Коллектор выхлопных газов и газовая турбина

Коллектор выхлопных газов для газовой турбины содержит камеру, имеющую стенку со стороны впуска газа, газовпускное отверстие, расположенное в указанной стенке, и газовыпускное отверстие. Первые соединители расположены вокруг указанного газовпускного отверстия и предназначены для присоединения указанного коллектора к диффузору выхлопных газов газовой турбины. Вторые соединители расположены вокруг указанного газовпускного отверстия и предназначены для присоединения указанного коллектора к опорной плите газовой турбины. Каждый второй соединитель расположен, по существу, диаметрально напротив соответствующего первого соединителя относительно центра газовпускного отверстия, образуя пары из первого соединителя и второго соединителя. Установка указанного коллектора на диффузоре выхлопных газов газовой турбины в выбранном одном из нескольких различных угловых положений обеспечивается путем использования соответствующей пары из одного первого соединителя и одного второго соединителя. При этом указанные первые соединители выполнены и расположены с обеспечением восприятия горизонтальных, а не вертикальных нагрузок. Это расположение обеспечивает возможность для избирательного использования пар из одного первого соединителя и одного второго соединителя для присоединения коллектора к выхлопному диффузору газовой турбины в выбранном одном из нескольких различных угловых положений в зависимости от требований к плану размещения или может быть изменено во время транспортировки газотурбинного модуля для уменьшения его габаритов и занимаемой опорной поверхности, также обеспечиваются ограничения механических напряжений, создаваемых коллектором выхлопных газов в выхлопном диффузоре турбины. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Варианты выполнения данного изобретения в целом относятся к газотурбинным двигателям и, более конкретно, к коллекторам выхлопных газов или к выхлопным камерам.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В документе GB 809811 А раскрыта турбина, которая посредством приводного вала приводит в действие зубчатый редуктор, корпус которого соединен с частью выпускной трубы.

Газотурбинные двигатели нашли широкое применение в качестве первичных движителей в областях, связанных с механическими приводами, а также с выработкой энергии. Для этих целей часто используют газотурбинные двигатели на основе авиационной газовой турбины. В прикладных областях, связанных с механическими приводами, газотурбинный двигатель приводит в действие одну или более турбомашин, например, компрессор или блок компрессоров. В прикладных областях, связанных с выработкой энергии, газотурбинный двигатель используют для приведения в действие электрогенератора, присоединенного к распределительной электросети.

Газотурбинный двигатель сжигает топливо с образованием горячих выхлопных газов, проходящих через силовую турбину для приведения в действие нагрузки, например, электрогенератора или компрессора. Выхлопной газ при высоких скоростях и температурах выходит из турбины и поступает в диффузор выхлопных газов и в коллектор выхлопных газов, расположенный ниже по потоку за диффузором выхлопных газов.

Коллектор выхлопных газов обычно установлен на диффузоре и опирается на него, поэтому вибрация коллектора передается к диффузору и к подшипникам газотурбинного двигателя.

Коллектор выхлопных газов образует камеру с выпускным отверстием, проточно сообщающимся с выхлопным патрубком. Выпускное отверстие может быть направлено вертикально вверх или в стороны в зависимости от проектных ограничений, налагаемых на конструкцию газовой турбины. Соответственно, коллектор выхлопных газов во всех случаях должен быть спроектирован или приспособлен к конкретной ориентации выпускного отверстия.

Фиг. 1 и 2 иллюстрируют газотурбинный двигатель и конструкцию диффузора и коллектора выхлопных газов в соответствии с существующим уровнем техники. На фиг. 1 показана схема энергоустановки 10 на основе газотурбинного двигателя. Газотурбинный двигатель 12, например, газотурбинный двигатель на основе авиационной газовой турбины, присоединен к узлу 14 из диффузора и коллектора. Электрогенератор 16 присоединен к двигателю 12 посредством соединения 18. Двигатель 12, узел 14 и электрогенератор 16 могут быть прочно прикреплены к платформе или опорной плите 20. Чистый воздух для сжигания подают посредством воздухозаборника и системы 22 фильтрации. Воздух сжимается в компрессорной секции двигателя 12 и смешивается с жидким или газообразным топливом, таким как природный газ. Топливно-воздушную смесь затем сжигают в камере сгорания газотурбинного двигателя 12. После этого горячие газообразные продукты сгорания под давлением, получившиеся в результате сжигания топливно-воздушной смеси, проходят через ступени турбины в газотурбинном двигателе 12. Эти продукты сгорания вызывают вращение турбины с приведением в действие нагрузки 16 через соединение 18.

Узел 14 захватывает и проводит горячий выхлопной газ для его дальнейшего использования, например в систему регенерации тепла, или направляет выхлопной газ в выхлопной патрубок 23.

