CN108204255A - 涡轮系统、用于涡轮系统的排气框架及其支柱 - Google Patents

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CN108204255A CN201711343590.8A CN201711343590A CN108204255A CN 108204255 A CN108204255 A CN 108204255A CN 201711343590 A CN201711343590 A CN 201711343590A CN 108204255 A CN108204255 A CN 108204255A
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Abstract

本发明公开了涡轮系统、用于涡轮系统的排气框架及其支柱。所述支柱可以包括：主体，其包括前边缘和后边缘；至少第一隙缝，其穿过所述主体形成并且在所述前边缘与所述后边缘之间径向延伸；第一区段，其形成于所述前边缘与所述隙缝之间；以及第二区段，其形成于所述后边缘与所述隙缝之间。所述第二区段可以被配置成独立于所述第一区段移动。所述第一区段和所述第二区段的所述独立移动可以允许所述排气框架的所述支柱分配并管理所述排气框架和/或所述支柱在燃气涡轮系统的操作期间所经受的负载和/或应力。

Description

涡轮系统、用于涡轮系统的排气框架及其支柱
技术领域
本发明大体上涉及涡轮系统，且更确切地说，涉及用于涡轮系统的排气框架的支撑柱。
背景技术
在常规涡轮系统中，排气外壳或框架(exhaust housings or frames)通常附接或连接到涡轮部件的出口。这些排气外壳附接到涡轮部件以安全地引导气体穿过涡轮部件和/或从涡轮部件引入涡轮系统周围的环境中，或替代地，将气体引入可以利用气体进行额外过程的另一部件(例如，热回收蒸汽发生器)。常规排气外壳通常包括直接连接到涡轮部件的两个同心壳(concentric shells)，以及限定在壳之间的气体流动路径。
另外，常规排气外壳通常包括定位在两个壳之间并且连接两个壳的多个支撑结构。这些支撑结构常常被称作支柱(struts)。在涡轮系统的操作期间，同心壳可能经受来自系统及其部件的高应力和/或负载。举例来说，在涡轮系统的操作期间涡轮部件的移动可以在排气外壳上提供高应力、力或负载。在排气外壳内采用支柱以在涡轮系统的操作期间支撑壳和/或使壳稳定。
为了在涡轮系统的操作期间确保支撑/稳定并且确保排气外壳能够耐受高应力和负载，常规支柱由尽可能粗的刚性材料(例如，金属)实心件(solid piece)制成。然而，随着支柱的厚度不断增大，排气外壳和最终涡轮系统的操作效率会降低。具体地说，多个大体上粗的支柱可以提供所希望的支撑/稳定，但是也可能进而覆盖由排气外壳所形成的大量流动区域。因此，从涡轮部件流入排气外壳中的气体可能会在这些常规支柱周围被阻断(blocked)和/或转向(diverted)，这可能会使排气外壳内的压力不合需要地增大。
由实心刚性材料形成的常规支柱在涡轮系统的操作期间可以经受类似和/或不同应力和负载。这些应力和负载可以随时间而减小支柱的强度。这些常规支柱的大小和强度减小的组合使得常规支柱易于损坏或发生故障。当排气外壳的支柱遭损坏时，可能无法再支撑排气外壳的同心壳或使其稳定。因此，排气外壳可能变得松动和/或使涡轮部件移位、移动或变得不稳定。这进而可能会降低整个涡轮系统的整体操作效率。
发明内容
本发明的第一方面提供一种用于涡轮系统的排气框架支柱，所述支柱包括：主体(body)，其包括前边缘(leading edge)和后边缘(trailing edge)；穿过主体形成的第一隙缝(aperture)，所述第一隙缝在前边缘与后边缘之间径向延伸；第一区段(firstsection)，其形成于前边缘与第一隙缝之间；以及第二区段，其形成于后边缘与第一隙缝之间，所述第二区段被配置成独立于(independent from)第一区段移动(move)。
所述的支柱进一步包括：穿过所述主体形成的轴向邻近于所述第一隙缝的不同的第二隙缝，所述不同的第二隙缝在所述前边缘与所述后边缘之间径向延伸。
其中，所述第二区段形成于所述第一隙缝与所述不同的第二隙缝之间。
所述的支柱进一步包括：穿过所述主体形成的位于所述后边缘与所述不同的第二隙缝之间的第三区段，所述第三区段被配置成独立于以下项移动：所述第一区段；以及所述第二区段。
其中，所述第一区段的轴向宽度(axial width)等于以下项的轴向宽度：所述第二区段；以及所述第三区段。
其中，所述第一区段包括不同于所述第二区段的第二轴向宽度的第一轴向宽度。
其中，所述隙缝包括键孔槽(keyhole slot)。
