng)招 致資本成本以及運(yùn)營(yíng)成本，并且還會(huì)影響凈渦輪機(jī)效率。
[0005] 當(dāng)使用此類外部空氣沖擊時(shí)，在大型不均勻的、不標(biāo)準(zhǔn)的殼體表面上實(shí)現(xiàn)相對(duì)均 勻以及適當(dāng)高的傳熱系數(shù)可能是個(gè)挑戰(zhàn)。因此，已經(jīng)提出使用可調(diào)整安裝件來(lái)對(duì)殼體外表 面與相對(duì)歧管板之間的距離進(jìn)行精調(diào)。美國(guó)專利第8, 123, 406號(hào)公開(kāi)這種可調(diào)整的歧管 系統(tǒng)。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)高的傳熱速率，一些燃?xì)鉁u輪機(jī)使用朝向殼體的歧管板，帶有許多小的 空氣出孔以及短的噴嘴使用此類相對(duì)小的沖擊冷卻孔相應(yīng)指明孔上相對(duì)高的差分壓降，從 而要求在較高壓力下供應(yīng)冷卻空氣。因此，可能需要更高壓鼓風(fēng)機(jī)，這就進(jìn)一步地增加資 本成本以及運(yùn)營(yíng)成本，并且進(jìn)一步地增加對(duì)凈渦輪機(jī)效率的負(fù)面影響。上述類型的外鼓風(fēng) 機(jī)也可以僅僅在室溫下或接近室溫時(shí)將空氣提供給殼體，然而在一些操作狀況中，可能需 要加熱(而非冷卻）殼體。例如，當(dāng)大部分的殼體冷卻并且槳葉開(kāi)始在熱的燃燒器流中轉(zhuǎn)動(dòng) 時(shí)，在啟動(dòng)過(guò)程中，葉尖間隙可以小于所需，或者葉尖甚至可以非所需地接觸內(nèi)部殼體或者 內(nèi)部殼體上的護(hù)罩元件。
[0007] 在一些系統(tǒng)中，氣體是從壓縮機(jī)部分中抽取以冷卻渦輪部分的部分。美國(guó)專利第 7, 690, 885號(hào)公開(kāi)一種帶有此壓縮機(jī)氣體抽取的燃?xì)鉁u輪機(jī)。所抽取的冷卻氣體穿過(guò)腔室 和附接到護(hù)罩支撐件的擋板以便冷卻護(hù)罩的外表面，其中該護(hù)罩支撐件被布置成在環(huán)繞轉(zhuǎn) 動(dòng)槳葉或渦輪機(jī)的護(hù)罩徑向外側(cè)。氣體隨后遵循不同路徑通過(guò)護(hù)罩以便沿著護(hù)罩的內(nèi)表面 形成膜冷卻層。然而，仍可針對(duì)渦輪機(jī)殼體的熱力管理做出進(jìn)一步的改進(jìn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本實(shí)用新型的方面和優(yōu)點(diǎn)將在以下描述中部分闡明，或者可以通從描述中清楚， 或者可以通過(guò)實(shí)踐本實(shí)用新型來(lái)了解。
[0009] 根據(jù)本實(shí)用新型的某些方面，提供一種熱控制方法以供用于燃?xì)鉁u輪機(jī)殼體，所 述燃?xì)鉁u輪機(jī)殼體包括：圍繞中心軸線布置的內(nèi)部殼體，所述內(nèi)部殼體設(shè)有開(kāi)口從中穿過(guò) 以與所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的內(nèi)部連通；以及圍繞所述內(nèi)部殼體布置的外部殼體。所述方法可以 包括：將熱控制氣體從壓縮機(jī)供應(yīng)到介于所述外部殼體與所述內(nèi)部殼體之間的空間；以及 經(jīng)由被設(shè)定成穿過(guò)附接到所述內(nèi)部殼體的外表面上的板的多個(gè)孔將所述熱控制氣體從所 述空間輸送穿過(guò)所述內(nèi)部殼體中的所述開(kāi)口。所述孔以對(duì)應(yīng)于所需優(yōu)選沖擊模型的預(yù)定 不均勻分布進(jìn)行布置，從而提供不均勻的傳熱。各種選項(xiàng)和修改都是可能的。
