[发明专利]螺栓固定的径向排气管

说明书

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。