本发明的第二方面提供一种用于涡轮系统的排气框架，所述排气框架包括：内部壳体(inner casing)；外部壳体(outer casing)，其同心地包围内部壳体；以及多个支柱，其在内部壳体与外部壳体之间径向延伸并且连接到内部壳体和外部壳体，所述多个支柱中的每一个包括：主体，其包括前边缘和后边缘；穿过主体形成的第一隙缝，所述第一隙缝在前边缘与后边缘之间径向延伸；第一区段，其形成于前边缘与第一隙缝之间；以及第二区段，其形成于后边缘与第一隙缝之间，所述第二区段被配置成独立于第一区段移动。
所述多个支柱中的至少一个进一步包括：穿过所述主体形成的轴向邻近于所述第一隙缝的不同的第二隙缝，所述不同的第二隙缝在所述前边缘与所述后边缘之间径向延伸。
所述第二区段形成于所述第一隙缝与所述不同的第二隙缝之间。
所述的排气框架进一步包括：第三区段，其形成于所述后边缘与所述不同的第二隙缝之间，所述第三区段被配置成独立于以下项移动：所述第一区段；以及所述第二区段。
其中，所述第一区段的轴向宽度等于以下项的轴向宽度：所述第二区段；以及所述第三区段。
其中，所述第一区段包括不同于所述第二区段的第二轴向宽度的第一轴向宽度。
其中，所述多个支柱中的每一个的所述隙缝包括键孔槽。
本发明的第三方面提供一种涡轮系统，包括：涡轮，其包括涡轮壳；延伸穿过涡轮的轴；以及邻近于涡轮定位的排气框架，所述排气框架包括：内部壳体，其被配置成接纳轴；外部壳体，其同心地包围内部壳体，所述外部壳体连接到涡轮壳；以及多个支柱，其在内部壳体与外部壳体之间径向延伸并连接到内部壳体和外部壳体，所述多个支柱中的至少一个包括：主体，其包括前边缘和后边缘；穿过主体形成的第一隙缝，所述第一隙缝在前边缘与后边缘之间径向延伸；第一区段，其形成于前边缘与第一隙缝之间；以及第二区段，其形成于后边缘与第一隙缝之间，所述第二区段被配置成独立于第一区段移动。
其中，所述多个支柱中的至少一个进一步包括：穿过所述主体形成的轴向邻近于所述第一隙缝的不同的第二隙缝，所述不同的第二隙缝在所述前边缘与所述后边缘之间径向延伸。
其中，所述第二区段形成于所述第一隙缝与所述不同的第二隙缝之间。
所述的涡轮系统进一步包括：第三区段，其形成于所述后边缘与所述不同的第二隙缝之间，所述第三区段被配置成独立于以下项移动：所述第一区段；以及所述第二区段。
其中，所述第一区段的轴向宽度等于以下项的轴向宽度：所述第二区段；以及所述第三区段。
其中，所述第一区段包括不同于所述第二区段的第二轴向宽度的第一轴向宽度。
本发明的示例性方面解决本发明描述的问题和/或未讨论的其它问题。
附图说明
根据结合附图进行的本发明的各个方面的以下详细描述，本发明的这些和其它特征将更容易被了解，附图描绘了本发明的各种实施例，其中：
图1描绘根据实施例的燃气涡轮系统的示意图。
图2描绘根据实施例的包括用于图1的燃气涡轮系统的支柱的排气框架的等距视图。
图3描绘根据实施例的图2的排气框架的单个支柱的侧视图。
图4描绘根据实施例的沿线4-4截取的图3的支柱的横截面底视图。
图5描绘根据实施例的包括单个隙缝的单个支柱的侧视图。
图6描绘根据另一实施例的包括单个隙缝的单个支柱的侧视图。
图7描绘根据另外的实施例的包括单个隙缝的单个支柱的侧视图。
图8描绘根据实施例的包括多个隙缝的单个支柱的侧视图。
图9描绘根据额外实施例的包括多个隙缝的单个支柱的侧视图。
图10描绘根据另外的实施例的包括多个隙缝的单个支柱的侧视图。
应注意，本发明的附图不按比例绘制。附图旨在仅描绘本发明的典型方面，且因此不应视为是对本发明范围的限制。在附图中，相同的数字表示各图之间的相同元件。
具体实施方式
首先，为了清楚地描述本发明，将变得有必要在引用和描述本发明的范围内的相关机器部件时选择某些术语。此时，如有可能，将通过与其公认的含义一致的方式使用和采用通用的工业术语。除非另有说明，否则此类术语应获得与本申请的语境和所附权利要求书的范围一致的广义的解释。所属领域的技术人员应了解，特定的部件常常可能使用若干不同或重叠的术语来引用。在本发明中可能描述为单件的对象在另一语境下可以包括多个部件和被引用为由多个部件组成。或者，在本发明中可能描述为包括多个部件的对象可能在其它地方被引用为单件。
另外，若干描述性术语可以在本发明中经常使用，并且在此部分开始处定义这些术语可能证明是有帮助的。除非另有说明，这些术语及其定义如下所述。如本发明中所使用，“下游”和“上游”是指示相对于例如通过涡轮发动机的工作流体等流体的流动或例如通过燃烧室的空气或通过涡轮的部件系统中的一个的冷却剂的流动的方向的术语。术语“下游”对应于流体流动的方向，并且术语“上游”是指与流动相反的方向。在没有任何进一步指明的情况下，术语“前”和“后”是指方向，其中“前”是指发动机的前端或压缩机端，并且“后”是指发动机的后端或涡轮端。另外，术语“前向”和“后向”可以用作和/或理解为分别类似于术语“前”和“后”的描述。常常需要描述处于不同径向、轴向和/或周向位置的零件。“A”轴线表示轴向定向。如本发明中所使用，术语“轴向”和/或“轴向地”是指物体沿着轴线A的相对位置/方向，所述轴线A与涡轮系统(确切地说，转子区段)的旋转轴线大体上平行。如本发明中进一步所使用，术语“径向”和/或“径向地”是指物体沿着轴线“R”(参见图1)的相对位置/方向，所述轴线“R”大体上垂直于轴线A且仅在一个部位处与轴线A相交。最后，术语“周向”是指围绕轴线A(例如，轴线“C”)的移动或位置。