[0010] 所述多個(gè)孔限定穿過(guò)附接到所述內(nèi)部殼體的外表面上的板，所述孔按照預(yù)定不均 勻分布進(jìn)行布置，所述預(yù)定不均勻分布對(duì)應(yīng)于所需的優(yōu)選沖擊模型，從而提供不均勻的傳 熱。
[0011] 其中，所述熱控制氣體冷卻所述內(nèi)部殼體；在所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的穩(wěn)態(tài)操作過(guò)程中 供應(yīng)所述熱控制氣體。
[0012] 其中，所述預(yù)定不均勻分布包括在所述板的不同部分中提供不同大小的孔。
[0013] 其中，所述預(yù)定不均勻分布包括在所述板的不同部分中以不同密度對(duì)孔進(jìn)行布 置。所述板的第一部分包括以第一密度布置的孔，并且所述板的第二部分包括以不同于所 述第一密度的第二密度布置的孔。
[0014] 其中，所述板具有兩個(gè)末端以及介于所述末端之間的中間部分，所述預(yù)定不均勻 分布包括在所述末端中的至少一者附近而非在所述中間部分中提供更高密度的孔。
[0015] 其中，所述板具有兩個(gè)末端以及介于所述末端之間的中間部分，所述預(yù)定不均勻 分布包括在所述末端中的至少一者附近而非在所述中間部分中提供較大的孔。
[0016] 其中，所述熱控制氣體加熱所述內(nèi)部殼體。所述熱控制氣體在所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的 啟動(dòng)操作過(guò)程中進(jìn)行供應(yīng)。
[0017] 根據(jù)本實(shí)用新型的其他方面，一種燃?xì)鉁u輪機(jī)殼體組件可以包括：圍繞中心軸線 布置的內(nèi)部殼體，所述內(nèi)部殼體設(shè)有開(kāi)口從中穿過(guò)以與所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的內(nèi)部連通；以及 圍繞所述內(nèi)部殼體布置的外部殼體。結(jié)構(gòu)提供優(yōu)選傳熱，所述優(yōu)選傳熱在所述燃?xì)鉁u輪機(jī) 的運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)由熱控制氣體流路而從所述內(nèi)部殼體開(kāi)始，所述熱控制氣體流路是從所述 內(nèi)部殼體的徑向外側(cè)到所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的內(nèi)部。同樣，各種選項(xiàng)和修改都是可能的。
[0018] 根據(jù)本實(shí)用新型的其他方面，燃?xì)鉁u輪機(jī)包括壓縮機(jī)部分、在所述壓縮機(jī)部分下 游的燃燒部分以及在所述燃燒部分下游的渦輪機(jī)部分。所述渦輪部分包括：圍繞中心軸線 布置的內(nèi)部殼體，所述內(nèi)部殼體設(shè)有開(kāi)口從中穿過(guò)以與所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的內(nèi)部連通；圍繞 所述內(nèi)部殼體布置的外部殼體；以及優(yōu)選傳熱提供裝置，所述優(yōu)選傳熱在所述燃?xì)鉁u輪機(jī) 的運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)由熱控制氣體流路而從所述內(nèi)部殼體開(kāi)始，所述熱控制氣體流路是從所述 內(nèi)部殼體的徑向外側(cè)到所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的內(nèi)部。如上所述，各種選項(xiàng)和修改都是可能的。