Фиг. 2 иллюстрирует разрез варианта выполнения известного узла 14 из диффузора и коллектора. Узел 14 содержит осевой выхлопной диффузор 24, присоединенный к радиальному выхлопному коллектору 26. Осевой диффузор 24 сдержит элементы, обеспечивающие по меньшей мере частичное отклонение потока выхлопного газа от осевого направления к радиальному направлению, что обеспечивает возможность для использования осевого диффузора 24 вместе с радиальным коллектором 26. Проиллюстрированный осевой диффузор 24 имеет кольцевую стенку 25, постепенно увеличивающуюся в диаметре в направлении потока выхлопных газов, выходящего из двигателя 12 в направлении радиального коллектора 26. Конец диффузора 24 с меньшим диаметром присоединен к газотурбинному двигателю 12 (на фиг. 2 показан лишь частично). Осевой диффузор 24 рассеивает осевой поток выхлопного газа, выходящий из двигателя 12. Радиальный коллектор 26 выхлопных газов прикреплен к осевому диффузору 24, например, соединительным диском 28, путем прикрепления диска 28 разнесенными в окружном направлении болтами к удерживающему фланцу, имеющемуся в стенке 30 радиального коллектора 26. Варианты выполнения фланцево-болтового крепления обеспечивают возможность для сохранения прочного соединения осевого диффузора 24 и радиального коллектора 26 во время работы двигателя 12, а во время периодов простоя двигателя позволяют проводить техническое обслуживание и демонтаж. Иногда радиальный коллектор выхлопных газов подвешивают на осевом диффузоре. В других известных вариантах выполнения для поддержания веса выполнены задние стойки, в сочетании с присоединением к диффузору турбины.

Радиальный выхлопной коллектор 26 содержит внутреннюю выпускную камеру или канал с направленным вертикально вверх отверстием 42, выполненным в верхней стенке выпускной камеры.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с некоторыми вариантами выполнения предложен коллектор выхлопных газов для газовых турбин, содержащий камеру, имеющую стенку со стороны впуска газа, газовпускное отверстие, расположенное в указанной стенке, и газовыпускное отверстие, первые соединители, расположенные вокруг газовпускного отверстия, и вторые соединители, расположенные вокруг газовпускного отверстия по существу напротив указанных первых соединителей. Первые соединители и вторые соединители являются парными, т.е. каждый первый соединитель расположен напротив соответствующего второго соединителя и наоборот. Это расположение обеспечивает возможность для избирательного использования пар из одного первого соединителя и одного второго соединителя для присоединения коллектора к выхлопному диффузору газовой турбины в выбранном одном из нескольких различных угловых положений. Таким образом, один и тот же коллектор выхлопных газов может быть установлен в различных угловых положениях относительно газовой турбины. Соответственно, ориентация газовыпускного отверстия может быть выбрана в зависимости от требований к плану размещения. Помимо этого угловое положение коллектора может быть изменено во время транспортировки газотурбинного модуля для уменьшения его габаритов и занимаемой опорной поверхности.

В соответствии с некоторыми вариантами выполнения соединители расположены с обеспечением ограничения механических напряжений, создаваемых коллектором выхлопных газов в выхлопном диффузоре турбины. Точнее, нагрузка от коллектора может быть передана непосредственно на платформу газовой турбины, тогда как между коллектором и диффузором газовой турбины потребуется лишь ограниченная сила реакции для поддержания коллектора в правильном подвешенном положении.

В соответствии с некоторыми вариантами выполнения первые соединители расположены по дуге окружности. Вторые соединители также могут быть расположены по соответствующей дуге окружности. Расстояние между первым и вторым соединителями каждой пары является постоянным, так что коллектор выхлопных газов может быть выборочно присоединен к тому же самому диффузору газовой турбины в любом одном из нескольких различных угловых положений.

В некоторых вариантах выполнения первые соединители расположены на первом расстоянии от центра газовпускного отверстия, а вторые соединители расположены на втором расстоянии от центра газовпускного отверстия коллектора. Второе расстояние может быть больше первого расстояния.

Коллектор выхлопных газов может содержать кольцо, присоединенное к стенке со стороны впуска газа и окружающее газовпускное отверстие. Первые соединители могут быть расположены вдоль указанного кольца. В соответствии с некоторыми вариантами выполнения коллектор выхлопных газов может дополнительно содержать раму, присоединенную к стенке со стороны впуска газа и расположенную на расстоянии от газовпускного отверстия напротив газовыпускного отверстия. Вторые соединители могут быть расположены вдоль указанной рамы. Рама может иметь желобчатую или коробчатую форму, например, проходящую по дуге окружности.

В некоторых вариантах выполнения камера имеет переднюю стенку, расположенную напротив стенки со стороны впуска газа. Передняя стенка и стенка со стороны впуска газа могут быть наклонены относительно друг друга. Коробчатая или желобчатая рама может иметь переменный поперечный размер с образованием плоской поверхности, по существу параллельной передней стенке.

В соответствии с другим аспектом предложена газовая турбина, содержащая опорную плиту, диффузор выхлопных газов, присоединенный к опорной плите, и коллектор выхлопных газов, как изложено выше. Коллектор присоединен к газовой турбине выбранным одним из первых соединителей, связанных с диффузором, и выбранным одним из вторых соединителей, связанных с опорной плитой. Таким образом, основная часть веса коллектора поддерживается указанной опорной плитой посредством второго соединителя. Предпочтительно по существу полный вес коллектора поддерживается опорной плитой посредством второго соединителя.

