用于渦輪機的碎片清除系統(tǒng)及對應的渦輪機的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型大體上涉及具有用于清除來自工作流體的碎片的碎片清除系統(tǒng)及對應的的渦輪機。
【背景技術】
[0002]渦輪機廣泛用于工業(yè)和商業(yè)操作，并且大體上包括壓縮機、燃燒組件以及渦輪。工作流體如空氣被帶入壓縮機中、被壓縮、并作為加壓工作流體被引導至燃燒組件。至少一部分加壓工作流體與燃料混合并且在燃燒組件中燃燒以產(chǎn)生熱燃燒氣體。熱燃燒氣體被引導至渦輪機的渦輪，在渦輪處從熱燃燒氣體中提取能量。
[0003]渦輪機的性能部分地取決于在渦輪機的操作過程中在不損壞部件如渦輪中的葉片或燃燒組件中的某些燃燒器部件情況下可承受的溫度。這些部件中的某些可由設計用來經(jīng)受升高溫度的各種金屬合金形成。然而，部件的最大可承受溫度仍然遠低于與化學計量燃燒過程相關聯(lián)的溫度。
[0004]在某些渦輪機中，通過從壓縮機分配一部分壓縮工作流體以用于冷卻此類部件來提高某些部件的最大可承受溫度。例如，可使壓縮工作流體轉(zhuǎn)向至燃燒器組件的一個或多個燃燒器周圍和/或可使其轉(zhuǎn)向穿過渦輪中的冷卻通路。冷卻通路可攜帶相對冷的壓縮工作流體穿過渦輪葉片以將葉片維持在可接受的操作溫度范圍內(nèi)。
[0005]然而，利用這種結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生某些問題。例如，工作流體可能包含碎片(debris)，如源自渦輪機外部的外來顆粒，或源自渦輪機內(nèi)的內(nèi)部(domestic)顆粒、包括銹、污垢和/或灰塵。顆?？赡鼙粩r截在冷卻通路中并阻塞流向例如渦輪葉片的氣流。冷卻中的受阻氣流可能導致某些部件的損壞或非計劃停運通路以疏通并清潔冷卻通路。現(xiàn)有渦輪機已包括各種空氣過濾方法來在工作氣流進入渦輪機的壓縮機之前對工作氣流進行過濾。此外，還可以在渦輪機不進行操作時采用除濕方法以最小化渦輪機內(nèi)產(chǎn)生的銹的量。
[0006]然而，已知的方法可能無法捕獲工作流體中的所有外來顆?；蚍乐顾袃?nèi)部顆粒進入工作流體。因此，用于減少渦輪機的工作流體中的外來或內(nèi)部顆粒量的系統(tǒng)將是有益的。更具體地，用于捕獲工作流體中的外來和/或內(nèi)部顆粒的系統(tǒng)將是特別有用的。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]本實用新型的方面和優(yōu)點會在以下說明中進行闡述，或可以從說明書中清楚，或可以通過實踐本實用新型來了解。
[0008]在一個示例性實施例中，提供一種渦輪機，所述渦輪機包括壓縮機段、與壓縮機段連通的燃燒器組件、以及與燃燒器組件連通的渦輪段。渦輪機此外包括殼體，所述殼體至少部分地為工作流體限定用于穿過或圍繞壓縮機段、燃燒器組件以及渦輪段中的一個或多個的流動路徑。殼體限定與工作流體接觸的內(nèi)表面，所述內(nèi)表面限定多個碎片傳送通道(routing channel)。另外，禍輪機包括碎片收集機構(gòu)(debris collect1n mechanism)。多個碎片傳送通道大體上朝向碎片收集機構(gòu)延伸，使得在渦輪機的操作過程中，碎片傳送通道朝向碎片收集機構(gòu)傳送碎片。
[0009]其中，碎片收集機構(gòu)是附接至所述殼體或與所述殼體一體制成的碎片捕集器，所述碎片捕集器限定配置用于接收來自所述多個碎片傳送通道的碎片的間隙。
[0010]其中，所述多個碎片傳送通道在平行于或傾斜于所述工作流體的流動方向的方向上延伸。
[0011]其中，所述殼體圍繞所述壓縮機段或所述燃燒器組件的至少一部分。
[0012]其中，所述殼體是圍繞所述燃燒器組件的至少一部分定位的壓縮機排放殼體。
[0013]其中，所述多個碎片傳送通道各自限定小于或等于一英寸的寬度。
[0014]其中，所述多個碎片傳送通道限定一種圖案，所述圖案包括多個平行通道、多個嵌套波浪形通道、多個嵌套鉆石形通道或它們的組合。
[0015]其中，所述工作流體是來自所述渦輪機的所述壓縮機段的壓縮空氣。