[0019] 通過(guò)參考以下描述和所附權(quán)利要求書(shū)，將更好地理解本實(shí)用新型的這些以及其他 特征、方面以及優(yōu)點(diǎn)。附圖被并入本說(shuō)明書(shū)中并且構(gòu)成其一部分，其中示出本實(shí)用新型的各 個(gè)實(shí)施方案且與具體描述一起用以解釋本實(shí)用新型的原理。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020] 在本說(shuō)明書(shū)中的權(quán)利要求書(shū)具體指出并且明確主張了本實(shí)用新型。結(jié)合附圖，通 過(guò)以下詳細(xì)描述即可清楚本實(shí)用新型的上述和其他特征及優(yōu)點(diǎn)，在附圖中：
[0021] 圖1是燃?xì)鉁u輪機(jī)的示意性截面圖；
[0022] 圖2是圖1的燃?xì)鉁u輪機(jī)的一部分的示意性截面圖；
[0023] 圖3是圖1的燃?xì)鉁u輪機(jī)的內(nèi)部殼體的外部部分的透視圖，其中示出附接到內(nèi)部 殼體的多個(gè)熱控制套管；
[0024] 圖4是如圖3所示燃?xì)鉁u輪機(jī)內(nèi)部殼體的透視圖，其中熱控制套管已經(jīng)移除；
[0025] 圖5是圖3所示燃?xì)鉁u輪機(jī)中的部分的示意性截面圖，其中示出附接到內(nèi)部殼體 的熱控制套管；
[0026] 圖6是介于熱控制套管與內(nèi)部殼體之間的附接的一部分的截面圖；
[0027] 圖7是熱控制套管安裝組件的透視圖；
[0028] 圖8是熱控制套管唇緣截面，所述唇緣會(huì)與內(nèi)部殼體中的槽配合；以及
[0029] 圖9是熱控制套管的仰視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0030] 詳細(xì)描述參照附圖以實(shí)例方式說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施方案以及優(yōu)點(diǎn)和特征。
[0031] 圖1示意性地示出燃?xì)鉁u輪機(jī)110的實(shí)施方案。燃?xì)鉁u輪機(jī)包括入口部分111、壓 縮機(jī)部分112、燃燒部分114、潤(rùn)輪機(jī)部分116以及排氣部分117。軸122對(duì)于壓縮機(jī)部分 112和渦輪機(jī)部分是公共的，并且可以進(jìn)一步地連接到發(fā)電機(jī)上以便發(fā)電。
[0032] 壓縮機(jī)部分112可以包括軸流壓縮機(jī)，其中如環(huán)境空氣的工作流體100從入口部 分111進(jìn)入該壓縮機(jī)，并且穿過(guò)固定輪葉和轉(zhuǎn)動(dòng)葉片的交替級(jí)113 (如圖1示意性地示出）。 當(dāng)固定輪葉和轉(zhuǎn)動(dòng)葉片使工作流體加速并且對(duì)其進(jìn)行重新引導(dǎo)以便產(chǎn)生壓縮工作流體的 連續(xù)流時(shí)，壓縮機(jī)殼體118容納工作流體100。大部分的壓縮工作流體在下游處流動(dòng)穿過(guò)燃 燒部分114,并且隨后穿過(guò)渦輪機(jī)部分116。
[0033] 燃燒部分114可以包括現(xiàn)有技術(shù)中已知的任何類型的燃燒器。燃燒器殼體115可 以周向環(huán)繞燃燒部分114中的部分或全部，以將壓縮工作流體100從壓縮機(jī)部分112引導(dǎo) 到燃燒室119。燃料101也供應(yīng)到該燃燒室119?？赡苋剂侠绨ǜ郀t煤氣、焦?fàn)t煤氣、 天然氣、蒸發(fā)液化天然氣（LNG)、氫氣以及丙烷中的一種或多種。壓縮工作流體100與燃料 101在燃燒室119中混合，在該燃燒室中，它會(huì)點(diǎn)燃以便生成具有高溫和高壓的燃燒氣體。 燃燒氣體隨后進(jìn)入渦輪機(jī)部分116。
