RU2500891C2

RU2500891C2 - Система вентиляции и способ ее сборки

Info

Publication number: RU2500891C2
Application number: RU2009107502/12A
Authority: RU
Inventors: Ричард Линн ЛАУД; Карлос Андрес РОДРИГЕС; Тимоти Эндрю МЕЛСЕРТ
Original assignee: Дженерал Электрик Компани
Priority date: 2008-03-03
Filing date: 2009-03-02
Publication date: 2013-12-10
Also published as: FR2928184A1; DE102009003558A1; RU2009107502A; US8858168B2; DE102009003558B4; FR2928184B1; US20090220336A1; JP5426187B2; JP2010216662A

Abstract

Вентиляционное устройство (14) для использования с вращательным элементом (18) включает в себя кожух (16), включающий в себя крышку и выпускной участок, проходящий от крышки. Крышка - полая и образует внутри себя полость. Внутренняя часть выпускного участка сообщается с полостью. Крышка включает в себя наружную поверхность (58), содержащую, по меньшей мере, одно из отверстий - первое (38) и второе (42), при этом первое и второе отверстия могут пропускать через себя текучую среду (62). Вращающийся элемент (18) продолжается, по меньшей мере, частично через первое и/или второе отверстие, так что вращение упомянутого вращающегося элемента создает закручивание потока текучей среды, заставляющее ее проходить внутрь через первое и/или второе отверстие и наружу через упомянутый выпускной участок. Технический результат заключается в исключении нагревания кожуха вентилятора. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Область техники данного изобретения в общем и целом относится к системам вентиляции, а конкретнее к способу и системе вентиляции кожуха силового блока в электростанции.

По меньшей мере, некоторые известные электростанции включают в себя паровую турбину, электрогенератор и вращающийся элемент, такой как вал, который сцепляет паровую турбину с электрогенератором. Во многих электростанциях при сжигании горючего топлива, такого как уголь, получается тепловая энергия, которая кипятит воду для производства пара. Пар пропускают через турбину, которая преобразует тепловую энергию в механическую посредством вращения вращающегося элемента, сцепляющего турбину с электрогенератором. Вращение вращающегося элемента приводит во вращение электрогенератор, производя электричество.

В процессе работы вращение вращающегося элемента порождает тепло и шум из-за трения между поверхностями вращающегося элемента и окружающим воздухом, и уровень шума может сделать условия работы неблагоприятными. Для снижения уровня шума, по меньшей мере, в некоторых известных системах применяется охватывающий кожух, расположенный вокруг вращающегося элемента. Однако, хотя уровень шума может и снизиться, тепло, выделяемое при вращении вращающегося элемента, может с течением времени создать внутри охватывающего кожуха избыточную температуру.

Для предотвращения возникновения избыточных температур внутри охватывающего кожуха, по меньшей мере, некоторые известные охватывающие кожухи вентилируют. Однако известные системы вентиляции могут потребовать увеличения опорной поверхности, повысить издержки, связанные со сборкой, обслуживанием и эксплуатацией системы, и снизить эффективность эксплуатации системы.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно одному из объектов, обеспечен способ сборки системы вентиляции. Способ включает в себя обеспечение вентиляционного кожуха, включающего в себя крышку и выпускной участок, проходящий от крышки. Крышка включает в себя первое отверстие, противолежащее второе отверстие и полость, расположенную внутри нее, причем внутренняя часть выпускного участка сообщается по потоку с упомянутой полостью крышки. Способ также включает в себя, по меньшей мере, частичное соединение вращающегося элемента с вентиляционным кожухом, причем упомянутый вращающийся элемент проходит, по меньшей мере, через первое и/или второе отверстие, при этом вращение упомянутого вращающегося элемента создает закручивание потока текучей среды, заставляющее ее проходить через участок упомянутого вращающегося элемента и первое и/или второе отверстие.

