CH707746A2

CH707746A2 - Turbomaschineneinlass-Übergangssektion und modulares Turbomaschineneinlass-Baugruppensystem.

Info

Publication number: CH707746A2
Application number: CH00343/14A
Authority: CH
Inventors: Sean Allen Smith; Michael Christopher Jones; Erik Eduardo Lopez Partida; Daniel Ross Predmore
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2013-03-13
Filing date: 2014-03-10
Publication date: 2014-09-15
Also published as: EP2778350A2; JP6381932B2; US20140271155A1; US9605561B2; EP2778350A3; CN203847253U; EP2778350B1; JP2014177941A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Turbomaschineneinlass-Übergangssektion (110) mit einem im Wesentlichen kreisförmigen Eingang (102) und einem Umformungsabschnitt (112), der an dem im Wesentlichen kreisförmigen Eingang (102) beginnt und an einem Zwischenbereich (120) mit einem ersten im Wesentlichen vieleckigen Querschnitt endet. Durch den gesamten Umformungsabschnitt (112) wird dabei eine im Wesentlichen konstante Querschnittsfläche aufrechterhalten. Am Zwischenbereich (120) beginnt ein prismoidaler Abschnitt (114), der an einem Einlass-Übergangssektionsausgang (126) endet, der einen zweiten im Wesentlichen vieleckigen Querschnitt hat. Dabei verändert sich der Querschnitt des prismoidalen Abschnitts (114) von dem ersten im Wesentlichen vieleckigen Querschnitt des Zwischenbereichs (120) zu dem zweiten im Wesentlichen vieleckigen Querschnitt des Einlass-Übergangssektionsausgangs (126), wobei der erste und der zweite im Wesentlichen vieleckige Querschnitt von der gleichen Art von Vieleck sind, während sie eine im Wesentlichen unterschiedliche Abmessung haben.

Description

Allgemeiner Stand der Technik

[0001] Die Offenbarung betrifft im Allgemeinen Turbomaschinen, wie beispielsweise Dampfturbinen, und im Besonderen Einlassbaugruppen für Turbomaschinen.

[0002] Eine Turbomaschine kann eine Zufuhr von Fluid von einer Zufuhrleitung über eine Einlassbaugruppe erhalten. Die Einlassbaugruppe kann den Strom von der Zufuhrleitung zu einem Rotor der Turbomaschine leiten und kann den Strom umformen und umleiten. Eine Einlass-Übergangssektion der Einlassbaugruppe kann den Strom zu einem Einlassbecken der Baugruppe leiten. Das Einlassbecken kann den Strom umleiten, wie beispielsweise durch Drehen desselben um einen Winkel, um durch den Rotor aufgenommen zu werden. Typischerweise wird das Einlassbecken entlang einer Kante des Einlassbeckens mit der Einlass-Übergangssektion verbunden sein, was zu einer vieleckigen oder im Wesentlichen vieleckigen Verbindung führt. Die Einlass-Übergangssektion kann den Strom umformen und von dem Rohr mit kreisförmigem Querschnitt zu der vieleckigen oder im Wesentlichen vieleckigen Öffnung leiten, um aerodynamische und/oder andere Verluste durch den Übergang zu minimieren. Jedoch ist die Einlassbaugruppe typischerweise spezifisch für eine gegebene Zufuhrleitung oder wenigstens für ein spezifisches Turbomaschinenmodell, was zu einer grossen Anzahl von Einlassbaugruppenkonstruktionen führt.

Kurze Beschreibung der Erfindung

[0003] Ausführungsformen der hierin offenbarten Erfindung können die Form einer Turbomaschineneinlass-Übergangssektion annehmen, die einen im Wesentlichen kreisförmigen Eingang und einen Umformungsabschnitt, der an dem im Wesentlichen kreisförmigen Eingang beginnt, einschliessen kann. Der Umformungsabschnitt kann in einem Zwischenbereich der Einlass-Übergangssektion enden, der einen ersten im Wesentlichen vieleckigen Querschnitt hat. Ein Querschnitt des Umformungsabschnitts kann sich von im Wesentlichen kreisförmig an dem Eingang bis zu dem ersten im Wesentlichen vieleckigen Querschnitt an dem Zwischenbereich verändern, während eine im Wesentlichen konstante Querschnittsfläche durch den gesamten Umformungsabschnitt aufrechterhalten wird. Die Einlass-Übergangssektion kann ebenfalls einen prismoidalen Abschnitt einschliessen, der an dem Zwischenbereich beginnt und an einem Einlass-Übergangssektionsausgang endet, der einen zweiten im Wesentlichen vieleckigen Querschnitt hat, der von der gleichen Art von Vieleck ist wie der erste im Wesentlichen vieleckige Querschnitt, während er eine im Wesentlichen abweichende Abmessung hat.

[0004] Eine andere Ausführungsform kann ein modulares Turbomaschineneinlass-Übergangssektionssystem einschliessen, das eine erste Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen ein-schliesst, die im Wesentlichen identische Ausgänge einer ersten Grösse haben. Jede Einlass-Übergangssektion kann einen Eingang einschliessen, und die Eingänge der ersten Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen können wenigstens zwei unterschiedliche Grössen einschliessen. Jede Einlass-Übergangssektion kann ausserdem einen Umformungsabschnitt einschliessen, der eine geometrische Skalierung jedes anderen Umformungsabschnitts der ersten Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen ist. Das Einlass-Baugruppensystem kann ebenfalls wenigstens ein Einlassbecken einschliessen, das einen Eingang der ersten Grösse hat, konfiguriert für eine Verbindung mit einem Ausgang einer Einlass-Übergangssektion der ersten Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen.