[0034] 在渦輪機(jī)部分116中，多組轉(zhuǎn)動(dòng)葉片(槳葉）124附接到軸(轉(zhuǎn)子）122上，并且多組 固定葉片(輪葉)126附接到渦輪機(jī)部分殼體120上。當(dāng)燃燒氣體穿過(guò)第一級(jí)的轉(zhuǎn)動(dòng)葉片124 時(shí)，燃燒氣體膨脹，從而導(dǎo)致所述轉(zhuǎn)動(dòng)葉片124和軸122轉(zhuǎn)動(dòng)。隨后，燃燒氣體流到下一級(jí) 的固定葉片126,以將燃燒氣體重新引導(dǎo)到下一級(jí)的轉(zhuǎn)動(dòng)槳葉124上，并且這個(gè)過(guò)程針對(duì) 隨后的級(jí)重復(fù)進(jìn)行，直到燃燒氣體經(jīng)由排氣部分117離開(kāi)渦輪機(jī)部分116。
[0035] 如圖示意性地示出，燃?xì)鉁u輪機(jī)110是一種單軸單循環(huán)式渦輪機(jī)。然而，應(yīng)當(dāng)理 解，這種圖示僅僅出于方便目的；本實(shí)用新型也可以用于兩軸式渦輪機(jī)等等。因此，圖1所 示意性地示出并且如上所述的渦輪機(jī)并非意圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行限制。
[0036] 參照附圖1和圖2,渦輪機(jī)殼體120可以包括內(nèi)部殼體121和外部殼體123,兩者 之間設(shè)有空間125,所述空間經(jīng)由至少一個(gè)通路127與壓縮機(jī)112連通。至少一個(gè)周向護(hù)罩 128可以固定到內(nèi)部殼體121的內(nèi)表面上，以與一組槳葉124葉尖132相對(duì)。護(hù)罩128可以 被定位成靠近渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)葉片124的葉尖132,以最小化空氣越過(guò)葉片葉尖泄漏。每個(gè)葉片 葉尖132與相應(yīng)護(hù)罩128之間的距離被稱作為間隙134。要注意的是，每個(gè)渦輪機(jī)級(jí)的間 隙134可以是不一致的，這部分是由于葉片124和殼體120在燃?xì)鉁u輪機(jī)110運(yùn)行的過(guò)程 中的不同熱力生長(zhǎng)性質(zhì)而造成的。
[0037] 影響燃?xì)鉁u輪機(jī)的效率的因素是空氣/排氣通過(guò)葉片葉尖泄漏到殼體護(hù)罩間隙 134中的量。由于渦輪機(jī)葉片124和渦輪機(jī)殼體120的不同熱力生長(zhǎng)特性以及通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)葉 片產(chǎn)生的力，當(dāng)渦輪機(jī)通過(guò)瞬變而從點(diǎn)燃轉(zhuǎn)變到基本負(fù)載穩(wěn)態(tài)狀況時(shí)，間隙134可以發(fā)生 顯著改變。
[0038] 如圖3所示，可以使用一個(gè)或多個(gè)熱控制套管130來(lái)選擇性地加熱或冷卻渦輪機(jī) 內(nèi)部殼體121，并且因此幫助維護(hù)對(duì)應(yīng)渦輪機(jī)護(hù)罩128與相對(duì)葉片葉尖132之間的所需間 隙134。所述熱控制套管130可以各自包括板140,所述板經(jīng)配置以經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)安裝組 件142附接到內(nèi)部殼體121上。板140具有孔144的優(yōu)選分布陣列，孔會(huì)從內(nèi)表面146和 外表面148延伸穿過(guò)，其中該內(nèi)表面146朝軸122向內(nèi)徑向定向而與內(nèi)部殼體121相對(duì)，該 外表面148朝空間125和外部殼體123遠(yuǎn)離內(nèi)部殼體徑向向外定向?？?44能以大體不均 勻的方式(例如，就大小和/或分布來(lái)說(shuō)）布置在板140中，從而允許某些區(qū)域中的源自殼 體120的對(duì)流傳熱比其他區(qū)域中的更大。如果需要，殼體120的受到更大傳熱的區(qū)域可為 在運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)受比其他區(qū)域經(jīng)受到的更高的溫度的區(qū)域、具有更高質(zhì)量的區(qū)域、具有更 低傳熱系數(shù)的區(qū)域等等。