Согласно другому объекту, обеспечено вентиляционное устройство для использования с вращательным элементом. Вентиляционное устройство включает в себя кожух, содержащий крышку и выпускной участок, проходящий от крышки. Крышка - полая и образует внутри себя полость, и внутренняя часть выпускного участка сообщается с полостью. Крышка включает в себя наружную поверхность, содержащую первое и/или второе отверстие, при этом первое и второе отверстия могут пропускать через себя текучую среду. Вентиляционное устройство также включает в себя вращающийся элемент, проходящий, по меньшей мере, частично через первое и/или второе отверстие, таким образом, что вращение упомянутого вращающегося элемента создает закручивание потока текучей среды, заставляющее ее проходить внутрь через первое и/или второе отверстие и наружу через выпускной участок.

Согласно другому объекту, обеспечена система вентиляции области. Система включает в себя вентиляционный кожух, включающий в себя крышку и выпускной участок, проходящий от крышки. Крышка включает в себя первое отверстие, противолежащее второе отверстие и полость, расположенную внутри нее, причем внутренняя часть выпускного участка сообщается по потоку с упомянутой полостью крышки. Система также включает в себя вращающийся элемент, по меньшей мере, частично соединенный с вентиляционным кожухом, причем упомянутый вращающийся элемент проходит, по меньшей мере, через первое и/или второе отверстие, при этом вращение упомянутого вращающегося элемента создает закручивание потока текучей среды, заставляющее ее проходить через участок упомянутого вращающегося элемента и, по меньшей мере, одно из упомянутых отверстий - первое или второе.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 - схематичный вид в перспективе примера вентиляционной системы.

Фиг.2 - схематичный вид примера вентиляционного устройства, применяемого в системе, представленной на Фиг.1.

Фиг.3 - вид в разрезе примера вентиляционного устройства, представленного на Фиг.2.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг.1 - схематичный вид в перспективе примера вентиляционной системы 10. Вентиляционная система 10 может включать в себя охватывающий кожух для любого вращающегося элемента, как описано здесь. Например, вентиляционная система 10 может включать в себя охватывающий кожух для вращающегося элемента, сцепляющего двигатель с насосом, или для вращательного элемента, соединяющего газовую турбину с паровой турбиной. В то время как вентиляционная система может быть предназначена для использования в различных механических устройствах, в иллюстративном варианте осуществления вентиляционная система 10 включает в себя охватывающий кожух 12 для силовой установки (не показана на чертеже) электростанции (не показана на чертеже). В частности, охватывающий кожух 12, по меньшей мере, частично заключает в себе вращающийся элемент 18, сцепляющий турбину (не показана на чертеже) и нагрузку (не показана на чертеже), такую как электрогенератор.

Система 10 вентиляции включает в себя охватывающий кожух 12 и вентиляционное устройство 14. Вентиляционное устройство 14 включает в себя вентиляционный кожух 16 и вращающийся элемент 18. Охватывающий кожух 12, как более подробно описано далее, способствует снижению уровня шума, создаваемого вращением вращающегося элемента 18, а вентиляционное устройство 14 содействует вентиляции охватывающего кожуха 12. В то время как описываемый охватывающий кожух 12 способствует снижению шума, он также может служить другим целям, таким как защита от непогоды, противопожарная защита и/или защита персонала. В качестве альтернативы, основным назначением охватывающего кожуха 12 может быть содействие вентиляции вращающегося элемента 18.

Согласно иллюстративным вариантам осуществления, охватывающий кожух 12 имеет в общем случае прямоугольную форму поперечного сечения. Согласно альтернативным вариантам осуществления, охватывающий кожух 12 может иметь любую подходящую форму и размер, позволяющие системе 10 функционировать описанным здесь образом. Конкретнее, согласно иллюстративному варианту осуществления, охватывающий кожух 12 включает в себя наружную стенку 20, которая, в свою очередь, включает в себя первое отверстие 26 и второе отверстие 28, выполненные в ней. Отверстия 26 и 28 расположены на противоположных сторонах охватывающего кожуха 12, по существу, соосны и, по существу, симметричны по размеру и форме. В качестве альтернативы, одно из отверстий - первое 26 или второе 28 - может иметь форму, размер и/или ориентацию, отличные от формы, размера и/или ориентации другого отверстия. Кроме того, согласно альтернативному варианту осуществления, кожух 12 может не иметь отверстий 26 и 28, а вращательный элемент 18 может быть полностью заключен внутри охватывающего кожуха 12. Наружная стенка 20 также включает в себя впуск 22 и выпуск 24, образованные на соседних сторонах охватывающего кожуха 12. Впуск 22 и выпуск 24 позволяют текучей среде 62 течь через охватывающий кожух 12. В качестве альтернативы, впуск 22 и выпуск 24 могут располагаться на противолежащих сторонах охватывающего кожуха 12 или на одной стороне охватывающего кожуха 12. В то время как в иллюстративном варианте осуществления впуск 22 и выпуск 24 расположены на расстоянии на наружной стенке 20, в альтернативном варианте осуществления они могут быть расположены рядом или совпадать. Кроме того, охватывающий кожух 12 может содержать множество впусков 22 и/или выпусков 24.