[0005] Dementsprechend kann eine Turbomaschineneinlass-Übergangssektion Folgendes umfassen: einen Umformungsabschnitt, der an dem im Wesentlichen kreisförmigen Eingang beginnt und an einem Zwischenbereich endet, der einen ersten im Wesentlichen vieleckigen Querschnitt hat, wobei sich ein Querschnitt des Umformungsabschnitts von im Wesentlichen kreisförmig an dem Eingang bis zu dem ersten im Wesentlichen vieleckigen Querschnitt an dem Zwischenbereich verändert, während eine im Wesentlichen konstante Querschnittsfläche durch den gesamten Umformungsabschnitt aufrechterhalten wird; und einen prismoidalen Abschnitt, der an dem Zwischenbereich beginnt und an einem Einlass-Übergangssektionsausgang endet, der einen zweiten im Wesentlichen vieleckigen Querschnitt hat, wobei sich ein Querschnitt des prismoidalen Abschnitts von dem ersten im Wesentlichen vieleckigen Querschnitt bis zu dem zweiten im Wesentlichen vieleckigen Querschnitt verändert, wobei der erste und der zweite im Wesentlichen vieleckige Querschnitt von der gleichen Art von Vieleck sind, während sie eine im Wesentlichen abweichende Abmessung haben.

[0006] Der erste und der zweite im Wesentlichen vieleckige Querschnitt können rechteckig sein, der Umformungsabschnitt kann gegenüberliegende Stirnwände und gegenüberliegende Seitenwände an dem Zwischenbereich einschliessen, der prismoidale Abschnitt kann gegenüberliegende Stirnwände und gegenüberliegende Seitenwände einschliessen, die gegenüberliegenden Stirnwände des Umformungs- und des prismoidalen Abschnitts können sich in einem ersten Winkel in dem Zwischenbereich treffen, und die gegenüberliegenden Seitenwände des Umformungs- und des prismoidalen Abschnitts können sich in einem zweiten Winkel in dem Zwischenbereich treffen.

[0007] Das Seitenverhältnis des ersten im Wesentlichen vieleckigen Querschnitts einer beliebigen oben erwähnten Einlass-Übergangssektion kann näher bei eins sein als ein Seitenverhältnis des zweiten im Wesentlichen vieleckigen Querschnitts.

[0008] Die Einlass-Übergangssektion eines beliebigen oben erwähnten Typs kann eine erste Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen einschliessen, die Eingänge mit wenigstens zwei unterschiedlichen Durchmessern haben, und jede Einlass-Übergangssektion kann einen jeweiligen Ausgang einschliessen, der eine im Wesentlichen zu allen anderen Einlass-Übergangssektionsausgängen der ersten Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen identische Abmessung hat.

[0009] Jeder jeweilige Umformungsabschnitt der ersten Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen kann eine geometrische Skalierung jedes anderen Umformungsabschnitts der ersten Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen sein.

[0010] Jeder Umformungsabschnitt eines beliebigen oben erwähnten Typs kann einen ersten Winkel zwischen einem jeweiligen Eingang und einer jeweiligen Wand des jeweiligen Umformungsabschnitts einschliessen, und der erste Winkel kann einen im Wesentlichen gleichen Wert für alle der ersten Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen haben.

[0011] Die Einlass-Übergangssektion eines beliebigen oben erwähnten Typs kann eine zweite Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen einschliessen, die Eingänge mit wenigstens zwei unterschiedlichen Durchmessern haben, und jede Einlass-Übergangssektion kann einen jeweiligen Ausgang einschliessen, der eine zu allen anderen Einlass-Übergangssektionsausgängen der zweiten Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen im Wesentlichen identische Abmessung hat, wobei sich die Ausgänge der zweiten Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen in wenigstens einer Abmessung von den Ausgängen der ersten Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen unterscheiden, wobei jeder jeweilige Umformungsabschnitt der zweiten Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen eine geometrische Skalierung jedes anderen Umformungsabschnitts der zweiten Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen sein kann.

[0012] Jeder Ausgang der ersten Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen eines beliebigen oben erwähnten Typs kann eine erste Grösse haben, konfiguriert für eine Verbindung mit wenigstens einem Einlassbecken, die jeweils einen jeweiligen Ausgang der ersten Grösse einschliessen, und jeder Ausgang der zweiten Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen kann für eine Verbindung mit wenigstens einem Einlassbecken konfiguriert sein, die jeweils einen Eingang der zweiten Grösse einschliessen.

[0013] Eine weitere Ausführungsform kann ein modulares Turbomaschinen-Einlassbaugruppensystem einschliessen, das wenigstens zwei Einlass-Übergangssektionen hat. Jede Einlass-Übergangssektion kann einen jeweiligen im Wesentlichen kreisförmigen Eingang und einen jeweiligen im Wesentlichen vieleckigen Ausgang einschliessen. Die wenigstens zwei Einlass-Übergangssektionen können Eingänge mit wenigstens zwei unterschiedlichen Durchmessern einschliessen, während die im Wesentlichen vieleckigen Ausgänge im Wesentlichen identische Abmessungen haben können, wobei ein erster Winkel zwischen jedem jeweiligen Eingang und einer jeweiligen Wand jeder jeweiligen Einlass-Übergangssektion in allen von den wenigstens zwei Einlass-Übergangssektionen im Wesentlichen gleich ist. Das System kann ebenfalls wenigstens ein Einlassbecken einschliessen, das einen im Wesentlichen vieleckigen Eingang mit einer zu den im Wesentlichen vieleckigen Ausgängen der wenigstens zwei Einlass-Übergangssektionen im Wesentlichen identischen Abmessung hat. Jeder im Wesentlichen vieleckige Einlassbecken-Eingang kann einem Ausgang von einer der wenigstens zwei Einlass-Übergangssektionen entsprechen und für eine Befestigung an derselben konfiguriert sein.

[0014] Dementsprechend kann ein modulares Turbomaschinen-Einlassbaugruppensystem Folgendes umfassen: eine erste Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen, die im Wesentlichen identische Ausgänge einer ersten Grösse haben, wobei jede Einlass-Übergangssektion einen Eingang einschliesst, wobei die Eingänge der ersten Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen wenigstens zwei unterschiedliche Grössen haben und jede Einlass-Übergangssektion einen Umformungsabschnitt einschliesst, der eine geometrische Skalierung jedes anderen Umformungsabschnitts der ersten Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen ist; und ebenfalls wenigstens ein Einlassbecken, das einen Eingang der ersten Grösse einschliesst, konfiguriert für eine Verbindung mit einem Ausgang einer Einlass-Übergangssektion der ersten Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen.