Свойства и варианты выполнения изложены в данном документе ниже и дополнительно указаны в прилагаемой формуле изобретения, которая составляет неотъемлемую часть данного описания. В вышеприведенном кратком описании указаны свойства различных вариантов выполнения изобретения для лучшего понимания следующего подробного описания, а также для лучшего понимания вклада в данную область техники. Естественно, что имеются другие свойства данного изобретения, которые рассмотрены ниже в данном документе и которые указаны в формуле изобретения. В этом отношении перед подробным объяснением нескольких вариантов выполнения данного изобретения следует уяснить, что различные варианты выполнения изобретения не ограничиваются их применением к деталям конструкции и к расположениям компонентов, рассмотренных в следующем описании или проиллюстрированных на чертежах. Данное изобретение может иметь другие варианты выполнения, которые могут быть реализованы на практике или выполнены различными способами. Кроме того, следует понимать, что фразеология и терминология, применительно к данному документу, используется с описательной целью и не должна рассматриваться как ограничительная.

По существу специалисты должны понимать, что концепция, заложенная в изобретение, может быть легко использована в качестве основополагающего принципа для создания других конструкций, способов и/или систем для осуществления нескольких целей изобретения. Соответственно, важно понимать, что формулу изобретения следует рассматривать как включающую такие эквивалентные конструкции в той мере, в какой они не отклоняются от сущности и объема охраны данного изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Более полное понимание приведенных вариантов выполнения изобретения, а также множества его преимуществ можно легко получить при рассмотрении нижеследующего подробного описания в сочетании с сопроводительными чертежами, на которых

фиг. 1 изображает вид сбоку известной электрогенераторной установки с газотурбинным двигателем;

фиг. 2 изображает разрез известного узла из диффузора и коллектора выхлопных газов;

фиг. 3 изображает схематически вид сбоку электрогенераторной установки с газотурбинным двигателем в соответствии с одним вариантом выполнения данного изобретения;

фиг. 4 изображает увеличенный вид сбоку с частичным разрезом узла из диффузора и коллектора для установки, показанной на фиг. 3;

фиг. 5 изображает увеличенный фрагмент фиг. 4;

фиг. 6 изображает фрагмент, иллюстрирующий присоединение коллектора к опорной плите газовой турбины;

фиг. 7 изображает увеличенный фрагмент VII, показанный на фиг. 8 и 9, иллюстрирующий соединение между коллектором и диффузором; и

фиг. 8 и 9 иллюстрируют на видах в аксонометрии различные положения коллектора на опорной плите газовой турбины.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Следующее подробное описание иллюстративных вариантов выполнения приведено со ссылкой на сопроводительные чертежи. Одинаковыми номерами позиции на различных чертежах обозначены одинаковые или подобные элементы. Кроме того, чертежи не обязательно выполнены в масштабе. Также, следующее подробное описание не ограничивает изобретение. Напротив, объем правовой охраны определен в прилагаемой формуле изобретения.

Ссылка в описании на «один вариант выполнения», или «вариант выполнения», или «некоторые варианты выполнения» означает, что конкретное свойство, конструкция или характеристика, описанные в отношении какого-либо варианта выполнения, включены по меньшей мере в один вариант выполнения изобретения. Таким образом, появление формулировки «в одном варианте выполнения», или «в варианте выполнения», или «в некоторых вариантах выполнения» в различных местах описания не обязательно относится к одному и тому же варианту выполнения (вариантам выполнения). Кроме того, конкретные свойства, конструкции или характеристики могут быть объединены любым подходящим способом в одном или более вариантах выполнения.

На фиг. 3 показана схематически энергетическая установка 110 с газотурбинным двигателем, предназначенная для выработки электроэнергии. Эта установка предложена в качестве иллюстративного варианта возможного применения изобретения. Признаки указанного коллектора и их преимущества могут быть использованы в различных газотурбинных установках, например, в областях, связанных с механическими приводами, в которых газотурбинный двигатель используют для приведения в действие нагрузки, такой как турбомашина, например, компрессор или блок компрессоров.

Обратимся к иллюстративному варианту выполнения, показанному на фиг. 3, в котором газотурбинный двигатель, также кратко указанный как газовая турбина 112, например, газотурбинный двигатель на основе авиационной газовой турбины, присоединен к узлу 114 из диффузора и коллектора выхлопных газов. К газотурбинному двигателю 112 присоединен электрогенератор 116 посредством соединения 118. Двигатель 112, узел 114 и электрогенератор 116 могут быть прочно прикреплены к платформе или опорной плите 120. Чистый воздух для сжигания подается посредством воздухозаборника и системы 122 фильтрации. Воздух сжимается в компрессорной секции газотурбинного двигателя 112 и смешивается с жидким или газообразным топливом, таким как природный газ. Топливно-воздушная смесь затем сжигается в камере сгорания двигателя 112. После этого горячие газообразные продукты сгорания под давлением, получившиеся в результате сжигания топливно-воздушной смеси, проходят через ступени турбины в газотурбинном двигателе 112. Эти продукты сгорания вызывают вращение турбины с приведением в действие нагрузки 116 посредством соединения 118.