以下本发明大体上涉及一种涡轮系统，且更确切地说，涉及用于涡轮系统的排气框架的支撑柱。
下文参考图1到10论述这些和其它实施例。然而，所属领域的技术人员应容易理解，本发明相对于这些图给出的详细描述仅出于解释性目的且不应被理解为限制性的。
图1示出如本发明中可以使用的燃气涡轮系统10的示意图。燃气涡轮系统10可以包括压缩机12。压缩机12压缩传入的空气流18。压缩机12将压缩的空气流20递送到燃烧室22。燃烧室22将压缩的空气流20与加压的燃料流24混合并点燃混合物，以形成燃烧气体流26。虽然仅示出单个燃烧室22，但燃气涡轮系统10可以包括任何数目的燃烧室22。燃烧气体流26进而递送到涡轮28，所述涡轮28通常包括多个涡轮叶片(turbine blades)或桨叶(buckets)和定子轮叶(stator vanes)。燃烧气体流26驱动涡轮28，以产生机械功。在涡轮28中产生的机械功经由延伸穿过涡轮28的轴30驱动压缩机12，并且可以用来驱动例如发电机等外部负载32。
燃气涡轮系统10还可以包括排气框架34。如图1中所示出，排气框架34可以邻近于燃气涡轮系统10的涡轮28定位。更具体地说，排气框架34可以邻近于涡轮28定位并且可以大体上定位在涡轮28和/或从燃烧室22流动到涡轮28的燃烧气体流26的下游。如本发明中所论述，排气框架34的一部分(例如，外部壳体)可以直接连接到涡轮28的罩或壳36。
在燃烧气体26流动穿过涡轮28并驱动所述涡轮28之后，燃烧气体26可以通过排气框架34沿流动方向(D)排出、流通和/或排放。在图1中所示出的非限制性实例中，燃烧气体26可以沿流动方向(D)流动通过排气框架34并且可以从燃气涡轮系统10排放(例如，到大气)。在燃气涡轮系统10是联合循环发电设备(例如，包括燃气涡轮系统和蒸汽涡轮系统)的一部分的另一非限制性实例中，燃烧气体26可以从排气框架34排放，并且可以沿流动方向(D)流入联合循环发电设备的热回收蒸汽发生器中。
图2描绘燃气涡轮系统10的实例排气框架34的等距视图。排气框架34可以包括内部壳体38和外部壳体40。内部壳体38可以定位在外部壳体40内、大体上由外部壳体40包围和/或与外部壳体40同心。如图2中所示出，内部壳体38可以是大体上环形的并且可以包括形成在其中的开口(opening)42。在非限制性实例中，内部壳体38的开口42可以被配置成接纳燃气涡轮系统10(参见图1)的轴30的一部分。也就是说，燃气涡轮系统10的轴30的一部分可以定位在排气框架34的内部壳体38的开口42内和/或穿过所述开口42。在非限制性实例中，轴30可以由内部壳体38支撑并且当燃气涡轮系统10的涡轮28由燃烧气体流26驱动时可以在开口42内自由旋转，如本发明中所论述。在另一非限制性实例中，内部壳体38的开口42可以接纳轴支撑件(未示出)，所述轴支撑件可以固定在内部壳体38的开口42内并且可以连接到燃气涡轮系统30的轴30。固定在排气框架34的内部壳体38中的开口42内的轴支撑件可以将轴30连接到内部壳体38并且可以允许轴30在燃气涡轮系统10的操作期间自由旋转，如本发明中所论述。
排气框架34的外部壳体40可以围绕其内部壳体38定位。具体地说，并且如图2中所示出，外部壳体40可以同心地包围排气框架34的内部壳体38。与内部壳体38类似，外部壳体40可以是大体上环形的并且可以包括形成在其中的开口44。开口44可以在外部壳体40与内部壳体38之间限定用于燃烧气体26的流动区域46。也就是说，在燃气涡轮系统10的操作期间，燃烧气体26可以沿方向(D)(参见图1)流入流动区域46并通过流动区域46，并且随后可以从排气框架34排出，如本发明中所论述。简单返回到图1，并且继续参考图2，外部壳体40可以直接连接到涡轮28的壳36并且可以大体上和/或同心地包围定位在内部壳体38内或由内部壳体38接纳的轴30的一部分。
排气框架34还可以包括定位在内部壳体38与外部壳体40之间的至少一个支柱100。在非限制性实例中，排气框架34可以包括周向设置在内部壳体38与外部壳体40之间的多个支柱100。如图2中所示出，排气框架34的每个支柱100可以在内部壳体38与外部壳体40之间径向延伸并且可以连接到内部壳体38和外部壳体40中的每一个。支柱100可以使用任何合适的连接技术连接到内部壳体38和外部壳体40中的每一个，所述技术包括但不限于机械紧固(mechanical fastening)、焊接(welding)、钎焊(brazing)、铸造(casting)等。另外，排气框架34的多个支柱100可以定位在排气框架34的限定在内部壳体38与外部壳体40之间的流动区域内。如本发明中所论述，排气框架34的支柱100可以连接内部壳体38和外部壳体40，并且可以在燃气涡轮系统10的操作期间对排气框架34提供支撑。
