復(fù)合材料入口壓室和包括所述壓室的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動機。更具體地，本公開涉及關(guān)于制造用于燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的入口壓室的改進(jìn)。
【背景技術(shù)】
[0002]燃?xì)鉁u輪發(fā)動機在許多應(yīng)用內(nèi)用作動力源。例如，燃?xì)鉁u輪發(fā)動機用作壓縮站中的原動機，用于驅(qū)動用于管道應(yīng)用的大型渦輪壓縮機，用于處理LNG系統(tǒng)中的制冷流體等。燃?xì)鉁u輪發(fā)動機還用作用于驅(qū)動發(fā)電機的原動機。
[0003]燃?xì)鉁u輪發(fā)動機通常設(shè)置在底板上且由封殼包圍，從而保護(hù)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機及其機構(gòu)免于環(huán)境損害。在燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的入口處提供了過濾器配置，用于過濾被燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的壓縮機吸入的空氣。過濾后的空氣通過入口壓室輸送到空氣壓縮機的入口。壓縮空氣然后被輸送到燃燒器，與液體或氣態(tài)燃料混合，并且點燃混合物以產(chǎn)生壓縮燃燒氣體，壓縮燃燒氣體在一個或多個渦輪中膨脹以產(chǎn)生動力。部分動力用于驅(qū)動壓縮機，且剩余的動力可用在負(fù)載聯(lián)接器(load coupling)上，用于驅(qū)動連接到該燃?xì)獾溳啺l(fā)動機的負(fù)載。
[0004]圖1示出了一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動機，其使用航改燃?xì)鉁u輪且具有在燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的冷端處的現(xiàn)有技術(shù)空氣入口壓室配置。
[0005]燃?xì)鉁u輪發(fā)動機100包括燃?xì)獍l(fā)生器103，其繼而包括空氣壓縮機105、燃燒器107和高壓渦輪109。在高壓渦輪109的下游設(shè)置了動力渦輪或低壓渦輪111。排放的燃燒氣體通過排氣壓室113和排氣管(未示出)排出。負(fù)載聯(lián)接器115延伸通過排氣壓室且驅(qū)動負(fù)載(未示出)。在燃?xì)鉁u輪發(fā)動機100的冷端處，空氣入口壓室117連接到空氣壓縮機105的環(huán)狀入口 121。空氣入口壓室117通常包括由鋼制成的箱形結(jié)構(gòu)。在圖1中的117T處示出的空氣入口壓室117的頂部連接到清潔空氣輸送管道(未示出)，其繼而連接到消音器配置和過濾器系統(tǒng)(用于清潔由空氣壓縮機105吸入的環(huán)境空氣)。在一些已知的實施例中，燃?xì)獍l(fā)生器103由空氣入口壓室117通過支撐件123支撐。
[0006]在一些已知的實施例中，空氣入口壓室117提供用于軸向入口流，S卩，空氣入口壓室117的內(nèi)部成形為使得產(chǎn)生軸向定向的空氣流，該空氣流進(jìn)入壓縮機環(huán)狀入口 121。通常在使用航改燃?xì)鉁u輪時提供軸向流配置，航改燃?xì)鉁u輪設(shè)有壓縮機前端105N。因此，空氣入口壓室117的內(nèi)部在空氣壓縮機前端105N的前面是空的，從而容許從空氣入口 117T通過壓縮機入口 121的自由空氣流。
[0007]已知的空氣入口壓室結(jié)構(gòu)特別重且笨拙。當(dāng)必須移除燃?xì)鉁u輪發(fā)動機100的燃?xì)獍l(fā)生器103時，例如為了更換的目的或者維護(hù)，必須執(zhí)行復(fù)雜的操作以至少部分拆除空氣入口壓室117。
[0008]因此需要改進(jìn)的空氣入口壓室結(jié)構(gòu)，其至少部分地解決或減輕空氣入口壓室中已知的缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本文中公開的主題尤其涉及用于燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的空氣入口壓室，其中，該空氣入口壓室主要由纖維強化的塑料復(fù)合材料制成。復(fù)合材料結(jié)構(gòu)使得空氣入口壓室更廉價且非常輕。而且，該空氣入口壓室具有可移除的部分，其可容易地從空氣入口壓室的主體拆卸，以簡化形成燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的渦輪機的部件(例如，燃?xì)獍l(fā)生器或空氣壓縮機)的移除。
[0010]雖然現(xiàn)有技術(shù)的由不銹鋼制成的空氣入口壓室可具有在若干噸范圍內(nèi)的重量，例如，在4000和5000 kg之間，但是由玻璃纖維強化塑料復(fù)合物制成的相應(yīng)的空氣入口壓室可具有小于1000 kg的重量，例如，在500和700 kg之間。同樣由復(fù)合材料制成的空氣入口壓室的可移除部分具有減少的重量，這使得其移除很容易，涉及有限量的勞動，從而使得要求移除渦輪機構(gòu)件的維護(hù)操作相比使用現(xiàn)有技術(shù)的空氣入口壓室時更快、更安全以及更少的侵入。
[0011]因此，根據(jù)一些實施例，本文中公開的主題涉及用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的空氣入口壓室，其包括:具有空氣入口孔以及設(shè)置和構(gòu)造成用于連接到燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的空氣出口孔的中空本體；至少一個可移除部分，在空氣入口壓室連接到燃?xì)鉁u輪發(fā)動機時可將其從中空本體移除；其中，空氣入口壓室至少部分地由纖維強化塑料制成。
[0012]在尤其有利的實施例中，空氣入口壓室的可移除部分可具有40 kg或更小且優(yōu)選地20 kg或更小的重量。
