流動平衡通風系統(tǒng)和平衡流動的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種流動平衡通風系統(tǒng)和平衡流動的方法，該流動平衡通風系統(tǒng)包括用于接收氣流的通風進口，該通風進口具有由外壁限定的腔。還包括多個通風管道，所述多個通風管道的每一個均具有第一端和第二端，所述多個通風管道中的每一個通風管道的第一端都被布置成與通風進口可操作地連通以用于接收氣流，所述多個通風管道中的每一個通風管道的第二端都至少部分地布置于外殼內(nèi)。還包括至少一個葉片，該至少一個葉片布置于通風進口的腔內(nèi)，以用于操縱接近所述多個通風管道中的每一個通風管道的第一端的氣流。
【專利說明】流動平衡通風系統(tǒng)和平衡流動的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明中所公開的主題涉及通風系統(tǒng)，并且更具體地涉及平衡這種通風系統(tǒng)內(nèi)的流動。
【背景技術(shù)】
[0002]通風系統(tǒng)在多種應用中被采用用于多種目的。一個這種應用涉及渦輪機系統(tǒng)，該渦輪機系統(tǒng)包括周圍結(jié)構(gòu)以提供用于渦輪機系統(tǒng)部件的外殼。所述周圍結(jié)構(gòu)提供了接近渦輪機系統(tǒng)的環(huán)境之間的緩沖，由此保護渦輪機系統(tǒng)部件不受到不期望的環(huán)境對渦輪機系統(tǒng)部件的影響，并且反過來也保護環(huán)境不受不期望的渦輪機系統(tǒng)部件對環(huán)境的影響。
[0003]通風系統(tǒng)可以結(jié)合渦輪機系統(tǒng)使用，以向由周圍結(jié)構(gòu)限定的外殼提供氣流(例如冷卻流)，該周圍結(jié)構(gòu)容納渦輪機系統(tǒng)部件。氣流通常通過多個管道被引導至一個或多個外殼，然而，通常觀察得到多個管道之間的不對稱的流特性，由此造成通向特定的管道并且因此通向特定的外殼的氣流的不足或過剩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種流動平衡通風系統(tǒng)包括用于接收氣流的通風進口，該通風進口具有由外壁限定的腔。還包括多個通風管道，所述多個通風管道的每一個具有第一端和第二端，所述多個通風管道中的每一個通風管道的第一端都被布置成與通風進口可操作地連通以用于接收氣流，所述多個通風管道中的每一個通風管道的第二端都至少部分地布置于外殼內(nèi)。還包括至少一個葉片，該至少一個葉片布置于通風進口的腔內(nèi)，以用于操縱接近所述多個通風管道中的每一個通風管道的第一端的氣流。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種用于渦輪機系統(tǒng)的流動平衡通風系統(tǒng)包括至少一個渦輪機系統(tǒng)部件。還包括用于接收氣流的通風進口，該通風進口布置于至少一個渦輪機系統(tǒng)外殼的外部位置處。還包括多個通風管道，每個所述多個通風管道具有第一端和第二端，所述多個通風管道中的每一個通風管道的第一端都被布置成與通風進口可操作地連通以用于接收氣流，所述多個通風管道中的每一個通風管道的第二端都被部分地布置于至少一個渦輪機系統(tǒng)外殼內(nèi)。還包括第一葉片，該第一葉片布置于通風進口的腔內(nèi)，該腔由通風進口的外壁限定。還包括第二葉片，該第二葉片布置于通風進口的腔內(nèi)。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供一種平衡通風系統(tǒng)內(nèi)的流動的方法。該方法包括向通風進口供給氣流。還包括通過至少一個葉片來操縱通風進口的腔內(nèi)的氣流。還包括通過多個通風管道將氣流從通風進口弓I導至外殼。
[0007]通過下文結(jié)合附圖的描述，這些和其它的優(yōu)點以及特征將變得更加顯而易見。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]被認為是本發(fā)明的主題在說明書結(jié)尾處的權(quán)利要求書中特別指出并且明確要求保護。通過下文結(jié)合附圖的詳細描述，本發(fā)明的上述和其它的特征以及優(yōu)點是顯而易見的，在附圖中:
[0009]圖1是流動平衡通風系統(tǒng)的透視圖；
[0010]圖2是圖1的部段II的放大視圖，其中示出了流動平衡通風系統(tǒng)的通風進口 ；
[0011]圖3示出了第一氣流源操作期間流動平衡通風系統(tǒng)的計算機分析模型；
