CN101082345B - 螺栓固定的径向排气管 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的压缩机径向排气管和压缩机外壳组件包括：压缩机外壳(38)，其中具有一个或多个排气流排出通道(44)；和安装在该压缩机外壳上的分离的排气管(38)，具有在管增压腔(48)和该安装凸台中的该一个或多个排出通道(44)之间径向延伸的一个或多个入口通道(46)，用于将压缩机空气引入所述管增压腔。

Description

螺栓固定的径向排气管
技术领域
本发明涉及旋转机械技术，尤其涉及一种可以固定到相关压缩机外壳上的分离压缩机排气管。
背景技术
减少轴流式工业用燃气涡轮机中的旋转压缩机叶片和压缩机外壳之间的径向间隙对于提高性能是很关键的。当前的工业用燃气涡轮压缩机排气管与基本压缩机外壳结构是一个整体。换句话说，当前的工业用涡轮外壳设计原理将排气管与压缩机外壳集成为一体。然而，这种结构不利于减少压缩机间隙，因为需要单独的罩或外壳来承载该发动机载荷并且维持紧密的环绕间隙流动路径。典型地，这种管包括沿轴向延伸并且相对的垂直凸缘、由多个横向定向螺栓连接的相对的管道部分。这些螺栓需要在远离该流动路径的径向方向上去除，尤其是在径向内部管入口处。该当前压缩机排气管结构还增加了对于好的外壳设计的挑战，因为其破坏了原本平滑的负载路径，形成了导致所谓“跳板”效应的无支撑外壳壁部分，限制了抽气管位置和进入该外壳的合成载荷，并且形成了转子和外壳之间的热反应失配。
2004年8月18日提交的、题目为“用于叶片间隙控制的压缩机排气管”的、序列号为10/920166的共同拥有的未决申请提出了具有通过沿圆周延伸的垂直凸缘的分离排气管的相似问题。
发明内容
本发明提供一种压缩机径向排气管和压缩机外壳组件，包括：压缩机外壳34，其中具有一个或多个排气流排出通道44；和安装在所述压缩机外壳上的分离的排气管38，具有在管增压腔48和所述压缩机外壳34中的所述一个或多个排出通道44之间径向延伸的一个或多个入口通道46，用于将压缩机空气引入所述管增压腔，其中所述排气管被分成一对弓形段，每个的跨度基本上为180度。
本发明通过将压缩机排气管与发动机外壳负载路径机械分离而提供了具有优化的外壳刚性和热反应控制的改进的压缩机间隙。这是通过提供安装到负荷承载单壁压缩机外壳外部的分离的螺栓固定径向排气管而实现的。根据该示范性实施例的螺栓固定径向排气管结构，以通过该管入口任一侧的环形水平凸缘延伸并进入外壳上的突起环形凸台的螺栓的圆周模式固定到外壳上。依赖于制造过程，该螺栓固定管还可以需要径向外环形垂直凸缘。在每一种情况下，压缩机排气流都会通过外壳中的径向定向狭缝或孔进入该螺栓固定径向排气管，该狭缝或孔被制造以便为排气流提供优化的空气动力特性。
该螺栓固定径向排气管结构消除了上述的“跳板”效应，从而提供了在转子叶片尖端和外径流动路径壁之间的更准确的间隙控制。本发明的管道排气组件还提供了用于加工外壳刚性和热反应速率的新的设计方案。该刚性调节特征将获得更紧密的由于减少的外壳不圆度而导致的间隙，与转子匹配的改善的重力垂度，和与转子匹配的用于热重启的改善的热反应。
根据本发明的管道还可以配置成最好地支撑抽气管的位置，从而使得进入外壳结构的管道载荷减少。该径向排气管还可以在外壳的水平分割线处端接，从而形成两个180度的管道部分。如果需要完整的环形管，该螺栓固定径向排气管可以配置成“跨过”该水平分割线凸缘。可选地，该管道可以被制造成包括多个圆周或弓形部分或片段。这些片段将被限制为符合抽气管的需要以及外壳刚性和热反应需求。
该螺栓固定径向排气管还允许管横截面形状、管径向高度、内部和外部凸缘径向高度和厚度、抽气口定向等的改变，这依赖于特定的最终应用设备。
因此，在一个方面中，本发明涉及一种压缩机径向排气管和压缩机外壳组件，包括：其中具有一个或多个排气流排出通道的压缩机外壳；和安装在该压缩机外壳上的分离排气管，具有在管增压腔和该安装凸台中的一个或多个排出通道之间径向延伸的一个或多个入口通道，用于将压缩机空气引入该管增压腔。
在另一方面，本发明涉及一种压缩机径向排气管和压缩机外壳组件，包括：提供有沿圆周延伸的凸台的压缩机外壳，该凸台中具有一个或多个排气流排出通道；和固定到该凸台的分离排气管，具有在管增压腔和该安装凸台中的一个或多个排出通道之间径向延伸的一个或多个入口通道，用于将压缩机空气引入该管增压腔；其中该管包括沿在该管的径向外部部分上相对圆周延伸的连接的一对分离的半体部分。
在另一方面中，本发明涉及一种压缩机径向排气管和压缩机外壳组件，包括：提供有弓形凸台的压缩机外壳，该凸台中具有一个或多个排气流排出通道；和固定到该弓形凸台的分离排气管，具有在管增压腔和该安装凸台中的一个或多个排出通道之间径向延伸的一个或多个入口通道，用于将压缩机空气引入该管增压腔；其中该管在与该弓形凸台相啮合的该一个或多个排出通道的内部径向末端形成有水平凸缘，该一个或多个入口通道通过该凸缘延伸；并且其中在该入口通道相对侧的凸缘上形成一对螺栓圆周。
现在将结合以下标记的附图对本发明进行详细说明。
附图说明
图1是常规排气缝和管道结构的简化的部分截面图；和
图2是根据本发明的示范性实施例的径向排气管结构的简化的截面图。
具体实施方式
图1示出了用于压缩机12的常规排气狭缝和管结构10。压缩机外壳14由两个沿着垂直凸缘被螺栓18或类似物连接的半壳部分形成。管20与外壳壁是一体的，并且包括增压腔22和连续的环形入口狭缝24，该狭缝24将增压腔22与压缩机12的内部流动路径相连接。注意到外壳14的无支撑边缘部分26、28在狭缝24的任一侧。这些无支撑外壳部分可以向内和/或向外偏转，导致通常所谓的“跳板”效应而对控制压缩机叶片(未示出)和该外壳壁之间的紧密流动路径间隙的能力产生不利影响。还应当注意到，用于增压腔22邻近的螺栓18的螺栓孔模式从该增压腔和入口狭缝24向外径向间隔开，该入口狭缝24对外壳刚性产生不利的影响，特别是在边缘部分26、28的区域。
图2中示出了本发明的示范性实施例，其中为相关的压缩机32提供了一种新的排气管结构30。该压缩机32包括由水平分割线(未示出)分离的具有上部和下部的外壳34。沿圆周延伸的凸起的凸台36支撑管38，该管38提供有适于与凸台36相啮合的安装凸缘40，从而使得管38能够通过螺栓42或其他合适的固定装置固定到外壳34上。可以理解，凸台36将基本上关于该上壳部分180度延伸，并且在下壳部分上提供相似的凸台。
外壳或外壳壁34中的孔或狭缝44穿过该凸台36并进入管38中相似尺寸和形状的入口通道46，该入口通道46通向基本为椭圆形的基本管道或增压腔48。依赖于该管38是如何制造的，相对的上垂直凸缘50、52可以沿着管的径向外部形成(或增加)，在这种情况下，管自身沿边缘54、56(用阴影显示)分离。例如，如果入口孔或狭缝44在整个管道段延伸，就会需要这种结构。螺栓58或其他合适的固定装置将被应用以固定该分离管上部的相对的自由端54、56。该管的弓形区域将与凸台36匹配，从而对于分离的外壳也可以正常地分离该管。换句话说，如图2所示的螺栓固定管也可以在外壳水平分割线处端接而形成两个180度的管道部分。如果需要完整的环形管，则该螺栓固定径向排气管可以配置成“跨过”该上壳和下壳部分上的水平分割线凸缘。
上述排气管结构有效地将排气管从负荷承载、或主要的单壁压缩机外壳结构分离出来。用于该排气缝和管结构的设计变量包括：
1.管横截面；
2.管径向高度；
3.内部和外部凸缘径向高度和厚度；和
4.抽气口定向。
1、2和3项都可以是圆周位置的函数。
虽然本发明是结合目前认为最可行和优选的实施例来说明的，但是可以理解，本发明并不限于所公开的实施例，相反地，其意图覆盖所附权利要求的精神和范围内包括的各种变体和等价配置。
部件列表
排气狭缝和管结构10
压缩机12
压缩机外壳14
分离的垂直凸缘16
螺栓18
管20
增压腔22
环形入口狭缝24
边缘部分26，28
排气管结构30
压缩机32
外壳34
突出凸台36
管38
安装凸缘40
螺栓42
螺栓孔43
孔或狭缝(排气流排出通道)44
入口通道46
管道或增压腔48
相对的上垂直凸缘50，52
边缘或自由端54，56
螺栓58