Узел 114 из диффузора и коллектора захватывает и проводит горячий выхлопной газ для его дальнейшего использования, например, в системе регенерации тепла, или направляет выхлопной газ в выхлопной патрубок 123.

Далее приведено подробное описание деталей узла 114 со ссылкой на фиг. 4-9.

На фиг. 4 изображена лишь хвостовая часть газотурбинного двигателя 112, а именно энергетическая турбина. Узел 114 расположен ниже по потоку за газотурбинным двигателем 112. Узел 114 может содержать осевой диффузор 124, присоединенный к радиальному коллектору 126. Осевой диффузор 124 сдержит элементы для по меньшей мере частичного отклонения потока выхлопного газа от осевого направления к радиальному направлению, чтобы обеспечить возможность использования диффузора 124 вместе с радиальным коллектором 126. Подробное описание этих элементов не приведено, так как они хорошо известны специалистам.

Проиллюстрированный осевой диффузор 124 имеет кольцевую стенку 125, постепенно увеличивающуюся в диаметре в направлении F потока выхлопных газов, выходящего из двигателя 112 в направлении радиального коллектора 126. Конец диффузора 124 с меньшим диаметром присоединен к двигателю 112 (на фиг. 4 показан лишь частично). Диффузор 124 рассеивает осевой поток выхлопного газа, выходящий из двигателя 112. Радиальный коллектор 126 прикреплен к опорной плите 120 газовой турбины и к диффузору 124, как более подробно описано ниже.

Диффузор 124 может быть присоединен к платформе или опорной плите 120 газовой турбины парой кронштейнов 128. Диффузор 124 может быть шарнирно соединен с указанными двумя кронштейнами 128 с возможностью поворота вокруг поперечной горизонтальной оси В-В (фиг. 8 и 9). Дополнительно может быть выполнена опора 130, на которой диффузор расположен с возможностью свободного скольжения. Опора 130 обеспечивает поперечную силу реакции в случае неуравновешенности ротора.

Диффузор 124 может содержать концевой кольцевой фланец или кольцо 127, расположенное на конце диффузора с большим диаметром, обращенном к коллектору 126. Фланец 127 по существу окружает выпускное отверстие диффузора. На самой верхней части кольцевого фланца 127 к диффузору 124 присоединен первый соединительное приспособление 129. Один иллюстративный вариант выполнения первого соединительного приспособления 129 детально показан на фиг. 7. Первое соединительное приспособление 129 может содержать пластину 131, привинченную к кольцевому фланцу 127 винтами 133. Между пластиной 131 и кольцевым фланцем 127 может быть расположена прокладка 134. Пластина 131 может быть жестко присоединена к дополнительному элементу 137, проходящему по существу в радиальном направлении от кольцевого фланца 127, или выполнена с этим элементом за одно целое. Элемент 137 образует часть первого соединительного приспособления, предназначенного для присоединения коллектора 126 к диффузору 124, как более подробно описано далее.

Коллектор 126 имеет стенку 135 со стороны впуска газа и противоположную переднюю стенку 138, расположенную напротив стенки 135. Стенка 135 со стороны впуска газа направлена к диффузору 124 и выполнена с газовпускным отверстием 139. В коллекторе 126 может быть выполнен канал или камера 141. Камера 141 может быть ограничена стенкой 135, передней стенкой 138 и боковой стенкой 143 (см. фиг. 8 и 9). Боковая стенка 143 может быть открыта у местоположения 143А с образованием газовыпускного отверстия 143А. В иллюстративном варианте выполнения отверстие 143А является прямоугольным.

В некоторых вариантах выполнения стенки 135 и 138 являются непараллельными. Они могут быть наклонены относительно друг друга со схождением-расхождением, так что размер камеры 141 в осевом направлении газовой турбины уменьшается от газовыпускного отверстия 143А в направлении конца камеры 141, противоположного отверстию 143А.

Внутренний объем камеры 141 может быть кольцевым. В камере 141 может быть расположена центральная стенка 145. В некоторых вариантах выполнения центральная стенка имеет форму тела вращения. В варианте выполнения, показанном на чертежах, стенка 145, имеющая часть 145А в форме усеченного конуса, присоединена концом с большим диаметром указанной конической части к передней стенке 138 закругленным участком 145 В. Центральная стенка 145 проходит через отверстие 139 по существу соосно с осью А-А вращения двигателя 112.

В газовпускное отверстие 139 может быть введен преимущественно по существу цилиндрический рукав 147, жестко связанный со стенкой 135. Рукав 147 расположен по существу соосно с центральной стенкой 145, так что между центральной или внутренней стенкой 145 и рукавом 147 образован кольцевой газовпускной проход, который обеспечивает проточное сообщение внутренней части диффузора 124 с камерой 141.

Вдоль конца рукава 147, обращенного к газотурбинному двигателю 112, выполнен внутренний выступ 149, вдоль которого расположены пары отверстий 151. В некоторых вариантах выполнения могут быть расположены три пары отверстий 151, отнесенные друг от друга приблизительно под 45°. Как более подробно объяснено ниже, одна из указанных пар отверстий может быть выбрана для прикрепления коллектора к газотурбинному двигателю в заданном угловом положении.