Фиг.2 - схематичная иллюстрация примера вентиляционного устройства 14, которое может быть использовано с вентиляционной системой 10 (как показано на Фиг.1), а Фиг.3 - вид в разрезе вентиляционного устройства, представленного на Фиг.2. Согласно иллюстративному варианту осуществления, вентиляционное устройство 14 включает в себя вентиляционный кожух 16 и вращающийся элемент 18.

Вентиляционный кожух 16 включает в себя крышку 30 и выпускной участок 32, при этом крышка 30 и выпускной участок 32 полые (Фиг.2). Говоря конкретнее, крышка 30 включает в себя первую поверхность 36, противоположную вторую поверхность 40 (Фиг.3) и периферийную поверхность 44, проходящую между первой и второй поверхностями. Первая поверхность 36, по существу, параллельна второй поверхности 40, и поверхности 36 и 40 включают в себя отверстие 38 и отверстие 42 (Фиг.3), соответственно. В качестве альтернативы, одна из поверхностей - первая 36 или вторая 40 - может не иметь соответствующего отверстия 38 или 42 и может быть, по существу, сплошной, такой, что крышка 30 будет содержать только одно отверстие 38 или 42. Кроме того, отверстия 38 и 42 в общем случае имеют круглую форму и, по существу, концентричны, выровнены по оси таким образом, что крышка 30, по существу, имеет форму тора и в основном симметрична. В качестве альтернативы, крышка 30 может иметь любой подходящий размер или форму, позволяющие вентиляционному кожуху 16 функционировать описанным здесь образом. Кроме того, согласно альтернативному варианту осуществления, отверстия 38 и/или 42 могут иметь любую некруглую форму, позволяющую вентиляционному кожуху 16 функционировать описанным здесь образом.

Согласно иллюстративному варианту осуществления, выпускной участок 32 включает в себя первый конец 46, второй конец 48 и корпус 50, проходящий между концами 46 и 48. Первый конец 46 связан по потоку с крышкой 30, а второй конец 48 (Фиг.1) либо связан по потоку с впуском 24 охватывающего кожуха, либо находится в сообщении по потоку с ним, что позволяет текучей среде 62 протекать через крышку 30 в выпускной участок 32 сквозь первый конец 46 и выходить из выпускного участка 32 сквозь второй конец 48. Хотя, согласно иллюстративному варианту осуществления, выпускной участок 32 имеет поперечное сечение в основном прямоугольной формы, он может иметь любую форму поперечного сечения, позволяющую вентиляционному кожуху 16 функционировать описанным здесь образом. Крышка 30 и выпускной участок 32 расположены внутри охватывающего кожуха 12, а более конкретно каждый из них может быть соединен с охватывающим кожухом 12 с помощью любого подходящего средства. В качестве альтернативы, второй конец 48 выпускного участка может проходить за пределами наружной стенки 20 охватывающего кожуха.

Согласно другому варианту осуществления, внутренняя поверхность 45 (Фиг.3) вентиляционного кожуха 16 может включать в себя глушитель (не показан) и/или может быть обшита термоизоляцией (не показана) и/или звукоизоляцией (не показана), способствующими уменьшению рассеивания тепла и/или распространению шума. В частности, глушитель и/или звукоизоляция могут быть расположены внутри корпуса 50 выпускного участка 32 таким образом, что глушитель и/или звукоизоляция проходит вдоль участка внутренней поверхности 45 вблизи второго конца 48 или от первого конца 46 до второго конца 48, таким образом способствуя подавлению шума при выходе текучей среды 62 из выпускного участка 32 через второй конец 48.