图3描绘用于燃气涡轮系统10(参见图1)的排气框架34的单个支柱100的侧视图。支柱100可以包括主体101、定位在主体101的相对端上的第一末端102和第二末端104。支柱100的第一末端102可以接触和/或可以连接到排气框架34的外部壳体40(参见图2)。另外，支柱100的第二末端104可以接触和/或可以连接到排气框架34的与第一末端102和/或外部壳体40相对的内部壳体38。支柱100的主体101还可以包括定位在第一末端102与第二末端104之间的前边缘106和后边缘108。前边缘106可以与后边缘108相对定位和/或定位在后边缘108的上游。在燃气涡轮系统10的操作期间，燃烧气体26在从排气框架34排出和/或排放之前可以沿方向(D)流入第一接触的前边缘106，并且跨越或在支柱100的主体101上朝向后边缘108流动。
排气框架34的支柱100可以包括穿过主体101形成的至少一个隙缝(aperture)110。具体地说，支柱100可以包括在前边缘106与后边缘108之间径向延伸并形成于主体101中的至少一个隙缝110。另外，至少一个隙缝110可以在支柱100的第一末端102与第二末端104之间径向延伸和/或形成于主体101中。至少一个隙缝110可以完全穿过支柱100的主体101形成，使得流过支柱100的燃烧气体26也可以流动通过支柱100的隙缝110和/或主体101。
在图3中所示出的非限制性实例中，支柱100可以包括穿过其中形成的两个不同隙缝110A、110B。第一隙缝110A可以定位在前边缘106与后边缘108之间，并且具体地说，定位在前边缘106与第二隙缝110B之间。另外，第二隙缝110B可以定位在前边缘106与后边缘108之间，并且具体地说，定位在后边缘108与第一隙缝110A之间。因此，隙缝110A、110B可以邻近于彼此轴向定位。如图3的非限制性实例中所示出，第二隙缝110B可以轴向邻近于第一隙缝110A并且轴向定位在第一隙缝110A的下游。当然，图中所示出的隙缝110的数目仅仅是示例性的。由此，支柱100可以包括比本发明中所描绘和论述的数目更多或更少的隙缝110。
隙缝110在形成于支柱100内时可以包括各种形状、定向和/或几何结构。隙缝110以及隙缝110的形状或几何结构可以更改、影响、控制和/或实现支柱100在燃气涡轮系统10的操作期间的移动和灵活性，如下文详细地论述。在图3中所示出的非限制性实例中，支柱100的每个隙缝110A、110B可以形成为键孔槽(keyhole slot)。具体地说，隙缝110A、110B可以形成为双键孔槽，所述双键孔槽包括在形成于径向开口112的每个末端上的两个大体上末端开口118之间径向延伸的径向开口112。形成于径向开口112的每个末端上的末端开口118可以更大和/或可以具有大于径向开口112的宽度的直径或宽度。因此，末端开口118可以轴向延伸超出支柱100内的径向开口112。如图3的非限制性实例中所示出，隙缝110A、110B的径向开口112可以包括大体上均一的宽度和/或可以是大体上线性形状。
当然，图中所示出的隙缝110的形状和/或几何结构仅仅是示例性的。由此，支柱100可以包括与本发明中所描绘和论述不同形状和/或几何结构的隙缝110。另外，虽然本发明示出为包括类似、镜像或相同形状的隙缝110，但当然，穿过支柱100形成的每个隙缝110可以彼此不同。因此，排气框架34的每个支柱100可以包括形状类似或相同的隙缝，或可替换地，可以包括具有与排气框架34的相同支柱100和/或不同支柱100中的不同隙缝110不同形状或几何结构的隙缝110。
支柱100可以包括各个部分(portions)和区段(sections)。也就是说，支柱100，并且具体地说，支柱100的主体101可以包括各个部分，以及可能不同于所述各个部分的各个区段。如本发明中所论述，支柱100的各个部分可以由支柱100的主体101的特征或几何结构(例如，轴向宽度和/或周向厚度)限定。相反，并且如下详述，支柱100的各个区段可以由穿过支柱100的主体101形成的隙缝110限定。
支柱100可以包括在第一末端102与第二末端104之间轴向设置、形成和/或径向延伸的不同部分。如图3中所示出，支柱100可以包括在支柱100的第一末端102与第二末端104之间形成和/或延伸的第一部分120、第二部分122和第三部分124。支柱100的不同部分120、122、124还可以形成和/或定位于前边缘106与后边缘108之间。具体地说，第一部分120可以形成于前边缘106与第二部分122之间。第二部分122可以轴向邻近于第一部分120并在第一部分120的下游形成。另外，第二部分122可以形成于第一部分120与第三部分124之间。第三部分124可以轴向邻近于第二部分122并定位在第二部分122的下游，并且可以形成在支柱100的第二部分122与后边缘108之间。当然，图中所示出的部分的数目仅仅是示例性的。由此，支柱100可以包括比本发明中所描绘和论述的数目更多或更少的径向部分。或者，支柱100可以包括在第一末端102与第二末端104之间延伸的单个部分。
