ITFI20120221A1 - "exhaust gas collector and gas turbine" - Google Patents

Description

“COLLETTORE DI GAS ESAUSTI E TURBINA A GASâ€

DESCRIZIONE

Campo dell’Invenzione

Forme di realizzazione della presente descrizione riguardano generalmente motori a turbina a gas e più in particolare collettori o plenum per gas esausto.

Descrizione dell’ Arte Anteriore

Motori a turbina a gas sono diffusamente utilizzati come motori primi in applicazioni di azionamento meccanico ed anche nella generazione di potenza. Spesso vengono usati a tali scopi turbine di derivazione aeronautica. In applicazioni di trazione meccanica il motore a turbina a gas aziona una o più turbo-macchine, ad esempio un compressore o un treno di compressori. Nelle applicazioni di generazione di potenza il motore a turbina a gas à ̈ usato per azionare un generatore elettrico collegato ad una rete di distribuzione elettrica.

Il motore a turbina a gas brucia un combustibile per generare gas combusti caldi, che fluiscono attraverso una turbina di potenza per azionare un carico, ad esempio un generatore elettrico o un compressore. Ad alte velocità e temperature, il gas esausto esce dalla turbina ed entra in un diffusore di gas esausto e in un collettore di gas esausto disposto a valle del diffusore di gas esausto.

Il collettore di gas esausto à ̈ usualmente montato su e supportato dal diffusore. Vibrazioni del collettore di gas esausto vengono pertanto trasmesse al diffusore ed ai supporti del motore a turbina a gas.

Il collettore di gas esausto forma un plenum con un’apertura di esausto in comunicazione di fluido con un camino dell’esausto. L’apertura dell’esausto può essere orientata verticalmente verso l’alto o lateralmente, in funzione di vincoli di progetto imposti alla disposizione della turbina a gas. Il collettore dell’esausto deve pertanto essere progettato o adattato ogni volta allo specifico orientamento dell’apertura dell’esausto.

Le Figg.1 e 2 illustrano un motore a turbina a gas e una disposizione collettore-diffusore dell’esausto secondo l’arte corrente. In Fig.1 à ̈ illustrato uno schema di un impianto di potenza 10 con motore a turbina a gas. Un motore a turbina a gas 12, ad esempio un motore a turbina a gas di derivazione aeronautica, à ̈ accoppiato ad un complesso collettore-diffusore dell’esausto 14. Un generatore elettrico 16 à ̈ accoppiato al motore a turbina a gas 12 attraverso un collegamento 18. Il motore a turbina a gas 12, il complesso collettore-diffusore dell’esausto 14 e il generatore elettrico 16 possono essere collegati in modo sicuro ad uno skid o piastra di base 20. Aria pulita comburente à ̈ alimentata da un sistema di ingresso e filtrazione dell’aria 22. L’aria viene compressa in una sezione di compressore del motore a turbina a gas 12 e miscelata con un combustibile liquido o con un combustibile gassoso, ad esempio gas naturale. La miscela combustibile-aria viene poi incendiata in una camera di combustione del motore a turbina a gas 12. Il gas di combustione caldo e pressurizzato risultante dalla combustione della miscela aria-combustibile passa poi attraverso una pluralità di stadi di turbina nel motore a turbina a gas 12. Il gas di combustione caldo e pressurizzato farà ruotare la turbina, azionando il carico 16 attraverso il collegamento 18.

Il complesso collettore-diffusore dell’esausto 14 cattura e convoglia i gas caldi esausti per un ulteriore utilizzo, ad esempio da parte di un sistema di recupero di calore, oppure convoglia il gas esausto attraverso un camino di scarico 23.

La Fig.2 illustra una sezione di una forma di realizzazione di un complesso collettore-diffusore dell’esausto 14 secondo l’arte corrente. Il complesso collettorediffusore 14 dell’esausto comprende un diffusore assiale dell’esausto 24 accoppiato ad un collettore radiale dell’esausto 26. Il diffusore assiale dell’esausto 24 comprende mezzi per deflettere almeno parzialmente il flusso di gas esausto da una direzione assiale verso una direzione radiale per consentire l’uso del diffusore assiale dell’esausto 24 con il collettore radiale dell’esausto 26. Il diffusore assiale dell’esausto 24 illustrato ha una parete anulare 25, che gradualmente incrementa di diametro nel verso di flusso del flusso dell’esausto dal motore a turbina a gas 12 verso il collettore radiale dell’esausto 26. L’estremità di diametro minore del diffusore assiale dell’esausto 24 à ̈ accoppiata al motore a turbina a gas 12 (mostrata solo in parte in Fig.2). Il diffusore assiale dell’esausto 24 diffonde un flusso assiale del gas esausto che fluisce dal motore a turbina a gas 12. Il collettore radiale dell’esausto 26 à ̈ collegato al diffusore assiale dell’esausto 24, ad esempio per mezzo di un disco di accoppiamento 28, imbullonando circonferenzialmente il disco di accoppiamento 28 ad una flangia di ritegno compresa in una parete 30 del collettore radiale dell’esausto 26. Le forme di realizzazione di connessione con flangia e bulloni consentono al diffusore assiale dell’esausto 24 e al collettore radiale dell’esausto 26 di rimanere sicuramente collegati durante il funzionamento del motore a turbina a gas 12, mentre consentono anche la manutenzione e lo smontaggio durante i periodi di inattività del motore. Il collettore radiale dell’esausto à ̈ qualche volta supportato a sbalzo sul diffusore assiale dell’esausto. In altre forme di realizzazione note, zampe tergali sono previste per supportare il peso, in combinazione con una connessione al diffusore della turbina a gas.

