CN1796728A - 游标管阻塞器 - Google Patents

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CN1796728A
CN1796728A CN200510124982.6A CN200510124982A CN1796728A CN 1796728 A CN1796728 A CN 1796728A CN 200510124982 A CN200510124982 A CN 200510124982A CN 1796728 A CN1796728 A CN 1796728A
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T·A·斯万森
J·E·琼斯
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Abstract

一种游标管阻塞器，其包括多个叶片，每一叶片具有宽度并包括限定多个气体路径的前部和后部，通过多个宽度分离多个叶片的每一个，以及介于前部和后部之间的可旋转可移动环，所述环包括多个开口，每一开口具有宽度，其中多个叶片的一个的宽度不同于多个叶片的另一个的宽度。

Description

游标管阻塞器
美国政府权利
本申请通过美国海军授予的契约N00019-02-C-3003下的美国政府支持而做出。美国政府具有本发明中的具体权利。
技术领域
本申请涉及一种设备及用于使用这种设备的方法，其用于控制燃气轮机中的气体流动路径面积。更具体地，本发明涉及一种用于提供通过利用游标管阻塞器而控制燃气轮机的非线性流动路径面积的设备。
背景技术
当操作燃气轮机时，常常期望通过外部管和内部支持结构之间的第二流动路径控制气体流动的量。实现这种控制的一种普通做法是安装用于调节气体可以通过其流动的区域的设备。这种流动阻塞器一般包括具有多个开口的可旋转部件，其可以旋转以控制气体通过其流动的开口区域的尺寸。参照图1，说明了这样的一种设备。在环或每一叶片与其周围均匀距离w而分离的环的周围圆周连接有多个叶片21。每一叶片由前部15和后部13形成，其一起形成翼型叶片21。在每一个前部15和每一个后部13之间定位有可旋转的可移动环11。可旋转的可移动环11具有一系列开口17，每一开口宽度为w，并被间隔开，从而通常对应于每一对邻近叶片21之间的距离w。
参照图4a，说明了看后部并且直接朝向后部13的前沿23的游标管阻塞器10的一部分的图示。为了帮助目测，没有示出每一叶片21的前部15。当可旋转可移动环11的开口17与相邻叶片21之间的空间对准(align)时，流动阻塞器10在完全开放的位置中，因此产生由全部未阻塞开口17之和构成的最大开口。参照图4b，很明显，当旋转可旋转可移动环11时，基本上减小了全部开口17的未阻塞部分之和。
最希望提供一种流动阻塞器，其在需要时提供气体流动的完全或者近似完全的阻塞，或者当需要小的阻塞时引起很小的阻塞。此外，常常是下面的情况：存在沿着燃气轮机的中心轴19串联设置的几个流动阻塞器。基于其中机器工作的飞行包络线，将调节不同的流动阻塞器，以提供气体通过其流动的不同的开口区域。不幸的是，典型地存在可旋转可移动环11的角度旋转和气体通过其流动的合成开口的尺寸之间的线性关系。结果，在其中一种理想是很好地控制开口面积，以仅提供气体通过其流动的小的面积的例子中，可旋转可移动环11的小的角度调节导致气体通过其流动的开口面积中的较大的差别。
因此需要一种流动阻塞器10，以及用于使用这种流动阻塞器的方法，其允许气体能够通过其流动的可调节的开口尺寸具有宽阔范围，同时考虑到当期望小的开口尺寸时对开口很好的控制。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种设备及用于使用这种设备的方法，其用于控制燃气轮机中的气体流动路径面积。更具体地，本发明涉及一种用于提供通过游标管阻塞器的使用而控制燃气轮机的非线性流动路径面积的设备。
依据本发明，一种游标管阻塞器，其包括：多个叶片，所述多个叶片的每一个具有宽度并包括限定多个气体路径的前部和后部，所述多个叶片的每一个通过多个宽度分离；以及介于前部和后部之间的可旋转可移动环，所述环包括多个开口，每一开口具有宽度，其中多个叶片中的一个的宽度不同于多个叶片中的另一个的宽度。
进一步依据本发明，一种通过气体流动路径控制气体流动的方法，其包括步骤：提供多个叶片，所述多个叶片的每一个具有宽度并包括限定多个气体路径的前部和后部，所述多个叶片的每一个通过多个宽度分离；提供介于前部和后部之间的可旋转可移动环，所述环包括多个开口，每一开口具有宽度；其中多个叶片中一个的宽度不同于多个叶片中的另一个的宽度，围绕中心轴旋转可旋转可移动环，以至少部分阻塞通过多个气体路径的气体的流动。
附图说明
图1：现有技术中已知的分开叶片流动阻塞器的透视图；
图2：本发明的游标管阻塞器的侧视图；
图3：本发明的游标管阻塞器的透视图；
图4a：在完全开放位置中示出的现有技术中已知的流动阻塞器的说明图；
