CN116592137B - 一种封堵组件及其燃气轮机 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种封堵组件及其燃气轮机，涉及燃气轮机技术领域。封堵头，用于对外机匣开设的第一探仪孔进行封堵；封堵长杆，所述封堵长杆自上而下依次形成有第一封堵球、第二封堵球和第三封堵球；其中，第一封堵球用于对内机匣开设的第三探仪孔进行封堵；第二封堵球用于对导向外圈开设的第四探仪孔进行封堵；第三封堵球用于对导向外圈开设的第五探仪孔进行封堵。本申请通过在封堵长杆设置的第二封堵球和第三封堵球，能够有效的对导向外圈上开设出第四探仪孔和第五探仪孔进行封堵，既避免了燃气腔中的高温燃气进入冷却腔对导向器中的零部件进行侵蚀，也避免了冷却腔中的冷却气体进入燃气腔造成燃气轮机效率低下。

Description

一种封堵组件及其燃气轮机

技术领域

本申请涉及燃气轮机技术领域，具体为一种封堵组件及其燃气轮机。

背景技术

孔探仪，又称工业视频内窥镜，是一种应用非常广泛的非破坏性检测设备。其是燃气轮机热端部件故障诊断和状态监测的一种重要工具。使用孔探仪时，无需拆卸燃气轮机，只需要通过燃气轮机上开设的探仪孔进入到人眼无法窥见的燃气轮机内部，把燃气轮机内部详细状况的视频影像实时传输到外接显示屏上，作业人员即可准确观测燃气轮机内各个部件的特征或运行状态下的真实情况，对其进行评估与诊断。

现有技术中，为了便于对探仪孔进行封堵，一般只在燃气轮机的外机匣上开设出第一探仪孔，在燃气轮机的内机匣上开设出第二探仪孔，操作中借助孔探仪依次穿过第一探仪孔和第二探仪孔对燃气轮机的内部进行观察。但是，此种类型的孔并不适用于燃气轮机内部导向器的观察。如图1所示，导向器包括导向外圈和导向内圈，导向外圈和导向内圈之间设置有多个等距均匀圆周排列导向叶片，其中，导向叶片对燃气起导向作用，其外部状态决定了燃气轮机的工作效率。因此，在对导向器进行观察时，主要观察导向叶片，若只在外机匣和内机匣上开设探仪孔，由于导向外圈的阻挡，难以观察导向叶片的全貌。为了清楚观察导向叶片，可以在导向外圈上开设出探仪孔，以使孔探仪能够穿过该探仪孔观察导向叶片。但是在导向外圈上开设探仪孔后，使得该探仪孔难以封堵。

发明内容

本申请的目的在于提供一种封堵组件及其燃气轮机，在燃气轮机上开设出便于对导向叶片进行观察的探仪孔，并且利用对应的封堵组件对探仪孔进行封堵，以解决现有的探仪孔不便于操作者观察导向叶片全貌的技术问题。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

第一方面，本申请提出一种封堵组件，包括：

封堵头，用于对外机匣开设的第一探仪孔进行封堵；

封堵长杆，所述封堵长杆自上而下依次形成有第一封堵球、第二封堵球和第三封堵球；其中，第一封堵球用于对内机匣开设的第三探仪孔进行封堵；第二封堵球用于对导向外圈开设的第四探仪孔进行封堵；第三封堵球用于对导向外圈开设的第五探仪孔进行封堵。

作为本实施例中的一个实施方式，所述封堵头和所述封堵长杆为分体式结构。

作为本实施例中的一个实施方式，所述封堵头包括法兰和封堵柱。

作为本实施例中的一个实施方式，所述封堵长杆内开设有气流通道，所述气流通道的第一端与内机匣内部设置的冷气腔相连通，所述气流通道的第二端与导向外圈内部设置的冷却腔相连通。

作为本实施例中的一个实施方式，所述封堵长杆包括自上而下依次连接的第一封堵杆和第二封堵杆；所述气流通道包括开设于所述第一封堵杆底端的第一流道、贯通所述第二封堵杆的第二流道和开设于所述第一封堵杆侧壁的至少一个进气孔，每个进气孔均与所述第一流道相连通。

作为本实施例中的一个实施方式，所述第一封堵杆和第二封堵杆螺纹连接，且所述第一封堵球位于所述第二封堵杆的顶端，所述第三封堵球位于所述第二封堵杆的底端。

作为本实施例中的一个实施方式，所述第一封堵杆的顶端开设有第一螺纹孔。

作为本实施例中的一个实施方式，所述封堵长杆还包括与所述第一封堵杆轴心线重合的第三封堵杆，所述第三封堵杆的顶端与所述第一封堵杆相连接，所述第三封堵球设置于所述第三封堵杆的底端。