Il collettore radiale dell’esausto 26 ha un plenum interno dell’esausto o camera di collettore con un’apertura orientata verticalmente verso l’alto 42 prevista in una parete superiore del plenum dell’esausto.

Sommario dell’invenzione

Secondo alcune forme di realizzazione, viene previsto un collettore dell’esausto per turbine a gas, comprendente: un plenum con una parete di ingresso del gas, un’apertura di ingresso del gas nella parete di ingresso del gas, e un’apertura di scarico del gas; una pluralità di primi connettori disposti attorno all’apertura di ingresso del gas; una pluralità di secondi connettori, disposti attorno all’apertura di ingresso del gas, generalmente opposti alla pluralità di primi connettori. La pluralità di primi connettori e la pluralità di secondi connettori sono accoppiati, cioà ̈ ciascun primo connettore à ̈ disposto contrapposto ad un corrispondente secondo connettore e viceversa. Questa disposizione consente di utilizzare selettivamente coppie di un primo connettore e di un secondo connettore per collegare il collettore dell’esausto ad un diffusore dell’esausto di una turbina a gas in una fra una pluralità di posizioni angolari alternative. Lo stesso collettore dell’esausto può così essere disposto in differenti posizioni angolari rispetto alla turbina a gas. L’orientamento dell’apertura di scarico del gas esausto può così essere selezionato in funzione dei requisiti del layout. Inoltre, la posizione angolare del collettore dell’esausto può essere modificata durante il trasporto del modulo della turbina a gas, per ridurre la dimensione complessiva e l’ingombro in pianta del modulo.

Secondo alcune forme di realizzazione, i connettori sono disposti così da limitare le sollecitazioni meccaniche applicate dal collettore dell’esausto al diffusore dell’esausto della turbina a gas. Specificamente, il carico del collettore dell’esausto può essere scaricato direttamente sullo skid della turbina a gas, mentre soltanto una limitata forza di reazione à ̈ richiesta fra il collettore dell’esausto ed il diffusore dell’esausto della turbina a gas, per supportare il collettore dell’esausto nella corretta posizione a sbalzo.

Secondo alcune forme di realizzazione, i primi connettori sono posti attorno ad un arco di una circonferenza. I secondi connettori possono anch’essi essere posizionati lungo un rispettivo arco di una circonferenza. La distanza fra il primo connettore e il secondo connettore di ciascuna coppia à ̈ costante, così che il collettore dell’esausto può essere collegato selettivamente allo stesso diffusore dell’esausto della turbina a gas in una qualsiasi di una pluralità di posizioni angolari alternative.

In alcune forme di realizzazione i primi connettori sono disposti ad una prima distanza dal centro dell’apertura di ingresso del gas e i secondi connettori sono disposti ad una seconda distanza dal centro dell’apertura di ingresso del gas del collettore dell’esausto. La seconda distanza può essere maggiore della prima distanza.

Il collettore di scarico può comprendere un anello vincolato alla parete d’ingresso del gas e circondante l’apertura di ingresso del gas. I primi connettori possono essere disposti lungo detto anello. Secondo alcune forme di realizzazione, il collettore dell’esausto può inoltre comprendere un telaio vincolato alla parete d’ingresso del gas, distanziato dall’apertura d’ingresso del gas e opposto all’apertura di scarico del gas. I secondi connettori possono essere disposti lungo detto telaio. Il telaio può avere una forma a canale o scatolare, ad esempio estendentesi lungo un arco di una circonferenza.

In alcune forme di realizzazione il plenum comprende una parete frontale opposta alla parete di ingresso del gas. La parete frontale e la parete di ingresso del gas possono essere inclinate l’una rispetto all’altra. Il telaio scatolare o a forma di canale può avere una sezione trasversale variabile così da formare una superficie piana sostanzialmente parallela alla parete frontale.