在图3中所示出的非限制性实例中，第一部分120、第二部分122和第三部分124中的每一个可以包括彼此不同的轴向宽度。也就是说，第一部分120的轴向宽度可以不同于第二部分122和第三部分124的轴向宽度。另外，第二部分122的轴向宽度可以不同于第三部分124的轴向宽度。支柱100的每个部分的轴向宽度可以影响、控制和/或实现(effect)支柱100在燃气涡轮系统10的操作期间的移动和灵活性，如本发明中所论述。另外，并且如本发明中所论述，支柱100的每个部分的轴向宽度还可以实现(例如，改进)支柱100在燃气涡轮系统10的操作期间的功能或效率(例如，空气动力学)。虽然本发明中论述为不同，但当然，支柱100的第一部分120、第二部分122和第三部分124中的至少两个的轴向宽度可以大体上类似、相等或相同。
除不同轴向宽度外或独立于不同轴向宽度，支柱100的所述多个部分120、122、124可以由不同周向厚度限定。简单转向图4，示出沿图3的线4-4截取的支柱100的横截面底视图。在图4中所示出的非限制性实例中，支柱100的所述多个部分120、122、124中的至少两个可以包括不同周向厚度(T)。具体地说，支柱100的第一部分120包括第一周向厚度(T1)，而第二部分122包括可以不同于或大于第一部分120的第一周向厚度(T1)的第二周向厚度(T2)。另外，如图4中所示出，第三部分124可以包括第三周向厚度(T3)。与第一周向厚度(T1)类似，第二周向厚度(T2)可以不同于或大于第三部分124的第三周向厚度(T3)。在非限制性实例中，第三部分124的第三周向厚度(T3)可以等于或不同于(例如，更大、更小)第一部分120的第一周向厚度(T1)。支柱100的每个部分的周向厚度(T)可以影响、控制和/或实现支柱100在燃气涡轮系统10的操作期间的移动和灵活性，如本发明中所论述。另外，并且如本发明中所论述，支柱100的每个部分的周向厚度(T)还可以实现(例如，改进)支柱100在燃气涡轮系统10的操作期间的功能或效率(例如，空气动力学)。虽然示出具有至少两个不同的周向厚度，但当然，支柱100的所述多个部分120、122、124可以包括更多或更少的厚度。或者，支柱100形成于第一末端102与第二末端104之间的部分的周向厚度可以是大体上均一的，如本发明中所论述。
支柱100的所述多个部分120、122、124中的至少一个可以包括隙缝110。具体地说，在图3中所示出的非限制性实例中，第一隙缝110A可以穿过支柱100的第二部分122形成，而第二隙缝110B可以穿过支柱100的第三部分124形成。如本发明中所论述，隙缝110在支柱100的不同部分120、122、124内的形成可能会影响、控制和/或实现支柱100在燃气涡轮系统10的操作期间的移动和灵活性。当然，图中所示出的每个隙缝110在支柱100的不同部分120、122、124中的形成或位置仅仅是示例性的。由此，隙缝110可以形成于支柱100的所述多个部分120、122、124中的除本发明中所描绘和论述的部分外的任一个或全部中。
返回到图3，并且继续参考图4，排气框架34的支柱100可以包括多个区段。所述多个区段可以不同于支柱100的所述多个部分120、122、124。具体地说，所述多个区段126、128、130可以至少部分地由形成于支柱100内和/或穿过支柱100形成的隙缝110形成和/或限定。在支柱100包括隙缝110A、110B的非限制性实例中，三个不同区段126、128、130可以形成于支柱100中。如图3和4中所示出，第一区段126可以形成于前边缘106与第一隙缝110A之间，并且第二区段128可以形成于第一隙缝110A与后边缘108之间。更具体地说，支柱100的第二区段128可以形成于第一隙缝110A与第二隙缝110B之间，轴向邻近于第一区段126和/或位于第一区段126的下游。另外，支柱100的第三区段130可以形成于后边缘108与第二隙缝110B之间，轴向邻近于第二区段128和/或位于第二区段128的下游。
支柱100的所述多个区段126、128、130中的每一个可以包括轴向宽度。所述多个区段126、128、130中的每一个的宽度可以由支柱100的边缘(例如，前边缘106、后边缘108)与隙缝110之间的轴向距离和/或两个隙缝110(例如，第一隙缝110A、第二隙缝110B)之间的轴向距离限定。如图3中所示出，第一区段126可以包括第一轴向宽度(W1)，第二区段128可以包括第二轴向宽度(W2)并且第三区段130可以包括第三轴向宽度(W3)。在图3中所示出的非限制性实例中，第一区段126的第一轴向宽度(W1)可以类似于或等于第二区段128的第二轴向宽度(W2)和第三区段130的第三轴向宽度(W3)。在本发明中论述的其它非限制性实例中，第一区段126的第一轴向宽度(W1)可以不同于第二区段128的第二轴向宽度(W2)和/或第三区段130的第三轴向宽度(W3)。另外，第二区段128的第二轴向宽度(W2)可以不同于第三区段130的第三轴向宽度(W3)。如本发明中所论述，支柱100的每个区段的宽度可能会影响、控制和/或实现支柱100的所述多个区段126、128、130在燃气涡轮系统10的操作期间的移动和灵活性。
