專利名稱：連接渦輪機系統中的內殼體和外殼體的管道組件和方法
技術領域：
本發明總體上涉及渦輪機系統，并且更特別地涉及渦輪機系統中的內殼體和外殼體之間的管道組件。
背景技術：
渦輪機系統廣泛地用于諸如發電的領域中。例如，常規燃氣渦輪機系統包括壓縮器部段、燃燒器部段和至少一個渦輪機部段。壓縮器部段被配置成當空氣流動通過壓縮器部段時壓縮空氣。壓縮空氣然后從壓縮器部段流動到燃燒器部段，在所述燃燒器部段壓縮空氣與燃料混合并且燃燒，生成熱氣流。熱氣流被提供給渦輪機部段，所述渦輪機部段通過從熱氣流提取能量使用熱氣流以為壓縮器、發電機和/或各種負載提供動力。渦輪機系統的各部段(例如壓縮器部段和/或渦輪機部段)可以包括圍繞各內部部件的殼體。例如，一個或多個部段可以包括圍繞各部件的內殼體，和與內殼體間隔并且圍繞內殼體的外殼體。諸如管密封件的線性管道在大體徑向方向上在外殼體和內殼體之間延伸。這些管道將冷卻流從外部提供給殼體，例如從壓縮器部段提供給殼體內部的部件。然而，目前在許多渦輪機系統中使用的線性管道具有各種缺點。例如，許多已知的管道不允許相應的內殼體和外殼體之間的運動。當殼體中的一個例如由于熱生長的不同速率相對于另一個移動時，管道可能阻止該運動、并且泄漏或受到損壞。一些已知的管道通過精確配合在接收器中的球形管端部的使用，而允許這樣的運動。然而，這樣的管端部和接收器容易有損壞和泄漏傾向，需要耐磨涂層、并且可能極其昂貴。因此在本領域中期望一種用于連接渦輪機系統中的內殼體和外殼體的改進管道組件和方法。具體地，允許內殼體和外殼體相對于彼此運動的管道組件和方法將是有利的。
發明內容
本發明的方面和優點將部分地在以下描述中進行闡述，或者可以從該描述顯而易見，或者可以通過本發明的實施而獲悉。在本發明的一個實施例中，公開了一種用于連接潤輪機系統中的內殼體和外殼體的管道組件。所述管道組件包括用于連接到所述內殼體的內配件和用于連接到所述外殼體的外配件。所述管道組件還包括衰減元件，所述衰減元件在所述內配件和所述外配件之間延伸、并且包括衰減彎曲部。所述衰減彎曲部允許所述衰減元件在縱向方向、徑向方向或切向方向中的至少一個方向上的運動。所述衰減彎曲部允許所述衰減元件在多個方向上的運動。所述方向包括縱向方向和徑向方向。所述管道組件還包括多個內配件，和/或多個外配件。所述內配件固定地可連接到所述內殼體。所述外配件可移動地可連接到所述外殼體，以適應在縱向方向、徑向方向或切向方向中的至少一個方向上的裝載。所述外配件包括外法蘭、插入件和內法蘭。在一個實施例中，所述外配件可移動地可連接到所述外殼體以適應在徑向方向上的裝載。本發明還公開了一種渦輪機系統，其包括內殼體；外殼體，所述外殼體至少部分地圍繞所述內殼體；以及管道組件，所述管道組件連接所述內殼體和所述外殼體，所述管道組件包括連接到所述內殼體的內配件；連接到所述外殼體的外配件；以及衰減元件，所述衰減元件在所述內配件和所述外配件之間延伸、并且包括衰減彎曲部，所述衰減彎曲部允許所述衰減元件在縱向方向、徑向方向或切向方向中的至少一個方向上的運動。所述衰減彎曲部允許所述衰減元件在多個方向上的運動。所述方向包括縱向方向和徑向方向。所述內配件固定地連接到所述內殼體。所述外配件可移動地連接到所述外殼體，以適應在縱向方向、徑向方向或切向方向中的至少一個方向上的裝載。所述外配件可移動地連接到所述外殼體以適應在徑向方向上的裝載。所述外配件包括外法蘭、插入件和內法蘭。所述插入件和所述內法蘭均包括配合螺紋。所述外法蘭接觸所述外殼體的外表面，所述內法蘭接觸所述外殼體的內表面，并且所述插入件在所述外法蘭和所述內法蘭之間延伸。