因此，通過(guò)根據(jù)殼體120 (其中存在或不存在熱控制套管或任何其 它熱量管理裝置）上所預(yù)期、計(jì)算或憑經(jīng)驗(yàn)測(cè)量出的溫度分布或傳遞速率來(lái)以預(yù)定方式布 置孔144,人們即可針對(duì)內(nèi)部殼體121的處于不同溫度的部分實(shí)現(xiàn)差分熱控制。這樣，內(nèi)部 殼體上的安裝有熱控制套管的區(qū)域中或周圍的溫度分布即可在運(yùn)行過(guò)程中維持處于更均 勻的狀態(tài)，從而在此類溫度未能按照需要維持處于均勻狀態(tài)時(shí)避免或最小化上文所提到的 問(wèn)題。
[0039] 在圖3的示例性實(shí)施方案中，多個(gè)(例如，32)熱控制套管130可以圍繞渦輪機(jī)內(nèi) 部殼體121的圓周固定，例如，所述熱控制套管具有八組，每組四個(gè)。然而，各種其他數(shù)量和 布置的套管130是可能的。另外，數(shù)量和布置將根據(jù)殼體120的具體大小和配置進(jìn)行變化。 同樣，應(yīng)當(dāng)注意，內(nèi)部殼體121上的板140的數(shù)量和布置取決于內(nèi)部殼體配置，并且該板無(wú) 需是相同的。
[0040] 如果需要，板140的邊緣150可以部分或完全密封在與內(nèi)部殼體121的接口 156 處，以使介于板與殼體之間的區(qū)域152的氣流僅僅通過(guò)孔154來(lái)逸入渦輪機(jī)內(nèi)部中，而非通 過(guò)圍繞板的邊緣150流動(dòng)。在這種情況下，密封接口 156可以圍繞板140部分或完全延伸。 這種密封接口 156可以具有各種形式，如渦輪機(jī)內(nèi)部殼體中的槽159內(nèi)的互鎖凸緣157、帶 有或不帶有單獨(dú)密封構(gòu)件等等。使用密封接口 156可以幫助控制對(duì)內(nèi)部殼體121的熱力管 理，這樣，這種熱力管理即會(huì)經(jīng)由穿過(guò)孔144和154的流而實(shí)質(zhì)或完全發(fā)生和/或?qū)嵸|(zhì)經(jīng)由 沖擊發(fā)生。
[0041] 孔144可以定位在陣列中。在示例性實(shí)施方案中，孔144能夠在約0. 1至2. 0英 寸的范圍內(nèi)彼此間隔開(kāi)來(lái)，并且單獨(dú)的孔144可以將大小調(diào)整成介于約0. 025與0. 250英 寸之間。因此，在板之間或在給定板內(nèi)，可能存在各種孔大小和密度。如圖3所示，每個(gè)板 140中的孔144如下分布：帶有第一孔布置的第一分組158與帶有第二孔布置的第二分組 160間隔開(kāi)來(lái)。板140的中心區(qū)域162具有相對(duì)更少的孔144(在這種情況下，無(wú)孔)。第一 和第二孔布置就孔大小和間距而言可以是相同、類似或不同的。不同孔大小和間距補(bǔ)償所 述板140下方的渦輪機(jī)內(nèi)部殼體121區(qū)域的幾何形狀的不均勻性以及溫度和/或從渦輪機(jī) 殼體區(qū)域傳熱的不均勻性。板140上的孔144的大小和定位在(或缺乏孔)在內(nèi)部殼體121 上產(chǎn)生優(yōu)選傳熱系數(shù)。因此，在所示實(shí)例中，更多傳熱將是從內(nèi)部殼體121的靠近分組158 和160的部分發(fā)生，而非是在內(nèi)部殼體的位于中心區(qū)域162下方的部分發(fā)生。然而，應(yīng)當(dāng)理 解，孔144的布置、大小、間隔、密度等等不應(yīng)受到上述公開(kāi)內(nèi)容限制，并且就具體116渦輪 機(jī)和其殼體120的運(yùn)行參數(shù)和幾何形狀配置而言，可以通過(guò)各種方式進(jìn)行精調(diào)。