如上文所论述，支柱100的所述多个部分120、122、124可以由每个区段的相应宽度和/或厚度限定。相反，支柱100的所述多个区段126、128、130可以由形成于支柱100中的隙缝110限定。由此，支柱100的所述多个部分120、122、124和所述多个区段126、128、130可能未对准、未对应于和/或不指代支柱100的相同区域。也就是说，支柱100的所述多个区段126、128、130的至少一个区段可以包括和/或横跨(轴向地)所述多个部分120、122、124的多个(例如，两个或多于两个)部分；且反之亦然。在图3和4中所示出的非限制性实例中，第一隙缝110A可以形成于支柱100的第二部分122中。因此，支柱100的第一区段126可以包括和/或轴向地跨越第一部分120以及第二部分122的一部分。另外，在图3和4中所示出的非限制性实例中，第二隙缝110B可以形成于支柱100的第三部分124中。由此，支柱100的第二区段128可以包括和/或轴向地跨越第二部分122的一部分和第三部分124的一部分。支柱100的第三区段130可以包括和/或轴向地跨越第三部分124的未包括在第二区段128中的剩余部分。
由于隙缝110穿过支柱100形成并且在支柱100上径向延伸，因此支柱100的所述多个区段126、128、130中的每一个可以彼此独立地折曲(flex)和/或移动。具体地说，在图3和4中所示出的非限制性实例中，支柱100的第一区段126可以被配置成分别独立于第二区段128和第三区段130移动。另外，支柱100的第二区段128可以被配置成独立于第一区段126和第三区段130移动。最后，支柱100的第三区段130可以被配置成独立于第一区段126和第二区段128移动。
通过允许支柱100的所述多个区段126、128、130中的每一个彼此独立移动，排气框架34和/或支柱100在燃气涡轮系统10的操作期间所经受的负载和/或应力可以通过支柱100更有效地分配和/或由支柱100更有效地进行管理。对支柱100所经受的负载和/或应力的改进分配和/或管理可以改进支柱100和排气框架34、并且最终燃气涡轮系统10作为整体的操作和/或功能。举例来说，与为实心且比本发明中所论述的支柱100更粗的常规支柱相比，包括在排气框架34中的支柱100可以提供相同量的支撑和/或负载分配(loaddistribution)。相比而言，更细的支柱100可能无法“阻断”或占据排气框架34的流动区域46的过多空间，这可以最后允许燃烧气体26更快地和/或更容易地流动通过和/或离开排气框架34。
在另一实例中，支柱100占据流动区域46中比常规实心/更粗支柱相比更小的空间。这些改进功能和/或特性可以延长燃气涡轮系统10的排气框架34和/或支柱100的使用寿命。
图5到10描绘可以包括在燃气涡轮系统10(参见图1)的排气框架34中的支柱100的额外非限制性实例的侧视图。当然，类似编号和/或命名的部件可以大体上类似的方式工作。为了清晰起见已省略对这些部件的多余的阐释。
如图5中所示出并且不同于图3，支柱100可以包括仅单个隙缝110。隙缝110可以形成于支柱100的第二部分122中，并且可以在前边缘106与后边缘108之间径向延伸。与图3中所示出的非限制性实例类似，图5中所示出的形成于支柱100中的隙缝110可以包括键孔槽，所述键孔槽具有在两个末端开口118之间延伸的径向开口112。在非限制性实例中，支柱100可以包括第一区段126和第二区段128，所述第二区段128被配置成独立于第一区段126移动。支柱100的第一区段126可以包括和/或轴向地跨越第一部分120以及第二部分122的一部分。另外，支柱100的第二区段128可以包括和/或轴向地跨越第二部分122的一部分以及第三区段124。类似地，如本发明中所论述，支柱100的第一区段126和第二区段128可以分别包括第一轴向宽度(W1)和第二轴向宽度(W2)。如图5的非限制性实例中所示出，第一区段126的第一轴向宽度(W1)可以不同于或小于第二区段128的第二轴向宽度(W2)。
在图6中所示出的非限制性实例中，支柱100可以包括形成于支柱100的第三部分124中的单个隙缝110，并且可以在前边缘106与后边缘108之间径向延伸。与先前论述的隙缝类似，图6中所示出的形成于支柱100中的隙缝110可以包括键孔槽，所述键孔槽具有在两个末端开口118之间延伸的径向开口112。在非限制性实例中，支柱100可以包括第一区段126和第二区段128，所述第二区段128被配置成独立于第一区段126移动。支柱100的第一区段126可以包括和/或轴向地跨越第一部分120、第二部分122以及第三部分124的一部分。另外，支柱100的第二区段128可以包括和/或轴向地跨越第三部分124的剩余部分。如图6的非限制性实例中所示出并且不同于图5中所示出的实例，第一区段126的第一轴向宽度(W1)可以不同于或大于第二区段128的第二轴向宽度(W2)。