在本發明的另一個實施例中，公開了一種用于連接潤輪機系統中的內殼體和外殼體的方法。所述方法包括將管道組件的內配件連接到內殼體。所述管道組件包括所述內配件、外配件和在所述內配件和所述外配件之間延伸的衰減元件。所述外配件包括外法蘭、插入件和內法蘭。所述方法還包括將所述內殼體與外殼體連接、將所述管道組件的所述插入件插入并穿過所述外殼體、以及將所述外配件連接到所述外殼體的步驟。所述內配件固定地連接到所述內殼體，并且所述外配件可移動地連接到所述外殼體。參考以下描述和附帶的權利要求，本發明的這些和其它特征、方面和優點將變得更好理解。包含在該說明書中并且構成該說明書的一部分的附圖示出了本發明的實施例，并且與描述一起用于解釋本發明的原理。
對于本領域普通技術人員而言，在說明書中陳述了本發明的完整和能夠實現的公開，包括其最佳模式，說明書以附圖為參考，在附圖中圖1是根據本發明的渦輪機系統的一個實施例的示意圖；圖2是根據本發明的管道組件的一個實施例的透視圖；圖3是根據本發明的管道組件的外配件的一部分的一個實施例的近視透視圖；圖4是根據本發明的連接到內殼體的兩個管道組件的一個實施例的透視圖；圖5是根據本發明的連接到內殼體的兩個管道組件的一個實施例的透視圖，所述內殼體連接到外殼體；圖6是根據本發明的連接到內殼體和外殼體的兩個管道組件的一個實施例的透視圖；圖7是根據本發明的管道組件的另一個實施例的透視圖；以及圖8是根據本發明的管道組件的另一個實施例的透視圖。附圖標記列表10渦輪機系統52內配件12壓縮器54外配件14燃燒器56衰減元件
16渦輪機58衰減彎曲部18軸62外法蘭30內殼體64插入件32外殼體66內法蘭40縱向軸線68孔42徑向軸線72內表面44切向軸線74外表面50管道組件82內部分
84外部分
具體實施例方式現在將詳細地參考本發明的實施例，所述實施例的一個或多個例子在附圖中示出。每個例子作為本發明的解釋而不是作為本發明的限制而被提供。實際上，本領域的技術人員將顯而易見可以在本發明中進行修改和變化而不脫離本發明的范圍或精神。例如，作為一個實施例的一部分示出或描述的特征可以用于另一個實施例以產生又一個實施例。因此，本發明旨在涵蓋屬于附帶的權利要求及其等效物的范圍內的這樣的修改和變型。圖1是渦輪機系統10的示意圖。系統10可以包括壓縮器12、燃燒器14和渦輪機16。此外，系統10可以包括多個壓縮器12、燃燒器14和渦輪機16。壓縮器12和渦輪機16可以由軸18連接。軸18可以是單軸、或連接在一起形成軸18的多個軸段。應當理解根據本發明的渦輪機系統可以是燃氣渦輪機系統、蒸汽渦輪機系統或任何其它合適的渦輪機系統。圖4至圖7示出了內殼體30和外殼體32的一個實施例。殼體30和32位于渦輪機系統10中，并且圍繞渦輪機系統10的一個部段中的各部件，例如定子和轉子部件。例如，殼體30和32可以用于壓縮器12、渦輪機16或渦輪機系統10的任何其它合適的部段。一般而言，內殼體30圍繞各部件，并且外殼體32至少部分地圍繞內殼體32。可以相對于殼體30和32限定用于渦輪機系統10或其部段的各軸線，如圖所示。例如，縱向軸線40可以被限定為大體上居中地延伸通過殼體30和32。徑向軸線42可以被限定為在任何方向上徑向向外地從縱向軸線40、并相對于縱向軸線40延伸，并且切向軸線44可以被限定為相對于縱向軸線40和徑向軸線42切向地延伸。在系統10的操作期間，內殼體30和外殼體32可以相對于彼此沿著、并且圍繞軸線40、42和44中的一個或多個移動。該運動可以由例如殼體30和32之間的熱梯度、或可以在操作期間影響內殼體30和外殼體32的其它因素導致。此外，在系統10的操作期間，可能需要冷卻流動和/或其它流體流動從外殼體32的外部轉移到位于內殼體30內部的部件。因此，本發明涉及一種用于連接內殼體30和外殼體32的管道組件50。管道組件50允許內殼體30和外殼體32相對于彼此沿著、或圍繞軸線40、42和44中的各軸線移動。因此，由于內殼體30和外殼體32的各自運動而引起的從管道組件50泄漏、或對管道組件50造成損壞的可能性被減小或消除。