[0042] 每個(gè)板140與內(nèi)部殼體121之間間隙164影響傳熱系數(shù)。在一個(gè)實(shí)施方案中，間 隙164使得傳熱實(shí)質(zhì)經(jīng)由沖擊冷卻(垂直流到內(nèi)部殼體121的表面上，而非在表面上進(jìn)行管 道輸送）發(fā)生。在傳熱實(shí)質(zhì)經(jīng)由管道輸送來(lái)進(jìn)行的情況下，間隙過(guò)大導(dǎo)致非所需的較低傳 熱系數(shù)。間隙過(guò)小可能同時(shí)導(dǎo)致非所需的并且不均勻的傳熱系數(shù)。在示例性實(shí)施方案中， 在約0. 1與2. 0英寸之間的間隙164提供合適傳熱系數(shù)。然而，間隙164并不限于這個(gè)范 圍并且可以是提供合適傳熱系數(shù)的任何距離。同樣，應(yīng)當(dāng)理解，在整個(gè)板140上或在各板之 間，間隙164無(wú)需是均勻的。因此，間隙164可以根據(jù)需要而來(lái)變化，以便匹配殼體形狀、質(zhì) 量、溫度分布等等。
[0043] 通過(guò)將間隙164維持在所需范圍，借助燃?xì)鉁u輪機(jī)受到的壓力并且使用從壓縮機(jī) 抽取出的氣體112,即可通過(guò)使實(shí)質(zhì)上垂直的流穿過(guò)板140中的孔144達(dá)到內(nèi)部殼體121 的外表面上而來(lái)實(shí)現(xiàn)沖擊冷卻。（參見(jiàn)流路190,所述流路從空間125穿過(guò)板140進(jìn)入空間 152、并且穿過(guò)內(nèi)部殼體121進(jìn)入(甚至最終穿出)葉片126)。通過(guò)在所需位置并且以所需密 度放置帶有所需尺寸的孔144,即可實(shí)現(xiàn)內(nèi)部殼體121的優(yōu)選定位加熱或冷卻。換句話說(shuō)， 可以通過(guò)不均勻的方式將熱量輸送到內(nèi)部殼體121或從其中輸送出熱量，如板和孔的設(shè)計(jì) 所指示。這種布置可以隨著渦輪機(jī)不同、同一渦輪機(jī)內(nèi)的板不同、同一渦輪機(jī)的安裝位置不 同或者其他方式不同而不同。因此，就給定渦輪機(jī)中的具體應(yīng)用以及功能來(lái)說(shuō)，可以使孔布 置能夠適應(yīng)殼體的外表面上的各種所需傳熱系數(shù)。因此，板140的設(shè)計(jì)和使用是靈活性的， 以便在許多應(yīng)用中提供優(yōu)勢(shì)。
[0044] 在啟動(dòng)過(guò)程中，抽取出的壓縮機(jī)氣體將實(shí)際上比內(nèi)部殼體121更暖。因此，在進(jìn)行 卷繞直到實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)過(guò)程中，所實(shí)現(xiàn)的優(yōu)選熱控制將會(huì)實(shí)質(zhì)加熱殼體121與孔144相對(duì)的沖 擊區(qū)域。在卷繞過(guò)程中的一些點(diǎn)上和/或一旦實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)，抽取出的壓縮機(jī)氣體將起冷卻沖 擊區(qū)域的作用。因此，板140可被視為至少實(shí)質(zhì)上是根據(jù)沖擊而非管道輸送來(lái)運(yùn)行的優(yōu)選 熱控制裝置，用以加熱或冷卻內(nèi)部殼體121的沖擊區(qū)域。
[0045] 參照?qǐng)D7,安裝組件142可以用于對(duì)板140與渦輪機(jī)內(nèi)部殼體121之間的間隙距離 提供調(diào)整。如圖所述，安裝件142的作用在于將該板140 (具體來(lái)說(shuō)是孔144)固持或支撐 在與渦輪機(jī)內(nèi)部殼體121的表面相距預(yù)定間隙距離164處。當(dāng)殼體直徑在渦輪機(jī)的操作過(guò) 程中發(fā)生改變時(shí)，安裝件142還能夠允許板140漂浮在內(nèi)部殼體121部分上的所需高度處 或附近。安裝組件142還可包括或者可替代地包括漂浮特征，從而能在操作期間考慮渦輪 機(jī)內(nèi)部殼體121的熱力膨脹和轉(zhuǎn)動(dòng)膨脹。也就是說(shuō)，可以提供可滑動(dòng)的彈簧加載特征或者 其他可調(diào)整的特征，從而允許板140和內(nèi)部殼體121相對(duì)于彼此來(lái)漂浮以使間隙可以自動(dòng) 變化，例如，在內(nèi)部殼體121的直徑在渦輪機(jī)116的操作過(guò)程中增長(zhǎng)的情況下自動(dòng)變化。