[0013]根據(jù)尤其有用的實施例，空氣入口壓室的所述至少一個可移除部分是連接凸緣的一部分，該連接凸緣環(huán)繞空氣出口孔，且其提供空氣入口壓室的主體與燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的壓縮機的入口之間的連接。
[0014]在當(dāng)前的優(yōu)選實施例中，連接凸緣由兩個相對的可移除部分構(gòu)成，以便壓縮機和/或燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的其他渦輪機構(gòu)件的移除可取決于系統(tǒng)布局在燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的兩側(cè)中的一側(cè)或另一側(cè)上選擇性地執(zhí)行。在一些實施例中，連接凸緣由兩個優(yōu)選大致對稱的部分形成，每個都可從空氣入口壓室的主體移除。
[0015]本文中公開的復(fù)合材料空氣入口壓室可設(shè)計用于軸向空氣入口或徑向空氣入口燃?xì)鉁u輪發(fā)動機。本文中公開的空氣入口壓室在軸向氣流設(shè)計中的使用是尤其有用的，因為其允許沿軸向方向減少空氣入口壓室的尺寸。事實上，使用復(fù)合材料容許空氣入口壓室的內(nèi)表面成形為使得形成空氣流引導(dǎo)表面，例如，具有從空氣入口壓室的中空本體的空氣入口孔朝空氣出口孔的平滑曲率的內(nèi)表面。引導(dǎo)彎曲表面減少了空氣流中的紊流，且使得可能將空氣入口壓室的內(nèi)部體積設(shè)計成顯著小于現(xiàn)有技術(shù)的空氣入口壓室(其具有大致方形的截面，且其中要求更大范圍的軸向方向以在空氣壓縮機的入口處獲得足夠平穩(wěn)的空氣流)。
[0016]根據(jù)另一方面，本文中公開的主題涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動機系統(tǒng)，其包括:燃?xì)鉁u輪發(fā)動機和空氣入口壓室，其中，空氣入口壓室具有設(shè)置和構(gòu)造成用于連接到燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的空氣出口孔以及空氣入口孔；其中，在空氣入口壓室連接到燃?xì)鉁u輪發(fā)動機時可將空氣入口壓室的至少一部分移除；并且其中，空氣入口壓室至少部分地由纖維強化塑料制成。
[0017]特征和實施例在下文中公開且在所附權(quán)利要求中進(jìn)一步闡述，其形成本說明書的組成部分。上文的簡要描述闡述了本發(fā)明的各種實施例的特征，以便可更好地理解下文中的【具體實施方式】，且以便可更好地了解技術(shù)的當(dāng)前貢獻(xiàn)。當(dāng)然，存在本發(fā)明的其他特征，其將在下文中描述并在所附權(quán)利要求中闡述。就這方面而言，在詳細(xì)說明本發(fā)明的若干實施例之前，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的各種實施例在其應(yīng)用中并不受限于構(gòu)造的細(xì)節(jié)，也不受限于在以下說明書中闡述或者在附圖中示出的構(gòu)件的配置。本發(fā)明能夠具有其他實施例，且能夠以各種方式實施和執(zhí)行。而且，應(yīng)當(dāng)理解，本文中所采用的措辭和術(shù)語是出于描述的目的，且不應(yīng)當(dāng)視為限制。
[0018]因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，本公開所依據(jù)的概念可容易地用作用于設(shè)計用來實現(xiàn)本發(fā)明的若干目的的其他結(jié)構(gòu)、方法和/或系統(tǒng)的基礎(chǔ)。因此，重要的是，權(quán)利要求應(yīng)當(dāng)被視為包括這種等同構(gòu)造，只要其在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的程度內(nèi)。
【附圖說明】
[0019]將更容易獲得對本發(fā)明的公開實施例以及其伴隨的許多優(yōu)點的更完整的了解，因為在結(jié)合附圖考慮時通過參考以下詳細(xì)描述使其變得更好理解，在附圖中:
圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的具有入口壓室的燃?xì)鉁u輪配置；
圖2示出了根據(jù)本公開的一個示例性實施例的燃?xì)鉁u輪配置的側(cè)面局部剖視圖；
圖3和圖4示出了根據(jù)示例性實施例的入口壓室的軸測投影視圖；
圖5示出了入口壓室的連接凸緣的細(xì)節(jié)；
圖6示出了圖5的放大；
圖7到圖10示出了用于移除燃?xì)獍l(fā)生器的順序。
【具體實施方式】
[0020]示例性實施例的以下詳細(xì)描述參考了附圖。不同附圖中的相同參考標(biāo)號標(biāo)識相同或相似的元件。另外，附圖不一定按照比例繪制。而且，以下詳細(xì)描述不限制本發(fā)明。而是，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。
[0021]貫穿說明書對“一個實施例”或“實施例”的引用意思是結(jié)合實施例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或性質(zhì)被包括在所公開的主題的至少一個實施例中。因此，短語“在一個實施例中”或“在實施例中”或“在一些實施例中”出現(xiàn)在貫穿說明書的許多地方并不一定指的是相同的(多個)實施例。此外，具體的特征、結(jié)構(gòu)或性質(zhì)可在一個或多個實施例中以任何合適的方式組合。
[0022]圖2示出了包括空氣入口壓室3的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機系統(tǒng)I的示意性側(cè)視圖。燃?xì)鉁u輪發(fā)動機系統(tǒng)I還包括底板5，渦輪機支撐在底板上。在一些實施例中，