CN100580321C - 火管或管衬固定系统 - Google Patents

Abstract

位于低污染排放的燃气轮机的燃烧室内的衬管或火管固定系统(1)，其带有两个圆柱状弹性头(5)，各弹性头楔入火管(10)的端部，通过降低由于衬管与燃烧室之间不同的膨胀系数而产生的热应力，允许其热膨胀。

Description

火管或管衬固定系统

技术领域

本发明涉及一种火管或管衬固定系统，特别是用于在一低污染排放的燃气轮机的一燃烧室内固定火管或管衬的系统。

背景技术

公知的是，燃气轮机包括压缩机和单级或多级涡轮机，其中所述元件由一旋转轴相互连接，在压缩机与涡轮机之间有一个燃烧室。

来自外界的空气被提供到压缩机中，使其处于压力下。

压缩的空气穿过一管道，该管道终止于一收敛部，一系列喷射装置向该收敛部内提供燃料，燃料与空气混合，形成一种待燃燃油气体混合物。

通过燃烧引起气体温度和热量的增加，由一压力网提供，并借助于一个或多个喷射装置将用于产生燃烧需要的燃料引入到燃烧室。

最后，高温高压气体经特定的管道达到不同的涡轮机级中，这样，将气体的热量转变成用户可获得的机械能。

公知的是，在燃气轮机的燃烧室的工程中，主要考虑的是火焰的稳定性和过量空气的控制，以使燃烧处于理想的条件下，并使污染物的形成最小化。

尤其是，现有技术特别重视火管或管衬在燃烧室内的使用，其具有两个主要功能。

首先，火焰保持在管内，以防止其与燃烧室的外部零件接触，从而避免过热。

其次，火管使燃烧产物的流动减低了速度并使其扩散，以避免火焰熄灭。

现有技术中的火管由一种金属材料制成，其容易固定在燃烧室内，并在由于热膨胀而引起的张紧状态下可与同样由金属材料制成的燃烧室的其它结构件相一致。

然而，由于这种材料在高温下有限的机械性能，传统的衬管或火管在达到高温度燃烧方面具有局限性，并且需要大量的冷却空气流过。金属管衬所需的大量冷却空气负面地影响了排放物的分离。

为了克服这些缺点，有人建议由一种组合材料制成衬管或火管，该材料以陶瓷为基质，例如金刚砂。

这些管衬得到了下面的结果：燃烧温度的增加，从而燃气轮机的效能增加，在燃烧区域内的冷却空气减少，因此易于低排放的产生，最后，承受高温的部件的寿命的增加。

这些衬管或火管通过位于衬管端部的由金属材料制成的套筒安装到燃烧室内，然后借助于焊接或其他公知手段固定于燃烧室的金属部分。

然而，在受热膨胀阶段，陶瓷材料与金属的不同的热膨胀系数会导致危险的张力状态，这会危害陶瓷材料的耐热性及其寿命。

进而，迄今很重视的固定装置并没有保护衬管的陶瓷材料免受燃烧室的金属连接部件的毁坏性的刮伤。

发明内容

因此，本发明的一个目的是在燃烧室内提供一火管固定系统，其克服了传统的固定系统的问题。

本发明的另一目的是提供一固定系统，其能够消除由于衬管和燃烧室的接触部分的膨胀系数的不同而引起的张紧状态，或者在任何情况下将这种张紧状态减小。

本发明的再一个目的是防止由陶瓷材料制成的衬管在燃烧室的金属部分中受到伤害性的刮伤。

本发明的再一个目的是提供一种衬管固定系统，其不仅简单，功能好，而且制造和维护成本都低。

这些和其它目的通过提供一种用于一陶瓷材料的衬管的固定系统而获得。

因此，按照本发明，一种衬管或火管的固定系统位于燃气轮机的燃烧室内，具有低污染排放，包括至少两个圆柱形的弹性头，各圆柱状弹性头楔入衬管或火管的端部以便允许所述时管或火管膨胀。所述两个圆柱状弹性头中的一个位于燃烧器与所述衬管或火管之间，另一个位于所述衬管或火管与流体输送器之间。所述固定系统还包括至少两个第二圆柱状弹簧，它们在径向上作用，其中第一弹簧位于所述两个圆柱状弹性头中的所述一个与所述燃烧器之间，第二弹簧位于所述流体输送器与所述两个圆柱状弹性头中的所述另一个之间。

按照本发明的一个方面，圆柱状弹性头包括至少两个平行的槽口，它们相对于衬管或火管沿纵向设置，还包括至少一个环状的罩，该罩可连接于衬管或火管的一端。

附图说明

从下面结合附图所做的非限定性描述中可以更清楚地看出按照本发明的火管或衬管固定系统的特点和优点。

图1是一火管或衬管的纵截面图，该火管或衬管通过按照本发明的固定系统固定在一燃气轮机的燃烧室中。

图2是按照本发明的一火管或衬管的替换实施例的纵截面图。

图3按照本发明的一圆柱状弹性头的透视图。

图4示出了图3所示的圆柱状的弹性头的另一局部截面透视图。

图5是图1中圆圈部分的放大图。

具体实施方式

参见图1和2，此两图示出了一个燃气轮机燃烧室，该燃烧室整体上以编号2表示，其内固定着一个按照本发明的火管或衬管10。火管10具有一个圆柱状的结构，其一端连接于燃烧器3，另一端连接于一个涡轮机流体连接器或输送器4。