[0012]圖4示出了第二氣流源操作期間流動平衡通風系統(tǒng)的計算機分析模型；以及
[0013]圖5是示出了平衡流動平衡通風系統(tǒng)內(nèi)的流動的方法的流程圖。
[0014]參照附圖通過例子的詳細描述解釋了本發(fā)明的實施例以及優(yōu)點和特征。
【具體實施方式】
[0015]參照圖1和2,通過附圖標記10大體示出流動平衡通風系統(tǒng)。流動平衡通風系統(tǒng)10被構(gòu)造成通過多個通風管道14引導氣流12。流動平衡通風系統(tǒng)10可以被用于多種應用中，其中一個應用例如與渦輪機系統(tǒng)相關(guān)。在一個示例性實施例中，渦輪機系統(tǒng)包括至少一個外殼16，該至少一個外殼16容納至少一個渦輪機部件。應當領(lǐng)會，渦輪機系統(tǒng)可以包括多個外殼，所述多個外殼容納多個渦輪機部件，例如壓縮機部段、燃燒組件、渦輪機部段、進口殼體和排氣系統(tǒng)。多種其它的潤輪機部件可以被容納在至少一個外殼16內(nèi)，以用于包括所述多種其它的渦輪機部件不受周圍環(huán)境的影響、并且相反地保護環(huán)境不受渦輪機部件的影響。
[0016]流動平衡通風系統(tǒng)10包括通風進口 18，該通風進口 18至少部分地布置于至少一個外殼16的外部區(qū)域處。通風進口 18包括上游部20和下游部22，其中外壁24限定了腔26，以用于接收沿主要流動方向28行進貫穿腔26的氣流12。根據(jù)使用應用，通風進口 18、并且更具體地腔26可以形成橫截面積不同的多種幾何形狀，以提供期望的流動特性。腔26的一個實施例包括沿主要流動方向28的方向減小的橫截面積。在這種實施例中，上游部20包括第一橫截面積，該第一橫截面積比與下游部22相關(guān)的第二橫截面積大。接近通風進口18下游部22的是接合部30，該接合部30形成了用于多個通風管道14的共同進口。具體而言，多個通風管道14中的每一個通風管道14都包括第一端32和第二端34，其中多個通風管道14中的每一個通風管道14的第一端32都在接合部30處相交。接合部30是氣流12從主要流動方向28轉(zhuǎn)向至多個通風管道14中以用于在其中行進的點。多個通風管道14中的每一個都將一部分氣流12引導至多個通風管道14中的每一個通風管道14的第二端34,所述多個通風管道14的第二端典型地定位在至少一個外殼16中的一個外殼16內(nèi)。氣流12被引導到至少一個外殼16可以提供多種目的，其中包括但不限于對至少一個外殼16進行冷卻和/或加壓。
[0017]通風進口 18被構(gòu)造成用于接收從源供給的氣流12，該源可以是定位成接近通風進口 18的環(huán)境空氣、以及/或者保持在受控條件下的氣流供給箱。與氣流12的源無關(guān)，氣流12典型地通過風扇或類似部件被供給至通風進口 18，所述風扇或類似部件被構(gòu)造成將氣流12吹向、并進入通風進口 18中。在通過風扇引起氣流12的情況下，應當領(lǐng)會，通常存在多個風扇(例如初級風扇)、以及被構(gòu)造成在初級風扇的故障下進行操作的冗余風扇。在具有初級風扇和冗余風扇的實施例中，通常不將風扇相對于通風進口 18的中心線36布置于中心位置處，使得每個風扇都布置于偏心位置處。每個風扇的偏心位置造成貫穿通風進口 18的不對稱流動。[0018]為了減輕基于通過上文所描述的偏心風扇位置引起的不對稱流的通向多個通風管道14的不平衡流動分布，至少一個葉片(例如第一葉片38和第二葉片40)布置于通風進口 18的腔26內(nèi)，以在氣流12到達接合部30之前并且在氣流12引入多個通風管道14中之前操縱氣流12。第一葉片38和第二葉片40 二者可以由多種幾何形狀形成并且定位在通風進口 18的腔26內(nèi)的多個位置處。在一個實施例中，第一葉片38以相對彎曲或弧形的方式形成，并且從布置成接近通風進口 18的上游部20的第一葉片上游端42延伸至第一葉片下游端44。第一葉片38的長度可以發(fā)生變化，并且在一個示例性實施例中，該長度為大約600_。第一葉片38的曲率半徑也可以基于特定應用和氣流12的流動特性發(fā)生變化，但是在一個實施例中，第一葉片38可以成形為包括大約800mm至大約1400mm的曲率半徑，其中一個示例性實施例具有大約1200mm的曲率半徑。