[0015] Jeder Einlass-Übergangssektionsumformungsabschnitt eines beliebigen oben erwähnten Typs kann den jeweiligen Einlass-Übergangssektionseingang und einen Zwischenbereich der jeweiligen Einlass-Übergangssektion einschliessen, wobei ein Querschnitt des Einlass-Übergangssektionseingang eine erste Form hat, ein Querschnitt des Zwischenbereichs eine zweite Form hat und eine Querschnittsfläche des Umformungsabschnitts durch das gesamte Innere des Umformungsabschnitts im Wesentlichen konstant ist und die erste Form und die zweite Form von unterschiedlichen Typen sind.

[0016] Die erste Form kann im Wesentlichen kreisförmig sein, und die zweite Form ist im Wesentlichen vieleckig.

[0017] Jede Einlass-Übergangssektion eines beliebigen oben erwähnten Typs kann einen prismoidalen Abschnitt zwischen dem jeweiligen Zwischenbereich und dem jeweiligen Einlass-Übergangssektionsausgang haben, der prismoidale Abschnitt kann einen Querschnitt mit der zweiten Form an dem Zwischenbereich und einen Querschnitt mit einer dritten Form an dem Einlass-Übergangssektionsausgang haben, die zweite Form und die dritte Form können ein gleicher Typ von Form sein und sich in wenigstens einer Abmessung unterscheiden.

[0018] Jeder Umformungsabschnitt eines beliebigen oben erwähnten Typs kann einen ersten Winkel zwischen dem jeweiligen Einlass-Übergangssektionseingang und einer jeweiligen Umformungsabschnittswand einschliessen, wobei der erste Winkel jedes Umformungsabschnitt im Wesentlichen gleich dem ersten Winkel jedes anderen Umformungsabschnitts in der ersten Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen ist.

[0019] Das System eines beliebigen oben erwähnten Typs kann ferner eine zweite Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen umfassen, die Ausgänge einer zweiten Grösse haben, die sich in wenigstens einer Abmessung von der ersten Grösse unterscheidet.

[0020] Das wenigstens eine Einlassbecken eines beliebigen oben erwähnten Systems kann ein Einlassbecken mit einem Eingang der zweiten Grösse einschliessen.

[0021] Ferner kann ein modulares Turbomaschinen-Einlassbaugruppensystem Folgendes umfassen: wenigstens zwei Einlass-Übergangssektionen, wobei jede einen jeweiligen im Wesentlichen kreisförmigen Eingang und einen jeweiligen im Wesentlichen vieleckigen Ausgang einschliesst, wobei die wenigstens zwei Einlass-Übergangssektionen Eingänge mit wenigstens zwei unterschiedlichen Durchmessern einschliessen, wobei die im Wesentlichen vieleckigen Ausgänge im Wesentlichen identische Abmessungen haben können, wobei ein erster Winkel zwischen jedem jeweiligen Eingang und einer jeweiligen Wand jeder jeweiligen Einlass-Übergangssektion in allen von den wenigstens zwei Einlass-Übergangssektionen im Wesentlichen gleich ist; und wenigstens ein Einlassbecken, das einen im Wesentlichen vieleckigen Eingang mit einer zu den im Wesentlichen vieleckigen Ausgängen der wenigstens zwei Einlass-Übergangssektionen im Wesentlichen identischen Abmessung hat, wobei jeder im Wesentlichen vieleckige Einlassbecken-Eingang einem Ausgang von einer der wenigstens zwei Einlass-Übergangssektionen entspricht und für eine Befestigung an derselben konfiguriert ist.

[0022] Jede Einlass-Übergangssektion eines beliebigen oben erwähnten modularen Turbomaschinen-Einlassbaugruppensystems kann einen Umformungsabschnitt haben, der den jeweiligen im Wesentlichen kreisförmigen Eingang und einen Zwischenbereich der Einlass-Übergangssektion, der einen ersten im Wesentlichen vieleckigen Querschnitt hat, einschliesst, wobei eine Querschnittsfläche des Umformungsabschnitts durch den gesamten Umformungsabschnitt im Wesentlichen konstant sein kann.

[0023] Jede Einlass-Übergangssektion eines beliebigen oben erwähnten modularen Turbomaschinen-Einlassbaugruppensystems kann einen prismoidalen Abschnitt zwischen einem Zwischenbereich der Einlass-Übergangssektion und dem im Wesentlichen polygonalen Ausgang haben, wobei der prismoidale Abschnitt einen ersten im Wesentlichen polygonalen Querschnitt an dem Zwischenbereich haben kann und der im Wesentlichen polygonale Einlassbecken-Eingang einen zweiten im Wesentlichen polygonalen Querschnitt haben kann, der sich von dem ersten im Wesentlichen polygonalen Querschnitt in wenigstens einer Abmessung unterscheidet.

[0024] In einem Inneren einer Einlass-Übergangssektion und einem entsprechenden Einlassbecken-Eingang eines beliebigen oben erwähnten modularen Turbomaschinen-Einlassbaugruppensystems können alle Winkel dadurch gebildet werden, dass ein Teil der Einlass-Übergangssektion auf einen anderen Teil der Einlass-Übergangssektion trifft, entlang einer Richtung des Strömungsgefälles in einem Bereich, der wenigstens zum Teil die erwarteten Strömungsbedingungen und wenigstens eines von einem Durchmesser des Einlass-Übergangssektionseingangs oder eine Abmessung des Einlassbecken-Eingangs bestimmt wird.