作为本实施例中的一个实施方式，所述第一封堵杆内开设有第二螺纹孔，所述第三封堵杆的顶端设置有外螺纹段，所述外螺纹段和所述第二螺纹孔相适配。

第二方面，本申请提出一种燃气轮机，其包括如第一方面中任意一项所述的封堵组件。

作为本实施例中的一个实施方式，所述燃气轮机的外机匣开设有第一探仪孔；内机匣自外而内依次开设有第二探仪孔、冷气腔和第三探仪孔，所述冷气腔和第三探仪孔相连通；导向外圈开设有第四探仪孔和第五探仪孔，所述第一探仪孔、第二探仪孔、第三探仪孔、第四探仪孔和第五探仪孔的轴心线重合。

与现有技术相比，本申请的有益效果是：

通过在封堵长杆设置的第二封堵球和第三封堵球，能够有效的对导向外圈上开设出第四探仪孔和第五探仪孔进行封堵，既避免了燃气腔中的高温燃气进入冷却腔对导向器中的零部件进行侵蚀，也避免了冷却腔中的冷却气体进入燃气腔造成燃气轮机效率低下。

附图说明

图1为现有技术中导向器的结构示意图；

图2为本申请实施例所提出的封堵组件封堵探仪孔的剖视图；

图3为本申请实施例所提出的冷却气体流向示意图；

图4为本申请实施例所提出的封堵组件的立体图；

图5为本申请实施例所提出的封堵组件的剖视图；

图6为本申请实施例所提出的封堵头的剖视图；

图7为本申请实施例所提出的第一封堵杆的剖视图；

图8为本申请实施例所提出的第二封堵杆的剖视图；

图9为本申请实施例所提出的第三封堵杆的主视图。

图中：1、外机匣；11、第一探仪孔；2、内机匣；21、第二探仪孔；22、冷气腔；23、第三探仪孔；3、导向外圈；31、第四探仪孔；32、冷却腔；33、第五探仪孔；4、封堵组件；41、封堵头；411、法兰；412、封堵柱；42、第一封堵杆；421、第一螺纹孔；422、第二螺纹孔；423、进气孔；424、第一流道；43、第二封堵杆；431、第一封堵球；432、第二封堵球；433、第二流道；44、第三封堵杆；441、外螺纹段；442、第三封堵球；5、燃气腔；6、导向内圈；7、导向叶片。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件所必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。另外，为了便于本领域的技术人员看清楚本申请中的部件和结构，部分附图中的螺纹孔或者螺纹段中的螺纹并未示出。

应注意的是，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义或说明，则在随后的附图的说明中将不需要再对其进行进一步的具体讨论和描述。

在了解本申请之前，需要清楚的是，导向器是燃气轮机重要的组成部件之一，主要用于控制燃气流向，提高燃气轮机效率。如图1所示，导向器一般包括导向外圈3和导向内圈6，在导向外圈3和导向内圈6之间设置有多个圆周排列的导向叶片7。导向叶片7的作用是引导燃气流向下一个涡轮级，并调节燃气的流量和角度，以达到最佳的燃气轮机效率。由此可知，导向叶片7的状态对于燃气轮机的工作效率起到至关重要的作用。

需要清楚的是，由于导向器主要是为了引导高温燃气，因此导向器在工作时，其外表面长期处于高温的环境当中，为了对导向器进行降温，如图2所示，导向外圈3、导向内圈6和导向叶片7内形成有了冷却腔32，通过外界向冷却腔32中输入冷却气体，用于对导向器进行降温，使其本身的温度保持在较低状态，进而提升其使用寿命，由于此为成熟的现有技术，因此不做过多赘述。其中，图1中导向外圈3的轴向垂直于纸面方向，而图3中导向外圈3的轴向平行于方向B。

为了解决背景技术中的技术问题，本申请提出一种燃气轮机，如图2所示，该燃气轮机的外机匣1开设有第一探仪孔11；内机匣2自外而内依次开设有第二探仪孔21、冷气腔22和第三探仪孔23，冷气腔22和第三探仪孔23相连通；导向外圈3开设有第四探仪孔31和第五探仪孔33，第一探仪孔11、第二探仪孔21、第三探仪孔23、第四探仪孔31和第五探仪孔33的轴心线重合。