[0019]第二葉片40也被布置成接近通風進口 18的上游部20，并且與第一葉片38類似，第二葉片40包括第二葉片上游端46和第二葉片下游端48。第二葉片40的長度典型地類似于第一葉片38的長度,然而,應當領(lǐng)會,第一葉片38和第二葉片40的所有的尺寸和定位可以發(fā)生變化，并且將被構(gòu)造成適應使用應用。例如，多個通風管道14可以被布置成多種構(gòu)造，使得通過由第一葉片38和第二葉片40操縱氣流12來提供平衡流動需要第一葉片38和第二葉片40的特定和變化的幾何尺寸以及尺寸構(gòu)造，以實現(xiàn)氣流12的平衡流動。第二葉片40是相對平面的構(gòu)件，該第二葉片40被布置成與貫穿通風進口 18的腔26的氣流12的主要流動方向28成角度。在一個實施例中，該角度可以處于從大約20度到大約40度的范圍內(nèi)。
[0020]如上文所描述的，第一葉片38和第二葉片40的定位和幾何形狀基于在很大程度上由流動引發(fā)器(例如初級風扇和冗余風扇)的定位以及向其供給氣流12的多個通風管道14的排列所確定的氣流12的流動特性。
[0021]還應當領(lǐng)會，盡管在先的描述指的是包括第一葉片38和第二葉片40 二者的實施例，但是能夠構(gòu)想，可以僅存在第一葉片38和第二葉片40中的一個。類似地,可以包括與第一葉片38或第二葉片40不同或相似構(gòu)造的數(shù)量更多的葉片。
[0022]現(xiàn)在參照圖3和4，計算機模型分析示出了使用初級風扇(圖3)和冗余風扇(圖4)期間流動平衡通風系統(tǒng)10的操作。能夠觀察到，第一葉片38和第二葉片40通過改變氣流12的方向以及/或者限制氣流12以造成通風進口 18的腔26內(nèi)的壓降來影響氣流12。所獲得的壓降提供氣流12的平衡，從而無論是初級風扇還是冗余風扇引起氣流12，都產(chǎn)生向多個通風管道14的氣流12的期望分布。
[0023]如圖5的流程圖中所示并且參照圖1至4，還提供了平衡通風系統(tǒng)100內(nèi)的流動的方法。上文已描述了流動平衡通風系統(tǒng)10以及相關(guān)的部件并且不必更詳細地描述特定的結(jié)構(gòu)部件。平衡通風系統(tǒng)100內(nèi)的流動的方法包括向通風進口 102供給氣流。該氣流在通風進口的腔內(nèi)通過至少一個葉片104操縱，以在腔26內(nèi)施加壓降。氣流隨后從通風進口通過多個管道被引導至外殼106。
[0024]盡管已經(jīng)僅結(jié)合數(shù)量有限的實施例對本發(fā)明進行了詳細描述，但是應當易于理解，本發(fā)明并不限于這種所公開的實施例。相反，能夠?qū)⒈景l(fā)明修改成結(jié)合到目前為止并未進行描述但是與本發(fā)明的精神和范圍相當?shù)娜魏螖?shù)量的改型、變型、替代或等同布置。此夕卜，盡管已經(jīng)對本發(fā)明的各個實施例進行了描述，但是應當理解，本發(fā)明的各個方面可以僅包括所描述的實施例中的一些。因此，本發(fā)明并不被視為受到上文的描述的限制，而是僅僅通過所附權(quán)利要求的范圍進行限定。
【權(quán)利要求】
1.一種流動平衡通風系統(tǒng)，所述流動平衡通風系統(tǒng)包括: 通風進口，所述通風進口用于接收氣流，所述通風進口具有由外壁限定的腔； 多個通風管道，所述多個通風管道的每一個均具有第一端和第二端，所述多個通風管道中的每一個通風管道的第一端都被布置成與所述通風進口可操作地連通以用于接收氣流，所述多個通風管道中的每一個通風管道的第二端都至少部分地布置于外殼內(nèi)；以及 至少一個葉片，所述至少一個葉片布置于所述通風進口的所述腔內(nèi)，以用于操縱接近所述多個通風管道中的每一個通風管道的第一端的氣流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流動平衡通風系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個葉片包括相對彎曲的幾何形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流動平衡通風系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個葉片包括相對平面的幾何形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的流動平衡通風系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個葉片被布置成相對于氣流的主要流動方向成角度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的流動平衡通風系統(tǒng)，其特征在于，所述角度處于從大約20度到大約40度的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流動平衡通風系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個葉片包括第一葉片和第二葉片，所述第一葉片具有相對彎曲的幾何形狀，并且所述第二葉片具有相對平面的幾何形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流動平衡通風系統(tǒng)，其特征在于，所述腔包括具有第一橫截面積的上游部和具有第二橫截面積的下游部，其中所述第一橫截面積大于所述第二橫截面積。