与本发明中关于图3和4论述的支柱100相比，图7中所示出的支柱100的非限制性实例可以包括在支柱100形成于前边缘106与后边缘108之间的部分的单一厚度或均一厚度。因此，图7中所示出的支柱100可以仅包括单个或第一部分120。隙缝110(例如，键孔槽)可以形成于支柱100中(例如，第一部分120)，并且可以在前边缘106与后边缘108之间径向延伸。与图5和6中所示出的实例类似，图7中所示出的支柱100可以包括第一区段126和第二区段128，所述第二区段128被配置成独立于第一区段126移动。支柱100的第一区段126和第二区段128可以包括和/或轴向地跨越支柱100的第一部分120的不同部分。如图7的非限制性实例中所示出，第一区段126的第一轴向宽度(W1)可以大体上类似于或等于第二区段128的第二轴向宽度(W2)。
图8中所描绘的支柱100可以大体上类似于本发明中关于图3和4所示出和论述的非限制性支柱(例如，隙缝110A、110B)。然而，图8中所描绘的支柱100的隙缝110A、110B可以不同于图3和4中所描绘的那些隙缝。具体地说并且如图8中所示出，第一隙缝110A和第二隙缝110B可以仅包括穿过支柱100形成的线性开口112。通过不包括末端开口118(参见图3)和/或不形成键孔槽孔口，图8中所描绘的支柱100的非限制性实例可以分别对支柱100邻近于第一末端102和第二末端104形成的部分提供更多硬度和/或支撑。另外，由于图8中所描绘的形成于支柱100中的隙缝110A、110B的形状或几何结构，因此支柱100支柱100的每个区段(例如，第一区段126、第二区段128)在燃气涡轮系统10(参见图1)的操作期间可以具有减小的或更少的移动能力和/或灵活性。
在图9中所示出的非限制性实例中，第一隙缝110A和第二隙缝110B可以包括额外的独特形状或几何结构。具体地说，第一隙缝110A和第二隙缝110B可以包括在末端开口118之间径向延伸的大体上弯曲开口132。具体地说，第一隙缝110A的弯曲开口132可以成形以朝向支柱100的前边缘106轴向延伸(例如，凹入)，并且第二隙缝110B的弯曲开口132可以成形以朝向后边缘108轴向延伸(例如，凸出)。由此，第一隙缝110A和第二隙缝110B的弯曲开口132还可以远离彼此轴向延伸。如图9中所示出，第一隙缝110A和第二隙缝110B可以是彼此的(轴向)镜像。
由于弯曲开口132形成隙缝110的一部分，因此支柱100的所述多个区段126、128、130可以包括不同厚度。如图9的非限制性实例中所示出，当相应区段从支柱100的末端(例如，第一末端102、第二末端104)朝向弯曲开口132的径向中心点径向移动时，第一区段126和第三区段130的厚度可以变得更小(例如，径向收敛)。第二区段128与第一区段126和第三区段130的厚度的关系可以是相反的。也就是说，当区段从支柱100的末端(例如，第一末端102、第二末端104)朝向弯曲开口132的径向中心点径向移动时，第二区段128的厚度可以变得更大(径向发散)。在另一非限制性实例中，第一隙缝110A的弯曲开口132可以成形以远离前边缘106轴向延伸，并且第二隙缝110B的弯曲开口132可以成形以远离后边缘108轴向延伸。在此非限制性实例中，上文所论述的所述多个区段126、128、130的厚度关系可以是相反的(例如，第二区段128的厚度径向收敛)。
图10描绘支柱100的第一隙缝110A和第二隙缝110B的形状或几何结构的额外非限制性实例。也就是说，第一隙缝110A和第二隙缝110B可以包括在末端开口118之间径向延伸的变化宽度的开口134。当变化宽度的开口134远离每个末端开口118径向移动时，变化宽度的开口134的宽度可以收敛或变得更小。具体地说，第一隙缝110A和第二隙缝110B的变化宽度的开口134邻近于每个末端开口118的宽度可以比邻近于变化宽度的开口134的径向中心点的宽度更大。
由于变化宽度的开口134形成隙缝110的一部分，因此支柱100的所述多个区段126、128、130可以包括不同厚度。如图10的非限制性实例中所示出，当每个区段从支柱100的末端(例如，第一末端102、第二末端104)朝向变化宽度的开口134的径向中心点径向移动时，第一区段126、第二区段128和第三区段130的厚度可以变得更大(例如，径向发散)。在另一非限制性实例中，当变化宽度的开口134远离每个末端开口118径向移动时，隙缝110的变化宽度的开口134可以成形以径向发散或变得更大。在此非限制性实例中，上文所论述的所述多个区段126、128、130的厚度关系可以是相反的(例如，所述多个区段126、128、130的厚度径向收敛)。
