用于气体涡轮系统的带有竖直导流板的箱体形状空气进气静音器的制作方法

用于气体涡轮系统的带有竖直导流板的箱体形状空气进气静音器


背景技术：
技术领域
1.本公开的实施方案总体上涉及涡轮机，并且更具体地涉及一种带竖直导流板的箱体形状空气进气静音器，用于与气体涡轮系统一起使用。
2.领域的讨论
3.常规涡轮机(诸如气体涡轮系统)通常用于电力产生或用作操作设备的机械驱动器。常规气体涡轮系统基本上包括具有压缩机、燃烧器和涡轮的气体涡轮发动机。通常，常规气体涡轮系统可以通过将空气抽吸到气体涡轮发动机的压缩机区段中来产生电力或驱动负载。压缩机加压空气并将其以高速进料到燃烧器，该燃烧器将加压空气与稳定的注入燃料流混合并燃烧该混合物。加压空气和燃料的燃烧产生高温、高压气体流，该高温、高压气体流进入涡轮区段并且在流过涡轮机中的流体流动路径时膨胀。当燃烧气体通过涡轮区段膨胀时，它会旋转多个旋转叶片。因为涡轮机区段通常联接到压缩机和通过旋转轴的负载(例如，发电机)，所以旋转叶片的旋转将驱动压缩机将更多加压空气吸入燃烧器中，并且转动负载(例如，驱动发电机以发电)。
4.为了将空气抽吸到气体涡轮系统中，压缩机通常利用空气进气系统。空气进气系统可以包括用于抽取入口空气的入口管道。过滤系统可以防止入口空气中的污染或碎屑(例如，灰尘、砂、污垢、外来物体碎屑)进入压缩机。进入气体涡轮系统的空气通常产生显著的噪声。因此，空气进气系统通常包括用于最小化在气体涡轮系统的操作期间产生的噪声的静音器系统。具体地，此静音器系统在操作期间为空气进气系统提供声音衰减，并且可以帮助在气体涡轮系统的操作期间向压缩机提供入口空气。为了减小在空气进气系统的操作期间发出的声音，静音器系统的静音器部件和/或静音器壳体通常衬有声音衰减材料或绝缘体(即，具有声学吸收性特性的材料)，以最小化噪声。
5.通过利用静音器系统内的声音衰减材料，流体的流动特性(即，入口空气)可能受到负面影响，从而导致压缩机内的效率降低并最终降低气体涡轮系统的效率。更具体地，当流体穿过静音器系统并流过声音衰减材料时，该流体可能经历温度、流速和/或流动压力的变化。例如，流体通过静音器系统的流动路径可以导致一些变化，这些变化可以增加流体流中的压力损失并降低压缩机的效率。避免流体流中的压力损失的一种方式是构建大的空气进气系统，并且具体地是大的静音器系统，以允许流体自由穿过空气进气系统流向压缩机区段。然而，大型空气进气系统的建造可能成本过高的，并且可能由于空气进气系统庞大而限制气体涡轮系统的定位。具有小静音器系统的较小的空气进气系统已被用作大型空气进气系统的替代方案，但是这些较小的空气进气系统在它们的设计中通常很重且复杂，使得制造困难且昂贵。


技术实现要素：

6.以下呈现所公开的主题的简化概述，以便提供对本文描述的各种实施方案的一些方面的基本理解。这种概述不是对各个实施方案的广泛综述。其不旨在排他地识别权利要求中阐述的所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。其唯一的目的是以简化的形式为序言提出本公开的一些概念，稍后呈现更详细的描述。
7.与气体涡轮系统在抽取入口空气，特别是这些进气系统的静音器系统方面中使用的典型空气进气系统相关联的上述缺点产生了以下需求，即需求质量较轻、所占空间较小、设计不复杂并且易于制造、成本经济的较小的静音器系统，而同时在流体流中的压力损失，声学插入损失(即，噪声降低)方面性能优于和/或相当于常规较大和较小的静音器系统的性能。
8.各种实施方案提供了一种用于气体涡轮系统的空气进气静音器系统，该静音器系统为箱体形状，具有模块化设计，其中竖直导流板被平行间隔开且操作以接收垂直进气空气流，并且将该进气空气引向气体涡轮发动机的压缩机区段。与常规静音器系统相比，竖直导流板被成形为获得相当的性能，如果不是更好的性能。例如，竖直导流板在导流板的进气空气入口侧可以具有圆形轮廓，以便使空气在入口侧的流动平滑。这导致进气空气的均匀流动，进而减少了在空气进入压缩机之前导流板的进气空气出口侧处的压力损失。竖直导流板还可以在导流板的进气空气出口侧处具有锥形和成角度的轮廓。在导流板的进气空气出口侧处的锥形和成角度的轮廓使得导流板能够在低压损失和声学插入损失下将进气空气从静音器引导到压缩机。此外，应注意，在导流板的进气空气出口侧处的锥形和成角度的轮廓取决于导流板相对于气流的位置而不同。然而，在进气空气入口侧和进气空气出口侧处的竖直导流板的轮廓形状可以跨静音器的中心线对称。例如，进气空气入口侧和进气空气出口侧处的竖直导流板可以围绕居中设置的导流板对称。在一个实施方案中，竖直导流板可以包括声学消音材料的多个夹层复合砖，该多个夹层复合砖在进气空气出口侧与导流板的进气空气出口侧之间竖直和水平延伸。
9.利用这种配置，各种实施方案的空气进气静音器系统可以由于其箱体形状和模块化设计而在有限的空间中操作，该模块化设计与竖直导流板相关联。此外，箱体形状和模块化设计允许各种实施方案的空气进气静音器系统采取多个独特的多边形形状中的一个的形式，该多边形形状可以包括但不限于六边形、六边形棱镜和矩形，以便优化与作为在气体涡轮系统中使用的整体空气进气系统的一部分的静音器系统协同操作的过滤系统外壳的内部容积。
10.因为竖直导流板设计不复杂，所以各种实施方案的空气进气静音器系统可以由塑料材料或不同于常规钢或铝的不同材料制成。这减少了空气进气静音器系统的重量。减少的重量和不复杂的设计使其易于且经济地制造各种实施方案的空气进气静音器系统，同时在流体流的压力损失和声学插入损失方面，其性能优于和/或相当于常规较大和较小的静音器系统的性能。
