流动平衡通风系统和平衡流动的方法

摘要

本发明提供一种流动平衡通风系统和平衡流动的方法，该流动平衡通风系统包括用于接收气流的通风进口，该通风进口具有由外壁限定的腔。还包括多个通风管道，所述多个通风管道的每一个均具有第一端和第二端，所述多个通风管道中的每一个通风管道的第一端都被布置成与通风进口可操作地连通以用于接收气流，所述多个通风管道中的每一个通风管道的第二端都至少部分地布置于外壳内。还包括至少一个叶片，该至少一个叶片布置于通风进口的腔内，以用于操纵接近所述多个通风管道中的每一个通风管道的第一端的气流。

说明书

技术领域

本发明中所公开的主题涉及通风系统，并且更具体地涉及平衡这 种通风系统内的流动。

背景技术

通风系统在多种应用中被采用用于多种目的。一个这种应用涉及 涡轮机系统，该涡轮机系统包括周围结构以提供用于涡轮机系统部件 的外壳。所述周围结构提供了接近涡轮机系统的环境之间的缓冲，由 此保护涡轮机系统部件不受到不期望的环境对涡轮机系统部件的影 响，并且反过来也保护环境不受不期望的涡轮机系统部件对环境的影 响。

通风系统可以结合涡轮机系统使用，以向由周围结构限定的外壳 提供气流（例如冷却流），该周围结构容纳涡轮机系统部件。气流通 常通过多个管道被引导至一个或多个外壳，然而，通常观察得到多个 管道之间的不对称的流特性，由此造成通向特定的管道并且因此通向 特定的外壳的气流的不足或过剩。

发明内容

根据本发明的一个方面，一种流动平衡通风系统包括用于接收气 流的通风进口，该通风进口具有由外壁限定的腔。还包括多个通风管 道，所述多个通风管道的每一个具有第一端和第二端，所述多个通风 管道中的每一个通风管道的第一端都被布置成与通风进口可操作地 连通以用于接收气流，所述多个通风管道中的每一个通风管道的第二 端都至少部分地布置于外壳内。还包括至少一个叶片，该至少一个叶 片布置于通风进口的腔内，以用于操纵接近所述多个通风管道中的每 一个通风管道的第一端的气流。

根据本发明的另一个方面，一种用于涡轮机系统的流动平衡通风 系统包括至少一个涡轮机系统部件。还包括用于接收气流的通风进 口，该通风进口布置于至少一个涡轮机系统外壳的外部位置处。还包 括多个通风管道，每个所述多个通风管道具有第一端和第二端，所述 多个通风管道中的每一个通风管道的第一端都被布置成与通风进口 可操作地连通以用于接收气流，所述多个通风管道中的每一个通风管 道的第二端都被部分地布置于至少一个涡轮机系统外壳内。还包括第 一叶片，该第一叶片布置于通风进口的腔内，该腔由通风进口的外壁 限定。还包括第二叶片，该第二叶片布置于通风进口的腔内。

根据本发明的又一个方面，提供一种平衡通风系统内的流动的方 法。该方法包括向通风进口供给气流。还包括通过至少一个叶片来操 纵通风进口的腔内的气流。还包括通过多个通风管道将气流从通风进 口引导至外壳。

通过下文结合附图的描述，这些和其它的优点以及特征将变得更 加显而易见。

附图说明

被认为是本发明的主题在说明书结尾处的权利要求书中特别指 出并且明确要求保护。通过下文结合附图的详细描述，本发明的上述 和其它的特征以及优点是显而易见的，在附图中：

图1是流动平衡通风系统的透视图；

图2是图1的部段II的放大视图，其中示出了流动平衡通风系统 的通风进口；

图3示出了第一气流源操作期间流动平衡通风系统的计算机分析 模型；

图4示出了第二气流源操作期间流动平衡通风系统的计算机分析 模型；以及

图5是示出了平衡流动平衡通风系统内的流动的方法的流程图。

参照附图通过例子的详细描述解释了本发明的实施例以及优点 和特征。

具体实施方式

参照图1和2，通过附图标记10大体示出流动平衡通风系统。流 动平衡通风系统10被构造成通过多个通风管道14引导气流12。流动 平衡通风系统10可以被用于多种应用中，其中一个应用例如与涡轮 机系统相关。在一个示例性实施例中，涡轮机系统包括至少一个外壳 16，该至少一个外壳16容纳至少一个涡轮机部件。应当领会，涡轮 机系统可以包括多个外壳，所述多个外壳容纳多个涡轮机部件，例如 压缩机部段、燃烧组件、涡轮机部段、进口壳体和排气系统。多种其 它的涡轮机部件可以被容纳在至少一个外壳16内，以用于包括所述 多种其它的涡轮机部件不受周围环境的影响、并且相反地保护环境不 受涡轮机部件的影响。