[0025] Die wenigstens zwei Einlass-Übergangssektionen eines beliebigen oben erwähnten modularen Turbomaschinen-Einlassbaugruppensystems können eine erste Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen und eine zweite Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen sein, und eine zweite Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen schliesst jeweils einen jeweiligen Ausgang ein, der im Wesentlichen identische Abmessungen, verglichen mit allen anderen Einlass-Übergangssektionsausgängen der zweiten Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen, hat, wobei sich die Ausgänge der zweiten Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen in wenigstens einer Abmessung von den Ausgängen der ersten Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen unterscheiden.

[0026] Andere Ausführungsformen der Erfindung stellen Verfahren zum Herstellen von Ausführungsformen der hierin offenbarten Erfindung bereit sowie Varianten der Vorrichtung, die einige oder alle der hierin beschriebenen Schritte und/oder Merkmale einschliessen und/oder umsetzen. Die illustrativen Aspekte der Erfindung sind dafür ausgelegt, eines oder mehrere der hierin beschriebenen Probleme und /oder ein oder mehrere andere, nicht erörterte Probleme zu lösen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0027] Diese und andere Merkmale der Offenbarung werden leichter zu verstehen sein aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der verschiedenen Aspekte der Erfindung, betrachtet in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, die verschiedene Aspekte der Erfindung abbilden. Fig. 1 zeigt eine schematische Aufrissdarstellung einer Turbomaschine, die eine Einlassbaugruppe nach Ausführungsformen der hierin offenbarten Erfindung einschliesst. Fig. 2 zeigt eine schematische Aufrissdarstellung eines Beispiels einer Einlassbaugruppe nach Ausführungsformen der hierin offenbarten Erfindung. Fig. 3 zeigt eine schematische Aufrissdarstellung des in Fig. 2 gezeigten Beispiels, wobei Abschnitte der Einlassbaugruppe gesondert nach Ausführungsformen der hierin offenbarten Erfindung verwendet werden. Fig. 4 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung von zwei Beispielen von Abschnitten von Einlassbaugruppen entlang der Linie 4–4 in Fig. 2 nach Ausführungsformen der hierin offenbarten Erfindung. Fig. 5 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung von zwei Beispielen von Abschnitten von Einlassbaugruppen entlang der Linie 5–5 in Fig. 2 nach Ausführungsformen der hierin offenbarten Erfindung. Fig. 6 ist eine schematische Draufsicht einer Einlassbaugruppe, die Querschnitte an einem Eingang, einem Zwischenbereich oder einer Grenze und einem Ausgang einer Einlass-Übergangssektion nach Ausführungsformen der hierin offenbarten Erfindung hervorhebt.

[0028] Es ist zu bemerken, dass die Zeichnungen nicht massstabsgerecht sein mögen. Es ist beabsichtigt, dass die Zeichnungen nur typische Aspekte der Erfindung abbilden, und sie sollten daher nicht als den Rahmen der Erfindung begrenzend betrachtet werden. In den Zeichnungen stellt eine gleiche Nummerierung zwischen den Zeichnungen gleiche Elemente dar.

[0029] Die ausführliche Beschreibung erläutert Ausführungsformen der Erfindung, zusammen mit Vorzügen und Merkmalen, als Beispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

[0030] Unter Bezugnahme auf Fig. 1 kann eine Turbomaschine ein oder mehrere Gehäuse 10 einschliessen, mit denen eine Einlassbaugruppe 100 nach Ausführungsformen verwendet werden kann. Die Einlassbaugruppe 100 kann Fluid von einer Zufuhrleitung 12 aufnehmen, den Strom umformen und/oder skalieren und den Strom in ein oder mehrere Turbomaschinengehäuse 10 umleiten. Fig. 2 zugewendet, kann die Einlassbaugruppe 100 einen Eingang 102, der dafür konfiguriert ist, mit der Zufuhrleitung 12 verbunden zu werden, und wenigstens einen Ausgang 104, der dafür konfiguriert ist, Fluid zu einem jeweiligen Turbomaschinengehäuse 10 weiterzuleiten, einschliessen. Der Eingang 102 kann ein Teil einer Einlass-Übergangssektion 110 und/oder in derselben eingeschlossen sein, und der Ausgang/die Ausgänge 104 kann/können ein Teil eines Einlassbeckens 130 und/oder in demselben eingeschlossen sein. Der Strom kann bei Ausführungsformen zum Beispiel entlang einer Mittellinie CL des Turbomaschinengehäuses 10 umgeleitet werden, die ebenfalls eine Längsachse des Einlassbeckens 130 und/oder des Turbomaschinengehäuses 10 sein kann.

[0031] Nunmehr Fig. 2 zugewendet, kann die Einlass-Übergangssektion 110 einen Strom, der von dem Eingang 102 zu dem Einlassbecken 130 hindurchgeht, wie beispielsweise mit einem Umformungsabschnitt 112 beziehungsweise einem prismoidalen Abschnitt 114, umformen und skalieren. Der Eingang 102 kann einen Durchmesser D haben, und in Fig. 2 werden zwei Grössen eines Eingangs 102 gezeigt, um Aspekte der Erfindung zu illustrieren. Es sollte jedoch bemerkt werden, dass in der Praxis nur ein Eingang 102 verwendet werden würde, so dass bei dem gezeigten Beispiel der Eingang 102 entweder einen kleineren Durchmesser Di oder einen grösseren Durchmesser D2, aber nicht zwei zur gleichen Zeit, haben würde

[0032] Der Umformungsabschnitt 112 kann Stirnwände 116 und mehrere Seitenwände 118 einschliessen, die eben und/oder gekrümmt sein können, wie es geeignet und/oder gewünscht sein mag. Der Umformungsabschnitt 112 kann folglich den Querschnitt der Einlass-Übergangssektion 110 allmählich von einem Kreis an dem Eingang 102 zu einem Vieleck an einem Zwischenbereich 120 zwischen dem Umformungsabschnitt 112 und dem prismoidalen Abschnitt 114, der ebenfalls als eine Begrenzung betrachtet werden kann, verändern. Bei Ausführungsformen ist eine Querschnittsfläche des Umformungsabschnitts 112 im Wesentlichen konstant, was Verluste durch den Umformungsabschnitt 112 verringern und/oder wesentlich minimieren kann. Der prismoidale Abschnitt 114, der seinerseits Stirnwände 122 und Seitenwände 124 einschliesst, kann sich zwischen den Zwischenbereich 120 und einem Ausgang 126 der Einlass-Übergangssektion 110 erstrecken. Bei Ausführungsformen können die Querschnitte an dem Zwischenbereich 120 und dem Ausgang 126 die gleiche Art von Vieleck sein, aber (eine) unterschiedliche Abmessung (en) haben. Ausserdem kann das Verändern der Abmessungen des vieleckigen Querschnitts allmählich vorgenommen werden, um so Verluste zu minimieren.