11.根据一个实施方案，提供了一种用于气体涡轮系统的空气进气静音器系统。该空气进气静音器系统包括：静音器壳体，该静音器壳体具有一对相对端，该一对相对端为闭合的第一端和打开的以允许空气穿过其中的第二端，以及在第一端与第二端之间延伸的一对
相对侧壁，该侧壁中的每个侧壁操作以接收穿过其中的垂直进气空气流；和静音器，该静音器包括设置在静音器壳体内的多个竖直、间隔开的导流板，该竖直、间隔开的导流板中的每个导流板在静音器壳体的第一端与第二端之间延伸，其中竖直、间隔开的导流板操作以接收靠近静音器壳体的第一端的垂直进气空气流，并且将进气空气引向静音器壳体的第二端以从其中穿过。
12.根据另一个实施方案，提供了一种气体涡轮系统。该气体涡轮系统包括：空气进气系统，其用于提供进气空气流；空气进气静音器系统，该空气进气静音器系统用于减少与通过空气进气系统发射的进气流相关联的噪声，该空气进气静音器系统包括：静音器壳体，该静音器壳体具有一对相对端，该一对相对端为闭合的第一端和打开的以允许空气穿过其中的第二端，以及在第一端与第二端之间延伸的一对相对侧壁，该侧壁中的每个侧壁操作以接收穿过其中的垂直进气空气流；和静音器，该静音器具有设置在静音器壳体内的平行间隔开的多个竖直导流板，该多个竖直导流板的第一端面向静音器壳体的第一端，并且多个竖直导流板的第二端面向静音器壳体的第二端，竖直导流板的每个竖直导流板在静音器壳体的第一端与第二端之间水平延伸，其中竖直导流板操作以接收靠近静音器壳体的第一端的垂直进气空气流，并且将进气空气引向静音器壳体的第二端以从其中穿过；和气体涡轮发动机，该气体涡轮发动机包括：压缩机，该压缩机操作地联接到空气进气静音器系统，以用于接收穿过静音器壳体的第二端的进气空气；燃烧器，该燃烧器流体地联接到压缩机；和涡轮部件，该涡轮部件操作地联接到压缩机和燃烧器。
附图说明
13.通过参考附图阅读以下对非限制性实施方案的描述，将更好地理解本发明，其中：
14.图1示出根据本发明的实施方案的气体涡轮系统的示意图；
15.图2示出了根据本发明的实施方案的具有静音器壳体和设置在壳体内具有平行间隔开的竖直导流板的静音器的图1中所描绘的空气进气静音器系统的透视图；
16.图3示出了根据本发明的实施方案的图2中描绘的竖直、间隔开的导流板的另外细节的透视图；
17.图4示出了根据本发明实施方案的没有过渡部件的图2中描绘的竖直、间隔开的导流板的更多细节的透视图；并且
18.图5示出了根据本发明实施方案的具有竖直导流板的静音器的透视图，其中每个导流板包括在导流板的进气空气出口侧与进气空气出口侧之间竖直和水平延伸的声学消音材料的多个夹层复合砖。
具体实施方式
19.在下文中将参考附图更全面地描述本发明的示例性实施方案，附图中示出了一些但并非所有实施方案。实际上，本发明可以许多不同的形式具体体现，并且不应理解为限于本文中列出的实施方案；相反，提供这些实施方案是为了使本公开满足适用的法律要求。类似的数字可始终指代类似的元件。
20.如上文所指示，本公开大体上涉及气体涡轮系统，并且更具体地，涉及一种空气进气静音器系统，该空气进气静音器系统具有箱体形状的静音器，该静音器带有平行间隔开
的用于与气体涡轮系统一起使用的竖直导流板。不论其应用如何(例如，陆基、海基和航空基的应用)，各种实施方案的箱体形状静音器适用于利用涡轮机械的所有类型的气体涡轮燃烧系统。气体涡轮燃烧系统使用涡轮机器，该涡轮机器包括但不限于航改气体涡轮、船用气体涡轮、氨燃料气体涡轮、氢燃料气体涡轮、航空气体涡轮、重框架工业气体涡轮和一般燃烧涡轮，这些是可能需要减少进气空气系统处的噪声的气体涡轮燃烧系统的非限制性实例。因此，各种实施方案的方面可适用于这些类型的气体涡轮燃烧系统。
21.图1示出根据本发明的实施方案的气体涡轮系统的示意图。如图1所示，气体涡轮系统10包括气体涡轮发动机12、容纳气体涡轮发动机12的气体涡轮外壳14、向气体涡轮发动机12提供经过滤的空气以用于燃烧的空气进气系统16、用于降低与通过空气进气系统发射的入口空气流相关联的“噪音”的空气进气静音器系统、用于从气体涡轮发动机12释放排气气体的气体涡轮燃烧排气装置20，以及用以清除来自气体涡轮发动机12的热量和排放产物并使其通风的气体涡轮外壳通风排气系统22。图1的气体涡轮系统10可以是多种不同的气体涡轮系统中的任一种气体涡轮系统，诸如由通用电气公司提供的那些气体涡轮系统。在一个实施方案中，气体涡轮系统可以包括航改气体涡轮系统。
22.气体涡轮发动机12可包括压缩机24、燃烧器26和涡轮28。一般来讲，压缩机可压缩进入的空气流。压缩机24可将压缩的空气流递送到燃烧器26，其中压缩的空气流与压缩的燃料流混合。燃烧器26可点燃空气/燃料混合物以产生燃烧气体流。燃烧气体流可被递送到涡轮28以驱动涡轮产生机械功。涡轮中产生的机械功可驱动压缩机24和外部负载，诸如发电机等。燃烧气体流可由气体涡轮燃烧排气装置20排出或以其他方式处置。
23.包围气体涡轮发动机12的气体涡轮外壳14可隔离气体涡轮发动机12。此外，气体涡轮外壳14可包括与气体涡轮发动机12结合操作的多个不同部件。例如，气体涡轮外壳14可包括用于润滑油、nox排放物、功率增大等的管道。其他部件可包括但不限于气体检测系统以及火灾检测和抑制系统。另外，气体涡轮外壳14可执行许多不同的功能，这些功能有助于气体涡轮发动机12的操作。例如，气体涡轮外壳14可用作油从气体涡轮发动机12泄漏的油槽。
