CN103016154B - 地面燃气轮机试验喷口冷却结构 - Google Patents
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Abstract
本发明属于地面燃气轮机设计技术，涉及一种用于地面燃气轮机试验设备中的喷口冷却结构。其特征在于，在喷口内机匣[2]的前端焊接有隔热屏[4]，在喷口内机匣[2]的后端焊接有尾锥体[3]，在喷口外机匣[1]和喷口内机匣[2]之间有4～6个沿圆周均布的径向空心支臂[10]，在喷口内机匣[2]的后部分内腔中有一个内锥体组件。本发明大大延长了使用寿命，降低了试验成本。
Description
技术领域
本发明属于地面燃气轮机设计技术，涉及一种用于地面燃气轮机试验设备中的喷口冷却结构。
背景技术
研制4MW级分轴式地面燃气轮机的动力涡轮的过程中，需要进行燃气发生器试车测试，在试车测试中需要使用试验喷口，以测试动力涡轮进口参数。目前的一种试验喷口的结构参见图1，它由喷口外机匣1和喷口内机匣2组成，喷口外机匣1和喷口内机匣2保持同轴。喷口外机匣1和喷口内机匣2的前端都有连接法兰，通过螺栓分别与燃气发生器后端的相应部件连接。由于试验喷口的工作环境温度一般在750℃～850℃，喷口外机匣1和喷口内机匣2均采用了高温合金材料制造。这种结构的缺点是：没有冷却结构，经过一次试验就会产生严重变形，不能再次使用，严重影响了喷口的使用寿命，增加了试验成本。
发明内容
本发明的目的是：提出一种地面燃气轮机试验喷口冷却结构，以避免试验喷口产生变形，延长使用寿命，降低试验成本。
本发明的技术方案是：地面燃气轮机试验喷口冷却结构，包括喷口外机匣1和喷口内机匣2，喷口外机匣1和喷口内机匣2保持同轴，其特征在于，在喷口内机匣2的前端焊接有隔热屏4，将喷口内机匣2的内腔分隔为前后两部分；在喷口内机匣2的后端焊接有尾锥体3，尾锥体3是由前部的锥体段和后部的圆柱段连接组成的筒体，尾锥体3锥体段的前端与喷口内机匣2的后端焊接为整体，尾锥体3的前部锥体段从前向后收敛，尾锥体3前部锥体段的后端与圆柱段的前端焊接为整体；在喷口外机匣1和喷口内机匣2之间有4～6个沿圆周均布的径向空心支臂10，空心支臂10的横截面形状为流线形，空心支臂10穿过喷口外机匣1和喷口内机匣2上的安装孔并与喷口外机匣1和喷口内机匣2焊接为一个整体；在喷口内机匣2的后部分内腔中、空心支臂10的后面有一个内锥体组件，它由内锥体5、限流环9、紧固件和限流环固定螺钉8组成；内锥体5由前部第一锥体段、后部第二锥体段及内锥体封严板焊接组成，第一锥体段的前端敞开，第一锥体段的位置和喷口内机匣2的位置对应并且锥度相同，第一锥体段的后端与第二锥体段的前端焊接为整体，第二锥体段的位置和尾锥体3前部锥体段的位置对应并且锥度相同，内锥体封严板焊接在第二锥体段的后端将第二锥体段的后端面封闭，在内锥体封严板上有螺纹孔，内锥体5与喷口内机匣2保持同轴，内锥体5与喷口内机匣2之间的间隙t＝50mm～150mm；紧固件由带有螺纹盲孔的固定座7和紧固螺钉6组成，在喷口内机匣2的内表面上有沿圆周均布的10～20个固定座7，每个固定座7通过焊接或者铆接固定在喷口内机匣2的内表面上，在内锥体5的第一锥体段上有数量与固定座7的数量相同并且位置对应的螺钉孔，通过紧固螺钉6将内锥体5固定在固定座7上；限流环9由空心的前部圆锥段、后部圆柱段和限流环封严板组成，限流环封严板与限流环9的前部圆锥段的前端焊接，将限流环9的前部圆锥段的前端面封闭，限流环9的前部圆锥段的后端与后部圆柱段的前端焊接为整体，后部圆柱段的后端敞开；在限流环封严板上有位置与内锥体封严板上的螺纹孔对应的螺钉孔，通过限流环固定螺钉8将限流环9固定在内锥体封严板上；限流环10的后部圆柱段的位置和尾锥体3的后部圆柱段的位置对应，限流环9的后部圆柱段与尾锥体3的后部圆柱段之间的间隙t1＝5mm～10mm。