在各种实施例中，描述为彼此“流体连接(fluidly coupled)”或彼此“流体连通(in fluid communication)”的部件可以沿着一个或多个接口结合。在一些实施例中，这些接口可以包括不同部件之间的结合点，并且在其它情况下，这些接口可以包括牢固地和/或一体地形成的互连件。也就是说，在一些情况下，彼此“连接”的部件可以同步形成以限定单个连续构件。然而，在其它实施例中，这些连接部件可以形成为独立构件并且随后通过已知方法(例如，紧固、超声焊接、搭接)结合。
当元件或层被称为在另一元件“上”、“接合到”、“连接到”或“联接到”另一元件时，其可以直接在所述另一元件上、直接接合、连接或联接到所述另一元件，或者可以存在介入元件。相反，当元件被称为“直接在另一元件上”、“直接接合到”、“直接连接到”另一元件时，可能不存在介入元件或层。应以类似方式来解释用来描述元件之间的关系的其它词语(例如，“在...之间”对比“直接在...之间”、“邻近于”对比“直接邻近于”等)。如本发明中所使用，术语“和/或”包括相关联所列项目中的一个或多个的任何和所有组合。
本发明中所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，并且并不意图限制本发明。如本发明中所使用，除非上下文明确指示，否则单数形式“一(a/an)”和“所述”也旨在包括复数形式。进一步应当了解的是，当在本说明书中使用时，术语“包括(comprises/comprising)”指定了所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或添加。
本书面描述用实例来公开包括最佳模式的本发明，并且还使所属领域的技术人员能实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何所并入方法。本发明的可获专利的范围由权利要求书所限定，并且可包括所属领域的技术人员想到的其它实例。如果此类其它实例具有与所附权利要求书的字面语言相同的结构元件，或者如果它们包括与所附权利要求书的字面语言无实质差别的等同结构元件，那么此类其它实例意图在所附权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种用于涡轮系统的排气框架支柱，所述支柱包括：
主体，其包括前边缘和后边缘；
穿过所述主体形成的第一隙缝，所述第一隙缝在所述前边缘与所述后边缘之间径向延伸；
第一区段，其形成于所述前边缘与所述第一隙缝之间；以及
第二区段，其形成于所述后边缘与所述第一隙缝之间，所述第二区段被配置成独立于所述第一区段移动。
2.根据权利要求1所述的支柱，其特征在于，进一步包括：
穿过所述主体形成的轴向邻近于所述第一隙缝的不同的第二隙缝，所述不同的第二隙缝在所述前边缘与所述后边缘之间径向延伸。
3.根据权利要求2所述的支柱，其特征在于，所述第二区段形成于所述第一隙缝与所述不同的第二隙缝之间。
4.根据权利要求3所述的支柱，其特征在于，进一步包括：
穿过所述主体形成的位于所述后边缘与所述不同的第二隙缝之间的第三区段，所述第三区段被配置成独立于以下项移动：
所述第一区段；以及
所述第二区段。
5.根据权利要求4所述的支柱，其特征在于，所述第一区段的轴向宽度等于以下项的轴向宽度：
所述第二区段；以及
所述第三区段。
6.根据权利要求1所述的支柱，其特征在于，所述第一区段包括不同于所述第二区段的第二轴向宽度的第一轴向宽度。
7.根据权利要求1所述的支柱，其特征在于，所述隙缝包括键孔槽。
8.一种用于涡轮系统的排气框架，所述排气框架包括：
内部壳体；
外部壳体，其同心地包围所述内部壳体；以及
多个支柱，其在所述内部壳体与所述外部壳体之间径向延伸并且连接到所述内部壳体和所述外部壳体，所述多个支柱中的每一个包括：
主体，其包括前边缘和后边缘；
穿过所述主体形成的第一隙缝，所述第一隙缝在所述前边缘与所述后边缘之间径向延伸；
第一区段，其形成于所述前边缘与所述第一隙缝之间；以及
第二区段，其形成于所述后边缘与所述第一隙缝之间，所述第二区段被配置成独立于所述第一区段移动。
9.根据权利要求8所述的排气框架，其特征在于，所述多个支柱中的至少一个进一步包括：
穿过所述主体形成的轴向邻近于所述第一隙缝的不同的第二隙缝，所述不同的第二隙缝在所述前边缘与所述后边缘之间径向延伸。
10.一种涡轮系统，包括：
涡轮，其包括涡轮壳；
轴，其延伸穿过所述涡轮；以及
邻近于所述涡轮定位的排气框架，所述排气框架包括：
内部壳体，其被配置成接纳所述轴；
外部壳体，其同心地包围所述内部壳体，所述外部壳体连接到所述涡轮壳；以及
多个支柱，其在所述内部壳体与所述外部壳体之间径向延伸并且连接到所述内部壳体和所述外部壳体，所述多个支柱中的至少一个包括：
主体，其包括前边缘和后边缘；
穿过所述主体形成的第一隙缝，所述第一隙缝在所述前边缘与所述后边缘之间径向延伸；
第一区段，其形成于所述前边缘与所述第一隙缝之间；以及
第二区段，其形成于所述后边缘与所述第一隙缝之间，所述第二区段被配置成独立于所述第一区段移动。
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