需要清楚的是，由于导向外圈3开设有第四探仪孔31和第五探仪孔33，因此操作者可以通过探孔仪穿过第四探仪孔31和第五探仪孔33对导向外圈3和导向内圈6之间的导向叶片7的全貌进行观察。

由前文可知，在燃气轮机工作过程中导向外圈3被高温燃气所包围，如图2所示，导向外圈3和内机匣2之间所形成的区域为燃气腔5。并且导向外圈3内形成有冷却腔32，若在导向外圈3上开设出第四探仪孔31和第五探仪孔33，则冷却腔32能够通过第四探仪孔31或者第五探仪孔33与导向外圈3的外部相连通。也就是说，冷却腔32能够通过第四探仪孔31或者第五探仪孔33与燃气腔5相连通。若不对第四探仪孔31或者第五探仪孔33进行封堵，则燃气腔5中的高温燃气能够通过第四探仪孔31或者第五探仪孔33进入冷却腔32内，轻则造成冷却气体对导向器的冷却效果不佳，重则造成高温燃气对导向器内部的零部件进行侵蚀。

为了解决上述技术问题，本申请提出一种封堵组件，如图2至图9所示，该封堵组件包括封堵头41和封堵长杆。其中，封堵头41用于对外机匣1开设的第一探仪孔11进行封堵；封堵长杆自上而下依次形成有第一封堵球431、第二封堵球432和第三封堵球442；其中，第一封堵球431用于对内机匣2开设的第三探仪孔23进行封堵；第二封堵球432用于对导向外圈3开设的第四探仪孔31进行封堵；第三封堵球442用于对导向外圈3开设的第五探仪孔33进行封堵。

在本申请的一个实施例中可以将封堵头41和封堵长杆设计为一体式结构。需要清楚的是，由于在燃气轮机工作的过程中外机匣1和内机匣2所受到的热应力并不相同，从而容易导致第一探仪孔11与第二探仪孔21错位。也就是说，外机匣1和内机匣2会向封堵组件4施加不同方向上的应力，轻则造成封堵组件4无法拆卸，重则造成封堵组件4损坏。

为了解决上述的技术问题，如图2和图5所示，封堵头41和封堵长杆为分体式结构。若第一探仪孔11与第二探仪孔21错位，则封堵头41能够随第一探仪孔11进行移动，封堵长杆能够随第二探仪孔21进行移动，封堵组件不会产生应力。

具体的，在本申请的实施例中，封堵头41的主要作用是对第一探仪孔11进行气密性封堵。因此，容易理解的是，封堵头41可以是任意能够对空进行气密性封堵的结构。例如：丝堵或者闷盖等。在本申请的一个具体的实施例中，如图2和图6所示，封堵头41包括法兰411和封堵柱412。其中，法兰411用于与外机匣1螺纹固定，封堵柱412用于封堵第一探仪孔11。

为了增强封堵头41的密封性能，在本申请的另一个实施例中，封堵头41还包括封严垫片（图中未示出），所述封严垫片用于垫设在法兰411和外机匣1之间。

需要清楚的是，如图2所示，本申请实施例中的封堵组件与现有技术相比，其长度较长，并且封堵组件位于内机匣2和导向外圈3之间的部分，裸露在燃气腔5中。由前文可知，燃气腔5中在燃气轮机工作过程中，会存在有高温燃气，而高温燃气对位于燃气腔5中的部分造成侵蚀，轻则造成封堵组件被高温侵蚀，使用寿命降低，重则造成封堵组件发生变形，卡滞于探仪孔中，无法取出。

为了解决上述的技术问题，在本申请的一个实施例中，如图2和图3所示，封堵长杆内开设有气流通道，气流通道的第一端与内机匣2内部设置的冷气腔22相连通，气流通道的第二端与导向外圈3内部设置的冷却腔32相连通。

需要清楚的是，如图3所示，在使用时，可以向冷气腔22中输入冷却气体，进而冷却气体能够通过冷气腔22进入气流通道后，并排入冷却腔32。具体的，冷却气体的流向如图3中的方向A所示（为了避免方向A导致其他部件显示不清楚，图3中的方向A采用浅灰色线条表示）。在冷却气体经过气流通道时，由于冷却气体温度较低，因此，其能够带走封堵长杆上大量的热量，进而对封堵长杆进行冷却，能够防止封堵长杆被高温侵蚀，也能够防止封堵长杆变形而卡滞于探仪孔中。