[0033] Unter besonderer Bezugnahme auf Fig. 3 kann das Einlassbecken 130 einen Eingang 132 mit im Wesentlichen identischem Querschnitt und identischer Abmessung wie der Einlass-Übergangssektionsausgang 126 einschliessen. Der Einlassbecken-Eingang kann mit dem Einlass-Übergangssektionsausgang 126 verbunden sein, der, kombiniert mit der Einlass-Übergangssektion 126, als eine vieleckige Anschlussstelle 140 aufgefasst werden kann. Bei Ausführungsformen kann die vieleckige Anschlussstelle 140 zusätzliche Elemente, wie beispielsweise Flansche, Dichtungen, Adapter oder dergleichen, einschliessen, um die Verbindung des Einlass-Übergangssektionsausgangs 126 und des Einlassbecken-Eingangs 132 zu erleichtern. Bei Ausführungsformen ist der Einlassbecken-Eingang 132 in einem ringförmigen Abschnitt 134 des Einlassbeckens 130 geformt, während der Ausgang/die Ausgänge 104 der Einlassbaugruppe 100 und des Einlassbeckens 130 in einem kegelstumpfförmigen Abschnitt 136 des Einlassbeckens 130 geformt sein können. Im Einzelnen kann der Eingang 132 in einer Sehnenebene, parallel zu einer Längsachse des Einlassbeckens 130, geformt sein. So, wie es hierin verwendet wird, bezieht sich «Sehnenebene» auf eine Ebene, die sich durch parallele Sehnen mit im Wesentlichen identischer Abmessung und Position an entgegengesetzten Enden 137 des ringförmigen Abschnitts 134 erstreckt. Ein Fluid kann folglich senkrecht zu der Längsachse des Einlassbeckens 130 und/oder der Mittellinie CL (zu sehen in Fig. 1 ) in das Einlassbecken 130 eintreten und kann durch das Einlassbecken 130 umgeleitet werden, um das Einlassbecken 130 in einer anderen Richtung, wie beispielsweise parallel zu der Längsachse des Einlassbeckens 130 und/oder der Mittellinie CL, zu verlassen.

[0034] Wenn das Einlassbecken 130 einen ringförmigen Abschnitt 134 einschliesst, kann der Eingang 132 einen im Wesentlichen vieleckigen Querschnitt haben. Der Einlass-Übergangssektionsausgang 126 kann daher einen Querschnitt haben, der zu demjenigen des Eingangs 132 passt, so dass die beiden vieleckig oder im Wesentlichen vieleckig sein können, wie es auch ein Querschnitt der Einlass-Übergangssektion 110 an dem Zwischenbereich 120 sein kann. Während die Querschnitte des Einlass-Übergangssektionsausgangs 126 und des Einlassbecken-Eingangs 132 sowie Elemente einer vieleckigen Anschlussstelle 140, wie sie eingesetzt werden können, im Wesentlichen identische Abmessungen haben werden, kann der Querschnitt des Zwischenbereichs 120 abweichende Abmessungen haben, wie unten ausführlicher erläutert werden wird.

[0035] Ausführungsformen sehen die Bereitstellung von mehreren Grössen von Einlass-Übergangssektionen 110 vor, die mit einer einzigen Grösse des Einlassbeckens 130 verwendet werden können, um Zufuhrleitungen mit verschiedenen Durchmessern aufzunehmen, wie in Fig. 2 bis 5 vorgeschlagen. Mit anderen Worten, bei mehreren Einlass-Übergangssektionen 110, die Eingänge oder Einlasse 102 mit wenigstens zwei Durchmessern haben, kann eine beliebige Einlass-Übergangssektion 110 mit einem Einlass 102 des Durchmessers D innerhalb eines Bereichs von Durchmessern mit einer bestimmten Grösse des Einlassbecken-Eingangs 132 verwendet werden. Falls zum Beispiel Di ein minimaler Einlassdurchmesser ist und D2 ein maximaler Einlassdurchmesser ist, können Einlass-Übergangssektionen mit beiden Durchmessern und für einen beliebigen Durchmesser zwischen denselben bereitgestellt werden, die in Ausgängen mit im Wesentlichen identischer Abmessung enden. Um das Bereitstellen eines solchen Sortiments von Grössen zu vereinfachen, sehen Ausführungsformen ein unmittelbares oder geometrisches Skalieren des Umformungsabschnitts 112 vor. Folglich nehmen die Abmessungen im Wesentlichen aller Teile des Umformungsabschnitts 112 um eine gleiche Proportion zu und/oder ab wie zwischen zwei Grössen der Einlass-Übergangssektion 110, aber im Wesentlichen alle Teile behalten die gleiche(n) Ausrichtung(en) im Verhältnis zueinander für alle Einlass-Übergangssektionen in dem Bereich von Grössen bei. Jede Umformungssektion 112 kann daher als eine geometrische Skalierung jedes anderen Umformungsabschnitts 112 in den mehreren Einlass-Übergangssektionen 110 betrachtet werden.