更具体地说，为了使内燃机的温度能够增加，火管10由一种陶瓷基复合材料制成。

按照本发明的火管10优选由金刚砂制成。

由复合材料例如上述复合材料制成的火管或衬管的插入需要一个特定的固定系统，其使衬管10能够热膨胀，而不形成应力状态，这种应力状态经过一段时间后会损害陶瓷材料的耐热性和寿命。类似的固定系统还必须消除陶瓷材料与燃烧室2的金属部件之间的有害的擦伤。

为此，固定系统带有两个圆柱状的弹性头5，其尺寸使其能够楔入衬管10的端部，如图1、图2和图5所示。

特别是，借助于适合的环形的罩或坡口7，圆柱状弹性头5楔入到衬管10的端部，该坡口的尺寸对应于其所插入的衬管10的端部的尺寸。

两个通常由金属材料制成的圆柱状弹性头5沿着周向设置一系列槽口6，如图3和4所示，这些槽口彼此平行，以形成一系列齿15，连接于一端。槽口6使衬管10能够在径向上膨胀。

插入头5的径向通孔21中的销或珠9，将头5锁定在衬管10上，防止头5与衬管10之间的角向滑动。

在图3、图4和图5中可以更清楚地看出，圆柱状弹性头5带有一个圆柱状的弹簧8，在受热膨胀时，该弹簧能够减小由于金属头5与衬管10的材料的不同由产生的应力状态，该弹簧还能在衬管10的内表面上施加一个压力，以将头5锁定在衬管10上。

更具体地说，各头5都有一个圆柱状的弹簧8，其位于环状罩7内，该罩从衬管10的内表面上凸起。

弹簧8作为罩7的一部分而制成。

为了避免陶瓷基复合材料的衬管10与燃烧室的连接着的金属部件(例如流体输送器4和燃烧器3)在轴向上相互刮蹭，所述固定装置包括第二圆柱状弹簧12、13。

更具体地说，圆柱状弹簧12与衬管10的一端相应，位于燃烧器3与衬管10之间，以便为了施加固定作用压在圆柱状头5的外表面上，形成一种金属-金属的接触。

另一方面，另一圆柱状弹簧13，与衬管10的另一端相应，位于流体输送器4与衬管10之间，以便为了施加固定作用压在圆柱头5的外表面上，在这种情况下也形成一种金属-金属接触。

图2示出按照本发明的火管或衬管10的一替换实施例，其与上面描述的很相似，只是其具有一直径不变的段，并且为了将其固定在流体输送器4上，具有一个特殊的弹簧13’，该弹簧具有一种正弦形状。

本说明书清楚地表明了，燃气轮机的燃烧室的这种改进了的火管或衬管固定装置具有排放污染低的特性，也表明了本发明的目的以及优点，具体归纳如下：

-能够安装相对于燃烧室具有不同的热膨胀系数的复合材料的衬管；

-减小应力状态；

-消除燃烧室的连接着的部件与陶瓷材料制成的衬管的相互刮蹭；

-简单而又使用可靠；

-与现有技术相比制造和维护成本较低；

最后，很多改进和变异都可以施加于这样获得的固定系统，这些改进和变异都在本发明的范围内。

进而，所有的细节都可以被技术上的等同元素替代。

实际上，所有的材料，以及其形状和尺寸都可以按照每一次的技术要求而改变。

Claims (5)

1.一种衬管或火管的固定系统(1)，位于低污染排放的燃气轮机的燃烧室内，具有两个圆柱状弹性头(5)，各弹性头楔入衬管或火管(10)的端部以便允许所述衬管或火管(10)膨胀，所述两个圆柱状弹性头(5)中的一个位于燃烧器(3)与所述衬管或火管(10)之间，另一个位于所述衬管或火管(10)与流体输送器(4)之间，所述固定系统(1)还包括至少两个第二圆柱状弹簧(12、12’、13、13’)，它们在径向上作用，其中第一弹簧(12、12’)位于所述两个圆柱状弹性头(5)中的所述一个与所述燃烧器(3)之间，第二弹簧(13、13’)位于所述流体输送器(4)与所述两个圆柱状弹性头(5)中的所述另一个之间。

2.如权利要求1的固定系统(1)，其特征在于：所述圆柱状弹性头(5)包括至少两个设置在纵向上的平行的槽口(6)，以及至少一个可与所述衬管或火管(10)的一端连接的环状的罩(7)。

3.如权利要求2的固定系统(1)，其特征在于：所述圆柱状弹性头(5)包括位于所述环状罩(7)内的第一圆周弹簧(8)。

4.如前述任一权利要求的固定系统(1)，其特征在于：所述圆柱状弹性头包括至少一个销(9)，其插入所述圆柱状弹性头(5)的一个径向孔(21)，用于锁定所述衬管或火管(10)。

5.如权利要求1所述的固定系统(1)，其特征在于：所述第二弹簧(13’)具有正弦的形状。

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