如圖2以及圖4至圖8中所示，根據本發明的管道組件50包括至少一個內配件52、至少一個外配件54和衰減元件56。衰減元件56在內配件52和外配件54之間延伸。這些部件中的每一個是大體中空的，因此允許流體流動通過其中、并且在它們之間流動。衰減元件56包括至少一個衰減彎曲部58,該衰減彎曲部允許衰減元件56在至少一個方向上的運動。例如，衰減彎曲部58可以允許衰減元件56在沿著縱向軸線40的縱向方向、沿著徑向軸線42的徑向方向、或沿著切向軸線44的切向方向中的至少一個方向上的運動，如下所述。根據本發明的管道組件50可以包括一個內配件52，如圖2、圖4至圖6和圖8中所示，兩個內配件52，如圖7中所示，三個內配件52，或四個或以上內配件52。此外，管道組件50可以包括一個外配件54，如圖2至圖7中所示，兩個外配件54，如圖8中所示，三個外配件54，或四個或以上外配件54。在包括一個或多個內配件52和/或外配件54的實施例中，衰減元件56可以包括多個分支，如圖7和圖8中所示，并且需要時或必要時還可以包括多個衰減元件58。如圖所示，每個內配件52可以連接到內殼體30。在示例性實施例中，內配件52可以是法蘭，如圖所示。法蘭可以使用螺母和螺栓、螺釘、釘子、鉚釘等機械地固定，或者可以焊接或以另外方式固定到內殼體30。備選地，內配件52可以是具有螺紋以用于與內殼體30上的配合螺紋連接的螺紋元件，或者可以另外合適地被配置成連接到內殼體30。以該方式，內配件52可以連接到內殼體30使得它與限定于內殼體30中的孔(未顯示)流體連通，所述孔可以允許流體流動通過其中、并且進入內殼體30內的各部件。此外，每個外配件54可以連接到外殼體32。在示例性實施例中，如圖2至圖4、和圖6至圖8中所示，外配件52可以包括外法蘭62、插入件64和內法蘭66。插入件64可以安裝到外法蘭62或內法蘭66。內法蘭66可以安裝到衰減元件56的外端部。插入件64可以可連接地連接到外法蘭62或內法蘭66中的另一個。例如,在示例性實施例中，插入件64和外法蘭62或內法蘭66可以是螺紋部件，并且因此包括用于彼此連接的配合螺紋，如圖3中的插入件64和內法蘭66所示。為了將外配件54連接到外殼體32，內法蘭66和插入件64 (如果安裝到內法蘭的話)可以鄰近外殼體32的內表面72、并且鄰近限定于外殼體32中的孔68定位。如果插入件64安裝在其上,則插入件64可以延伸通過孔68。外法蘭62和插入件64(如果安裝到外法蘭的話)可以通過孔68從外殼體32的外表面74連接到內法蘭66。因此，在連接到外殼體32之后，外法蘭62可以接觸外殼體32的外表面74，內法蘭66可以接觸外殼體72的內表面72,并且插入件64可以在內法蘭66和外法蘭62之間延伸通過孔68。在組裝期間，需要時或必要時，插入件64可以從外殼體72的內部或外部延伸通過孔68。因此，外配件54可以連接到外殼體32。在一些實施例中，外法蘭62還可以使用螺母和螺栓、螺釘、釘子、鉚釘等機械地固定，或者可以焊接或以另外方式固定到外殼體32，例如固定到外殼體32的外表面74。備選地，外配件54可以簡單地是機械地固定、焊接或以另外方式固定到外殼體32 (例如固定到外殼體32的內表面72或外表面74)的法蘭。在另外的備選實施例中，外配件54可以是具有螺紋以用于與外殼體32上的配合螺紋連接的螺紋元件，或者可以另外合適地被配置成連接到外殼體32。以該方式，外配件54可以連接到外殼體32使得它與限定于外殼體32中的孔68流體連通，所述孔可以允許流體流動通過其中。內配件52和外配件54可以固定地可連接到相應的內殼體30和外殼體32，或者可以是可移動地可連接。例如，在示例性實施例中，內配件52可以固定地連接到內殼體30。在這些實施例中，一旦連接到內殼體30，在系統10的操作期間內配件52可以大體上在任何方向上相對于內殼體30不可移動。如果內配件52例如機械地固定或焊接到內殼體30，則內配件52被固定地連接。