[0046] 安裝件142可以包括一種具有各種部件的組件，所述各種部件包括內(nèi)部殼體121 中的螺紋鉆孔166、鉆孔中的螺旋線圈168以及如螺紋線圈中的螺桿170的螺紋構(gòu)件。襯套 172位于螺旋線圈168周圍并且由銷174固持在適當(dāng)位置處。襯套172裝配在板140中的 與鉆孔166對(duì)準(zhǔn)的圓形凸緣176內(nèi)。盤(pán)形彈簧178被固持在兩個(gè)墊圈180之間。有利地 是，這種布置允許在渦輪機(jī)的使用過(guò)程中使得板140與內(nèi)部殼體121之間存在一定漂浮部 分。然而，也可使用或者替代其他安裝結(jié)構(gòu)。
[0047] 因此，同時(shí)在初始裝配期間以及后續(xù)重新安裝期間，安裝組件142針對(duì)板140到內(nèi) 部殼體121間隙距離提供改進(jìn)控制，并且減少將板安裝到殼體時(shí)的安裝時(shí)間。重新安裝期 間相對(duì)改進(jìn)并且更緊密的容隙還可以通過(guò)安裝件142維持。可以在板底表面146上提供隔 板182,從而包住維持所述間隙164。如果需要，隔板可以接觸內(nèi)部殼體上的凹口 184,以便 確保處于正確位置。
[〇〇48] 本實(shí)用新型還涉及用于熱控制渦輪機(jī)殼體的相關(guān)方法，所述方法可以包括：將壓 縮機(jī)抽取的氣體供應(yīng)到渦輪機(jī)內(nèi)部殼體外的空間中；以及穿過(guò)附接到外部殼體的板中的孔 輸送所述氣體。所述孔以預(yù)定不均的分布進(jìn)行布置，以便經(jīng)由內(nèi)部殼體表面上的沖擊實(shí)現(xiàn) 所需傳熱。所述方法可以用于加熱或者冷卻內(nèi)部殼體，并且可以在啟動(dòng)或者穩(wěn)態(tài)操作過(guò)程 中使用。關(guān)于外部殼體，板和孔的分布也可以被視為優(yōu)選傳熱提供裝置的至少一部分。 [〇〇49] 盡管本實(shí)用新型僅結(jié)合有限數(shù)量的實(shí)施方案來(lái)進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)易于理解，本 實(shí)用新型不限于此類所公開(kāi)的實(shí)施方案。相反，本實(shí)用新型可經(jīng)修改以并入在此之前并未 描述但與本實(shí)用新型的精神和范圍相符的任何數(shù)量的變化、更改、替換或者等效布置。另 夕卜，盡管已經(jīng)描述本實(shí)用新型的各種實(shí)施方案，但將理解，本實(shí)用新型的方面可以僅僅包括 所述實(shí)施方案中的一些。因此，本實(shí)用新型不應(yīng)被視為受到前述描述限制，而僅受到所附權(quán) 利要求書(shū)的范圍限制。
【權(quán)利要求】
1. 一種燃?xì)鉁u輪機(jī)殼體組件，其包括： 圍繞中心軸線布置的內(nèi)部殼體，所述內(nèi)部殼體限定從中穿過(guò)并與所述燃?xì)鉁u輪機(jī)內(nèi)部 連通的開(kāi)口； 圍繞所述內(nèi)部殼體布置的外部殼體；以及 傳熱提供裝置，所述傳熱在所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)由熱控制氣體流路而從所 述內(nèi)部殼體開(kāi)始，所述熱控制氣體流路從所述內(nèi)部殼體的徑向外側(cè)到所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的內(nèi) 部。