图4b：在部分关闭位置中示出的现有技术中已知的流动阻塞器的说明图；
图5a：在完全开放位置中示出的本发明的流动阻塞器的说明图；
图5b：在部分关闭位置中示出的本发明的流动阻塞器的说明图；
图6：说明了示出了气体可以相对于可旋转可移动环的径向位移而通过其流动的本发明的流动阻塞器的开口面积之间的非线性关系的图示。
具体实施方式
本发明的教导是提供一种游标管阻塞器，所述游标管阻塞器由宽度改变的叶片和可旋转可移动环构成，以控制管阻塞面积的尺寸。多个叶片圆周设置于燃气轮机的中心轴周围。每一个叶片由后部和前部形成。在后部和前部之间定位可旋转可移动环，所述环包括开口，气体通过所述开口流动。象现有技术，可旋转可移动环中的开口可以与邻近叶片之间的空间对准，以使气体能够在叶片的每一个之间统治性无妨碍地流动。然而，不象现有技术，本发明的游标管阻塞器由其宽度彼此不同的叶片组成的。结果，叶片之间的间距与现有技术的叶片之间的恒定间距相反，是变化的。叶片的这种不同的宽度和叶片之间的间距考虑到从完全开放位置可旋转可移动环的旋转和气体通过其间流动的可旋转可移动环中的开口形成的总面积之间的非线性关系。选择叶片的宽度和叶片之间的间距，从而以一种方式提供这种非线性关系，使当以限制性模式操作管阻塞器时实现对开口面积的非常好的控制。通过限制性模式，这意味着定位可旋转可移动环，以使在完全开放位置中定位时叶片之间的可旋转可移动环中的暴露开口相对于可旋转可移动环中开口的总和是小的。
参照图3，说明本发明的游标管阻塞器31。游标管阻塞器由多个叶片21构成，每一叶片由前部15和后部13形成。前部15和后部13分别圆周设置于前环33和后环35周围。前环33和后环35都基本上是相等的直径，并设置于涡轮机的中心轴19周围。结果，在如图2所示的燃气轮机的外部管29和内部支持结构27之间的第二流动路径中定位由前部15和后部13构成的每一个叶片21。在前环33和后环35之间设置可旋转可移动环11。可旋转可移动环11同样圆周设置于燃气轮机的中心轴19的周围。需要指出，游标管阻塞器31的叶片21是不同的宽度。例如，后部13和后部13′分别是宽度Y和Y′，Y和Y′是不相等的。类似地，通过不均匀的距离分离叶片21。需要特别指出，后部13″和后部13′之间的距离等于W′的宽度，同时通过W的距离分离后部13′和后部13之间的距离。W不等于W′。
在前环33和后环35之间设置可旋转可移动环11，设置多个开口17装入其中。选择单独开口17的宽度和这种开口17之间的距离，以使在至少一个位置中，可旋转可移动环11可以旋转进入如图3所示的完全开放位置。通过“完全开放位置”，它意味着在这种位置中，包括不被任何前部15阻塞的每一个单独的开口17的面积总和为最大。优选地，在完全开放位置中，任何两个邻近叶片21之间形成的扩张统治性地对应于单独的开口17，从而使气体能够在叶片21之间实际上无妨碍地流动。
参照图5a说明看后部并且直接朝向后部13的前沿23的游标管阻塞器31的一部分的图示。为了帮助目测，没有示出每一叶片21的前部15。当可旋转可移动环11的开口17与邻近叶片21之间的空间对准时，流动阻塞器10在完全开放位置中，因此产生由全部未阻塞开口17的和构成的最大开口。参照图5b，很明显，当旋转可旋转可移动环11时，基本上减小了全部开口17的未阻塞部分的和。此外，很明显地，完全开放位置之外的可旋转可移动环11的移动导致不同宽度的多个开口17、17′。这些不同的开口17宽度的结果是：导致可旋转可移动环11的旋转度和由气体可以通过其流动的每一单独开口17形成的开口面积的总和之间的非线性关系。
参照图6，说明了示出了相对于可旋转可移动环11的角旋转，由本发明的游标管阻塞器的开口17产生的开口面积之间的关系的示范性图示。X轴表示可旋转可移动环11从完全开放位置的线性位移。当可旋转可移动环11的在完全开放位置中时，它不具有位移。在说明的例子中，当在完全开放位置中时，游标管阻塞器提供气体能够通过其流动的开口的180单位2。随着通过旋转距离增大可旋转可移动环11的位移，通过开口17产生的开口面积减小。需要指出，该减小主要是线性的，直至到达非线性区域61。非线性区域61是在其中远离完全开放位置的可旋转可移动环11的进一步的位移导致通过开口17产生的开口面积中的较缓慢减小的区域。结果，当通过开口17产生的总开口面积变小时，可旋转可移动环11的相对大的旋转移动导致气体能够通过其流动的开口面积中的小的减小。这提供了对开口面积的很好的控制。在描绘的实施例中，选择叶片21和游标管阻塞器31的开口17之间的间距，以使在它的最小开放位置中，由未阻塞开口17形成的气体可以通过其流动的开口面积不接近零，而是趋于在最小开口面积区域61过程中观测的最小开口面积值65。
显而易见，已经依据本发明提供了用于提供完全满足先前于此阐述的目的、手段和优点的燃气轮机的非线性流动路径面积控制的设备。虽然具体实施例的内容中已经说明了本发明，但其它替代、修改和变形对一已经阅读了前面的说明的本领域普通技术人员是显而易见的。因此，本发明意欲包括这些替代、修改和变形，只要其落入所附权利要求的宽阔的范围。

