Выпускная система для выхлопных газов

 

Использование: выпускная система для выхлопных газов газовых турбин или подобных установок. Сущность изобретения: один конец выпускной трубы соединен с газовой турбиной или подобной установкой, а другой - с теплообменником. Отводная труба, расположенная поперек выпускной трубы, соединена с названной выпускной трубой. Рядом с местом соединения отводной трубы с выпускной трубой предусмотрен клапан, выполненный с возможностью поворота между первым положением, в котором он закрывает конец отводной трубы, соединяющий ее с выпускной трубой, и вторым положением, в котором выпускная труба закрывается ниже по потоку от места соединения отводной трубы с выпускной трубой. Кроме того, предусмотрена по крайней мере одна направляющая лопатка, которая во втором положении клапана расположена вверх по потоку относительно клапана и по крайней мере частично внутри выпускной трубы и занимает область от верхней по потоку кромки вниз по потоку в направлении отводной трубы. Направляющая лопатка выполнена с возможностью регулировки вплоть до положения внутри отводной трубы, обеспечивая регулировку клапана в пределах от второго положения до первого положения. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к выпускной системе для выхлопных газов газовых турбин или подобных установок, в которой один конец выпускной трубы соединен с газовой турбиной, а другой с теплообменником или подобным устройством, а отводная труба, расположенная поперек выпускной трубы, соединена с названной выпускной трубой, при этом клапан установлен рядом с местом присоединения отводной трубы к выпускной трубе и выполнен с возможностью поворота относительно поворотной оси, расположенной ниже по потоку, между первым положением, в котором закрывает конец отводной трубы, соединяющий ее с выпускной трубой, и вторым положением, в котором клапан закрывает выпускную трубу ниже по потоку от места соединения отводной трубы с выпускной трубой, при этом предусмотрена по крайней мере одна криволинейная направляющая лопатка, которая во втором положении клапана расположена выше по потоку от клапана, по крайней мере частично находится внутри выпускной трубы и простирается вниз по потоку от верхней кромки в направлении отводной трубы, благодаря этому направляющую лопатку можно установить в любом положении вплоть до положения внутри отводной трубы.

Подобного типа выпускная система описана в более ранней патентной заявке N W 0 92/05380, опубликованной после даты приоритета рассматриваемой заявки. В этой известной выпускной системе несколько направляющих лопаток закреплено на клапане с помощью кронштейнов, выступающих из названного клапана. Кронштейны с направляющими лопатками, опирающимися на эти кронштейны, создают значительную нагрузку на клапан, которая (учитывая, что в процессе работы на клапан действуют высокие температуры) может легко вызвать недопустимые деформации клапана, приводящие к заеданию клапана и/или неудовлетворительному закрытию клапана в различных положениях.

Кроме того, в известной конструкции направляющие лопатки занимают весьма неудачное положение относительно газового потока при регулировании клапана, поэтому для регулирования клапана требуются значительные усилия.

Согласно изобретению направляющие лопатки выполнены с возможностью поворота относительно дополнительной поворотной оси, проходящей внутри отводной трубы.

Используя конструкцию, согласно изобретению направляющую лопатку (лопатки) можно закреплять и регулировать независимо от клапана, при этом направляющая лопатка не передает никаких нежелательных нагрузок на клапан.

Благодаря возможности регулирования направляющей лопатки независимо от клапана можно использовать относительно легкое приводное средство для управления положением различных частей.

Следующее преимущество конструкции согласно изобретению это то, что клапан можно открыть частично, а направляющие лопатки при этом будут сохранять положение, требуемое для отклонения выхлопных газов в отводную трубу. Газы, проходящие через частично открытый клапан, можно использовать для нагрева теплообменника или подобного устройства перед подачей всего объема выхлопных газов от газовой турбины в теплообменник, при этом остальная часть выхлопных газов эффективно отклоняется направляющей лопаткой (лопатками) в сторону отводной трубы.

При этом следует отметить, что в патенте США N 3270775 описан механизм клапана с двумя неподвижно соединенными корпусами. Первый корпус клапана закрывает выпускную трубу в первом положении механизма клапана, а другой криволинейный корпус выполняет функцию направляющей лопатки для отклонения потока из выпускной трубы в отводную трубу, соединенную с названной выпускной трубой. Во втором положении механизма криволинейный корпус клапана закрывает отводную трубу, а первый корпус клапана находится почти по центру в выпускной трубе, параллельно продольной оси выпускной трубы, создавая тем самым нежелательное препятствие потоку выхлопных газов, протекающих через выпускную трубу.

Далее приводится более подробно описание со ссылкой на вариант конструкции, схематично показанный на прилагаемом чертеже.

Выпускная система, показанная на чертеже, содержит выпускную трубу 1 и отводную трубу 2, расположенную поперек выпускной трубы. Часть выпускной трубы 1 выше по потоку, показанная справа на чертеже, соединена с газовой турбиной или подобной установкой, а часть выпускной трубы 1 ниже по потоку, расположенная с левой стороны чертежа, соединена с теплообменником или подобным устройством. Выхлопные газы из названной газовой турбины проходят через выпускную трубу в направлении, указанном стрелкой А, в сторону места соединения отводной трубы 2 с выпускной трубой 1.