Каждая пара отверстий 151 может быть использована для прикрепления коллектора 126 к диффузору 124 посредством элемента 137. Как показано в увеличенном виде на фиг. 7, соединение между коллектором 126 и элементом 137 выполнено посредством вильчатого элемента 153, который может быть привинчен к внутреннему выступу 149 двумя винтами 155, взаимодействующими с выбранной парой отверстий 151. Вильчатый элемент 153 расположен так, что два его зубца расположены на двух сторонах элемента 137. К противоположным зубцам элемента 153 привинчена крепежная пластина 157 с образованием замкнутой рамки, окружающей элемент 137. Элемент 153 вместе с элементом 137 образуют первое соединительное приспособление, присоединяющее коллектор 126 к диффузору 124.

Пары отверстий 151 расположены по окружности на одинаковом расстоянии от оси рукава 147 и, соответственно, от оси кольцевого газовпускного прохода, образованного рукавом 147 и центральной стенкой 145, расположенными соосно. Таким образом, коллектор 126 может быть закреплен на элементе 137 в любом одном из нескольких угловых положений, определяемых парами отверстий 151, причем в каждом положении коллектор 126 по существу соосен с диффузором 124.

Таким образом, пары отверстий 151 образуют первые соединители для присоединения коллектора 126 к двигателю 112 и, более точно, к его диффузору 124.

Коллектор 126 может быть дополнительно снабжен вторыми соединителями, выполненными для присоединения коллектора 126 к опорной плите или платформе 120 двигателя 112. В некоторых вариантах выполнения указанные вторые соединители могут быть расположены по окружности с центром, находящимся на оси двигателя 112 и на оси кольцевого газовпускного прохода между рукавом 147 и центральной стенкой 145. Как показано, например, на фиг. 8 и 9, к наружной поверхности стенки 135 прикреплена рама 161, которая может иметь полукруглую форму с центром на оси А-А двигателя 112, когда коллектор 126 установлен на диффузоре 124. В некоторых вариантах выполнения рама 161 может проходить менее чем на половину окружности, например на 90°. В целом, рама 161 расположена напротив пар отверстий 151 относительно оси А-А двигателя 112.

Вдоль рамы 161 выполнены вторые соединители, причем количество вторых соединителей равно количеству первых соединителей. Таким образом, для каждой пары отверстий 151 выполнен второй соединитель на раме 161. Каждый второй соединитель может представлять собой отверстие 163, выполненное в раме 161. Угловое расстояние между отверстиями 163 равно угловому расстоянию между парами отверстий 151. Таким образом, образованы пары из первых и вторых соединителей. Каждый первый соединитель 151 соответствует одному второму соединителю 163, при этом расстояние между парными первыми и вторыми соединителями 151, 163 является неизменным.

Каждый второй соединитель может взаимодействовать со вторым соединительным приспособлением 171, предназначенным для присоединения коллектора 126 к опорной плите или платформе 120 двигателя 112. Второе соединительное приспособление 171 присоединен к опорной плите или платформе 120 двигателя 112.

Второе соединительное приспособление 171 может содержать по существу горизонтально проходящий стержень 173, который может быть избирательно введен в одно или другое из отверстий 163, образующих вторые соединители на боковой стороне коллектора. Полученное таким образом соединение стержень-отверстие между коллектором 126 и платформой или опорной плитой 120 способно нести вертикальные нагрузки. Дополнительно к механическому соединению, образованному вышеупомянутым соединением стержень-отверстие, второе соединительное приспособление 171 может дополнительно содержать пластину 175 со сквозными отверстиями для привинчивания пластины 175 к противоположной пластине 177, расположенной внутри рамы 161. Это винтовое соединение обеспечивает дополнительную прочность связи между платформой или плитой 120 и коллектором 126.

Рама 161 может иметь коробчатую форму. В некоторых вариантах выполнения рама 161 может иметь прямоугольное или U-образное поперечное сечение, как показано, в частности, на фиг. 5. Упорная пластина 177, расположенная в раме 161, может быть размещена в пустом пространстве, образованном коробчатой конструкцией рамы. Пластина 177 может быть закреплена и проходить по всей протяженности рамы 161. Упорная пластина может быть выполнена с резьбовыми отверстиями, например, с четырьмя резьбовыми отверстиями под винты 179.

Когда стенка 135 со стороны впуска газа расположена с наклоном (перпендикулярно) относительно оси двигателя 112, как показано на чертежах в иллюстративном варианте выполнения, коробчатая рама 161 предпочтительно имеет форму, при которой поверхность 161А рамы с выполненными в ней отверстиями 163 является перпендикулярной оси А-А газовой турбины, когда коллектор смонтирован.