本发明的优点是：提出了一种地面燃气轮机试验喷口冷却结构，避免试验时喷口内机匣2产生严重变形，大大延长了使用寿命，降低了试验成本。本发明的一个实施例，经试验证明，能经受至少50次试验而不会产生严重变形，试验成本仅为目前结构的5％以下。
附图说明
图1是目前的一种试验喷口的结构示意图。
图2是本发明的结构示意图。
图3是紧固件的放大图。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。参见图2、3，地面燃气轮机试验喷口冷却结构，包括喷口外机匣1和喷口内机匣2，喷口外机匣1和喷口内机匣2保持同轴，其特征在于，在喷口内机匣2的前端焊接有隔热屏4，将喷口内机匣2的内腔分隔为前后两部分；在喷口内机匣2的后端焊接有尾锥体3，尾锥体3是由前部的锥体段和后部的圆柱段连接组成的筒体，尾锥体3锥体段的前端与喷口内机匣2的后端焊接为整体，尾锥体3的前部锥体段从前向后收敛，尾锥体3前部锥体段的后端与圆柱段的前端焊接为整体；在喷口外机匣1和喷口内机匣2之间有4～6个沿圆周均布的径向空心支臂10，空心支臂10的横截面形状为流线形，空心支臂10穿过喷口外机匣1和喷口内机匣2上的安装孔并与喷口外机匣1和喷口内机匣2焊接为一个整体；在喷口内机匣2的后部分内腔中、空心支臂10的后面有一个内锥体组件，它由内锥体5、限流环9、紧固件和限流环固定螺钉8组成；内锥体5由前部第一锥体段、后部第二锥体段及内锥体封严板焊接组成，第一锥体段的前端敞开，第一锥体段的位置和喷口内机匣2的位置对应并且锥度相同，第一锥体段的后端与第二锥体段的前端焊接为整体，第二锥体段的位置和尾锥体3前部锥体段的位置对应并且锥度相同，内锥体封严板焊接在第二锥体段的后端将第二锥体段的后端面封闭，在内锥体封严板上有螺纹孔，内锥体5与喷口内机匣2保持同轴，内锥体5与喷口内机匣2之间的间隙t＝50mm～150mm；紧固件由带有螺纹盲孔的固定座7和紧固螺钉6组成，在喷口内机匣2的内表面上有沿圆周均布的10～20个固定座7，每个固定座7通过焊接或者铆接固定在喷口内机匣2的内表面上，在内锥体5的第一锥体段上有数量与固定座7的数量相同并且位置对应的螺钉孔，通过紧固螺钉6将内锥体5固定在固定座7上；限流环9由空心的前部圆锥段、后部圆柱段和限流环封严板组成，限流环封严板与限流环9的前部圆锥段的前端焊接，将限流环9的前部圆锥段的前端面封闭，限流环9的前部圆锥段的后端与后部圆柱段的前端焊接为整体，后部圆柱段的后端敞开；在限流环封严板上有位置与内锥体封严板上的螺纹孔对应的螺钉孔，通过限流环固定螺钉8将限流环9固定在内锥体封严板上；限流环10的后部圆柱段的位置和尾锥体3的后部圆柱段的位置对应，限流环9的后部圆柱段与尾锥体3的后部圆柱段之间的间隙t1＝5mm～10mm。
本发明的工作原理是：
参见图2，由外部冷却空气气源通过空心支臂10向喷口内机匣2的后部分内腔中提供冷却空气，冷却空气进入喷口内机匣2的后部分内腔后，沿着内锥体5与喷口内机匣2之间的间隙t、限流环9的后部圆柱段与尾锥体3的后部圆柱段之间的间隙t1排出，限流环9的后部圆柱段与尾锥体3的后部圆柱段之间的间隙t1远小于内锥体5与喷口内机匣2之间的间隙t，充分利用冷却空气对喷口内机匣2进行冷却。喷口内机匣2在试验喷口组件中是影响使用寿命的关键零件，提高喷口内机匣2的使用寿命，从而提高试验喷口的使用寿命。
