СЪЕМНЫЙ РАДИАЛЬНЫЙ ОТВОДНОЙ КОЛЛЕКТОР
DETACHABLE RADIAL OUTLET MANIFOLD

Данное изобретение относится к технологии роторных машин, а более конкретно к отдельному отводному коллектору компрессора, присоединяемому к соответствующему корпусу компрессора.
Уменьшение радиального зазора между вращающимися лопастями компрессора и его корпусом в промышленных осевых газовых турбинах является существенным для улучшенной производительности. Данные отводные коллекторы компрессора промышленной газовой турбины встроены в основную конструкцию корпуса компрессора. Другими словами, данные конструктивные особенности корпуса промышленной турбины объединяют отводной коллектор с корпусом компрессора. Данное приспособление, тем не менее, не способствует уменьшению зазора компрессора, так как требуется отдельная оболочка или корпус, чтобы воспринимать нагрузки двигателя и обеспечивать узкий круговой зазор пути потока. Такие коллекторы обычно включают в себя противоположно расположенные секции коллектора, соединенные вдоль аксиально проходящих, противостоящих вертикальных фланцев посредством множества поперечных болтов. Эти болты неизбежно должны убираться в радиальном направлении из пути потока, в частности у внутреннего радиального входного отверстия коллектора. Данная конструкция отводного коллектора далее повышает требование к удовлетворительной конструкции корпуса посредством разрыва противоположного выровненного пути нагружения; создания неподдерживаемых секций стенок корпуса, которые приводят к так называемому эффекту «трамплина»; ограничения размещения отводной трубы и результирующих нагрузок на корпус; и создание разницы температурных характеристик между ротором и корпусом.
Находящаяся на рассмотрении заявка №10/920166, поданная 18 августа 2004 г., озаглавленная «Компрессорный воздушный отводной коллектор для контроля зазора лопастей», посвященная подобной проблеме с отделяемыми отводными коллекторами, окруженными вертикально проходящими фланцами.
Настоящее изобретение предоставляет для улучшенных компрессорных зазоров с оптимизированной жесткостью корпуса и распределением температурных характеристик механически изолированный от пути нагружения кожуха двигателя отводной компрессорный коллектор. Это достигается посредством отдельного, съемного радиального отводного коллектора для установки снаружи одностенного несущего корпуса компрессора. Съемная конструкция радиального отводного коллектора согласно примерному варианту осуществления прикреплена к корпусу посредством расположенных по кругу болтов, проходящих через кольцевые горизонтальные фланцы на каждой стороне входного отверстия коллектора и входящих в возвышающийся кольцевой выступ на корпусе. Для съемного коллектора в зависимости от процесса производства могут также потребоваться радиально внешние кольцевые фланцы. В любом случае, отбираемый компрессором поток воздуха будет поступать в съемный радиальный отводной коллектор с помощью радиально ориентированных каналов или отверстий в корпусе, которые могут быть сделаны, чтобы обеспечить оптимальную аэродинамику для отбираемого потока.
Конструкция съемного радиального отводного коллектора исключает вышеупомянутый эффект «трамплина», предоставляя таким образом более точный контроль зазора между концами лопаток ротора и стенкой внешнего диаметра проводного канала. Узел отводного коллектора данного изобретения также предоставляет новые конструктивные параметры для проектирования жесткости корпуса и соотношения температурных характеристик. Параметры настройки жесткости сделают допустимыми более узкие зазоры вследствие уменьшенной овальности корпуса, улучшенное выравнивание гравитационного прогиба ротора и улучшенное выравнивание температурных характеристик ротора для горячих перезапусков.
Коллектор, согласно изобретению, может также быть сконфигурирован для лучшей поддержки положения отбирающей системы труб, таким образом позволяя уменьшить нагрузку системы труб на конструкцию корпуса. Радиальный отводной коллектор может также заканчиваться у горизонтальных линий разъема корпуса, образуя таким образом две 180° секции коллектора. Если требуется полный окружающий коллектор, съемный радиальный отводной коллектор может быть скомпонован так, чтобы «переходить» фланцы горизонтальной линии разъема. В качестве альтернативы, коллектор может быть выполнен включающим в себя некоторое число круговых или дуговых секций или сегментов. Эти сегменты сконструированы, чтобы соприкасаться с выпускной трубой, и имеют, также как и корпус, требования к жесткости и температурным характеристикам.
Съемный радиальный отводной коллектор также допускает изменения в форме поперечного сечения коллектора, радиальной высоты коллектора, внутренней и внешней радиальной высоты и толщины фланцев, ориентации выпускного отверстия и тому подобное, зависящее от определенной цели окончательного использования.
Соответственно, в одном аспекте, настоящее изобретение относится к узлу радиального отводного коллектора компрессора и корпуса компрессора, включающему в себя корпус компрессора, имеющий один или несколько выпускных каналов отводимого потока; и отдельный отводной коллектор, установленный на корпусе компрессора и имеющий один или несколько входных каналов, радиально проходящих между камерой повышенного давления коллектора и одним или несколькими выпускными каналами в установочном выступе для отвода воздуха от компрессора в камеру коллектора.
В другом аспекте, настоящее изобретение относится к узлу радиального отводного коллектора компрессора и корпуса компрессора, включающего в себя корпус компрессора, снабженный проходящим по окружности выступом, имеющим один или несколько выпускных каналов отводимого потока; и отдельный отводной коллектор, прикрепленный к выступу и имеющий один или несколько входных каналов, радиально проходящих между камерой повышенного давления коллектора и одним или несколькими выпускными каналами в установочном выступе для отвода компрессорного воздуха в камеру коллектора; причем коллектор включает пару отдельных половин, соединенных вдоль противоположно расположенных (противостоящих), проходящих по окружности вертикальных фланцев на радиально внешних частях коллектора.