[0036] Da eine Einlass-Übergangssektion 110 mit einem grösseren Durchmesser einen Umformungsabschnitt 112 mit einer grösseren Höhe haben wird als eine Einlass-Übergangssektion 110 mit einem kleineren Durchmesser, kann die Geometrie des prismoidalen Abschnitts 114 verändert werden, um, wie unten erläutert, eine geeignete Leitung zwischen einem gegebenen Umformungsabschnitt 112 und dem Einassbecken 130 bereitzustellen. Dies ermöglicht, dass eine einzige Konstruktion oder Anordnung des Umformungsabschnitts 112 in dem Bereich von Grössen verwendet wird, was Konstruktionszeit und -kosten verringern kann.

[0037] Unter Bezugnahme auf Fig. 4 kann eine Einlass-Übergangssektion 110 mit einem Eingang 102 mit dem Durchmesser D1einen ersten Winkel θ1zwischen dem Eingang 102 und den Umformungsabschnitt-Stirnwänden 116 und einen zweiten Winkel θ2zwischen den Stirnwänden 116 und den Stirnwänden 122 des prismoidalen Abschnitts an dem Zwischenbereich 120 haben. Nach Ausführungsformen kann eine Einlass-Übergangssektion 110 mit einem abweichenden Durchmesser D2mit dem gleichen Einlassbecken verwendet werden, durch das Skalieren des Umformungsabschnitts 112, in dem der erste Winkel θ1konstant gehalten wird. Im Ergebnis haben die Stirnwände 116 für alle Durchmesser in einem gegebenen Bereich von Einlass-Übergangssektionsgrössen die gleiche Ausrichtung, wie in Fig. 4 zu sehen, wo die Stirnwände 116 im Wesentlichen parallel sind. Jedoch kann eine Höhe hUmformungdes Umformungsabschnitts 112 für jeden Durchmesser D des Einlasses 102 einzigartig sein, so dass, falls sich der Durchmesser D2von dem Durchmesser D1unterscheidet, hUmformungebenfalls unterschiedlich sein wird, und ein zweiter Winkel 82 verändert werden muss, um den Umformungsabschnitt 112 mit einem Einlassbecken 130 der gleichen Grösse zu verbinden. Durch das Verändern des zweiten Winkels θ2wird ein Winkel Φ zwischen jeder Stirnwand 122 und einer äusseren Wand 138 ebenfalls verändert. Bei Ausführungsformen können, wie in Fig. 4 zu sehen, die Stirnwände 122 des prismoidalen Abschnitts 114 im Wesentlichen tangential auf eine äussere Wand 138 des ringförmigen Abschnitts 134 des Einlassbeckens treffen, so dass der Winkel Φ im Wesentlichen 180° betragen kann. Um jedoch für eine gegebene Einlassbeckengrösse Einlass-Übergangssektionen 110 mit verschiedenen Grössen aufzunehmen und/oder bereitzustellen, kann der Winkel Φ kleiner oder grösser als 180° sein. Um Verluste in einem Strom durch die Einlassbaugruppe 100 zu minimieren, können Ausführungsformen für eine gegebene Installation und/oder Einlassbeckengrösse dem Winkel Φ grenzen auferlegen, was einen Bereich von Einlass-Übergangssektionsgrössen beeinflussen kann, die bereitgestellt werden können. Jegliche solche Grenzen können unter Verwendung von thermodynamischen und/oder fluiddynamischen und oder physikalischen Prinzipien, die den Fachleuten bekannt sind, abgeleitet werden und können zusätzliche Faktoren, wie beispielsweise die Höhe hÜbergangssektionder Einlass-Übergangssektion 110, die Höhe hUmformungdes Umformungsabschnitts 112, die Höhe hPrismoiddes prismoidalen Abschnitts 114 und/oder Abmessungen des für den Einlassbecken-Eingang 132 und/oder den Einlass-Übergangssektionsausgang 126 verwendeten vieleckigen Querschnitts, mit berücksichtigen, obwohl andere Faktoren und/oder Abmessungen der Einlassbaugruppe 100 wie gewünscht und/oder angemessen bestimmt und/oder erwogen werden können.

[0038] Wie in Fig. 5 zu sehen, kann das Skalieren des Umformungsabschnitts 112, wie oben beschrieben, zusätzliche Beziehungen zwischen Elementen der Einlass-Übergangssektion 110 beeinflussen. Zum Beispiel kann ein dritter Winkel θ3zwischen dem Eingang 102 und den Seitenwänden 118 im Wesentlichen für alle Durchmesser innerhalb eines Bereichs von Einlass-Übergangssektionsgrössen gleich gehalten werden. Jedoch wird ein vierter Winkel θ4dementsprechend verändert werden, um den Umformungsabschnitt 112 mit einem Einlassbecken 130 einer gegebenen Grösse zu verbinden. Im Ergebnis wird sich ein zusätzlicher Winkel ψ zwischen den Seitenwänden 124 des prismoidalen Abschnitts und den Stirnwänden 137 des ringförmigen Abschnitts des Einlassbeckens ebenfalls verändern. Es sollte bemerkt werden, dass eine gegebene Umformungsgeometrieskalierung darauf beruhen kann, in einem Bereich von Grössen entweder den ersten Winkel oder den dritten Winkel aufrechtzuerhalten. Ähnlich sollte ebenfalls bemerkt werden, dass dem zusätzlichen Winkel ψ auf eine ähnliche Weise Grenzen auferlegt werden können, wie sie dem Winkel Φ auferlegt werden könnten.