В выпускной трубе 1 установлен клапан 3, названный клапан выполнен с возможностью поворота относительно поворотной оси 4, пересекающей под прямым углом продольную ось выпускной трубы 1. Как видно из чертежа, поворотная ось 4 расположена рядом с отверстием, выполненным в стенке выпускной трубы 1 для соединения с отводной трубой 2, при этом поворотная ось 4 расположена ниже по потоку от названного отверстия.

В положении, показанном на чертеже, клапан 3 закрывает выпускную трубу 1 ниже по потоку от отверстия 5 и, таким образом в этом положении клапана выхлопные газы, проходящие в направлении, указанном стрелкой А, вынуждены через отверстие 5 отклоняться в отводную трубу 2, а указанное отверстие может быть, например, соединено, как указано выше, например с дымовой трубой.

Из положения, показанного на чертеже, клапан 3 может быть повернут в направлении стрелки B, т.е. в горизонтальное положение, в котором клапан 3 закрывает отверстие 5. В этом положении клапана 3 газы, проходящие в направлении, указанном стрелкой А, направляются через выпускную трубу 1 в теплообменник или подобное устройство.

Согласно изобретению в выпускной системе предусмотрен механизм 6 отклонения выхлопных газов. Указанный отклоняющий механизм 6 содержит два кронштейна 7, расположенных рядом с боковыми сторонами выпускного канала 1 и внутри его, как показано на чертеже, при этом указанные кронштейны присоединены к оси 8, проходящей параллельно поворотной оси 4, и расположены внутри отводной трубы 2. Между кронштейнами 7 устанавливают несколько криволинейных направляющих лопаток (в примере воплощения изобретения три лопатки (9 11)), при этом направляющие лопатки занимают практически всю ширину выпускного канала 1 и расположены перпендикулярно плоскости чертежа. В положении, приведенном на чертеже, криволинейные направляющие лопатки расположены вниз по потоку кромок и поднимаются отлого вверх в направлении к отводной трубе. Очевидно, что направляющие лопатки постепенно отклоняют большую часть выхлопных газов, протекающих через лопатки, в направлении по стрелке A, в сторону отводного канала, а остальная часть выхлопных газов удаляется с клапан 3 и отклоняется им в сторону отводной трубы. Таким образом, предпочтительно, чтобы клапан 3 отлого поднимался, как показано на чертеже.

Отклоняющая система, содержащая кронштейны 7 и лопатки 9-11, может быть повернута относительно центральной оси вала 8 в направлении стрелки C из положения, показанного на чертеже, в положение, в котором отклоняющий механизм полностью находится внутри отводной трубы. При перемещении отклоняющего механизма в это положение внутри отводной трубы клапан 3 можно повернуть вверх в направлении стрелки B с тем, чтобы закрыть отверстие 5, и в результате выхлопные газы выпускают через выпускную трубу в сторону теплообменника или подобного устройства, при этом в выпускной трубе отсутствуют какие-либо элементы, препятствующие прохождению потока.

В вышеописанную конструкцию, показанную на чертеже, можно внести различные изменения и/или дополнения в пределах сути и объема изобретения.

Например, вал 8 можно установить рядом с отверстием 5. Кроме того можно менять число направляющих лопаток в зависимости от условий работы.

В положении закрытия выпускной трубы клапан, как правило, несколько наклонен, как показано на чертеже, но вполне допустимо вертикальное положение, перпендикулярно продольной выпускной трубы.

Формула изобретения

1. Выпускная система для выхлопных газов газовой турбины или подобной установки, посредством которой один конец выпускной трубы соединен с газовой турбиной или подобным устройством, а другой конец с теплообменником или подобной установкой, содержащая отводную трубу, расположенную поперек выпускной трубы и соединенную с выпускной трубой, при этом клапан установлен рядом с местом присоединения отводной трубы к выпускной трубе и выполнен с возможностью поворота относительно поворотной оси, расположенной ниже по потоку от отводной трубы, между первым положением, в котором клапан закрывает конец отводной трубы, соединяющей ее с выпускной трубой, и вторым положением, в котором клапан закрывает выпускную трубу ниже по потоку от места соединения отводной трубы с выпускной трубой, при этом предусмотрена по крайней мере одна криволинейная направляющая лопатка, которая во втором положении клапана расположена выше по потоку от клапана, по крайней мере частично находится внутри выпускной трубы и простирается вниз по потоку от верхней кромки в направлении отводной трубы с возможностью тем самым регулировать положение направляющей лопатки до положения внутри отводной трубы, отличающаяся тем, что направляющая лопатка выполнена с возможностью поворота относительно дополнительной поворотной оси, расположенной внутри отводной трубы.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что предусмотрены одна или несколько расположенных на расстоянии направляющих лопаток, по существу, параллельно друг другу.

3. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что лопатка расположена между кронштейнами, выполненными с возможностью поворота относительно дополнительной поворотной оси.

4. Система по одному из пп.1 3, отличающаяся тем, что дополнительная поворотная ось расположена рядом с верхней по потоку стороной отводной трубы, если смотреть в направлении потока через выпускную трубу.

5. Система по любому из пп.1 4, отличающаяся тем, что во втором положении клапан отлого поднимается вверх от стороны выпускной трубы, дальней по отношению к отводной трубе в направлении вниз по потоку к противоположной стороне выпускной трубы.

РИСУНКИ

Рисунок 1