具有長(zhǎng)形噴射器的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)溫度控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般地涉及渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，更特別地涉及能夠在不存在壓氣機(jī)和渦輪葉片與徑向外側(cè)密封面干涉的風(fēng)險(xiǎn)的情況下使燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)熱啟動(dòng)的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]典型地，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括用于壓縮氣體的壓氣機(jī)、用于將壓縮空氣與燃料混合并點(diǎn)燃混合物的燃燒器、以及用于產(chǎn)生動(dòng)力的渦輪葉片組件。燃燒器經(jīng)常在可能超過2500華氏度的高溫下操作。典型的渦輪燃燒室構(gòu)造將渦輪葉片組件暴露至這些高溫。
[0003]因?yàn)檫@些燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的大質(zhì)量，發(fā)動(dòng)機(jī)在停機(jī)以后需要長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行冷卻。歸因于自然對(duì)流，殼體部件從底到頂以不同的速度冷卻，結(jié)果殼體在底部與頂部相比冷卻地更快，并且殼體在完全冷卻之前在停機(jī)期間發(fā)生變形。殼體的較熱上表面相對(duì)于較冷底表面導(dǎo)致熱彎曲或者向上拱起。如果發(fā)動(dòng)機(jī)在殼體扭曲的時(shí)間期間進(jìn)行重新啟動(dòng)，則葉片頂端歸因于向上的拱起而具有在底部位置處發(fā)生干涉的趨勢(shì)。因此，如果期望在燃?xì)鉁u輪完全冷卻之前啟動(dòng)燃?xì)鉁u輪，則存在如下顯著的風(fēng)險(xiǎn):由于罩體的變形形狀而在發(fā)動(dòng)機(jī)的底部處在渦輪葉片頂端和葉片環(huán)之間發(fā)生干涉，而導(dǎo)致渦輪葉片頂端摩擦，導(dǎo)致?lián)p壞渦輪葉片。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]公開了一種渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)溫度控制系統(tǒng)，被構(gòu)造成促進(jìn)環(huán)繞壓氣機(jī)和渦輪葉片組件的腔室內(nèi)一致的氣體溫度，以消除燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)熱重啟過程中渦輪和壓氣機(jī)葉片頂端摩擦。渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)溫度控制系統(tǒng)通過防止殼體的底部比殼體的頂部冷卻得快來防止殼體拱起。渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)溫度控制系統(tǒng)可以包括沿著殼體在殼體的外徑處和殼體的上側(cè)區(qū)域處的內(nèi)表面延伸的殼體溫度控制罩。上側(cè)區(qū)域可以被定位在殼體的水平延伸中心線的上方?？梢詮脑跉んw溫度控制罩內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)排出槽排出流體(諸如空氣，但是不限于空氣)，以在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)之后使殼體的上側(cè)區(qū)域與殼體內(nèi)的熱氣體的浮力效應(yīng)隔斷。
[0005]渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)溫度控制系統(tǒng)可以包括形成包圍一個(gè)或多個(gè)渦輪部件的外結(jié)構(gòu)的殼體。殼體可以但是不限于是燃燒器殼體或渦輪殼體。渦輪部件可以但是不限于燃燒器或渦輪翼型組件。殼體溫度控制罩可以沿著殼體在殼體的外徑處和殼體的上側(cè)區(qū)域處的內(nèi)表面延伸。上側(cè)區(qū)域可以被定位在殼體的水平延伸中心線的上方。
[0006]所述殼體溫度控制罩可以包括延伸穿過形成所述殼體溫度控制罩的外壁的一個(gè)或多個(gè)排出槽。渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)溫度控制系統(tǒng)還可以包括一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器以與發(fā)動(dòng)機(jī)的操作調(diào)度控制一起測(cè)量殼體的頂部的溫度和殼體的底部的溫度。排出槽可以與包括在所述殼體溫度控制罩內(nèi)的溫度控制罩腔室連通。排出槽還可以被構(gòu)造成將流體從所述溫度控制罩腔室排出到所述殼體內(nèi)，以在所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)之后使所述殼體的所述上側(cè)區(qū)域與所述殼體內(nèi)的熱氣體的浮力效應(yīng)隔斷。在一個(gè)實(shí)施例中，所述殼體溫度控制罩中的排出槽可以被指向成排出流體與所述殼體在所述殼體的外徑處和所述殼體的上側(cè)區(qū)域處的內(nèi)表面接觸。在這種實(shí)施例中，從排出槽排出的流體可以以不垂直且不平行的定向接觸所述殼體的所述內(nèi)表面。在另一實(shí)施例中，殼體溫度控制罩中的一個(gè)或多個(gè)排出槽可以被指向成使流體沿著所述殼體在所述殼體的外徑處和所述殼體的上側(cè)區(qū)域處的內(nèi)表面排出。