Secondo un ulteriore aspetto, viene prevista una turbina a gas comprendente una piastra di base, un diffusore dell’esausto vincolato alla piastra di base, e un collettore dell’esausto come sopra descritto. Il collettore dell’esausto à ̈ collegato alla turbina a gas per mezzo di uno dei primi connettori selezionato vincolato al diffusore dell’esausto e di uno dei secondi connettori selezionato vincolato alla piastra di base. Una parte prevalente del peso del collettore dell’esausto à ̈ così supportato da detta piastra di base attraverso il secondo connettore. Preferibilmente sostanzialmente tutto il peso del collettore dell’esausto à ̈ supportato dalla piastra di base attraverso il secondo connettore.

Caratteristiche e forme di realizzazione sono descritte qui di seguito e ulteriormente definite nelle rivendicazioni allegate, che formano parte integrale della presente descrizione. La sopra riportata breve descrizione individua caratteristiche delle varie forme di realizzazione della presente invenzione in modo che la seguente descrizione dettagliata possa essere meglio compresa e affinché i contribuiti alla tecnica possano essere meglio apprezzati. Vi sono, ovviamente, altre caratteristiche dell’invenzione che verranno descritte più avanti e che verranno esposte nelle rivendicazioni allegate. Con riferimento a ciò, prima di illustrare diverse forme di realizzazione dell’invenzione in dettaglio, si deve comprendere che le varie forme di realizzazione dell’invenzione non sono limitate nella loro applicazione ai dettagli costruttivi ed alle disposizioni di componenti descritti nella descrizione seguente o illustrati nei disegni. L’invenzione può essere attuata in altre forme di realizzazione e attuata e posta in pratica in vari modi. Inoltre si deve comprendere che la fraseologia e la terminologia qui impiegate sono soltanto ai fini descrittivi e non devono essere considerate limitative.

Gli esperti del ramo pertanto comprenderanno che il concetto su cui si basa la descrizione può essere prontamente utilizzato come base per progettare altre strutture, altri metodi e/o altri sistemi per attuare i vari scopi della presente invenzione. E’ importante, quindi, che le rivendicazioni siano considerate come comprensive di quelle costruzioni equivalenti che non escono dallo spirito e dall’ambito della presente invenzione.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Una comprensione più completa delle forme di realizzazione illustrate dell’invenzione e dei molti vantaggi conseguiti verrà ottenuta quando la suddetta invenzione verrà meglio compresa con riferimento alla descrizione dettagliata che segue in combinazione con i disegni allegati, in cui: la

Fig.1 illustra una vista laterale di un impianto generatore di potenza con un motore a turbina a gas secondo l’arte corrente; la

Fig.2 illustra una sezione di un complesso collettore-diffusore dell’esausto secondo l’arte corrente; la

Fig.3 illustra una vista laterale schematica di un impianto generatore di potenza con un motore a turbina a gas secondo una forma di realizzazione della presente descrizione; la

Fig.4 illustra una vista laterale ingrandita e parzialmente in sezione del complesso collettore-diffusore del sistema della Fig.3; la

Fig.5 illustra un ingrandimento della Fig.4; la

Fig.6 illustra un dettaglio della connessione del collettore dell’esausto alla piastra di base della turbina a gas; la

Fig.7 illustra un ingrandimento del dettaglio VII nelle Figg.8 e 9, della connessione fra il collettore dell’esausto e il diffusore dell’esausto; e le

Figg.8 e 9 illustrano viste prospettiche di posizioni alternative del collettore dell’esausto sulla piastra di base della turbina a gas.

(inserire frasi standard)

Descrizione Dettagliata di Forme di Realizzazione dell’Invenzione

La descrizione dettagliata che segue di forme di realizzazione esemplificative si riferisce ai disegni allegati. Gli stessi numeri di riferimento in disegni differenti identificano elementi uguali o simili. Inoltre, i disegni non sono necessariamente in scala. Ancora, la descrizione dettagliata che segue non limita l’invenzione. Piuttosto, l’ambito dell’invenzione à ̈ definito dalle rivendicazioni accluse.

Il riferimento in tutta la descrizione a “una forma di realizzazione†o “la forma di realizzazione†o “alcune forme di realizzazione†significa che una particolare caratteristica, struttura o elemento descritto in relazione ad una forma di realizzazione à ̈ compresa in almeno una forma di realizzazione dell’oggetto descritto. Pertanto la frase “in una forma di realizzazione†o “nella forma di realizzazione†o “in alcune forme di realizzazione†in vari punti lungo la descrizione non si riferisce necessariamente alla stessa o alle stesse forme di realizzazione. Inoltre le particolari caratteristiche, strutture od elementi possono essere combinati in qualunque modo idoneo in una o più forme di realizzazione.