Согласно еще одному аспекту, настоящее изобретение относится к узлу радиального отводного коллектора компрессора и корпуса компрессора, включающему в себя корпус компрессора, снабженный дугообразным выступом, имеющим один или несколько выпускных каналов для отводимого потока; и отдельный отводной коллектор, прикрепленный к дугообразному выступу и имеющий один или несколько входных каналов, радиально проходящих между камерой повышенного давления коллектора и одним или несколькими выпускными каналами в установочном выступе для отвода компрессорного воздуха в камеру коллектора; причем коллектор образует с горизонтальными фланцами на радиально внутреннем конце одного или нескольких входных каналов, соединенных с дугообразным выступом, один или несколько входных каналов проходят через фланец; и при этом пара кругов болтов расположена в фланце противоположных (противостоящих) сторон входных каналов.
Далее изобретение будет описано более подробно со ссылками на чертежи, на которых:
Фиг.1 - упрощенное поперечное сечение традиционного отводного канала и конструкции коллектора; и
Фиг.2 - упрощенное поперечное сечение конструкции радиального отводного коллектора согласно примерному варианту осуществления данного изобретения.
Фиг.1 показывает традиционный отводной канал и конструкцию 10 коллектора для компрессора 12. Корпус 14 компрессора сформирован из двух половин, соединенных вдоль разъемного вертикального фланца 16 болтами 18 или тому подобным. Коллектор 20 объединен со стенкой корпуса и включает в себя камеру 22 повышенного давления и непрерывный входной кольцевой канал 24, соединяющий камеру 22 с внутренним пропускным каналом компрессора 12. Отметим неподдерживаемые краевые части 26, 28 корпуса 14 на каждой стороне канала 24. Эти неподдерживаемые части корпуса могут отклоняться внутрь и/или наружу, приводя к тому, что обычно называется как эффект «трамплина», который негативно воздействует на способность контролировать размер узкого зазора пути потока между лопатками компрессора (не показаны) и стенкой корпуса. Также отметим, что система отверстий болтов для болтов 18, смежных с камерой 22, расположена по радиусу снаружи камеры и входного канала 24, что отрицательно влияет на жесткость корпуса, особенно в области краевых частей 26, 28.
Примерный вариант осуществления изобретения показан на Фиг.2, где представлена новая конструкция 30 отводного коллектора для связанного с ним компрессора 32. Компрессор 32 включает в себя корпус 34 с верхней и нижней частями, разделенными горизонтальной линией разъема (не показана). Проходящий по окружности возвышающийся выступ 36 поддерживает коллектор 38, снабженный установочными фланцами 40, приспособленными для контакта с выступом 36, таким образом позволяя коллектору 38 быть прикрепленным к корпусу 34 посредством болтов 42 или других подходящих креплений. Понятно, что выступ 36 будет продолжаться на 180° вокруг верхней части корпуса и подобный же выступ будет предоставлен на нижней части корпуса.
Отверстия или каналы 44 в корпусе или стенке 34 корпуса проходят через выступ 36 и переходят в сходного размера и формы впускной канал 46 коллектора 38, ведущий к по существу овальному первичному каналу коллектора или камере 48. В зависимости от того, как изготавливается коллектор 38, противостоящие верхние вертикальные фланцы 50, 52 могут быть сформированы (или добавлены) вдоль радиально внешней части коллектора в случае, если коллектор сам разделен вдоль краев 54, 46 (показано пунктиром). Например, данная компоновка может потребоваться, если входное отверстие или канал 44 проходит через весь сегмент коллектора. Болты 58 или другие подходящие крепежные средства использовались бы для закрепления верхних и противостоящих свободных концов 54, 56 разъемного коллектора. Дугообразная форма коллектора будет подходить к такому же выступу 36, так что, в случае разъемных корпусов, коллектор также обычно будет отделяться. Другими словами, съемный коллектор, как показано на Фиг.2, также может быть ограничен у корпуса горизонтальными линиями разъема, образуя две 180° секции коллектора. Если требуется полностью окружающий коллектор, то съемный радиальный отводной коллектор может быть выполнен таким образом, чтобы «переходить» горизонтальные фланцы линии разъема в верхней и нижней частях корпуса.
Вышеописанная конструкция отводного коллектора эффективно изолирует отводной коллектор от опорного или несущего нагрузку одностенного корпуса компрессора. Конструктивные изменяемые варианты для коллектора и отводного канала включают в себя:
(а) поперечное сечение коллектора;
(b) радиальную высоту коллектора;
(с) внутреннюю и внешнюю радиальную высоту и толщину фланцев; и
(d) ориентацию выпускного отверстия.
Пункты (а), (b) и (с) могут быть результатами окружного расположения.
Так как изобретение было описано в сочетании с тем, что собственно рассматривалось как наиболее практичный и предпочтительный вариант осуществления, должно быть понятно, что изобретение не должно ограничиваться изложенным вариантом осуществления, а напротив, подразумевает осуществление различных модификаций и равноценных расположений без изменения сущности и объема приложенной формулы изобретения.
Список деталей
Конструкция отводного канала и коллектора
10
Компрессор
12
Корпус компрессора
14
Разъемные вертикальные фланцы
16
Болты
18
Коллектор
20
Камера повышенного давления
22
Кольцевой входной канал
24
Краевые части
26, 28
Конструкция отводного коллектора
30
Компрессор
32
Корпус
34
Возвышающийся выступ
36
Коллектор
38
Установочный фланец
40
Болты
42
Отверстия или каналы (выпускные каналы отводимого потока)
44
Входной канал
46
Канал коллектора или камера повышенного давления
48
Противостоящие верхние вертикальные фланцы
50, 52
Края свободных концов
54, 56
Болты
58