[0007]在一個(gè)實(shí)施例中，所述殼體溫度控制罩可以包括定位在所述殼體溫度控制罩內(nèi)的多個(gè)排出槽。定位在所述殼體溫度控制罩內(nèi)的所述多個(gè)排出槽中的一個(gè)或多個(gè)可以彼此等間隔。此外，定位在所述殼體溫度控制罩內(nèi)的所述多個(gè)排出槽中的一個(gè)或多個(gè)可以彼此任意間隔。在一個(gè)實(shí)施例中，槽可以由在殼體溫度控制罩中跨越整個(gè)殼體溫度控制罩延伸的連續(xù)槽形成。
[0008]所述殼體溫度控制罩可以為大體長(zhǎng)形的，具有沿著所述殼體的內(nèi)表面局部周向地延伸的長(zhǎng)度。所述殼體溫度控制罩具有等于所述殼體在所述殼體外徑處的內(nèi)表面的曲率半徑。在另一實(shí)施例中，所述殼體溫度控制罩可以延伸所述殼體的殼體周長(zhǎng)的大約至少1/32。在又一實(shí)施例中，所述殼體溫度控制罩的周向長(zhǎng)度可以比所述殼體溫度控制罩的高度和厚度大。
[0009]所述殼體溫度控制罩可以包括收容所述一個(gè)或多個(gè)排出槽的側(cè)表面。在一個(gè)實(shí)施例中，所述殼體溫度控制罩的所述側(cè)表面的至少一部分大體是線性的。渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)溫度控制系統(tǒng)還可以包括一個(gè)或多個(gè)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)溫度控制系統(tǒng)供給通道，與包括在所述殼體溫度控制罩內(nèi)的溫度控制罩腔室連通，以將流體供給至所述溫度控制罩腔室。
[0010]在至少一個(gè)實(shí)施例中，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)溫度控制系統(tǒng)可以包括沿著所述殼體在所述殼體的外徑處和所述殼體的上側(cè)區(qū)域處的內(nèi)表面延伸的多個(gè)殼體溫度控制罩。多個(gè)殼體溫度控制罩中的一個(gè)或多個(gè)可以彼此隔開并且由此不彼此接觸。此外，一個(gè)或多個(gè)相鄰的殼體溫度控制罩可以彼此接觸。
[0011]渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)溫度控制系統(tǒng)可以用于促進(jìn)環(huán)繞壓氣機(jī)和渦輪葉片組件的腔室內(nèi)一致的氣體溫度。渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)溫度控制系統(tǒng)可以在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)之后使殼體的上側(cè)區(qū)域與殼體內(nèi)的燃?xì)怏w的浮力效應(yīng)隔斷。從渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)溫度控制系統(tǒng)排出的空氣帶走燃燒器殼體內(nèi)的氣體。這樣，需要從系統(tǒng)排出的減少量的空氣足以操作系統(tǒng)。渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)溫度控制系統(tǒng)在盤車裝置操作過程中操作，因此對(duì)正常的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)操作沒有影響。
[0012]下面更詳細(xì)地說明這些及其他實(shí)施方式
【附圖說明】
[0013]包括在說明書中并形成說明書的一部分的【附圖說明】了本公開的發(fā)明的實(shí)施方式，并且與說明書一起公開了發(fā)明的原理。
[0014]圖1是具有渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)溫度控制系統(tǒng)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的截面?zhèn)纫晥D。
[0015]圖2是渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)溫度控制系統(tǒng)在圖1中細(xì)節(jié)2處截取的細(xì)節(jié)截面?zhèn)纫晥D。
[0016]圖3是包括渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)溫度控制系統(tǒng)的燃燒器殼體在圖1中剖面線3-3處截取的軸向圖。
[0017]圖4是渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)溫度控制系統(tǒng)的殼體溫度控制罩的局部截面?zhèn)纫晥D。