Первые и вторые соединители 151, 163, выполненные вокруг кольцевого газовпускного прохода коллектора, обеспечивают возможность для присоединения коллектора к опорной плите или платформе 120 и к диффузору 124 в одном из нескольких угловых положений. Два таких угловых положения проиллюстрированы на фиг. 8 и 9. На фиг. 8 показано, что коллектор 126 установлен так, что отверстие 143А ориентировано вертикально вверх. На фиг. 9 показано, что коллектор 126 установлен так, что отверстие 143А ориентировано по горизонтали вбок. Соответственно, эти два угловых положения смещены в угловом направлении на 90°. Либо одно, либо другое из указанных двух положений может быть выбрано в зависимости, например, от местоположения выхлопного патрубка 123. Если патрубок 123 расположен над двигателем 112, то выбирают конфигурацию, показанную на фиг. 8. Если выхлопной патрубок 123 расположен сбоку от двигателя 112, то предпочтительной будет конфигурация, показанная на фиг. 9. Возможны другие угловые положения. Например, дополнительное положение, в котором отверстие 143А направлено по горизонтали, но в направлении, противоположном показанному на фиг. 9, может быть получено путем поворота коллектора на 180° относительно его расположения, показанного на фиг. 9, например, если выхлопной патрубок расположен на противоположной боковой стороне двигателя 112.

В некоторых вариантах выполнения коллектор может иметь первый, меньший поперечный размер и второй, больший поперечный размер. На фиг. 8 показано, что коллектор 126 установлен так, что меньший поперечный размер ориентирован по горизонтали, тогда как на фиг. 9 показано, что размер по горизонтали является большим размером. Если выбрана конфигурация, показанная на фиг. 9, то транспортировка газотурбинного модуля, включая газотурбинный двигатель 112 и платформу 120, может быть выполнена с коллектором 126, находящемся в положении, показанном на фиг. 8, для уменьшения горизонтального поперечного размера модуля и облегчения транспортировки. На месте эксплуатации коллектор может быть отсоединен от диффузора, повернут на 90° и повторно смонтирован в окончательном виде, показанном на фиг. 9.

Расположение и конструкция первых соединителей и вторых соединителей выполнены так, что после монтажа нижнего соединения, образованного вторым соединительным приспособлением 171, расположенным на платформе или опорной плите 120, и соответствующим вторым соединителем, расположенным на коллекторе, указанное нижнее соединение передает как горизонтальную, так и вертикальную реакции связи. Таким образом, второй соединитель предает по существу полный вес коллектора платформе или опорной плите газовой турбины, а не диффузору. Возникающие в коллекторе вибрации создают напряжения в нижнем соединении между коллектором 126 и платформой или плитой 120, но не оказывают отрицательного воздействия на подшипники или другие компоненты турбомашины 112. Непосредственное соединение между коллектором 126 и диффузором 124, обеспечиваемое первым соединительным приспособлением 129 и выбранным первым соединителем 151, расположенным на коллекторе 126, выполнено так, что непосредственно от коллектора 126 к диффузору 124 передаются лишь горизонтальные силы, но не вертикальные нагрузки. Поэтому диффузор остается свободным от дополнительных нагрузок как статических, так и динамических, создаваемых коллектором 126. Более точно, поскольку коллектор смонтирован консольно, т.е. он нависает относительно плиты 120, то верхнее соединение, создаваемое первым соединительным приспособлением, обеспечивает ограниченную горизонтальную реакцию связи, которая создает импульс силы, достаточный для уравновешивания импульса силы, создаваемого весом коллектора 126.

Несмотря на то, что раскрытые в описании варианты выполнения изобретения проиллюстрированы на чертежах и полностью подробно описаны выше в отношении нескольких иллюстративных вариантов выполнения, тем не менее, специалистам следует понимать, что возможно внесение множества модификаций, изменений и изъятий без по существу отклонения от новаторских основных идей, принципов и концепций, изложенных в данном документе, и преимуществ изобретения, указанных в прилагаемой формуле изобретения. Соответственно, объем правовой охраны раскрытых нововведений должен определяться только самым широким толкованием прилагаемой формулы изобретения для охвата всех этих модификаций, изменений и изъятий. Кроме того, порядок или последовательность выполнения любого из этапов процесса или способа могут быть изменены в соответствии с другими вариантами выполнения.

1. Коллектор выхлопных газов для газовой турбины, содержащий камеру, имеющую стенку со стороны впуска газа, газовпускное отверстие, расположенное в указанной стенке, и газовыпускное отверстие, первые соединители, расположенные вокруг указанного газовпускного отверстия и предназначенные для присоединения указанного коллектора к диффузору выхлопных газов газовой турбины, и вторые соединители, расположенные вокруг указанного газовпускного отверстия и предназначенные для присоединения указанного коллектора к опорной плите газовой турбины, причем каждый второй соединитель расположен, по существу, диаметрально напротив соответствующего первого соединителя относительно центра газовпускного отверстия, образуя пары из первого соединителя и второго соединителя, при этом установка указанного коллектора на диффузоре выхлопных газов газовой турбины в выбранном одном из нескольких различных угловых положений обеспечивается путем использования соответствующей пары из одного первого соединителя и одного второго соединителя, и при этом указанные первые соединители выполнены и расположены с обеспечением восприятия горизонтальных, а не вертикальных нагрузок.