In Fig.3 à ̈ illustrato uno schema di un impianto di potenza 110 con un motore a turbina a gas per la produzione di potenza elettrica. Questo sistema à ̈ presentato unicamente come una forma di realizzazione esemplificativa di una possibile applicazione dell’oggetto qui descritto. Le caratteristiche di un collettore dell’esausto come qui descritto e i vantaggi di esso possono essere sfruttati in differenti sistemi di turbine a gas, ad esempio per applicazioni di trazione meccanica, in cui il motore a turbina a gas à ̈ usato per azionare un carico quale una turbomacchina, ad esempio un compressore o un treno di compressori.

Tornando ora alla forma di realizzazione esemplificativa della Fig.3, un motore a turbina a gas, brevemente indicato anche come turbina a gas 112, per esempio un motore a turbina a gas di derivazione aeronautica, à ̈ accoppiato ad un complesso collettore-diffusore dell’esausto 114. Un generatore elettrico 116 à ̈ accoppiato al motore a turbina a gas 112 attraverso una connessione 118. Il motore a turbina a gas 112, il complesso collettore-diffusore dell’esausto 114 e il generatore elettrico 116 possono essere fissati su uno skid o piastra di base 120. Aria fresca comburente viene alimentata da un sistema di ingresso e filtrazione dell’aria 122. L’aria à ̈ compressa in una sezione di compressore del motore a turbina a gas 112 e miscelata con un combustibile liquido o un combustibile gassoso, quale un gas naturale. La miscela combustibile-aria viene quindi incendiata in una camera di combustione del motore a turbina a gas 112. Il gas combusto caldo pressurizzato che risulta dalla combustione della miscela combustibile-aria passa poi attraverso una pluralità di stadi di turbina nel motore a turbina a gas 112. Il gas di combustione caldo pressurizzato provoca la rotazione della turbina azionando il carico 116 attraverso la connessione 118.

Il complesso collettore-diffusore dell’esausto 114 cattura e convoglia il gas caldo esausto per ulteriore utilizzo, ad esempio da parte di un sistema di recupero di calore, oppure convoglia il gas esausto verso un camino di scarico 123.

Verranno ora descritte in maggiore dettaglio con riferimento alle Figg.4-9 le caratteristiche del complesso collettore-diffusore dell’esausto 114.

In Fig.4 à ̈ illustrata soltanto l’ultima porzione del motore a turbina a gas 112, cioà ̈ la turbina di potenza. Il complesso collettore-diffusore dell’esausto 114 à ̈ disposto a valle del motore a turbina a gas 112. Il complesso collettore-diffusore dell’esausto 114 può comprendere un diffusore assiale dell’esausto 124 accoppiato ad un collettore radiale dell’esausto 126. Il diffusore assiale dell’esausto 124 comprende caratteristiche per deflettere almeno parzialmente il flusso di gas esausto da una direzione assiale verso una direzione radiale per consentire l’impiego del diffusore assiale dell’esausto 124 con il collettore radiale dell’esausto 126. Queste caratteristiche non verranno descritte in dettaglio in questa sede, poiché esse sono ben note agli esperti del ramo.

Il diffusore assiale dell’esausto 124 illustrato ha una parete anulare 125, che aumenta gradualmente di diametro nel verso di flusso F dell’esausto dal motore a turbina a gas 112 verso il collettore radiale dell’esausto 126. La estremità a diametro minore del diffusore assiale dell’esausto 124 à ̈ accoppiata al motore a turbina a gas 112 (solo parzialmente mostrato in Fig.4). Il diffusore assiale dell’esausto 124 diffonde un flusso assiale del gas esausto che fluisce dal motore a turbina a gas 112. Il collettore radiale dell’esausto 126 à ̈ collegato alla piastra di base 120 della turbina a gas ed al diffusore assiale dell’esausto 124 nel modo che verrà descritto in maggior dettaglio più avanti.

Il diffusore assiale dell’esausto 124 può essere vincolato allo skid o piastra di base 120 della turbina a gas per mezzo di una coppia di staffe 128. Il diffusore assiale dell’esausto 124 può essere incernierato a dette due staffe 128 attorno ad un asse orizzontale trasversale B-B (Figg.8 e 9). Può essere inoltre previsto un supporto 130 in cui il diffusore dell’esausto à ̈ disposto liberamente scorrevole. Il supporto 130 fornisce una forza di reazione trasversale nel caso di sbilanciamento del rotore.