流动平衡通风系统10包括通风进口18，该通风进口18至少部分 地布置于至少一个外壳16的外部区域处。通风进口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动方向 28行进贯穿腔26的气流12。根据使用应用，通风进口18、并且更具 体地腔26可以形成横截面积不同的多种几何形状，以提供期望的流 动特性。腔26的一个实施例包括沿主要流动方向28的方向减小的横 截面积。在这种实施例中，上游部20包括第一横截面积，该第一横 截面积比与下游部22相关的第二横截面积大。接近通风进口18下游 部22的是接合部30，该接合部30形成了用于多个通风管道14的共 同进口。具体而言，多个通风管道14中的每一个通风管道14都包括 第一端32和第二端34，其中多个通风管道14中的每一个通风管道 14的第一端32都在接合部30处相交。接合部30是气流12从主要流 动方向28转向至多个通风管道14中以用于在其中行进的点。多个通 风管道14中的每一个都将一部分气流12引导至多个通风管道14中 的每一个通风管道14的第二端34，所述多个通风管道14的第二端典 型地定位在至少一个外壳16中的一个外壳16内。气流12被引导到 至少一个外壳16可以提供多种目的，其中包括但不限于对至少一个 外壳16进行冷却和/或加压。

通风进口18被构造成用于接收从源供给的气流12，该源可以是 定位成接近通风进口18的环境空气、以及/或者保持在受控条件下的 气流供给箱。与气流12的源无关，气流12典型地通过风扇或类似部 件被供给至通风进口18，所述风扇或类似部件被构造成将气流12吹 向、并进入通风进口18中。在通过风扇引起气流12的情况下，应当 领会，通常存在多个风扇（例如初级风扇）、以及被构造成在初级风 扇的故障下进行操作的冗余风扇。在具有初级风扇和冗余风扇的实施 例中，通常不将风扇相对于通风进口18的中心线36布置于中心位置 处，使得每个风扇都布置于偏心位置处。每个风扇的偏心位置造成贯 穿通风进口18的不对称流动。

为了减轻基于通过上文所描述的偏心风扇位置引起的不对称流 的通向多个通风管道14的不平衡流动分布，至少一个叶片（例如第 一叶片38和第二叶片40）布置于通风进口18的腔26内，以在气流 12到达接合部30之前并且在气流12引入多个通风管道14中之前操 纵气流12。第一叶片38和第二叶片40二者可以由多种几何形状形成 并且定位在通风进口18的腔26内的多个位置处。在一个实施例中， 第一叶片38以相对弯曲或弧形的方式形成，并且从布置成接近通风 进口18的上游部20的第一叶片上游端42延伸至第一叶片下游端44。 第一叶片38的长度可以发生变化，并且在一个示例性实施例中，该 长度为大约600mm。第一叶片38的曲率半径也可以基于特定应用和 气流12的流动特性发生变化，但是在一个实施例中，第一叶片38可 以成形为包括大约800mm至大约1400mm的曲率半径，其中一个示 例性实施例具有大约1200mm的曲率半径。

第二叶片40也被布置成接近通风进口18的上游部20，并且与第 一叶片38类似，第二叶片40包括第二叶片上游端46和第二叶片下 游端48。第二叶片40的长度典型地类似于第一叶片38的长度，然而， 应当领会，第一叶片38和第二叶片40的所有的尺寸和定位可以发生 变化，并且将被构造成适应使用应用。例如，多个通风管道14可以 被布置成多种构造，使得通过由第一叶片38和第二叶片40操纵气流 12来提供平衡流动需要第一叶片38和第二叶片40的特定和变化的几 何尺寸以及尺寸构造，以实现气流12的平衡流动。第二叶片40是相 对平面的构件，该第二叶片40被布置成与贯穿通风进口18的腔26 的气流12的主要流动方向28成角度。在一个实施例中，该角度可以 处于从大约20度到大约40度的范围内。

如上文所描述的，第一叶片38和第二叶片40的定位和几何形状 基于在很大程度上由流动引发器（例如初级风扇和冗余风扇）的定位 以及向其供给气流12的多个通风管道14的排列所确定的气流12的 流动特性。

还应当领会，尽管在先的描述指的是包括第一叶片38和第二叶 片40二者的实施例，但是能够构想，可以仅存在第一叶片38和第二 叶片40中的一个。类似地，可以包括与第一叶片38或第二叶片40 不同或相似构造的数量更多的叶片。

现在参照图3和4，计算机模型分析示出了使用初级风扇（图3） 和冗余风扇（图4）期间流动平衡通风系统10的操作。能够观察到， 第一叶片38和第二叶片40通过改变气流12的方向以及/或者限制气 流12以造成通风进口18的腔26内的压降来影响气流12。所获得的 压降提供气流12的平衡，从而无论是初级风扇还是冗余风扇引起气 流12，都产生向多个通风管道14的气流12的期望分布。

如图5的流程图中所示并且参照图1至4，还提供了平衡通风系 统100内的流动的方法。上文已描述了流动平衡通风系统10以及相 关的部件并且不必更详细地描述特定的结构部件。平衡通风系统100 内的流动的方法包括向通风进口102供给气流。该气流在通风进口的 腔内通过至少一个叶片104操纵，以在腔26内施加压降。气流随后 从通风进口通过多个管道被引导至外壳106。

尽管已经仅结合数量有限的实施例对本发明进行了详细描述，但 是应当易于理解，本发明并不限于这种所公开的实施例。相反，能够 将本发明修改成结合到目前为止并未进行描述但是与本发明的精神 和范围相当的任何数量的改型、变型、替代或等同布置。此外，尽管 已经对本发明的各个实施例进行了描述，但是应当理解，本发明的各 个方面可以仅包括所描述的实施例中的一些。因此，本发明并不被视 为受到上文的描述的限制，而是仅仅通过所附权利要求的范围进行限 定。