Согласно иллюстративному варианту осуществления (Фиг.3), вращающийся элемент 18 включает в себя первый вал 52, проходящий от первого конца 53, второй вал 54, проходящий от второго конца 55, и соединитель 56 для соединения первого вала 52 со вторым валом 54 между первым концом 53 и вторым концом 55, при этом валы 52 и 54 имеют приблизительно равный диаметр и соединены, по существу, концентрично. Согласно альтернативному варианту осуществления, вращающийся элемент 18 может включать в себя другие вращающиеся элементы, такие как другие валы, по меньшей мере, одну сферу и/или диск и др. Согласно иллюстративному варианту осуществления, наружная поверхность 58 вращающегося элемента 18, по существу, гладкая. В качестве альтернативы, по меньшей мере, участок наружной поверхности 58 может иметь конфигурацию, создающую ветер при вращении вращающегося элемента 18. Конкретнее, по меньшей мере, участок наружной поверхности 58 может иметь заданную шероховатость, способствующую повышению закручивания между наружной поверхностью 58 и окружающей текучей средой при вращении вращающегося элемента 18. Например, по меньшей мере, участок наружной поверхности 58 может быть снабжен углублениями (не показаны) или канавками (не показаны), способствующими повышению закручивания при вращении вращающегося элемента 18. Кроме того, по меньшей мере, участок наружной поверхности 58 может включать в себя, по меньшей мере, один выступ (не показан), проходящий от него, такой как, например, резьба или рабочее колесо, соединенное с вращающимся элементом 18 или выполненное как единое целое с ним. Кроме того, согласно другому варианту осуществления, по меньшей мере, одно отверстие для болта (не показано) может быть выполнено в соединителе 56, и, по меньшей мере, одна головка болта (не показана) и/или гайка (не показана) может продолжаться от соединителя 56, способствуя соединению первого вала 52 со вторым валом 54.

Согласно иллюстративному варианту осуществления (Фиг.3), вращающийся элемент 18 проходит через оба отверстия 38 и 42 таким образом, что, по меньшей мере, участок 64 вращающегося элемента 18 находится внутри вентиляционного кожуха 16, и, по меньшей мере, участок 66 вращающегося элемента 18 находится снаружи вентиляционного кожуха. Конкретнее, по меньшей мере, участок 66 вращающегося элемента 18 находится снаружи вентиляционного кожуха вблизи первой поверхности 36, и, по меньшей мере, участок 66 вращающегося элемента 18 находится снаружи вентиляционного кожуха 16 вблизи второй поверхности 40. В качестве альтернативы, если крышка 30 включает в себя только одно отверстие 38 или 42, вращающийся элемент 18 может проходить через одно отверстие 38 или 42 таким образом, что первый конец 53 или второй конец 55 находится внутри крышки 30, и, по меньшей мере, участок 66 вращающегося элемента 18 находится снаружи крышки 30. Согласно иллюстративному варианту осуществления, соединитель 56 соединяет с возможностью вращения первый вал 52 и второй вал 54 внутри вентиляционного кожуха 16. Согласно альтернативному варианту осуществления, вращательный элемент 18 может быть цельным валом.

Согласно иллюстративному варианту осуществления, первая кромка 68 и вторая кромка 70 крышки 30 образуют отверстия 38 и 42, соответственно, а вращающийся элемент 18 проходит сквозь отверстия 38 и/или 42 таким образом, что зазор 60 отделяет наружную поверхность 58 вращающегося элемента 18 от кромок 68 и/или 70. По существу, текучая среда 62 может попадать в крышку 30 через зазор 60.