Claims (10)

1、一种游标管阻塞器，其包括：
多个叶片，所述多个叶片的每一个具有宽度并包括限定多个气体路径的前部和后部，所述多个叶片的每一个通过多个宽度分离；以及
介于所述前部和所述后部之间的可旋转可移动环，所述环具有多个开口，每一开口具有宽度；
其中所述多个叶片中的一个的所述宽度不同于所述多个叶片中的另一个的所述宽度。
2、权利要求1的游标管阻塞器，其中所述多个开口中的一个的所述宽度不同于所述多个开口中的另一个的所述宽度。
3、权利要求1的游标管阻塞器，其中所述可旋转可移动环可以围绕中心轴旋转一旋转距离。
4、权利要求3的游标管阻塞器，其中可以在完全开放位置中定位所述可移动环。
5、权利要求3的游标管阻塞器，其中所述可旋转可移动环可以围绕所述中心轴旋转，以提供在不被所述多个叶片的一个阻塞的所述多个所述开口与所述旋转距离之间的普通线性关系。
6、权利要求3的游标管阻塞器，其中所述可旋转可移动环可以围绕所述中心轴旋转，以提供在不被所述多个叶片的一个阻塞的所述多个所述开口与所述旋转距离之间的普通非线性关系。
7、权利要求1的游标管阻塞器，其中所述多个叶片的每一个具有翼型。
8、权利要求1的游标管阻塞器，其中所述多个叶片的每一个定位在燃气轮机的流动路径中。
9、权利要求9的游标管阻塞器，其中所述流动路径是第二流动路径。
10、一种通过气体流动路径控制气体流动的方法，其包括下面的步骤：
提供多个叶片，所述多个叶片的每一个具有宽度并包括限定多个气体路径的前部和后部，所述多个叶片的每一个通过多个宽度分离；
提供介于所述前部和所述后部之间的可旋转可移动环，所述环具有多个开口，每一开口具有宽度；其中所述多个叶片中的一个的所述宽度不同于所述多个叶片中的另一个的所述宽度；
围绕中心轴旋转所述可旋转可移动环，以至少部分地阻塞通过所述多个气体路径的气体的流动。
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