实施例1，喷口内机匣2后端内孔的直径为400mm，在喷口外机匣1和喷口内机匣2之间有4个沿圆周均布的径向空心支臂10，内锥体5与喷口内机匣2之间的间隙t＝50mm，在喷口内机匣2的内表面上有沿圆周均布的10个固定座12，限流环10的后部圆柱段与尾锥体9的后部圆柱段之间的间隙t1＝5mm。
实施例2，喷口内机匣2后端内孔的直径为600mm，在喷口外机匣1和喷口内机匣2之间有5个沿圆周均布的径向空心支臂10，内锥体5与喷口内机匣2之间的间隙t＝100mm，在喷口内机匣2的内表面上有沿圆周均布的15个固定座12，限流环10的后部圆柱段与尾锥体9的后部圆柱段之间的间隙t1＝7mm。
实施例3，喷口内机匣2后端内孔的直径为800mm，在喷口外机匣1和喷口内机匣2之间有4个沿圆周均布的径向空心支臂10，内锥体5与喷口内机匣2之间的间隙t＝150mm，在喷口内机匣2的内表面上有沿圆周均布的20个固定座12，限流环10的后部圆柱段与尾锥体9的后部圆柱段之间的间隙t1＝10mm。
Claims (1)
1.地面燃气轮机试验喷口冷却结构，包括喷口外机匣(1)和喷口内机匣(2)，喷口外机匣(1)和喷口内机匣(2)保持同轴，其特征在于，在喷口内机匣(2)的前端焊接有隔热屏(4)，将喷口内机匣(2)的内腔分隔为前后两部分；在喷口内机匣(2)的后端焊接有尾锥体(3)，尾锥体(3)是由前部的锥体段和后部的圆柱段连接组成的筒体，尾锥体(3)锥体段的前端与喷口内机匣(2)的后端焊接为整体，尾锥体(3)的前部锥体段从前向后收敛，尾锥体(3)前部锥体段的后端与圆柱段的前端焊接为整体；在喷口外机匣(1)和喷口内机匣(2)之间有4～6个沿圆周均布的径向空心支臂(10)，空心支臂(10)的横截面形状为流线形，空心支臂(10)穿过喷口外机匣(1)和喷口内机匣(2)上的安装孔并与喷口外机匣(1)和喷口内机匣(2)焊接为一个整体；在喷口内机匣(2)的后部分内腔中、空心支臂(10)的后面有一个内锥体组件，它由内锥体(5)、限流环(9)、紧固件和限流环固定螺钉(8)组成；内锥体(5)由前部第一锥体段、后部第二锥体段及内锥体封严板焊接组成，第一锥体段的前端敞开，第一锥体段的位置和喷口内机匣(2)的位置对应并且锥度相同，第一锥体段的后端与第二锥体段的前端焊接为整体，第二锥体段的位置和尾锥体(3)前部锥体段的位置对应并且锥度相同，内锥体封严板焊接在第二锥体段的后端将第二锥体段的后端面封闭，在内锥体封严板上有螺纹孔，内锥体(5)与喷口内机匣(2)保持同轴，内锥体(5)与喷口内机匣(2)之间的间隙t＝50mm～150mm；紧固件由带有螺纹盲孔的固定座(7)和紧固螺钉(6)组成，在喷口内机匣(2)的内表面上有沿圆周均布的10～20个固定座(7)，每个固定座(7)通过焊接或者铆接固定在喷口内机匣(2)的内表面上，在内锥体(5)的第一锥体段上有数量与固定座(7)的数量相同并且位置对应的螺钉孔，通过紧固螺钉(6)将内锥体(5)固定在固定座(7)上；限流环(9)由空心的前部圆锥段、后部圆柱段和限流环封严板组成，限流环封严板与限流环(9)的前部圆锥段的前端焊接，将限流环(9)的前部圆锥段的前端面封闭，限流环(9)的前部圆锥段的后端与后部圆柱段的前端焊接为整体，后部圆柱段的后端敞开；在限流环封严板上有位置与内锥体封严板上的螺纹孔对应的螺钉孔，通过限流环固定螺钉(8)将限流环(9)固定在内锥体封严板上；限流环(10)的后部圆柱段的位置和尾锥体(3)的后部圆柱段的位置对应，限流环(9)的后部圆柱段与尾锥体(3)的后部圆柱段之间的间隙t1＝5mm～10mm。
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