Вращающийся элемент 18 (Фиг.1) проходит сквозь первое отверстие 26 и второе отверстие 28 охватывающего кожуха 12. Говоря конкретнее, вращающийся элемент 18 проходит сквозь охватывающий кожух 12 таким образом, что, по меньшей мере, участок 57 (Фиг.1) вращающегося элемента 18 находится снаружи охватывающего кожуха 12, с противоположных сторон охватывающего кожуха 12. В качестве альтернативы, вращающийся элемент 18 может быть полностью заключен внутри охватывающего кожуха 12 или может проходить только через одно из отверстий 26 и 28.

При вращении вращающегося элемента 18 (Фиг.3) текучая среда принудительно течет через вентиляционный кожух 16. Например, вращение вращающегося элемента 18 создает закручивание (воздуха) между наружной поверхностью 58 и окружающей текучей средой 62 внутри крышки 30 таким образом, что внутри крышки 30 создается область пониженного давления (не показана) по сравнению с атмосферным, причем область пониженного давления заставляет текучую среду 62 течь через вентиляционный кожух 16, в результате чего она поступает в охватывающий кожух 12 через впускное отверстие 22. В широком смысле пониженное давление (не показано), образуемое внутри крышки 30 вращением вращающегося элемента 18, заставляет текучую среду 62 течь в охватывающий кожух 12 сквозь впускное отверстие 22, в крышку 30 через зазор 60, через выпускной участок 32 и наружу из охватывающего кожуха 12, а затем в окружающую среду через выпускное отверстие 24, порождая тем самым закручивание потока текучей среды 62, заставляющее ее проходить через охватывающий кожух 12 с целью вентиляции охватывающего кожуха 12.

В каждом варианте осуществления вышеописанные способы и системы вентиляции способствуют вентилированию определенной области. Конкретнее, в каждом варианте осуществления вышеописанное вентиляционное устройство создает закручивание воздушного потока, заставляющее его проходить через охватывающий кожух, способствуя выталкиванию воздуха из охватывающего кожуха, без применения дополнительных вентиляторов с приводом от двигателя и т.п. Соответственно, вышеописанные способы и системы способствуют охлаждению внутреннего пространства охватывающего кожуха силовой установки в электростанции, снижая при этом энергозатраты, связанные с вентилированием охватывающего кожуха, путем устранения необходимости в дополнительных вентиляционных системах с приводами от двигателей.

Иллюстративные варианты осуществления способов и систем вентиляции подробно описаны выше. Данные способы и системы вентиляции не ограничиваются конкретными описанными вариантами осуществления; скорее компоненты данных способов и систем могут быть использованы независимо и отдельно от других описанных компонентов. Например, вентиляционное устройство, описанное выше, может иметь другие промышленные или потребительские применения, и его практическая применимость не ограничена энергетическими установками, как описано здесь. Скорее настоящее изобретение может быть внедрено и использовано в связи с множеством других изделий и систем.

Хотя изобретение было описано с точки зрения различных конкретных вариантов осуществления, специалисты в данной области техники поймут, что изобретение может быть реализовано с различными модификациями в рамках сущности и объема изобретения.

Спецификация

10	Система вентиляции
12	Охватывающий кожух
14	Вентиляционное устройство
16	Вентиляционный кожух
18	Вращающийся элемент
20	Наружная стенка
22	Впускное отверстие
24	Выпускное отверстие
26	Первое отверстие
28	Второе отверстие
30	Крышка
32	Выпускной участок
36	Первая поверхность
38	Отверстие
40	Вторая поверхность
44	Периферийная поверхность
45	Внутренняя поверхность
46	Первый конец
48	Второй конец
50	Корпус
52	Первый вал
53	Первый конец
54	Второй вал
55	Второй конец
56	Соединитель
58	Наружная поверхность
60	Зазор
62	Текучая среда
64	Участок
68	Первая кромка
70	Вторая кромка