2. 如權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)殼體組件，其中所述傳熱提供裝置包括結(jié)構(gòu)，所述 結(jié)構(gòu)配置用于在所述內(nèi)部殼體上以不均的布置來(lái)提供熱控制氣體沖擊。
3. 如權(quán)利要求2所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)殼體組件，其中所述結(jié)構(gòu)包括具有預(yù)定不均勻分布 的孔的板，所述熱控制氣體流動(dòng)穿過(guò)所述孔。
4. 如權(quán)利要求3所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)殼體組件，其中所述預(yù)定不均勻分布包括在所述板 的不同部分中提供不同大小的孔。
5. 如權(quán)利要求3所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)殼體組件，其中所述預(yù)定不均勻分布包括在所述板 的不同部分中以不同密度布置的孔。
6. 如權(quán)利要求3所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)殼體組件，其中所述結(jié)構(gòu)包括多個(gè)圍繞所述內(nèi)部殼 體布置的所述板。
7. 如權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)殼體組件，其進(jìn)一步包括通路，所述通路用于將熱 控制氣體從壓縮機(jī)接收到介于所述內(nèi)部殼體與所述外部殼體之間的空間。
8. 如權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)殼體組件，其中所述內(nèi)部殼體由若干內(nèi)部殼體部分 構(gòu)成,并且板的至少一者附接到每個(gè)內(nèi)部殼體部分上。
9. 一種燃?xì)鉁u輪機(jī)，其包括： 壓縮機(jī)部分； 在所述壓縮機(jī)部分下游的燃燒部分；以及 在所述燃燒部分下游的渦輪機(jī)部分，其中所述渦輪機(jī)部分包括： 圍繞中心軸線布置的內(nèi)部殼體，所述內(nèi)部殼體限定從中穿過(guò)并與所述渦輪機(jī)部分內(nèi)部 連通的開(kāi)口； 圍繞所述內(nèi)部殼體布置的外部殼體；以及 傳熱提供裝置，所述傳熱在所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)由熱控制氣體流路而從所 述內(nèi)部殼體開(kāi)始，所述熱控制氣體流路從所述內(nèi)部殼體的徑向外側(cè)到所述燃?xì)鉁u輪機(jī)的內(nèi) 部。
10. 如權(quán)利要求9所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)，其中所述傳熱提供裝置包括結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)配置 用于在所述內(nèi)部殼體上以不均勻布置提供熱控制氣體沖擊。
11. 如權(quán)利要求10所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)，其中所述結(jié)構(gòu)包括具有預(yù)定不均勻分布的孔的 板，所述熱控制氣體流動(dòng)穿過(guò)所述孔。
【文檔編號(hào)】F02C7/28GK203847176SQ201320646005
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月18日
【發(fā)明者】M.S.卡薩文特, K.D.布萊克, D.M.約翰遜, R.I.丹斯庫(kù) 申請(qǐng)人:通用電氣公司