2. Коллектор по п. 1, в котором первые соединители расположены по дуге окружности, вторые соединители расположены по дуге окружности, и расстояние между первым и вторым соединителями каждой пары является неизменным.

3. Коллектор по п. 1, в котором первые соединители расположены на первом расстоянии от центра газовпускного отверстия, а вторые соединители расположены на втором расстоянии от центра газовпускного отверстия.

4. Коллектор по п. 1, содержащий кольцо, присоединенное к указанной стенке со стороны впуска газа и окружающее газовпускное отверстие, причем первые соединители расположены на указанном кольце.

5. Коллектор по п. 1, содержащий раму, присоединенную к указанной стенке со стороны впуска газа на расстоянии от газовпускного отверстия и расположенную напротив газовыпускного отверстия, при этом указанные вторые соединители расположены на раме.

6. Коллектор по п. 5, в котором рама имеет коробчатую форму.

7. Коллектор по п. 6, в котором указанная камера имеет переднюю стенку, расположенную напротив стенки со стороны впуска газа, причем передняя стенка и стенка со стороны впуска газа наклонены относительно друг друга, а коробчатая рама имеет переменный поперечный размер, так что образована плоская поверхность, по существу параллельная указанной передней стенке.

8. Коллектор по п. 1, в котором вторые соединители выполнены и расположены с обеспечением восприятия вертикальных нагрузок.

9. Коллектор по п. 1, в котором каждый из первых соединителей имеет отверстия для винтового присоединения вильчатого элемента.

10. Коллектор по п. 1, в котором каждый из вторых соединителей имеет отверстие.

11. Коллектор по любому из предыдущих пунктов, в котором первые соединители распределены по дуге, составляющей по меньшей мере 90°, предпочтительно приблизительно 180°, и вторые соединители распределены по дуге, составляющей по меньшей мере 90°, предпочтительно приблизительно 180°.

12. Газовая турбина, содержащая опорную плиту, диффузор выхлопных газов, присоединенный к опорной плите, и коллектор выхлопных газов по любому из пп. 1-11, причем коллектор присоединен к газовой турбине посредством выбранного одного из указанных первых соединителей, присоединенных к указанному диффузору, и выбранного одного из указанных вторых соединителей, присоединенных к указанной опорной плите.

13. Газовая турбина по п. 12, в которой опорная плита, по существу, полностью поддерживает вес коллектора посредством второго соединителя.

14. Газовая турбина по п. 12, в которой диффузор содержит первое соединительное приспособление, выполненное и расположенное с возможностью взаимодействия с выбранным одним из указанных первых соединителей, а опорная плита содержит второе соединительное приспособление, выполненное и расположенное с возможностью взаимодействия с выбранным одним из указанных вторых соединителей.

15. Газовая турбина по п. 14, в которой первое соединительное приспособление расположено на указанном диффузоре напротив опорной плиты.

16. Газовая турбина по п. 14 или 15, в которой второе соединительное приспособление содержит стержень, вставленный в отверстие второго соединителя соответствующей пары соединителей.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к газотурбинному двигателю, содержащему отбор потока сжатого воздуха, поступающего из компрессора. Газотурбинный двигатель, включающий в себя: выпускной коллектор (7), который содержит множество стоек (10), при этом пространство, разделяющее стойки, образует отверстия, в которых проходит воздушный поток внутреннего контура газотурбинного двигателя.

Способ снижения гидравлических потерь в выхлопном тракте газотурбинной установки и осерадиальный диффузор силовой турбины для его осуществления, областью применения которого являются газоперекачивающие агрегаты и электростанции с газотурбинными двигателями, которые планируется подвергнуть комплексному восстановительному ремонту для увеличения ресурса ГПА.

Изобретение относится к держателю трубы для удаления насыщенного маслом воздуха из турбомашины. Держатель (5), предназначенный для удержания трубы для удаления насыщенного маслом воздуха из турбомашины, содержащий радиально внутреннюю кольцевую часть (6), предназначенную для установки вокруг упомянутой трубы, и ребра (11), простирающиеся наружу в радиальной плоскости от кольцевой части (6), образуя угол (α) с радиальным направлением.

Изобретение относится к держателю трубы для отвода насыщенного маслом воздуха турбогенератора. Держатель (5), выполненный с возможностью удержания трубы (4) для отвода насыщенного маслом воздуха турбогенератора, содержащий внутреннюю кольцевую в радиальном направлении часть (9, 10), выполненную с возможностью монтажа вокруг упомянутой трубы (4), и лопатки (11), наклоненные по отношению к осевому направлению кольцевой части (9, 10) и по отношению к радиальной плоскости.