Il diffusore 124 dell’esausto può comprendere una flangia anulare o anello terminale 127 disposto all’estremità di maggiore diametro, rivolta verso il collettore dell’esausto 127. La flangia anulare 127 circonda sostanzialmente l’uscita del diffusore dell’esausto. Nella posizione più alta della flangia anulare 127 un primo organo connettore 129 à ̈ vincolato al diffusore dell’esausto 124. Una forma di realizzazione esemplificativa del primo organo connettore 129 à ̈ illustrata in dettaglio in Fig.7. Il primo organo connettore 129 può comprendere una piastra 131 avvitata alla flangia anulare 127 per mezzo di una pluralità di viti 133. Uno spessore 134 può essere previsto fra la piastra 133 e la flangia anulare 127. La piastra 131 può essere rigidamente vincolata a o formata integralmente con un’appendice 137 che sporge in una direzione sostanzialmente radiale dalla flangia anulare 127. L’appendice 137 forma parte di una prima disposizione di connessione per collegare il collettore dell’esausto 126 al diffusore dell’esausto 124 come verrà illustrato in maggiore dettaglio nel seguito.

Il collettore dell’esausto 126 comprende una parete di ingresso del gas 135 ed una contrapposta parete frontale 138, opposta alla parete di ingresso del gas 135. La parete di ingresso del gas à ̈ orientata verso il diffusore dell’esausto 124 ed à ̈ provvista di un’apertura di ingresso del gas 139. Una camera del collettore o plenum del collettore 141 può essere previsto nel collettore dell’esausto 126. La camera del collettore 141 può essere delimitata dalla parete di ingresso del gas 135, dalla parete frontale 138 e da pareti laterali 143 (Figg.8 e 9). La parete laterale 143 può essere aperta in 143A formando un’apertura di scarico del gas 143A. In una forma di realizzazione esemplificativa l’apertura di scarico del gas 143A à ̈ rettangolare.

In alcune forme di realizzazione, la parete di ingresso del gas 135 e la parete frontale 138 del collettore dell’esausto sono non parallele. La parete di ingresso del gas 135 e la parete frontale 138 possono essere inclinate l’una rispetto all’altra in una disposizione convergente-divergente, così che la camera del collettore 141 ha una dimensione, nella direzione assiale della turbina a gas, che decresce dall’apertura di scarico del gas 143A verso l’estremità della camera del collettore 141 opposta rispetto all’apertura di scarico del gas 143A.

Il volume interno della camera del collettore 141 può essere anulare. Nella camera del collettore 141 può essere disposta una parete centrale 145. In alcune forme di realizzazione la parete centrale ha la forma di un solido di rivoluzione. Nella forma di realizzazione illustrata nei disegni la parete centrale 145 ha una porzione 145A di forma troncoconica ed à ̈ collegata all’estremità a diametro maggiore della porzione troncoconica alla parete frontale 138 per mezzo di una porzione di parete stondata 145B. La parete centrale 145 si estende attraverso l’apertura di ingresso del gas 139, in modo sostanzialmente coassiale all’asse di rotazione A-A del motore a turbina a gas 112.

Un manicotto vantaggiosamente sostanzialmente cilindrico 147 può essere inserito nell’apertura di ingresso del gas 139 e vincolato rigidamente alla parete di ingresso del gas 135. Il manicotto 147 à ̈ sostanzialmente coassiale alla parete centrale 145, così che viene formato un passaggio di ingresso anulare del gas fra la parete centrale o interna 145 e il manicotto 147, detto passaggio di ingresso anulare del gas mettendo in comunicazione di fluido l’interno del diffusore dell’esausto 124 con la camera del collettore 141.

Lungo l’estremità del manicotto 147 rivolta verso il motore a turbina a gas 112 à ̈ prevista una flangia interna 149. Lungo la flangia interna 149 à ̈ disposta una pluralità di coppie di fori 151. In alcune forme di realizzazione possono essere disposte tre coppie di fori 151, distanziate l’una dall’altra di circa 45°. Come verrà spiegato in maggiore dettaglio nel seguito, una di dette coppie di fori può essere selezionata per collegare il collettore dell’esausto al motore a turbina a gas in una posizione angolare selezionata.

Ciascuna coppia di fori 151 può essere usata per ancorare il collettore dell’esausto 126 al diffusore dell’esausto 124 per mezzo dell’appendice 137. Come mostrato nell’ingrandimento di Fig.7, il collegamento fra il collettore dell’esausto 126 e l’appendice 137 à ̈ realizzato tramite un componente a forcella 153, che può essere avvitato alla flangia interna 149 per mezzo di due viti 155 impegnantisi nella coppia selezionata di fori 151. Il componente a forcella 153 à ̈ disposto in modo tale che i due rebbi di essa sono disposti sui due lati dell’appendice 137. La piastra di fissaggio 157 à ̈ avvitata ai rebbi contrapposti del componente a forcella 153 per formare un telaio chiuso, che circonda l’appendice 137. Il componente a forcella 153 insieme all’appendice 137 forma il primo organo di connessione per collegare il collettore dell’esausto 126 al diffusore dell’esausto 124.