在一些實施例中，外配件54可以附加地固定地連接到外殼體32。然而在示例性實施例中，外配件54可以可移動地連接到外殼體32。在這些實施例中，一旦連接到外殼體32，在系統10的操作期間外配件54可以仍然在至少一個方向上相對于外殼體32可移動。例如，在一些實施例中，外配件54可以可移動地被連接成使得允許在沿著徑向軸線42的徑向方向上的運動。在這些實施例中，將外配件54連接到外殼體32的螺栓可以被松動以允許徑向運動，或者外配件54的外法蘭62和內法蘭66之間的空間可以大于外殼體32的厚度，使得外配件54在孔68中徑向地滑動。在徑向方向上的該運動可以適應管道組件50在徑向方向上的裝載(loading，或者說是負載)，因此防止或減小在系統10的操作期間對管道組件50造成損壞的可能性。附加地或備選地，外配件54可以可移動地被連接成使得允許在沿著縱向軸線40的縱向方向上的運動，因此適應在縱向方向上的裝載，和/或可以可移動地被連接成使得允許在沿著切向軸線44的切向方向上的運動，因此適應在切向方向上的裝載。更進一步地，應當理解任何內配件52和/或外配件54可以固定地連接、或可移動地連接在管道組件50中。如上所述，衰減元件56在內配件52和外配件54之間延伸，并且包括至少一個衰減彎曲部58。衰減彎曲部58允許衰減元件56在沿著縱向軸線40的縱向方向、沿著徑向軸線42的徑向方向、或沿著切向軸線44的切向方向中的至少一個方向上的運動。例如，圖2和圖4至圖6中所示的衰減元件56包括允許衰減元件56在縱向方向和徑向方向上的運動的衰減彎曲部58。衰減彎曲部允許在內配件52和衰減彎曲部58之間延伸的衰減元件56的內部分82、和在外配件54和衰減彎曲部58之間延伸的衰減元件56的外部分84相對于彼此在縱向方向和徑向方向上移動。類似地，圖7和圖8中所示的衰減元件56包括允許衰減56在至少縱向方向上的運動的衰減彎曲部58。此外應當理解，需要時或必要時，本發明可以包括允許在切向方向上的運動的衰減彎曲部58。通過允許衰減元件56的這樣的運動，當內殼體30和外殼體32相對于彼此移動時允許內配件52和外配件54相對于彼此移動。本發明的管道組件50因此減小或防止在渦輪機系統10的操作期間的泄漏或損壞的可能性。本發明還涉及一種用于連接渦輪機系統10中的內殼體30和外殼體32的方法。該方法可以包括將管道組件50的至少一個內配件52連接到內殼體30，如上所述并且如圖4中所示。該方法還可以包括將內殼體30與外殼體32連接，如圖5中所示。為了連接內殼體30和外殼體32，內殼體30可以被軋制(rolled)、或以另外方式轉移到外殼體32中，或者外殼體32可以被軋制、或以另外方式圍繞內殼體30轉移，使得外殼體32至少部分地圍繞內殼體30，如上所述。此外，該方法可以包括將管道組件50的至少一個外配件54連接到外殼體32，如上所述并且如圖6中所示。內配件52和外配件54可以固定地、或可移動地分別連接到內殼體30和外殼體32，并且管道組件50的衰減元件56可以允許在至少一個方向上的運動，如上所述。本說明書使用例子來公開包括最佳模式的本發明，并且也使本領域的任何技術人員能夠實施本發明，包括制造和使用任何裝置或系統并且執行任何包含的方法。本發明的專利范圍由權利要求限定，并且可以包括本領域的技術人員想到的其它例子。這樣的其它例子旨在屬于權利要求的范圍內，只要它們具有與權利要求的文字語言沒有區別的結構元件，或者只要它們包括與權利要求的文字語言無實質區別的等效結構元件。
權利要求
1.一種用于連接渦輪機系統(10)中的內殼體(30)和外殼體(32)的管道組件(50)， 所述管道組件(50)包括用于連接到所述內殼體(30)的內配件(52)；用于連接到所述外殼體(32)的外配件(54);以及衰減元件(56)，所述衰減元件在所述內配件(52)和所述外配件(54)之間延伸、并且包括衰減彎曲部(58)，所述衰減彎曲部(58)允許所述衰減元件(56)在縱向方向、徑向方向或切向方向中的至少一個方向上的運動。