Изобретение относится к области энергомашиностроения и может быть использовано в конструкциях теплофикационных установок. В теплофикационной установке, содержащей цилиндр низкого давления с регулирующей диафрагмой части низкого давления, выполненной с минимальным, технологически осуществимым зазором, исключающим вентиляционный пропуск пара, часть низкого давления, выходной патрубок, соединяющий часть низкого давления с конденсатором, оснащенным трубными пучками, устройством для охлаждения выходного патрубка турбины, установленным концентрично относительно рабочего колеса, выполненным в виде кольцевого коллектора с форсунками, установленными с возможностью взаимодействия распыляемой охлаждающей среды с наиболее горячей частью парового потока, выходящего из последней ступени, устройства ввода пароводяных и паровоздушных потоков в конденсатор, установленные в зоне регенеративного подогрева под его трубным пучком и снабженные ограждающими элементами, предотвращающими вынос капельной влаги в паровое пространство конденсатора, кольцевой коллектор с форсунками выполнен из двух отдельных полукольцевых частей, установленных соответственно в верхней и нижней половинах выходного патрубка, имеющих входы и выходы охлаждающей воды за пределами выходного патрубка, причем выход из одной полукольцевой части соединен с входом в другую полукольцевую часть трубопроводом с разъемными соединениями.

Газотурбинный двигатель включает внешний кожух, канал для отвода выхлопных газов, охлаждающий канал, панельную структуру и воздуховод. Канал для отвода выхлопных газов расположен внутри внешнего кожуха и содержит внешнюю и внутреннюю стенки канала, формирующие кольцевой проход и распложенные радиально внутрь от внешнего кожуха.

Диффузор // 2637421
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к выхлопным диффузорам турбомашин. Диффузор содержит внешний обвод 1, выполненный коническим, на внутренней стороне которого выполнено оребрение, содержащее основные ребра 2 и вспомогательные ребра 3.

Изобретение призвано предложить решение, препятствующее обратному нагнетанию горячего потока в периферическое отверстие, образованное между выпускной трубой и выпускным патрубком выпускного тракта газовой турбины.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в энергоблоках с паротурбинными установками (ПТУ), имеющими выхлоп в конденсатор. Предложен двухпоточный цилиндр низкого давления (ЦНД) паровой турбины, соединенный с входным патрубком конденсатора, включающий корпус, расположенные по его концам входные патрубки, лабиринтовые концевые уплотнения и облопаченный ротор, опирающийся на подшипники, соединенный с генератором и содержащий группу влажнопаровых ступеней прямого, направленного в сторону генератора, потока пара с выхлопным осерадиальным диффузором и группу влажнопаровых ступеней обратного потока с выхлопным осерадиальным диффузором, при этом диффузоры расположены внутри выхлопного патрубка ЦНД, соединенного с входным патрубком конденсатора, находящимся под вакуумом, и образованы парой кольцевых лопастей, осуществляющих конфузорный поворот потока от осевого направления к радиальному, внешние лопасти заканчиваются радиальными стенками, перпендикулярными оси вращения, ограничивающими осевой размер выхлопной части осерадиальных диффузоров и образующими объединенную выхлопную часть осерадиальных диффузоров обеих групп ступеней, кроме этого выхлопной патрубок и выхлопные части диффузоров, ограниченные радиальными стенками и размещенные внутри выхлопного патрубка, расположены в средней части ЦНД, а внутренняя образующая лопасти со стороны потока выполнена с прямоугольными уступами.

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано при конструировании и изготовлении паровых турбин для тепловых и атомных электростанций.

Изобретение относится к конструкциям авиационных газотурбинных двигателей, в частности к конструкциям узлов для отвода горячих газов. Выхлопное устройство газоперекачивающего агрегата содержит элементы, состоящие, в свою очередь, из четырех стенок. Все стенки состоят из несущей горячей части и ненесущей холодной части, соединенных между собой. Несущая горячая часть и ненесущая холодная часть соединены между собой жестким соединением в одной точке соединения и компенсаторами в нескольких местах. Достигается устранение температурных деформаций. 3 з.п. ф-лы, 14 ил., 2 табл.

Коллектор выхлопных газов для газовой турбины содержит камеру, имеющую стенку со стороны впуска газа, газовпускное отверстие, расположенное в указанной стенке, и газовыпускное отверстие. Первые соединители расположены вокруг указанного газовпускного отверстия и предназначены для присоединения указанного коллектора к диффузору выхлопных газов газовой турбины. Вторые соединители расположены вокруг указанного газовпускного отверстия и предназначены для присоединения указанного коллектора к опорной плите газовой турбины. Каждый второй соединитель расположен, по существу, диаметрально напротив соответствующего первого соединителя относительно центра газовпускного отверстия, образуя пары из первого соединителя и второго соединителя. Установка указанного коллектора на диффузоре выхлопных газов газовой турбины в выбранном одном из нескольких различных угловых положений обеспечивается путем использования соответствующей пары из одного первого соединителя и одного второго соединителя. При этом указанные первые соединители выполнены и расположены с обеспечением восприятия горизонтальных, а не вертикальных нагрузок. Это расположение обеспечивает возможность для избирательного использования пар из одного первого соединителя и одного второго соединителя для присоединения коллектора к выхлопному диффузору газовой турбины в выбранном одном из нескольких различных угловых положений в зависимости от требований к плану размещения или может быть изменено во время транспортировки газотурбинного модуля для уменьшения его габаритов и занимаемой опорной поверхности, также обеспечиваются ограничения механических напряжений, создаваемых коллектором выхлопных газов в выхлопном диффузоре турбины. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 9 ил.

Наверх