需要清楚的是，在本申请的实施例中，冷却气体可以选用温度低于封堵长杆温度的任意气体，例如：冷却气体可以采用压缩空气或者压缩氮气。为了节省使用成本，在本申请的一个具体的实施例中，冷却气体为压缩机后引气。压缩机后引气为燃气轮机工作时，其内部产生的气体，相对于从燃气轮机外部所获取的其他冷却气体，该气体的使用成本较低。

需要清楚的是，在本申请的实施例中，封堵长杆可以为任意形状构造的杆状结构，例如：圆柱状的长杆或者正四棱柱状的长杆。在本申请的实施例中气流通道可以为任意结构的通道，只需要其能够流通冷却气体即可，例如：为了增大冷却气体和封堵长杆之间的接触面积以提升冷却效果，气流通道可以由多个毛细通道共同组成（图中未示出）；或者为了能够对封堵长杆进行均匀的冷却，气流通道可以为仿形通道。仿形通道是指气流通道的构造随封堵长杆的构造变化而变换，若封堵长杆为圆柱状，则气流通道为圆形通道；若封堵长杆为正四棱柱状，则气流通道为方形通道。仿形通道可以使封堵长杆的壁厚一致，进而使得封堵长杆能够被均匀的冷却。

在本申请一个具体的实施例中，封堵长杆包括自上而下依次连接的第一封堵杆42和第二封堵杆43；气流通道包括开设于第一封堵杆42底端的第一流道424、贯通第二封堵杆43的第二流道433和开设于第一封堵杆42侧壁的至少一个进气孔423，每个进气孔423均与第一流道424相连通。具体的，如图3中的方向A所示，位于冷气腔22中的冷却气体能够依次经过进气孔423、第一流道424和第二流道433后，到达冷却腔32。

需要清楚的是，在本申请的实施例中，第一封堵杆42和第二封堵杆43可以采用任意的方式进行连接，例如：一体成型或者焊接。由图2和图3可知，第二封堵杆43的外表面暴露在燃气腔5中，温度较高，而第一封堵杆42位于内机匣2的内部，温度较低，为了避免第一封堵杆42和第二封堵杆43因温度差异过大而产生变形，在本申请的一个具体的实施例中，第一封堵杆42和第二封堵杆43螺纹连接，螺纹连接使得第二封堵杆43能够具有一定的变形余量而不会影响到第一封堵杆42。

此外，由图2可知，第二封堵杆43的顶端位于第三探仪孔23内，其底端位于第四探仪孔31内。基于与前文所述类似的理由，在燃气轮机工作过程中，内机匣2和导向外圈3的热膨胀情况不一致，而导致第三探仪孔23与第四探仪孔31的轴心线偏移，第一封堵杆42和第二封堵杆43螺纹连接使得第二封堵杆43能够产生一定偏移，可有效防止第二封堵杆43因热变形而卡滞。

容易联想到的是，为了使得第一封堵杆42和第二封堵杆43之间具有更大的变形余量，在本申请的其他实施例中，可以使得第一封堵杆42和第二封堵杆43为铰接，例如：将第一封堵杆42和第二封堵杆43通过球铰形成铰接。

需要清楚的是，在本申请的实施例中，第一封堵球431主要用于对第三探仪孔23进行封堵，也就是说，第一封堵球431主要防止燃气腔5中的高温燃气窜入冷气腔22中，同时也防止冷气腔22中的冷却气体窜入燃气腔5中，影响燃气轮机效率。因此，第一封堵球431可以设置在封堵长杆位于第三探仪孔23内的部分即可。如图2所示，第一封堵杆42的底部和第二封堵杆43的顶部均位于第三探仪孔23内，也就是说第一封堵球431可以设置在第一封堵杆42的底部或者第二封堵杆43的顶部。在本申请一个具体的实施例中，第一封堵球431位于第二封堵杆43的顶端，第三封堵球442位于第二封堵杆43的底端。

需要清楚的是，在本申请的一个实施例中，第三封堵球442可以设置在第二封堵杆43的底端。但是，基于与前文类似的理由，若第四探仪孔31和第五探仪孔33受热膨胀导致轴心线发生不一致的偏移，且第三封堵球442设置在第二封堵杆43的底端，则易导致第二封堵杆43变形，使得第三封堵球442卡滞于第五探仪孔33当中。

为了防止第三封堵球442卡滞，在本申请的一个实施例中，如图2和图9所示，封堵长杆还包括与第一封堵杆42轴心线重合的第三封堵杆44，第三封堵杆44的顶端与第一封堵杆42相连接，第三封堵球442设置于第三封堵杆44的底端。