2.根據權利要求1所述的管道組件(50)，其特征在于，所述衰減彎曲部(58)允許所述衰減元件(56)在多個方向上的運動。
3.根據權利要求2所述的管道組件(50)，其特征在于，所述方向包括縱向方向和徑向方向。
4.根據權利要求1-3中的任一項所述的管道組件(50)，其特征在于，所述內配件(52) 固定地可連接到所述內殼體(30)。
5.根據權利要求1-4中的任一項所述的管道組件(50)，其特征在于，所述外配件(54) 可移動地可連接到所述外殼體(32)，以適應在縱向方向、徑向方向或切向方向中的至少一個方向上的裝載。
6.根據權利要求5所述的管道組件(50)，其特征在于，所述外配件(54)可移動地可連接到所述外殼體(32)以適應在徑向方向上的裝載。
7.根據權利要求1-6中的任一項所述的管道組件(50)，其特征在于，所述外配件(54) 包括外法蘭(62)、插入件(64)和內法蘭(66)。
8.一種潤輪機系統(10),其包括內殼體(30)；外殼體(32)，所述外殼體至少部分地圍繞所述內殼體(30)；以及管道組件(50)，所述管道組件連接所述內殼體(30)和所述外殼體(32)，所述管道組件 (50)包括連接到所述內殼體(30)的內配件(52)；連接到所述外殼體(32)的外配件(54);以及衰減元件(56)，所述衰減元件在所述內配件(52)和所述外配件(54)之間延伸、并且包括衰減彎曲部(58)，所述衰減彎曲部(58)允許所述衰減元件(56)在縱向方向、徑向方向或切向方向中的至少一個方向上的運動。
9.根據權利要求8所述的渦輪機系統(10)，其特征在于，所述衰減彎曲部(58)允許所述衰減元件(56)在多個方向上的運動。
10.根據權利要求9所述的渦輪機系統(10)，其特征在于，所述方向包括縱向方向和徑向方向。
11.根據權利要求8-10中的任一項所述的渦輪機系統(10)，其特征在于，所述內配件 (52)固定地連接到所述內殼體(30)。
12.根據權利要求8-11中的任一項所述的渦輪機系統(10)，其特征在于，所述外配件 (54)可移動地連接到所述外殼體(32)，以適應在縱向方向、徑向方向或切向方向中的至少一個方向上的裝載。
13.根據權利要求8-12中的任一項所述的渦輪機系統(10)，其特征在于，所述外配件 (54)包括外法蘭(62)、插入件(64)和內法蘭(66)。
14.一種用于連接渦輪機系統(10)中的內殼體(30)和外殼體(32)的方法，所述方法包括將管道組件(50)的內配件(52)連接到內殼體(30)，所述管道組件(50)包括所述內配件(52)、外配件(54)和在所述內配件和所述外配件之間延伸的衰減元件(56)，所述外配件 (54)包括外法蘭(62)、插入件(64)和內法蘭(66)；將所述內殼體(30)與外殼體(32)連接；將所述管道組件(50)的所述插入件￠4)插入通過所述外殼體(32);以及將所述外配件(54)連接到所述外殼體(32)。
15.根據權利要求14所述的方法，其特征在于，所述內配件(52)固定地連接到所述內殼體(30)，并且所述外配件(54)可移動地連接到所述外殼體(32)。
全文摘要
本發明公開了用于連接渦輪機系統中的內殼體和外殼體的管道組件和方法。該管道組件包括用于連接到內殼體的內配件和用于連接到外殼體的外配件。該管道組件還包括衰減元件，該衰減元件在內配件和外配件之間延伸、并且包括衰減彎曲部。衰減彎曲部允許衰減元件在縱向方向、徑向方向或切向方向中的至少一個方向上的運動。
文檔編號F02C7/12GK102996255SQ20121033019
公開日2013年3月27日 申請日期2012年9月7日 優先權日2011年9月8日
發明者K.D.布拉克, M.S.卡薩文特 申請人:通用電氣公司