24.在一个实施方案中，空气进气系统16可包括双系统，其中两个空气进气系统被配置成向气体涡轮发动机的压缩机24提供来自周围环境的进气空气。每个空气进气系统16可包括入口筛网或空气过滤室，该入口筛网或空气过滤室包括具有空气过滤器介质30的一个或多个过滤器组件，该空气过滤器介质从被引导以供应到气体涡轮发动机12的压缩机24的进气空气中移除湿气和/或颗粒物质(诸如灰尘、污垢、污染物和/或碎屑)。
25.空气进气系统16可以各自具有从空气过滤器介质30接收过滤空气的清洁空气管道。清洁空气管道中的空气被分成进入气体涡轮发动机12的压缩机的燃烧进气空气和供应到气体涡轮外壳14的通风入口空气。具体地，燃烧进气空气管道可向压缩机提供燃烧进气空气，而通风入口空气旁路管道可向气体涡轮外壳14供应通风入口空气。
26.应当理解，空气进气系统16可以被配置成包括其它部件，并且因此，如图1所描绘的空气进气系统的描述并不旨在限制。例如，空气过滤室可以被配置有天气罩，用于尽量避免天气元素(例如，雨、雪等)进入空气过滤室，以及加热或除冰部件以加热入口空气流，和/或空气过滤室的部件，诸如空气过滤器介质30。传感器(例如，温度传感器、压力传感器、湿度传感器、流量传感器)可以感测与空气过滤室及其部件相关联的各种条件，以及与进气空
气流相关联的条件。此外，应理解，其它空气进气系统配置是可能的，并且因此，有关图1描述和描绘的实施方案并不旨在限制本文描述的实施方案。例如，图1中描绘的气体涡轮系统10可以具有单个空气进气系统。
27.可以安装到空气进气系统16和压缩机24的空气进气静音器系统18可以接收来自空气进气系统中的每个空气进气系统的燃烧进气空气。在一个实施方案中，空气进气静音器系统18可以包括静音器壳体32和设置在静音器壳体中的箱体形状静音器34。空气进气静音器系统18被配置成将燃烧进气空气引向涡轮发动机12的压缩机24，同时将与进气空气流相关联的“噪声”降至所需水平。下面呈现了包括静音器壳体32和箱体形状静音器34的空气进气静音器系统18的进一步细节。
28.气体涡轮外壳通风排气系统22可包括一个或多个通风风扇，该通风风扇操作以产生空气流，以清除气体涡轮外壳14中来自气体涡轮发动机12的热量和排气产物。此外，气体涡轮外壳通风排气系统22可包括阻尼器，该阻尼器控制包含来自气体涡轮发动机12和气体涡轮外壳14的热量和排气产物的空气流。特别地，阻尼器可将气体涡轮外壳通风排气空气引导到空气进气系统16和/或排放到环境。
29.应当理解，气体涡轮系统10可包括图1中未描绘的多个其他部件。例如，气体涡轮系统10可包括操作地联接到气体涡轮发动机12的压缩机24和涡轮28的轴。在这种程度上，轴可连接到负载，诸如例如用于发电应用的发电机。而且，控制器可以用于控制气体涡轮系统10的操作。其它部件可以包括但不限于：排气静音器，用于降低环绕气体涡轮燃烧排气装置20的噪声，和通风静音器，用于降低围绕气体涡轮外壳通风排气系统22的噪声。
30.图2示出了图1中描绘的具有静音器壳体32和箱体形状静音器34的空气进气静音器系统18的透视图。各种实施方案的静音器壳体32可以采取外壳、容器、腔室、框架结构等的形式。如图2所示，静音器壳体32可以具有一对相对端，该一对相对端为闭合的第一端36和打开的以允许空气穿过其中的第二端38，以及在第一端36与第二端38之间延伸的一对相对的侧壁40。可以打开静音器壳体32的相对侧壁40，使得侧壁中的每个侧壁操作以接收从双面空气进气系统16中的一个进入的垂直进气空气流。例如，侧壁40可以从空气进气系统16(图1)中的一个(被配置成将进气空气引导到侧壁)接收燃烧进气空气流。箱体形状静音器34接收进入靠近第一端36的静音器壳体32的侧壁40的燃烧进气空气，并且将其引导到第二端38，其中存在与压缩机24流体连通的开口。如本文所用，术语“流体连通”意指存在允许流体流动的通道。以此方式，箱体形状静音器34的第二端38可以将燃烧进气空气流引向气体涡轮发动机12的压缩机24。
31.静音器壳体32和相对端36和38以及侧壁40可以多种方式中的一种配置。在一个实施方案中，静音器壳体32可以被配置成具有矩形或正方形几何形状。另外，端36和端38可以由竖直延伸构件54支撑。尽管在图2中未示出，但是应当理解，在端36和端38处，除了或代替竖直延伸构件54，可以使用水平延伸构件。
32.打开的端38可以具有穿过其中形成的开口56。以此方式，静音器34可以安装在开口56中，使得静音器的过渡部件58与该开口和涡轮发动机12的压缩机24流体连通。如图2所示，静音器34的过渡部件58可以在平行间隔开的多个竖直导流板42的第二端48的下游。如本文所用，“下游”和“上游”是指示相对于流体流动方向的术语，诸如通过气体涡轮系统的工作流体，例如通过空气进气系统或通过气体涡轮发动机的部件中的一个部件的空气流。
术语“下游”对应于流体流动方向，并且术语“上游”是指与流动相反的方向。
33.静音器壳体32的相对侧壁40可以包括筛网60，该筛网允许进气空气流从空气进气系统16流过其中。另外，静音器壳体32的侧壁40的筛网60可以用于避免外来物体碎屑穿过其中进入静音器壳体32和静音器34，这可能导致对这些部件的损坏以及与气体涡轮发动机12相关联的那些部件的损坏。如图2所示，侧壁40的筛网60可以由竖直延伸构件54和水平延伸构件62支撑。