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的流動平衡通風系統(tǒng)，其特征在于，所述下游部包括用于所述多個通風管道中的每一個通風管道的第一端的接合部。
9.一種用于渦輪機系統(tǒng)的流動平衡通風系統(tǒng)，所述流動平衡通風系統(tǒng)包括: 至少一個渦輪機系統(tǒng)外殼，所述至少一個渦輪機系統(tǒng)外殼容納至少一個渦輪機系統(tǒng)部件; 通風進口，所述通風進口用于接收氣流，所述通風進口布置于所述至少一個渦輪機系統(tǒng)外殼的外部位置處； 多個通風管道，所述多個通風管道的每一個均具有第一端和第二端，所述多個通風管道中的每一個通風管道的第一端都被布置成與所述通風進口可操作地連通以用于接收氣流，所述多個通風管道中的每一個通風管道的第二端都被至少部分地布置于所述至少一個潤輪機系統(tǒng)外殼內(nèi)； 第一葉片，所述第一葉片布置于所述通風進口的腔內(nèi)，所述腔由所述通風進口的外壁限定；以及 第二葉片，所述第二葉片布置于所述通風進口的所述腔內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于渦輪機系統(tǒng)的流動平衡通風系統(tǒng)，其特征在于，所述第一葉片包括相對彎曲的幾何形狀。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于渦輪機系統(tǒng)的流動平衡通風系統(tǒng)，其特征在于，所述第二葉片包括相對平面的幾何形狀。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于渦輪機系統(tǒng)的流動平衡通風系統(tǒng)，其特征在于，所述第二葉片被布置成相對于氣流的主要流動方向成角度。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于渦輪機系統(tǒng)的流動平衡通風系統(tǒng)，其特征在于，所述角度處于從大約20度到大約40度的范圍內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于渦輪機系統(tǒng)的流動平衡通風系統(tǒng)，其特征在于，所述流動平衡通風系統(tǒng)還包括腔，所述腔包括具有第一橫截面積的上游部和具有第二橫截面積的下游部，其中所述第一橫截面積大于所述第二橫截面積。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于渦輪機系統(tǒng)的流動平衡通風系統(tǒng)，其特征在于，所述下游部包括用于所述多個通風管道中的每一個通風管道的第一端的接合部。
16.—種平衡通風系統(tǒng)內(nèi)的流動的方法，所述方法包括: 向通風進口供給氣流； 通過至少一個葉片來操縱所述通風進口的腔內(nèi)的氣流； 通過多個通風管道將氣流從所述通風進口引導至外殼。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，操縱氣流包括通過所述至少一個葉片來限制氣流，所述至少一個葉片包括第一葉片和第二葉片。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在被布置成接近所述腔的下游部的接合部處將氣流分到所述多個通風管道中。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述外殼容納至少一個渦輪機系統(tǒng)部件。`
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，引導氣流提供對所述至少一個渦輪機系統(tǒng)部件的冷卻。
【文檔編號】F02C7/18GK103711589SQ201310464004
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月8日
【發(fā)明者】R.P.薩拉斯瓦蒂, V.R.阿卡納, L.A.沃爾夫 申請人:通用電氣公司