Le coppie di fori 151 sono disposte lungo una circonferenza ad una distanza costante dall’asse del manicotto 137 e pertanto dall’asse del passaggio di ingresso anulare del gas formato dal manicotto 147 e dalla parete centrale 145 disposti coassialmente. Il collettore dell’esausto 126 può pertanto essere vincolato sull’appendice 137 in una qualsiasi di una pluralità di posizioni angolari definite dalle coppie di fori 151, in ciascuna posizione il collettore dell’esausto 126 essendo sostanzialmente coassiale rispetto al diffusore dell’esausto 124.

Le coppie di fori 151 formano pertanto una pluralità di primi connettori per collegare il collettore dell’esausto 126 al motore a turbina a gas 112 e più specificamente al diffusore dell’esausto 124 di quest’ultimo.

Il collettore dell’esausto 126 può inoltre essere provvisto di una pluralità di secondi connettori, disposti per collegare il collettore dell’esausto 126 alla piastra di base o skid 120 del motore a turbina a gas 112. In alcune forme di realizzazione, detta pluralità di secondi connettori possono essere disposti lungo una circonferenza centrata sull’asse del motore a turbina a gas 112 e sull’asse del passaggio di ingresso anulare del gas fra il manicotto 147 e la parete centrale 145. Come mostrato ad esempio nelle Figg.8 e 9, un telaio 161 à ̈ collegato alla superficie esterna della parete di ingresso del gas 135. Il telaio può avere una forma semicircolare ed essere centrato sull’asse A-A del motore a turbina a gas 112 quando il collettore dell’esausto 126 à ̈ montato sul diffusore dell’esausto 124. In altre forme di realizzazione, il telaio 161 può estendersi per meno di una semicirconferenza, ad esempio per 90°. In generale, il telaio 161 à ̈ posizionato opposto alle coppie di fori 151 rispetto all’asse A-A del motore a turbina a gas 112.

Lungo il telaio 161 à ̈ prevista una pluralità di secondi connettori, il numero di detti secondi connettori essendo uguale al numero di detti primi connettori. Pertanto, per ciascuna coppia di fori 151 à ̈ previsto un secondo connettore sul telaio 161. Ciascun secondo connettore può comprendere un foro 163 nel telaio 161. Il passo angolare fra i fori 161 à ̈ lo stesso del passo angolare fra coppie di fori 151. Vengono pertanto formate coppie di primi e secondi connettori. Ciascun primo connettore 151 corrisponde ad un secondo connettore 163 e la distanza fra coppie di primi e secondi connettori 151, 163 à ̈ costante.

Ciascun secondo connettore può cooperare con un secondo organo di connessione 171 previsto per collegare il collettore dell’esausto 126 al motore a turbina a gas 112 e al diffusore dell’esausto 124. Il secondo organo connettore 171 à ̈ vincolato alla piastra di base o skid 120 del motore a turbina a gas 112.

Il secondo organo di connessione 171 può comprendere un perno estendentesi sostanzialmente orizzontalmente 183, che può essere inserito selettivamente nell’uno o nell’altro di detti fori 161 formanti i secondi connettori sul lato del collettore dell’esausto. La disposizione perno-foro così ottenuta forma un vincolo fra il collettore dell’esausto 126 e lo skid o piastra di base 120, che à ̈ capace di supportare carichi verticali. Oltre alla connessione meccanica fornita dalla connessione perno-foro descritta sopra, il secondo organo di connessione 171 può inoltre comprendere una piastra 175 con fori passanti, per avvitare la piastra 175 ad una contropiastra 177 disposta all’interno del telaio 161. Questa connessione a vite fornisce ulteriore stabilità al vincolo fra lo skid o piastra di base 120 e il collettore dell’esausto 126.

Il telaio 161 può essere scatolare. In alcune forme di realizzazione, il telaio 161 può avere una sezione trasversale rettangolare o ad U, come mostrato in particolare in Fig.5. La contro-piastra 177 disposta nel telaio 161 può essere alloggiata nello spazio vuoto formato dalla struttura scatolare del telaio. La contro-piastra 177 può essere fissata ed estendersi lungo l’intero sviluppo del telaio 161. Essa può essere provvista di fori filettati, ad esempio quattro fori filettati, per viti 179.

Quando la parete d’ingresso del gas 135 à ̈ inclinata (non ortogonale) rispetto all’asse del motore a turbina a gas 112, come nella forma di realizzazione esemplificativa mostrata nei disegni, il telaio scatolare 161 ha preferibilmente una forma tale per cui la superficie 161A del telaio 161 dove sono previsti fori 163 à ̈ ortogonale all’asse A-A della turbina a gas, quando il collettore dell’esausto à ̈ in condizioni montate.