Claims (8)

1.一种压缩机径向排气管和压缩机外壳组件，包括：
压缩机外壳(34)，其中具有一个或多个排气流排出通道(44)；和
安装在所述压缩机外壳上的分离的排气管(38)，具有在管增压腔(48)和所述压缩机外壳(34)中的所述一个或多个排出通道(44)之间径向延伸的一个或多个入口通道(46)，用于将压缩机空气引入所述管增压腔，其中所述排气管被分成一对弓形段，每个的跨度基本上为180度。
2.如权利要求1所述的组件，其中所述管(38)在所述一个或多个入口通道(46)的径向内部末端形成有沿圆周延伸的水平凸缘(40)，所述管(38)与在所述压缩机外壳上沿圆周延伸的凸台(36)相啮合，所述一个或多个入口通道(46)通过所述凸缘(40)延伸。
3.如权利要求1所述的组件，其中所述排气管(38)包括一对分离的半部，其沿着在所述排气管的径向外部部分上的相对的垂直凸缘(50、52)连接。
4.如权利要求2所述的组件，其中所述排气管包括一对分离的半部，其沿着在所述排气管的径向外部部分上的相对的垂直凸缘(50、52)连接。
5.如权利要求1所述的组件，其中所述增压腔(48)的横截面基本上为椭圆形。
6.如权利要求1所述的组件，其中所述一个或多个排出通道(44)包括多个沿圆周间隔的孔。
7.如权利要求1所述的组件，其中所述一个或多个排出通道(44)包括多个沿圆周间隔的弓形狭缝。
8.如权利要求2所述的组件，其中在所述入口通道的相对侧上的所述凸缘中形成一对螺栓孔(43)。
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