具体的，由于第三封堵杆44位于第一流道424和第二流道433的内部，因此第三封堵杆44本身不会卡滞在探仪孔当中。并且第三封堵杆44的长度较长，使得位于第三封堵杆44底端的第三封堵球442具有一定的晃动余量，使得第三封堵球442也不会卡滞于第五探仪孔33当中。

为了便于对第三封堵杆44进行拆卸和更换，在本申请一个具体的实施例中，如图9所示，第一封堵杆42内开设有第二螺纹孔422，第三封堵杆44的顶端设置有外螺纹段441，外螺纹段441和第二螺纹孔422相适配。

为了便于将整个封堵组件从探仪孔中取出，如图2和图7所示，第一封堵杆42的顶端开设有第一螺纹孔421。在需要取出封堵组件时，将螺栓或者吊环旋入第一螺纹孔421中，并借助螺栓或者吊环将封堵组件拔出。

需要清楚的是，在本申请的实施例中，由于封堵头41、第一封堵杆42、第二封堵杆43和第三封堵杆44均可视为分体式连接。第一探仪孔11、第三探仪孔23、第四探仪孔31和第五探仪孔33即使存在同心度偏差，也能够顺利的安装封堵组件，不需要对各个探仪孔进行补加工，节省成本。同时，由于封堵组件中的第一封堵杆42、第二封堵杆43和第三封堵杆44具有一定的相对偏移量，在第三探仪孔23、第四探仪孔31和第五探仪孔33受热变形偏移后，也不会带动第一封堵杆42、第二封堵杆43或者第三封堵杆44发生变形，进而第一封堵杆42、第二封堵杆43或者第三封堵杆44不会卡滞于探仪孔当中。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本申请的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种封堵组件，其特征在于，包括：

封堵头（41），用于对外机匣（1）开设的第一探仪孔（11）进行封堵；

封堵长杆，所述封堵长杆自上而下依次形成有第一封堵球（431）、第二封堵球（432）和第三封堵球（442）；其中，第一封堵球（431）用于对内机匣（2）开设的第三探仪孔（23）进行封堵；第二封堵球（432）用于对导向外圈（3）开设的第四探仪孔（31）进行封堵；第三封堵球（442）用于对导向外圈（3）开设的第五探仪孔（33）进行封堵；

所述封堵长杆内开设有气流通道，所述气流通道的第一端与内机匣（2）内部设置的冷气腔（22）相连通，所述气流通道的第二端与导向外圈（3）内部设置的冷却腔（32）相连通。

2.根据权利要求1所述的封堵组件，其特征在于，所述封堵头（41）和所述封堵长杆为分体式结构。

3.根据权利要求1所述的封堵组件，其特征在于，所述封堵头（41）包括法兰（411）和封堵柱（412）。

4.根据权利要求1所述的封堵组件，其特征在于，所述封堵长杆包括自上而下依次连接的第一封堵杆（42）和第二封堵杆（43）；所述气流通道包括开设于所述第一封堵杆（42）底端的第一流道（424）、贯通所述第二封堵杆（43）的第二流道（433）和开设于所述第一封堵杆（42）侧壁的至少一个进气孔（423），每个进气孔（423）均与所述第一流道（424）相连通。

5.根据权利要求4所述的封堵组件，其特征在于，所述第一封堵杆（42）和第二封堵杆（43）螺纹连接，且所述第一封堵球（431）位于所述第二封堵杆（43）的顶端，所述第三封堵球（442）位于所述第二封堵杆（43）的底端。

6.根据权利要求4所述的封堵组件，其特征在于，所述第一封堵杆（42）的顶端开设有第一螺纹孔（421）。

7.根据权利要求4所述的封堵组件，其特征在于，所述封堵长杆还包括与所述第一封堵杆（42）轴心线重合的第三封堵杆（44），所述第三封堵杆（44）的顶端与所述第一封堵杆（42）相连接，所述第三封堵球（442）设置于所述第三封堵杆（44）的底端。

8.根据权利要求7所述的封堵组件，其特征在于，所述第一封堵杆（42）内开设有第二螺纹孔（422），所述第三封堵杆（44）的顶端设置有外螺纹段（441），所述外螺纹段（441）和所述第二螺纹孔（422）相适配。

9.一种燃气轮机，其特征在于，包括如权利要求1至8中任意一项所述的封堵组件。