34.图2示出了静音器壳体32可以包括可以有助于壳体的形状和支撑的附加结构构件。例如，静音器壳体32的顶部区域64和底部区域66可以包括跨越这些区域的宽度延伸的多个间隔的结构构件68。像静音器壳体32的其它区域的竖直延伸构件54和水平延伸构件62一样，结构构件68可以包括但不限于杆、支腿、撑条等等。尽管图2示出了顶部区域64和底部区域66，其具有延伸这些区域的宽度的间隔的结构构件68，但是应当理解，结构构件68可以在纵向方向上延伸，代替或除了那些宽度延伸结构构件68之外使用。
35.箱体形状静音器34可包括平行间隔开的多个竖直导流板或面板42，该竖直导流板或面板被设置在静音器壳体32的内部44内。多个竖直导流板中的每个竖直导流板可以是直的并且与其它导流板共面。在一个实施方案中，多个竖直、间隔开的导流板42可以具有面向静音器壳体32的第一端36的第一端46(即，导流板的进气空气入口侧)和面向静音器壳体32的第二端38的第二端48(即，导流板的进气空气出口侧)。如图2所示，竖直、间隔开的导流板42中的每个导流板可以在静音器壳体32的第一端36与第二端38之间水平延伸。在这种程度上，导流板42操作以接收靠近静音器壳体32的第一端36的垂直进气空气流，并且将进气空气引向静音器壳体的第二端38，以穿过其中通向压缩机24。
36.在一个实施方案中，竖直、间隔开的导流板42可以包括具有声学静音材料的声学衬管层，用于基本上衰减因空气进气系统16向气体涡轮发动机12提供进气空气而产生的声音。例如，声学衬管层可以施加到导流板42的表面，进气空气流在进入涡轮发动机12的压缩机24之前就流过该表面。应理解，除了导流板42之外，静音器34还可以具有施加到其它部件的声学衬管层。例如，声学衬管层可以施加到过渡部件58的表面。形成可以施加到导流板42和过渡部件58的声学衬管层的声学静音材料可以包括用于衰减声音的任何常规衬里层材料，包括但不限于：高密度泡沫(例如，三聚氰胺泡沫、聚氨酯泡沫)绝缘的乙烯基、声板、玻璃纤维和其它类似类型的绝缘、隔音和吸声材料。
37.在一个实施方案中，导流板42可以包括塑性材料。通常，只要材料满足操作条件要求，诸如温度、操作寿命、振动、环境腐蚀等，多种塑料材料都适用于使用。与常规静音器相比，用于导流板42的塑性材料的使用允许静音器34重量减轻。导流板42的重量减轻和不复杂的设计使静音器34更容易制造且经济成本低廉。另外，塑料使导流板适合于使用增材制造技术(诸如但不限于三维打印)制造。
38.应理解，导流板可以由除塑料之外的其它材料制成。可以使用的材料的非详尽列表包括复合材料、金属材料和金属/非金属复合材料。
39.如图2以及图3至图5所示，多个竖直、间隔开的导流板42可以对称地成型。例如，多个竖直、间隔开的导流板42的第一端46和第二端48围绕居中设置的导流板50或静音器的中心竖直平面对称地成型。在一个实施方案中，如图2所示，从多个竖直、间隔开的导流板42的第一端46到静音器壳体32的第一端36的距离可以从居中设置的导流板50到朝向静音器壳
体32的两个相对侧壁40移动的每个连续的导流板逐渐增加。类似地，从多个竖直、间隔开的导流板42的第二端48到静音器壳体32的第二端38的距离可以从居中设置的导流板50到朝向静音器壳体32的两个相对侧壁40移动的每个连续的导流板逐渐增加。导流板42的对称性以及其模块化实施能力有助于上述静音器34的益处，其涉及重量减轻和更低的制造经济成本。下面参考图3至图5更详细地论述第一端46和第二端48处的多个竖直、间隔开的导流板42的进一步细节。
40.图2示出了空气进气静音器18还可包括多个撑条52，以将箱体形状静音器34稳定在静音器壳体32内。在一个实施方案中，撑条52可以联接到静音器壳体32的多对相对端36和相对端38以及侧壁40，以及多个竖直、间隔开的导流板42的最外导流板的侧表面。在一个实施方案中，撑条52可以位于静音器壳体32的侧壁40的内侧上。以此方式，撑条52可以用作静音器壳体32和导流板42的结构部件。具体地，撑条52可以通过任何机械联接技术联接到静音器壳体32的多对相对端36和相对端38以及侧壁40，以及多个竖直、间隔开的导流板42的外侧表面，该机械联接技术包括但不限于机械紧固件、焊接、钎焊、捆扎等。在另一个实施方案中，撑条52可以包括底座，用于接合静音器壳体32的多对相对端36和相对端38和侧壁40，以及多个竖直、间隔开的导流板42的外侧表面，从而避免了永久联接(例如，焊接、钎焊)的需要。
41.图3至图5示出了包括多个竖直、间隔开的导流板42和过渡部件58的静音器34的另外的细节。例如，图3至图5示出了多个竖直、间隔开的导流板42中的第二端48朝向居中设置的导流板50呈向内倾斜的锐角。尽管这些图未示出相对于静音器壳体32的侧壁40的导流板42，但是从静音器壳体32的两个相对侧壁40朝向居中设置的导流板50移动的每个导流板的第二端48朝向居中设置的导流板呈向内倾斜的锐角。
42.图4示出了导流板42的第二端48的更清楚视图，描绘了导流板的第二端的角度。如图4所示，每个竖直、间隔开的导流板42的第二端48具有锥形轮廓。在一个实施方案中，每个导流板42的第二端48可以具有第一区段70，该第一区段与导流板的水平延伸区域的中心部分72大体为平面，并且第二区段74呈锐角。