[0016]其中，所述碎片捕集器包括唇緣，所述唇緣鄰近所述殼體定位并且限定所述殼體與所述唇緣之間的所述間隙，所述間隙配置用于接收來自所述多個碎片傳送通道的碎片。
[0017]其中，所述碎片捕集器進一步包括與所述間隙流體連通以用于接收和存儲所述碎片的空腔。
[0018]其中，所述碎片捕集器進一步包括用于清空所述空腔中所容納的所述碎片的溜槽。
[0019]其中，所述渦輪機進一步包括在所述多個碎片傳送通道上的涂層，所述涂層配置用于輔助收集并且傳送來自所述工作流體的碎片。
[0020]其中，所述涂層包括鋅基或鋁基抗腐蝕或抗氧化涂層。
[0021]在另一個示例性實施例中，提供了用于渦輪機的碎片清除系統(tǒng)，渦輪機包括壓縮機段、燃燒器組件以及渦輪段。碎片清除系統(tǒng)包括殼體，所述殼體至少部分地為工作流體限定用于穿過或圍繞渦輪機的壓縮機段、燃燒器組件以及渦輪段中的一個或多個的流動路徑。殼體還限定與工作流體接觸的內(nèi)表面，所述內(nèi)表面限定多個碎片傳送通道。另外，碎片收集系統(tǒng)包括碎片收集機構(gòu)，碎片傳送通道大體上朝向碎片收集機構(gòu)延伸，使得在渦輪機的操作過程中，碎片傳送通道朝向碎片收集機構(gòu)傳送碎片。
[0022]其中，所述多個碎片傳送通道在平行于所述工作流體的流動方向的方向上延伸。
[0023]其中，所述工作流體是來自所述渦輪機的所述壓縮機段的壓縮空氣。
[0024]其中，所述殼體圍繞所述渦輪機的壓縮機段或燃燒器組件的至少一部分。
[0025]其中，所述殼體是圍繞所述渦輪機的燃燒器組件的至少一部分定位的壓縮機排放殼體。
[0026]其中，碎片收集機構(gòu)是附接至所述殼體或與所述殼體一體制成的碎片捕集器，所述碎片捕集器限定配置用于接收來自所述多個碎片傳送通道的碎片的間隙。
[0027]其中，所述系統(tǒng)進一步包括在所述多個碎片傳送通道上的涂層，所述涂層配置用于輔助收集并且傳送來自所述工作流體的碎片。
[0028]參考以下說明和所附權(quán)利要求書將更好地理解本實用新型的這些以及其他特征、方面和優(yōu)點。包括在本說明書內(nèi)并構(gòu)成本說明書的一部分的【附圖說明】了本實用新型的各個實施例，并且與本說明書一起用于解釋本實用新型的原理。
【附圖說明】
[0029]在本說明書剩余部分中向所屬領域的技術人員更具體地闡述了本實用新型的完整和實踐內(nèi)容，包括本實用新型的最佳模式，其中參考附圖進行闡述，在附圖中:
[0030]圖1是根據(jù)本實用新型的示例性實施例的示例性渦輪機的功能框圖；
[0031]圖2是包括用于收集工作流體中的碎片的示例性系統(tǒng)的示例性渦輪機的一部分的橫截面?zhèn)纫晥D；
[0032]圖3是根據(jù)本實用新型的示例性實施例的示例性碎片捕集器；
[0033]圖4是限定多個碎片傳送通道的渦輪機的殼體的示例性內(nèi)表面的俯視圖；
[0034]圖5是限定多個碎片傳送通道的渦輪機的殼體的另一個示例性內(nèi)表面的俯視圖；
[0035]圖6是限定多個碎片傳送通道的渦輪機的殼體的再一個示例性內(nèi)表面的俯視圖；
[0036]圖7是限定多個碎片傳送通道的渦輪機的殼體的又一個示例性內(nèi)表面的俯視圖；
[0037]圖8是限定多個碎片傳送通道的渦輪機的殼體的再一個示例性內(nèi)表面的俯視圖；以及
[0038]圖9是限定多個碎片傳送通道的渦輪機的示例性殼體的橫截面視圖。
【具體實施方式】
[0039]現(xiàn)在將詳細參考本實用新型的各項實施例，附圖中圖示了本實用新型實施例的一個或多個實例?！揪唧w實施方式】中使用數(shù)字和字母標識來指代附圖中的特征。附圖和說明書中的相同或類似標識用于指代本實用新型中的相同或類似部分，例如示例性而非限制性地，使用標識102的碎片傳送通道，無論使用通道、凹槽等其它簡稱或別稱，均不會影響標識102是本說明書中用于指代相同或類似部分的特性。本說明書中所使用的術語“上游”和“下游”是指相對于流體途徑中的流體流動的相對方向。例如，“上游”是指流體流動的來向，而“下游”是指流體流動的去向。
[0040]每個實例均以解釋本實用新型而非限制本實用新型的方式提供。事實上，所屬領域的技術人員容易了解，在不脫離本實用新型的范圍或精神的前提下，可以對本實用新型做出各種修改和變化。例如，可以將說明或描述為一個實施例