[0039] Die oben beschriebenen Beispiele können repräsentativ für ein System und ein Verfahren zum Standardisieren von Turbomaschinen-Einlassbaugruppen sein. Zum Beispiel zeigen Fig. 4 und 5 zwei Einlasse gleichzeitig, wobei der eine einen kleineren Eingang 102 hat als der andere, wobei jedoch beide auf den gleichen vieleckigen Querschnitt an den Einlass-Übergangssektionsausgängen 126 treffen. Folglich kann, wie oben beschrieben, eine einzige Grösse und Konfiguration einer vieleckigen Anschlussstelle 140 mit mehreren Grössen von Einlass-Übergangssektionen 110 oder zumindest mit Einlass-Übergangssektionen 110, die mehrere Eingangsdurchmesser haben, verwendet werden, was folglich ermöglicht, dass eine einzige vieleckige Anschlussstelle 140 eine einzige Konstruktion des Einlassbeckens 130 mit mehreren Grössen von Einlass-Übergangssektionen 110 verbindet. Ausserdem könnten für zusätzliche Einlassbeckengrössen zusätzliche Sortimente oder Vielzahlen von Grössen von Einlass-Übergangssektionen 110 bereitgestellt werden. Ferner kann durch das Aufrechterhalten einer Dicke des ringförmigen Abschnitts 134 des Einlassbeckens im Wesentlichen konstant für einen Bereich von Grössen des Einlassbeckens 130, was es ermöglichen kann, dass durch das Bewegen des Einlassbecken-Eingangs 132 zu der Längsachse und/oder Mittellinie CL des Einlassbeckens hin oder von derselben weg eine einzige vieleckige Anschlussstelle 140 angewendet wird, eine einzige Anschlussstellengrösse an einem Sortiment von Einlassbeckengrössen verwendet werden. Ausführungsformen sehen folglich mehrere Grössen der vieleckigen Anschlussstelle, kombiniert mit mehreren Grössen der Einlass-Übergangssektion 110 und des Einlassbeckens 130, vor, die eine breite Vielzahl von Turbomaschineninstallationen aufnehmen können, während eine Konstruktions- und Erfindungslast verringert wird.

[0040] Wie oben beschrieben und in Bezug auf Fig. 6 , kann sich ein Umformungsabschnitt 112 der Einlass-Übergangssektion im Querschnitt von kreisförmig zu vieleckig oder im Wesentlichen vieleckig verändern, und der prismoidale Abschnitt 114 kann die Abmessung(en) des Querschnitts verändern, um an die Anschlussstelle 140 zu passen. Um der Zweckmässigkeit bei der Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung willen ist das in den Figuren gezeigte Beispiel eines vieleckigen Querschnitts rechteckig, aber es sollte sich verstehen, dass dies nicht begrenzend ist und dass wie angemessen und/oder gewünscht ein beliebiges Vieleck verwendet werden könnte. Neben der Veränderung beim Querschnitt im Umformungsabschnitt 112 kann eine Querschnittsfläche AÜbergangssektiondurch den Umformungsabschnitt 112 im Wesentlichen konstant sein. Folglich kann ein Eingang 102 mit einem Durchmesser D2eine Fläche von haben, und ein vieleckiger oder im Wesentlichen vieleckiger Querschnitt an dem Zwischenbereich 120, der ebenfalls als eine Begrenzung betrachtet werden kann, kann so bemessen sein, dass seine Fläche (WBegrenzungx LBegrenzungfür das gezeigte rechteckige Beispiel) ist gleich oder wenigstens so nahe wie technisch möglich. Wie ebenfalls in Fig. 6 zu sehen, können die Abmessungen des vieleckigen Querschnitts an dem Zwischenbereich oder der Begrenzung 120 und diejenigen der Anschlussstelle 140 unterschiedlich sein, obwohl das verwendete Vieleck das gleiche sein kann. Folglich gilt bei dem gezeigten Beispiel WBegrenzung≠ WAnschlusssteileund LBegrenzung≠ LAnschlussstelle, aber der Querschnitt ist bei dem Beispiel an beiden Stellen rechteckig. Ein Seitenverhältnis des Querschnitts kann bei Ausführungsformen nützlich sein, und typischerweise wird das Seitenverhältnis an dem Zwischenbereich 120 näher bei einem Wert von 1 sein als das Seitenverhältnis an der Anschlussstelle 140, weil der Querschnitt an dem Zwischenbereich eine Fläche hat, die im Wesentlichen die gleiche ist wie diejenige des kreisförmigen Querschnitts des Eingangs 102. Bei Ausführungsformen können dem Seitenverhältnis in Abhängigkeit von Übergangswinkeln zwischen der Einlass-Übergangssektion 110 und dem Eingang 102, Übergangswinkeln zwischen der Einlass-Übergangssektion 110 und der Einlassbecken-Aussenwand 138, den Strömungseigenschaften und/oder anderen Faktoren, wie es geeignet und/oder gewünscht sein mag, Einschränkungen auferlegt werden.

[0041] Während die Erfindung ausführlich in Verbindung mit nur einer begrenzten Anzahl von Ausführungsformen beschrieben worden ist, sollte es leicht zu verstehen sein, dass die Erfindung nicht auf solche offenbarten Ausführungsformen begrenzt ist. Stattdessen kann die Erfindung so modifiziert werden, dass sie eine beliebige Anzahl von Variationen, Abänderungen, Ersetzungen oder äquivalenten Anordnungen einschliesst, die bisher nicht beschrieben wurden, die aber dem Geist und dem Rahmen der Erfindung entsprechen. Ausserdem ist zu verstehen, dass, während verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden sind, Aspekte der Erfindung nur einige der beschriebenen Ausführungsformen einschliessen können. Dementsprechend ist die Erfindung nicht als durch die vorstehende Beschreibung begrenzt anzusehen, sondern wird nur durch den Rahmen der angefügten Ansprüche begrenzt.

Claims

1. Turbomaschineneinlass-Übergangssektion, die Folgendes umfasst: einen im Wesentlichen kreisförmigen Eingang, einen Umformungsabschnitt, der an dem im Wesentlichen kreisförmigen Eingang beginnt und an einem Zwischenbereich endet, der einen ersten im Wesentlichen vieleckigen Querschnitt hat, wobei sich ein Querschnitt des Umformungsabschnitts von im Wesentlichen kreisförmig an dem Eingang bis zu dem ersten im Wesentlichen vieleckigen Querschnitt an dem Zwischenbereich verändert, während eine im Wesentlichen konstante Querschnittsfläche durch den gesamten Umformungsabschnitt aufrechterhalten wird, und einen prismoidalen Abschnitt, der an dem Zwischenbereich beginnt und an einem Einlass-Übergangssektionsausgang endet, der einen zweiten im Wesentlichen vieleckigen Querschnitt hat, wobei sich ein Querschnitt des prismoidalen Abschnitts von dem ersten im Wesentlichen vieleckigen Querschnitt zu den zweiten im Wesentlichen vieleckigen Querschnitt verändert, wobei der erste und der zweite im Wesentlichen vieleckige Querschnitt von der gleichen Art von Vieleck sind, während sie eine im Wesentlichen unterschiedliche Abmessung haben.