43.图4进一步示出了导流板42的第一区段70和第二区段74中的每者具有向下倾斜的斜度。在一个实施方案中，导流板42的这些区段各自包括逐渐向下区段，该逐渐向下区段可以在位置76处开始，其中导流板的水平延伸区域的中心部分72邻接第一区段70。例如，第一区段70的逐渐向下倾斜区段可以从导流板的对应水平延伸区域的中心部分72逐渐向下倾斜，并且第二区段74的逐渐向下倾斜的区段可以从第一区段70逐渐向下倾斜。导流板的第二端48处的向下倾斜斜度是有益的，因为其在压缩机24的入口处提供进气空气的均匀流(包括均匀流速)。不仅是进气空气流的均匀，而且导流板42的端尾也用于以低压损失的平滑方式向压缩机24的入口提供空气流。
44.导流板42的第二端48处的这些特征补充了由导流板42的第一端46的轮廓提供的益处。例如，靠近导流板的进气空气入口侧的第一端46处的竖直导流板可以具有圆形轮廓，以便使入口侧处的空气流平滑。这导致进气空气的均匀流动，其在空气进入压缩机24之前减少了导流板的第二端48处(即，导流板的进气空气出口侧)的压力损失。在导流板42的第二端48处的锥形和成角度的轮廓使得静音器34能够将进气空气引导到压缩机24，而压力损失和声学插入损失都降低。
45.如上所述，静音器34包括过渡部件58，该过渡部件安装在静音器壳体32中的开口56中并且与涡轮发动机12的压缩机24流体连通。在此程度上，如图2所示，过渡部件58操作地联接到多个竖直、间隔开的导流板42的第二端38和静音器壳体32的第二端48。这允许过渡部件58将进气空气引向静音器壳体32的第二端38。具体地说，过渡部件可以在进气空气朝向压缩机24流动时帮助其流径变窄。
46.图2、图3和图5示出了过渡部件58的更多细节。如图2、图3和图5所示，过渡部件58可以包括邻近导流板42的第二端48定位的锥形部分78，以及邻近锥形部分78定位的圆柱形部分80。锥形部分78可以将进气空气的流径变窄。以这种方式，进气空气流可以基本上很窄，使得其可以直接流到圆柱形部分80并流到形成于静音器壳体32的第二端38中的开口56进入压缩机24，并且进气空气的流径不用进一步改变方向或变窄。在一个实施方案中，锥形部分78可以包括基本上截头圆锥形体形状。在替代实施方案中，锥形部分78可以包括任何常规的体形，包括基本上锥形的侧壁以将进气空气引导到气体涡轮发动机12的压缩机24。
47.尽管如图2至图5所示的各种实施方案描绘了静音器34具有箱体形状，但是应当理解，静音器壳体32和包括多个竖直、间隔开的导流板42的静音器可以成形为其它多边形结构。因此，各种实施方案并不旨在限制在图2至图5中描绘的静音器壳体32和静音器34的导流板42的箱形构造。具体地，静音器壳体32和静音器34的导流板42可以被配置成具有多个多边形形状中的任何一个的形状。例如，静音器壳体32和静音器34的导流板42可以具有包括但不限于六边形、六边形棱镜和矩形的形状。所有这些形状适合用多个竖直、间隔开的导流板实现，带多个竖直、间隔开的导流板可以接收垂直进气空气流并且将其引向气体涡轮发动机的压缩机。此外，由于与竖直导流板相关联的模块化设计，这些不同的多边形形状适合于在有限的受限空间中实施。应当理解，对于这些实施方式，导流板42将被设定成大小不同以对应于用于形成导流板的多边形形状。
48.另外，应理解，静音器34的竖直、间隔开的导流板42可以与图2至图4中所描绘的实施方案不同地配置。例如，导流板42可以被布置为声学静音材料的夹层复合砖。图5示出了用于空气进气静音器系统的竖直导流板42的透视图，其中每个导流板包括声学静音材料82的多个夹层复合砖。如图5所示，声学静音材料82的多个夹层复合砖可在导流板42的第一端46与导流板的第二端48之间竖直和水平延伸。声学静音材料82的砖可包括任何前述材料。
49.声学静音材料82的砖可以多种已知耦合方法中的一种彼此耦合。例如，声学静音材料82的砖可以经由配合互锁结构联接在一起。其它方法可以包括但不限于结构肋或支撑件、配合接头、可锁定联接件，诸如配合互锁结构(例如，互锁的凸形接头部分和凹形接头部分)、配合轨道部分、配合燕尾形接头、配合钩和狭槽接头、配合闩锁、配合卡扣配合联接器或其任何组合。以此方式，声学静音材料82的砖可以联接以形成用于静音器34中的每个导流板42的声学静音材料82的砖的行和列。
50.应理解，关于与空气进气系统16一起使用描述了静音器34和静音器壳体32，应当理解，各种实施方案可以适用于气体涡轮系统的需要去除噪声的其它领域。例如，各种实施方案可以适用于可与气体涡轮燃烧排气装置和气体涡轮外壳通风排气系统一起使用的静音器。
51.因此，应当显而易见的是，如本文所述的各种实施方案的箱体形状静音器适用于工业应用，因为其涉及用于气体涡轮系统的空气进气静音器的技术领域，并且对技术问题
提出了解决方案，该技术问题包括可能在进气空气流从空气进气系统到气体涡轮发动机的压缩机区段的流体流动中发生的压力损失。各种实施方案的箱体形状静音器的技术效果包括提供较低压降的静音器、较小且适于放置在受限空间中的静音器，以及容易制造且成本低廉的静音器。
52.包括说明书摘要中所描述的内容的本公开的示例性实施方案的以上描述并不旨在穷举或将所公开的实施方案限制为所公开的精确形式。虽然为了说明的目的在此描述了具体的实施方案和示例，但是相关领域的技术人员可以认识到，在这些实施方案和示例的范围内，各种修改是可能的。例如，来自不同实施方案的零件、部件、步骤和方面可以组合或适用于其他实施方案，即使未在本公开中描述或未在附图中描绘。因此，由于在不脱离本文所涉及的本发明实质和范围的情况下可在上述发明中进行某些改变，因此旨在将附图中所示的上文描述的所有主题应仅解释为示出本文发明构思的示例，并且不应理解为限制本发明。