La pluralità di primi e secondi connettori 151, 163 previsti attorno al passaggio di ingresso del gas anulare del collettore dell’esausto consentono al collettore dell’esausto di essere collegato alla piastra di base o skid 120 e al diffusore dell’esausto 124 in una di più posizioni angolari. Due di tali posizioni angolari sono mostrate nelle Figg.8 e 9. In Fig.8 il collettore dell’esausto 126 à ̈ montato in modo tale che l’apertura di scarico del gas 143A à ̈ orientata verticalmente verso l’alto. In Fig.9 il collettore dell’esausto 126 à ̈ montato con l’apertura di scarico del gas 143A orientata lateralmente in una direzione orizzontale. Le due posizioni sono pertanto sfasate angolarmente di 90°. Può essere selezionata l’una o l’altra delle due posizioni, ad esempio in funzione della disposizione del camino di scarico 123. Se il camino di scarico 123 à ̈ disposto al di sopra del motore a turbina a gas 112, viene scelta la configurazione della Fig.8. Se il camino di scarico à ̈ disposto lateralmente alla turbina a gas verrà preferita la configurazione della Fig.9. Sono possibili ulteriori posizioni angolari. Ad esempio una ulteriore posizione angolare, in cui l’apertura di scarico del gas 143A à ̈ orientata orizzontalmente ma opposta rispetto alla posizione della Fig.9, può essere ottenuta ruotando il collettore dell’esausto di 180° rispetto alla configurazione della Fig.9, ad esempio se il camino di scarico à ̈ disposto sul lato opposto del motore a turbina a gas 112.

In alcune forme di realizzazione, il collettore dell’esausto può avere una prima dimensione trasversale minore ed una seconda dimensione trasversale maggiore. In Fig.8 il collettore dell’esausto 126 à ̈ montato con la dimensione trasversale minore orientata orizzontalmente, mentre in Fig.9 la dimensione orizzontale à ̈ quella maggiore. Se viene scelta la configurazione della Fig.9, il trasporto del modulo del motore a turbina a gas, comprendente il motore a turbina a gas 112 e lo skid 120, può essere effettuato con il collettore dell’esausto 126 nella configurazione di Fig.8 per ridurre la dimensione trasversale orizzontale del modulo e rendere più facile il trasporto. Sul sito il collettore dell’esausto può essere svincolato dal diffusore dell’esausto, ruotato di 90° e rimontato nella configurazione finale della Fig.9.

La disposizione e configurazione dei primi connettori e dei secondi connettori à ̈ tale per cui una volta montato il vincolo inferiore, rappresentato dal secondo organo connettore 171 sullo skid o piastra di base 120 e dal relativo secondo connettore sul collettore dell’esausto, detto vincolo inferiore trasmette forze di vincolo sia orizzontali che verticali. Sostanzialmente l’intero peso del collettore dell’esausto à ̈ così trasmesso attraverso il secondo connettore allo skid o piastra di base della turbina a gas, piuttosto che al diffusore dell’esausto. Vibrazioni generate nel collettore dell’esausto generano sollecitazioni vincolari sul vincolo inferiore fra il collettore dell’esausto 126 e lo skid o piastra di base 120 e non influiscono negativamente sui supporti o altri componenti della turbomacchina 112. Il vincolo diretto fra il collettore dell’esausto 126 e il diffusore dell’esausto 124 fornito dal primo organo connettore 137, 153 e dal primo connettore 151 selezionato sul collettore dell’esausto 126 à ̈ tale che soltanto forze orizzontali ma non carichi verticali vengono trasmesse direttamente dal collettore dell’esausto 126 al diffusore dell’esausto 124. Il diffusore dell’esausto rimane pertanto ampiamente libero da carichi addizionali, sia statici che dinamici, generati dal collettore dell’esausto 126. Più specificamente, poiché il collettore dell’esausto 126 à ̈ montato a sbalzo, cioà ̈ sporgente rispetto alla piastra di base 120, una forza vincolare orizzontale limitata à ̈ fornita dal vincolo superiore offerto dal primo organo di connessione, detta forza vincolare orizzontale generando una coppia sufficiente a bilanciare il momento generato dal peso del collettore dell’esausto 126.

Mentre le forme di realizzazione descritte dell’oggetto qui illustrato sono state mostrate nei disegni e descritte integralmente in quanto sopra con particolari e dettagli in relazione a diverse forme di realizzazione esemplificative, gli esperti nell’arte comprenderanno che molte modifiche, cambiamenti e omissioni sono possibili senza uscire materialmente dagli insegnamenti innovativi, dai principi e dai concetti sopra esposti, e dai vantaggi dell’oggetto definito nelle rivendicazioni allegate. Pertanto l’ambito effettivo delle innovazioni descritte deve essere determinato soltanto in base alla più ampia interpretazione delle rivendicazioni allegate, così da comprendere tutte le modifiche, i cambiamenti e le omissioni. Inoltre, l’ordine o sequenza di qualunque fase di metodo o processo può essere variata o ridisposta secondo forme di realizzazione alternative.