2. Turbomaschineneinlass-Übergangssektion nach Anspruch 1, wobei der erste und der zweite im Wesentlichen vieleckige Querschnitt rechteckig sind, der Umformungsabschnitt gegenüberliegende Stirnwände und gegenüberliegende Seitenwände an dem Zwischenbereich einschliesst, der prismoidale Abschnitt gegenüberliegende Stirnwände und gegenüberliegende Seitenwände einschliesst, die gegenüberliegenden Stirnwände des Umformungs- und des prismoidalen Abschnitts sich in einem ersten Winkel in dem Zwischenbereich treffen und die gegenüberliegenden Seitenwände des Umformungs- und des prismoidalen Abschnitts sich in einem zweiten Winkel in dem Zwischenbereich treffen.

3. Turbomaschineneinlass-Übergangssektion nach Anspruch 1, wobei ein Seitenverhältnis des ersten im Wesentlichen vieleckigen Querschnitts näher bei eins ist als ein Seitenverhältnis des zweiten im Wesentlichen vieleckigen Querschnitts.

4. Turbomaschineneinlass-Übergangssektion nach Anspruch 1, wobei die Einlass-Übergangssektion eine erste Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen einschliesst, die Eingänge mit wenigstens zwei unterschiedlichen Durchmessern haben, und jede Einlass-Übergangssektion einen jeweiligen Ausgang einschliesst, der eine im Wesentlichen zu allen anderen Einlass-Übergangssektionsausgängen der ersten Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen identische Abmessung hat.

5. Turbomaschineneinlass-Übergangssektion nach Anspruch 4, wobei jeder jeweilige Umformungsabschnitt der ersten Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen eine geometrische Skalierung jedes anderen Umformungsabschnitts der ersten Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen ist.

6. Turbomaschineneinlass-Übergangssektion nach Anspruch 5, wobei jeder Umformungsabschnitt einen ersten Winkel zwischen einem jeweiligen Eingang und einer jeweiligen Wand des jeweiligen Umformungsabschnitts einschliesst und der erste Winkel einen im Wesentlichen gleichen Wert für alle der ersten Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen hat.

7. Turbomaschineneinlass-Übergangssektion nach Anspruch 5, wobei die Einlass-Übergangssektion eine zweite Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen einschliesst, die Eingänge mit wenigstens zwei unterschiedlichen Durchmessern haben, und jede Einlass-Übergangssektion einen jeweiligen Ausgang einschliesst, der eine zu allen anderen Einlass-Übergangssektionsausgängen der zweiten Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen im Wesentlichen identische Abmessung hat, wobei sich die Ausgänge der zweiten Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen in wenigstens einer Abmessung von den Ausgängen der ersten Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen unterscheiden, wobei jeder jeweilige Umformungsabschnitt der zweiten Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen eine geometrische Skalierung jedes anderen Umformungsabschnitts der zweiten Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen ist.

8. Turbomaschineneinlass-Übergangssektion nach Anspruch 7, wobei jeder Ausgang der ersten Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen eine erste Grösse habt, konfiguriert für eine Verbindung mit wenigstens einem Einlassbecken, die jeweils einen jeweiligen Ausgang der ersten Grösse einschliessen, und jeder Ausgang der zweiten Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen für eine Verbindung mit wenigstens einem Einlassbecken konfiguriert ist, die jeweils einen Eingang der zweiten Grösse einschliessen.

9. Modulares Turbomaschinen-Einlassbaugruppensystem, das Folgendes umfasst: eine erste Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen, die im Wesentlichen identische Ausgänge einer ersten Grösse haben, wobei jede Einlass-Übergangssektion einen Eingang einschliesst, wobei die Eingänge der ersten Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen wenigstens zwei unterschiedliche Grössen haben und jede Einlass-Übergangssektion einen Umformungsabschnitt einschliesst, der eine geometrische Skalierung jedes anderen Umformungsabschnitts der ersten Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen ist, und wenigstens ein Einlassbecken, das einen Eingang der ersten Grösse hat, konfiguriert für eine Verbindung mit einem Ausgang einer Einlass-Übergangssektion der ersten Vielzahl von Einlass-Übergangssektionen.

10. Modulares Turbomaschinen-Einlassbaugruppensystem, das Folgendes umfasst: wenigstens zwei Einlass-Übergangssektionen, wobei jede einen jeweiligen im Wesentlichen kreisförmigen Eingang und einen jeweiligen im Wesentlichen vieleckigen Ausgang einschliesst, wobei die wenigstens zwei Einlass-Übergangssektionen Eingänge mit wenigstens zwei unterschiedlichen Durchmessern einschliessen, wobei die im Wesentlichen vieleckigen Ausgänge der wenigstens zwei Einlass-Übergangssektionen im Wesentlichen identische Abmessungen haben, wobei ein erster Winkel zwischen jedem jeweiligen Eingang und einer jeweiligen Wand jeder jeweiligen Einlass-Übergangssektion in allen von den wenigstens zwei Einlass-Übergangssektionen im Wesentlichen gleich ist, und wenigstens ein Einlassbecken, das einen im Wesentlichen vieleckigen Eingang mit einer zu den im Wesentlichen vieleckigen Ausgängen der wenigstens zwei Einlass-Übergangssektionen im Wesentlichen identischen Abmessung hat, wobei jeder im Wesentlichen vieleckige Einlassbecken-Eingang einem Ausgang von einer der wenigstens zwei Einlass-Übergangssektionen entspricht und für eine Befestigung an derselben konfiguriert ist.