53.就这一点而言，虽然已经结合各种实施方案和对应的附图描述了所公开的主题，但是应当理解，可以使用其他类似的实施方案或者可以对所描述的实施方案进行修改和添加，以在不偏离所公开的主题的情况下执行所公开的主题的相同、相似、另选或替代功能。因此，所公开的主题不应限于本文描述的任何单个实施方案，而是应根据所附权利要求的广度和范围来解释。例如，对本发明的“一个实施方案”的提及不旨在被解释为排除也包含所列举特征的其他实施方案的存在。
54.在所附权利要求书中，术语“包括(including)”和“其中(in which)”用作相应术语“包括(comprising)”和“其中(wherein)”的纯英文等同形式。此外，在以下权利要求书中，术语诸如“第一”、“第二”、“第三”、“上”、“下”、“底部”、“顶部”等仅用作标记，并且不旨在对它们的对象施加数值或位置要求。术语“基本上”、“通常”和“约”表示相对于适于实现部件或组件的功能目的的理想期望条件，在合理可实现的制造和组装容限内的条件。此外，以下权利要求书的限制不是以平均值加函数格式书写的，并且不旨在解释为此类限制，除非且直到此类权利要求书限制在其他结构的空隙函数的说明之后明确使用短语“用于
…
的方式”。
55.另外，术语“或”旨在表示包含性的“或”而不是排他性的“或”。也就是说，除非另外规定，或者从上下文清楚可见，否则“x采用a或b”旨在指自然包含排列中的任一个。也就是说，如果x采用a；x采用b；或x采用a和b两者，则在任何前述情况下都满足“x采用a或b”。此外，本说明书和附图中使用的冠词“一个”和“一种”大体上应解释成意味着“一个或多个”，除非另外指出或从针对单数形式的上下文中清楚。
56.以上所描述的内容包括说明所公开的主题的系统和方法的示例。当然，这里不可能描述组件或方式的每种组合。本领域普通技术人员可以认识到，所要求保护的主题的许多另外的组合和排列是可能的。此外，就在具体实施方式或权利要求中采用的术语“包括”或“包含”而言，其旨在以类似于术语“包含”的方式是包含性的，如当在权利要求中用作过渡词时“包含”被翻译的那样。也就是说，除非明确相反说明，否则“包括”、“包含”或“具有”具有特定属性的一个元件或多个元件的实施方案可包括不具有该属性的其他此类元件。
57.该书面描述使用示例来公开本发明的若干实施方案，包括最佳模式，并且还使得本领域普通技术人员能够实践本发明的实施方案，包括制造和使用任何设备或系统以及执
行任何结合的方法。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域普通技术人员想到的其他示例。如果此类其他示例具有与权利要求书的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差别的等效结构元件，则此类其他示例预期在权利要求书的范围内。
58.本发明的其他方面由以下条款的主题提供：
59.一种用于气体涡轮系统的空气进气静音器系统，包括：静音器壳体，所述静音器壳体具有一对相对端，所述一对相对端为闭合的第一端和打开的以允许空气通过穿过其中的第二端，以及在所述第一端与所述第二端之间延伸的一对相对侧壁，所述侧壁中的每个侧壁操作以接收穿过其中的垂直进气空气流；和静音器，所述静音器包括设置在所述静音器壳体内的多个竖直、间隔开的导流板，所述竖直、间隔开的导流板中的每个导流板在所述静音器壳体的所述第一端与所述第二端之间延伸，其中所述竖直、间隔开的导流板操作以接收靠近所述静音器壳体的所述第一端的所述垂直进气空气流，并且将所述进气空气引向所述静音器壳体的所述第二端以从其中穿过。
60.根据前述条款所述的空气进气静音器系统，其中所述多个竖直、间隔开的导流板的第一端和第二端围绕居中设置的导流板或所述静音器的中心竖直平面对称地成型。
61.根据前述条款中任一项所述的空气进气静音器系统，其中从所述多个竖直、间隔开的导流板的第一端到所述静音器壳体的第一端的距离从所述居中设置的导流板到朝向所述静音器壳体的两个相对侧壁移动的每个连续的导流板逐渐增加。
62.根据前述条款中任一项所述的空气进气静音器系统，其中从所述多个竖直、间隔开的导流板的第二端到所述静音器壳体的第二端的距离从所述居中设置的导流板到朝向所述静音器壳体的两个相对侧壁移动的每个连续的导流板逐渐增加。
63.根据前述条款中任一项所述的空气进气静音器系统，其中所述多个竖直、间隔开的导流板的所述第二端从所述静音器壳体的所述相对侧壁中的两个朝向所述居中设置的导流板移动，朝着所述居中设置的导流板向内倾斜成锐角。
64.根据前述条款中任一项所述的空气进气静音器系统，其中所述多个竖直、间隔开的导流板的每个导流板的第一端包括圆形轮廓。
65.根据前述条款中任一项所述的空气进气静音器系统，其中所述多个竖直、间隔开的导流板的每个导流板的第二端包括锥形轮廓。
66.根据前述条款中任一项所述的空气进气静音器系统，其中所述多个竖直、间隔开的导流板的每个导流板的第二端包括与所述导流板的水平延伸区域的中心部分大体上平面的第一区段，和成锐角的第二区段。
67.根据前述条款中任一项所述的空气进气静音器系统，其中所述多个竖直、间隔开的导流板中的每个导流板的所述第一区段和所述第二区段包括逐渐向下倾斜的区段，其中所述第一区段的所述逐渐向下倾斜的区段从所述导流板的对应水平延伸区域的所述中心部分逐渐向下倾斜，并且所述第二区段的所述逐渐向下倾斜的区段从所述第一区段逐渐向下倾斜。