Claims (17)

1. “COLLETTORE DI GAS ESAUSTI E TURBINA A GAS†Rivendicazioni 1) Un collettore dell’esausto per turbine a gas, comprendente: un plenum con una parete di ingresso del gas, una apertura di ingresso del gas in detta parete di ingresso del gas, e un’apertura di scarico del gas; una pluralità di primi connettori disposti attorno a detta apertura di ingresso del gas; una pluralità di secondi connettori, disposti attorno a detta apertura di ingresso del gas, generalmente opposti a detta pluralità di primi connettori; in cui detta pluralità di primi connettori e detta pluralità di secondi connettori sono accoppiati; ed in cui coppie di un primo connettore e di un secondo connettore sono selettivamente impiegabili per montare detto collettore dell’esausto su un diffusore dell’esausto di una turbina a gas in una posizione angolare selezionata fra una pluralità di posizioni angolari.
2. 2) Collettore dell’esausto secondo la rivendicazione 1, in cui: detti primi connettori sono posizionati lungo un arco di una circonferenza; detti secondi connettori sono posizionati lungo un arco di una circonferenza; la distanza fra i primi connettori e i secondi connettori di ciascuna coppia essendo costante.
3. 3) Collettore dell’esausto secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detti primi connettori sono disposti ad una prima distanza da un centro di detta apertura di ingresso del gas e detti secondi connettori sono disposti ad una seconda distanza dal centro di detta apertura di ingresso del gas.
4. 4) Collettore dell’esausto secondo la rivendicazione 1, 2 o 3, comprendente un anello vincolato a detta parete di ingresso del gas e circondante detta apertura di ingresso del gas, detta pluralità di primi connettori essendo disposti lungo detto anello.
5. 5) Collettore dell’esausto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente un telaio vincolato a detta parete di ingresso del gas, a distan za rispetto all’apertura di ingresso del gas e opposto a detta apertura di scarico del gas, detta pluralità di secondi connettori essendo disposti lungo detto telaio.
6. 6) Collettore dell’esausto secondo la rivendicazione 5, in cui detto telaio à ̈ scatolare.
7. 7) Collettore dell’esausto secondo la rivendicazione 6, in cui: detto plenum comprende una parete frontale opposta a detta parete d’ingresso del gas; detta parete frontale e detta parete di ingresso del gas sono inclinate l’una rispetto all’altra; e detto telaio scatolare ha una dimensione trasversale variabile formante una superficie piana sostanzialmente parallela a detta parete frontale.
8. 8) Collettore dell’esausto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti primi connettori sono realizzati e configurati per supportare carichi orizzontali ma non carichi verticali.
9. 9) Collettore dell’esausto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti secondi connettori sono realizzati e configurati per supportare carichi verticali.
10. 10) Collettore dell’esausto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui ciascun primo connettore comprende fori per una connessione a vite di un componente a forcella.
11. 11) Collettore dell’esausto come da una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui ciascun secondo connettore comprende un foro.
12. 12) Collettore dell’esausto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti primi connettori sono distribuiti lungo un arco di almeno circa 90°, e preferibilmente di almeno circa 180°, e detti secondi connettori sono distribuiti lungo un arco di almeno circa 90°, e preferibilmente di almeno circa 180°.
13. 13) Una turbina a gas comprendente una piastra di base, un diffusore dell’esausto vincolato alla detta piastra di base, un collettore dell’esausto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti; in cui detto collettore dell’esausto à ̈ collegato a detta turbina a gas per mezzo di uno di detti primi connettori selezionato vincolato a detto diffusore dell’esausto e da uno di detti secondi connettori selezionato vincolato a detta piastra di base.
14. 14) Turbina a gas secondo la rivendicazione 13, in cui il peso di detto collettore dell’esausto à ̈ sostanzialmente e integralmente supportato da detta piastra di base attraverso detto secondo connettore.
15. 15) Turbina a gas secondo la rivendicazione 13 o 14, in cui: detto diffusore dell’esausto comprende un primo organo di connessione configurato e disposto per cooperare con un primo connettore selezionato; e detta piastra di base comprende un secondo organo connettore configurato e disposto per cooperare con un secondo connettore selezionato.
16. 16) Turbina a gas come da rivendicazione 15, in cui detto primo organo connettore à ̈ disposto su detto diffusore dell’esausto contrapposto a detta piastra di base.
17. 17) Turbina a gas come da rivendicazione 15 o 16, in cui detto secondo organo di connessione comprende un perno impegnantesi selettivamente in un corrispondente foro di un secondo connettore selezionato.