Claims

1. Вентиляционное устройство (14) для использования с охватывающим кожухом (12), содержащим впуск (22) и выпуск (24), причем упомянутое вентиляционное устройство содержит:
кожух (16), содержащий крышку (30) и выпускной участок (32), который проходит от упомянутой крышки, причем упомянутая крышка - полая и имеет внутри себя полость, причем упомянутый выпускной участок содержит первый конец (46), второй конец (48) и корпус (50), проходящий между ними, причем первый конец выпускного участка соединен с упомянутой крышкой, а второй конец выпускного участка соединен с выпуском (24) охватывающего кожуха, так что текучая среда (62) проходит через первый конец (46) выпускного участка и выпускается через второй конец (48) выпускного участка, причем выпускной участок дополнительно содержит внутреннюю поверхность и звукоизоляцию, соединенную с указанной внутренней поверхностью, упомянутая крышка содержит наружную поверхность, содержащую первое отверстие (38) и/или второе отверстие (42), образованные в ней, причем первое и/или второе отверстие выполнено с возможностью пропускания текучей среды (62); и
вращающийся элемент (18), включающий в себя, по меньшей мере, один вал, причем указанный вращающийся элемент проходит, по меньшей мере, частично через первое и/или второе отверстие (38, 42), каждое из которых является отдельным от упомянутого впуска охватывающего кожуха, и так, что только вращение упомянутого, по меньшей мере, одного вала создает поток текучей среды внутрь через первое и/или второе отверстие и наружу через упомянутый выпускной участок.

2. Устройство по п.1, в котором упомянутый вращающийся элемент (18) содержит вал (52, 54), по меньшей мере, частично расположенный внутри упомянутой крышки (30).

3. Устройство по п.1, в котором упомянутый вращающийся элемент содержит соединитель (56), при этом, по меньшей мере, участок упомянутого соединения соединен с возможностью вращения внутри упомянутой крышки (30).

4. Устройство по п.1, в котором упомянутый вращающийся элемент содержит, по меньшей мере, один проходящий от него выступ.

5. Устройство по п.1, в котором упомянутые первое и второе отверстия (38, 42), по существу, симметричны.

6. Система (10) для вентиляции области, содержащая:
охватывающий кожух (12), содержащий впуск (22) и выпуск (24);
вентиляционный кожух (14), содержащий крышку (30) и выпускной участок (32), проходящий от упомянутой крышки, причем упомянутая крышка содержит первое отверстие (38), противоположное второе отверстие (42) и полость внутри нее, причем упомянутый выпускной участок содержит первый конец (46), второй конец (48) и корпус (50), проходящий между ними, причем первый конец (46) выпускного участка соединен с упомянутой крышкой, а второй конец (48) выпускного участка соединен с выпуском (24) охватывающего кожуха, так что текучая среда проходит через первый конец (46) выпускного участка и выпускается через второй конец (48) выпускного участка, причем выпускной участок дополнительно содержит внутреннюю поверхность и звукоизоляцию, соединенную с указанной внутренней поверхностью,
вращающийся элемент (18), включающий в себя, по меньшей мере, один вал (58), причем вращающийся элемент соединен, по меньшей мере, частично с вентиляционным кожухом, причем упомянутый вращающийся элемент проходит, по меньшей мере, частично через первое и/или второе отверстие и через первое отверстие охватывающего кожуха и второе отверстие охватывающего кожуха, каждое из которых является отдельным от впуска охватывающего кожуха, при этом только вращение упомянутого, по меньшей мере, одного вала создает поток текучей среды между участком упомянутого вращающегося элемента и первым и/или вторым отверстием.

7. Система для вентиляции области по п.6, в которой охватывающий кожух (12) дополнительно содержит наружную стенку (36, 40), содержащую первое отверстие (26) и второе отверстие (28), причем упомянутый вращающийся элемент проходит, по меньшей мере, частично через упомянутые первое и второе отверстия, и при этом вращение упомянутого вращающегося элемента создает поток текучей среды через первое и/или второе отверстие.

8. Система для вентиляции области по п.6, в которой упомянутый вращающийся элемент содержит вал (58), при этом, по меньшей мере, участок упомянутого вала расположен внутри упомянутой крышки (30).

9. Система для вентиляции области по п.6, в которой упомянутый вращающийся элемент содержит соединитель (58), при этом, по меньшей мере, участок упомянутого соединителя соединен с возможностью вращения внутри упомянутой крышки.

10. Система для вентиляции области по п.6, в которой упомянутый вращающийся элемент (18) содержит, по меньшей мере, один проходящий от него выступ.