68.根据前述条款中任一项所述的空气进气静音器系统，进一步包括过渡部件，所述过渡部件操作地将所述多个竖直、间隔开的导流板的所述第二端与所述静音器壳体的第二端联接，其中所述过渡部件适于将所述进气空气引向所述静音器壳体的所述第二端。
69.根据前述条款中任一项所述的空气进气静音器系统，其中所述过渡部件包括锥形部分，所述锥形部分操作地联接到所述多个竖直、间隔开的导流板的所述第二端，以及圆柱形部分，所述圆柱形部分操作地联接到所述静音器壳体的所述第二端，其中所述锥形部分的宽度朝着所述圆柱形部分逐渐减小。
70.根据前述条款中任一项所述的进气静音器系统，其中所述多个竖直、间隔开的导流板中的每个导流板包括多个声学静音材料夹层复合砖，其中所述多个声学静音材料夹层复合砖在所述静音器壳体的所述第一端与所述第二端之间竖直和水平延伸。
71.一种气体涡轮系统，包括：空气进气系统，所述空气进气系统提供进气空气流；空气进气静音器系统，所述空气进气静音器系统用于减少与通过所述空气进气系统发射的进气流相关联的噪声，所述空气进气静音器系统包括：静音器壳体，所述静音器壳体具有一对相对端，所述一对相对端为闭合的第一端和打开的以允许空气穿过其中的第二端，以及在所述第一端与所述第二端之间延伸的一对相对侧壁，所述侧壁中的每个侧壁操作以接收穿过其中的垂直进气空气流；和静音器，所述静音器具有设置在所述静音器壳体内的平行间隔开的多个竖直导流板，所述多个竖直导流板的第一端面向所述静音器壳体的第一端，并且所述多个竖直导流板的第二端面向所述静音器壳体的第二端，所述竖直导流板的中的每个竖直导流板在所述静音器壳体的所述第一端与所述第二端之间水平延伸，其中所述竖直导流板操作以接收靠近所述静音器壳体的所述第一端的所述垂直进气空气流，并且将所述进气空气引向所述静音器壳体的所述第二端以从其中穿过；和气体涡轮发动机，所述气体涡轮发动机包括：压缩机，所述压缩机操作地联接到所述空气进气静音器系统，以用于接收穿过所述静音器壳体的所述第二端的进气空气；燃烧器，所述燃烧器流体地联接到所述压缩机；和涡轮部件，所述涡轮部件操作地联接到所述压缩机和所述燃烧器。
72.根据前述条款所述的气体涡轮系统，其中所述多个竖直导流板的第一端和第二端围绕居中设置的导流板或所述静音器的中心竖直平面对称地成型。
73.根据前述条款中任一项所述的气体涡轮系统，其中每个所述多个竖直导流板的所述第一端包括圆形轮廓。
74.根据前述条款中任一项所述的气体涡轮系统，其中每个所述多个竖直导流板的所述第二端包括锥形轮廓。
75.根据前述条款中任一项所述的气体涡轮系统，其中每个所述多个竖直导流板的所述第二端包括与所述导流板的水平延伸区域的中心部分大致平面的第一区段和成锐角的第二区段。
76.根据前述条款中任一项所述的气体涡轮系统，其中所述多个竖直、间隔开的中的每个竖直导流板的所述第一区段和所述第二区段包括逐渐向下倾斜的区段，其中所述第一区段的所述逐渐向下倾斜的区段从所述导流板的对应水平延伸区域的所述中心部分逐渐向下倾斜，并且所述第二区段的所述逐渐向下倾斜的区段从所述第一区段逐渐向下倾斜。
77.根据前述条款中任一项所述的气体涡轮系统，其中所述多个竖直导流板中的每个竖直导流板包括多个声学静音材料夹层复合砖，其中所述多个声学静音材料夹层复合砖在所述静音器壳体的所述第一端与所述第二端之间竖直和水平延伸。
78.根据前述条款中任一项所述的气体涡轮系统，其中所述空气进气系统、所述空气进气静音器系统和所述气体涡轮发动机形成航改气体涡轮系统的一部分。

技术特征：
1.一种用于气体涡轮系统(10)的空气进气静音器系统(18)，包括：静音器壳体(32)，所述静音器壳体具有一对相对端，所述一对相对端为闭合的第一端(36)和打开的以允许空气穿过其中的第二端(38)，以及在所述第一端(36)与所述第二端(38)之间延伸的一对相对侧壁(40)，所述侧壁(40)中的每个侧壁操作以接收穿过其中的垂直进气空气流；和静音器(34)，所述静音器包括设置在所述静音器壳体(32)内的多个竖直、间隔开的导流板(42)，所述竖直、间隔开的导流板(42)中的每个导流板在所述静音器壳体(32)的所述第一端(36)与所述第二端(38)之间延伸，其中所述竖直、间隔开的导流板(42)操作以接收靠近所述静音器壳体(32)的所述第一端(36)的所述垂直进气空气流，并且将所述进气空气引向所述静音器壳体(32)的所述第二端(38)以从其中穿过。2.根据权利要求1所述的空气进气静音器系统(18)，其中所述多个竖直、间隔开的导流板(42)的第一端(46)和第二端(48)围绕居中设置的导流板(50)或所述静音器(34)的中心竖直平面对称地成型。3.根据权利要求2所述的空气进气静音器系统(18)，其中从所述多个竖直、间隔开的导流板(42)的所述第一端(46)到所述静音器壳体(32)的所述第一端(36)的距离从所述居中设置的导流板(50)到朝向所述静音器壳体(32)的所述两个相对侧壁(40)移动的每个连续的导流板逐渐增加。4.根据权利要求2所述的空气进气静音器系统(18)，其中从所述多个竖直、间隔开的导流板(42)的所述第二端(48)到所述静音器壳体(32)的所述第二端(38)的距离从所述居中设置的导流板(50)到朝向所述静音器壳体(32)的所述两个相对侧壁(40)移动的每个连续的导流板逐渐增加。5.根据权利要求2所述的空气进气静音器系统(18)，其中从所述静音器壳体(32)的所述两个相对侧壁(40)朝向所述居中设置的导流板(50)移动的所述多个竖直、间隔开的导流板(42)的所述第二端(48)朝向所述居中设置的导流板(50)向内倾斜成锐角。