[0018]圖5是包括渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)溫度控制系統(tǒng)的另一實(shí)施例在圖1中細(xì)節(jié)5處截取的細(xì)節(jié)截面?zhèn)纫晥D。
[0019]圖6是包括渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)溫度控制系統(tǒng)的另一實(shí)施例的燃燒器殼體在圖1中剖面線6-6處截取的軸向圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]如圖1-6所示，公開了一種渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)溫度控制系統(tǒng)10，被構(gòu)造成促進(jìn)環(huán)繞壓氣機(jī)和渦輪葉片組件的腔室12內(nèi)一致的氣體溫度，以消除燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)熱重啟過程中渦輪和壓氣機(jī)葉片50、52的頂端摩擦。渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)溫度控制系統(tǒng)10通過防止殼體18的底部比殼體18的頂部冷卻得快來防止殼體18拱起。渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)溫度控制系統(tǒng)10可以包括沿著殼體18的內(nèi)表面16延伸的一個(gè)或多個(gè)殼體溫度控制罩14，殼體18的內(nèi)表面16可以但不限于燃燒器殼體18或禍輪殼體21的在殼體18的外徑20處和在殼體18的上側(cè)區(qū)域22處。上側(cè)區(qū)域22可以定位在殼體18的水平延伸中心線24的上方。流體可以從殼體溫度控制罩14中的一個(gè)或多個(gè)排出槽26排出，以在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)28停機(jī)之后使殼體18的上側(cè)區(qū)域22與殼體18內(nèi)的熱氣體的浮力效應(yīng)隔斷。
[0021]用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)28的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)溫度控制系統(tǒng)10可以包括形成包圍一個(gè)或多個(gè)渦輪部件17的外結(jié)構(gòu)的殼體18，渦輪部件17可以是但不限于燃燒器30或渦輪翼型組件31。在至少一個(gè)實(shí)施例中，如圖1所示，殼體18可以包圍多個(gè)筒環(huán)形燃燒器30，相對(duì)于燃燒器殼體周向地定位并且圍繞燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)28的縱向軸線32。殼體18可以是筒狀的并且具有其他適當(dāng)構(gòu)造。殼體I8可以由任何適當(dāng)?shù)牟牧匣虿牧系慕M合形成。
[0022]如圖1-圖3所示，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)溫度控制系統(tǒng)10可以包括殼體溫度控制罩14，可以沿著殼體18的內(nèi)表面16延伸。殼體溫度控制罩14可以定位在殼體18的外徑20處和殼體18的上側(cè)區(qū)域22處。上側(cè)區(qū)域22可以定位在殼體18的水平延伸中心線24的上方。殼體溫度控制罩14可以具有等于殼體18在殼體18的外徑20處的內(nèi)表面16的曲率半徑34。殼體溫度控制罩14可以大體為長(zhǎng)形，具有沿著殼體18的內(nèi)表面16局部周向延伸的長(zhǎng)度。殼體溫度控制罩14可以圍繞殼體18延伸殼體的周長(zhǎng)的至少1/32。在至少一個(gè)實(shí)施例中，殼體溫度控制罩14的周向長(zhǎng)度36可以比殼體溫度控制罩14的高度38和厚度40大。在至少一個(gè)實(shí)施例中，殼體溫度控制罩14可以與殼體18的縱向軸線32垂直地定位。在另一實(shí)施例中，殼體溫度控制罩14可以與殼體18的縱向軸線32不平行且不垂直地定位。
[0023]殼體溫度控制罩14可以包括延伸穿過形成殼體溫度控制罩14的外壁42的一個(gè)或多個(gè)排出槽26。如圖2和圖4所示，排出槽26可以與包括在殼體溫度控制罩14內(nèi)的溫度控制罩腔室44連通。排出槽26可以構(gòu)造成將流體從溫度控制罩腔室44排出到殼體18，以在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)28停機(jī)之后使殼體18的上側(cè)區(qū)域22與殼體18內(nèi)的熱氣體的浮力效應(yīng)隔斷。排出槽26可以具有任何適當(dāng)?shù)某叽绾蜆?gòu)造，包括截面形狀。在至少一個(gè)實(shí)施例中，排出槽26可以是筒狀的。
[0024]在至少一個(gè)實(shí)施例中，如圖2所示，殼體溫度控制罩14中的排出槽指向成使流體排出成與與殼體18在殼體18的外徑20處和殼體18的上側(cè)區(qū)域22處的內(nèi)表面16接觸。在這種實(shí)施例中，從排出槽26排出的流體以不垂直且不平行的定向與殼體18的內(nèi)表面16接觸。在另一實(shí)施例中，如圖5所示，殼體溫度控制罩14中的排出槽26可以指向成大體沿著殼體18在殼體18的外徑20處和殼體18的上側(cè)區(qū)域22