6.根据权利要求1所述的空气进气静音器系统(18)，其中所述多个竖直、间隔开的导流板(42)的每个导流板的所述第一端(46)包括圆形轮廓。7.根据权利要求1所述的空气进气静音器系统(18)，其中所述多个竖直、间隔开的导流板(42)的每个导流板的所述第二端(48)包括锥形轮廓。8.根据权利要求7所述的空气进气静音器系统(18)，其中所述多个竖直、间隔开的导流板(42)的每个导流板的所述第二端(48)包括与所述导流板的水平延伸区域的中心部分(72)大致平面的第一区段(70)和成锐角的第二区段(74)。9.根据权利要求8所述的空气进气静音器系统(18)，其中所述多个竖直、间隔开的导流板(42)中的每个导流板的所述第一区段(70)和所述第二区段(72)包括逐渐向下倾斜的区段，其中所述第一区段(70)的所述逐渐向下倾斜的区段从所述导流板的对应水平延伸区域的所述中心部分逐渐向下倾斜，并且所述第二区段(72)的所述逐渐向下倾斜的区段从所述第一区段(70)逐渐向下倾斜。10.根据权利要求1所述的空气进气静音器系统(18)，还包括过渡部件(58)，所述过渡部件操作地将所述多个竖直、间隔开的导流板(42)的所述第二端(48)与所述静音器壳体(32)的所述第二端(38)联接，其中所述过渡部件(58)适于将所述进气空气引向所述静音器
壳体(32)的所述第二端(38)。11.根据权利要求10所述的空气进气静音器系统(18)，其中所述过渡部件(58)包括操作地联接到所述多个竖直、间隔开的导流板(42)的所述第二端(48)的锥形部分(78)和操作地联接到所述静音器壳体(32)的所述第二端(38)的圆柱形部分(80)，其中所述锥形部分(78)的宽度朝着所述圆柱形部分(80)逐渐减小。12.根据权利要求1所述的空气进气静音器系统(18)，其中所述多个竖直、间隔开的导流板(42)中的每个导流板包括多个声学静音材料夹层复合砖(82)，其中所述多个声学静音材料夹层复合砖(82)在所述静音器壳体(32)的所述第一端(36)与所述第二端(38)之间竖直和水平延伸。13.一种气体涡轮系统(10)，包括：空气进气系统(16)，所述空气进气系统用于提供进气空气流；空气进气静音器系统(18)，所述空气进气静音器系统降低与通过所述空气进气系统(16)传输的所述进气流相关联的噪声，所述空气进气静音器系统(18)包括：静音器壳体(32)，所述静音器壳体具有一对相对端，所述一对相对端为闭合的第一端(36)和打开的以允许空气穿过其中的第二端(38)，以及在所述第一端(36)与所述第二端(38)之间延伸的一对相对侧壁(40)，所述侧壁(40)中的每个侧壁操作以接收来自所述空气进气系统(16)的穿过其中的垂直进气空气流；和静音器(34)，所述静音器具有设置在所述静音器壳体(32)内的平行间隔开的多个竖直导流板(42)，所述多个竖直导流板(42)的第一端(46)面向所述静音器壳体(32)的第一端(36)，并且所述多个竖直导流板(42)的第二端(48)面向所述静音器壳体(32)的所述第二端(38)，所述竖直导流板(42)中的每个竖直导流板在所述静音器壳体(32)的所述第一端(36)与所述第二端(38)之间水平延伸，其中所述竖直导流板(42)操作以接收靠近所述静音器壳体(32)的所述第一端(36)的所述垂直进气空气流，并且将所述进气空气引向所述静音器壳体(32)的所述第二端(38)以从其中穿过；和气体涡轮发动机(12)，包括：压缩机(24)，所述压缩机操作地联接到所述空气进气静音器系统(18)，以用于接收穿过所述静音器壳体(32)的所述第二端(38)的所述进气空气；燃烧器(26)，所述燃烧器流体地联接到所述压缩机(24)；和涡轮部件(28)，所述涡轮部件操作地联接到所述压缩机(24)和所述燃烧器(26)。14.根据权利要求13所述的气体涡轮系统(10)，其中所述多个竖直导流板(42)中的每个竖直导流板包括多个声学静音材料夹层复合砖(82)，其中所述多个声学静音材料夹层复合砖(82)在所述静音器壳体(32)的所述第一端(36)与所述第二端(38)之间竖直和水平延伸。15.根据权利要求13所述的气体涡轮系统(10)，其中所述空气进气系统(16)、所述空气进气静音器系统(18)和所述气体涡轮发动机(12)形成航改气体涡轮系统的一部分。

技术总结
一种箱体形状的空气进气静音器(34)，其具有用于气体涡轮系统(10)的竖直导流板(42)。箱体形状静音器(34)具有静音器壳体(32)，该静音器壳体具有相对端，该相对端为闭合的第一端(36)和打开的以允许空气通过的第二端(38)。相对侧壁(40)在第一端(36)与第二端(38)之间延伸，侧壁(40)中的每个侧壁操作以接收垂直进气空气流。静音器(34)具有设置在壳体(32)内的竖直、间隔开的导流板(42)。导流板(42)的第一端(46)面向壳体(32)的第一端(36)，并且导流板(42)的第二端(48)面向壳体(32)的第二端(38)。导流板(42)的中每个导流板在壳体(32)的第一端(36)与第二端(38)之间水平延伸。导流板(42)接收靠近壳体(32)的第一端(36)的垂直进气空气流，并且将进气空气引向壳体(32)的第二端(38)以从其中穿过。(38)以从其中穿过。(38)以从其中穿过。


技术研发人员：拉维德
受保护的技术使用者：通用电气公司
技术研发日：2022.11.16
技术公布日：2023/6/16