CN103422910A - 一种汽轮机喷嘴及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种汽轮机喷嘴，包括一圆弧状的喷嘴板，喷嘴板上沿圆周均布有贯穿其板面、与板面形成斜角的多条汽道，每条汽道包括进汽汽道、中间汽道和出汽汽道，进汽汽道、出汽汽道均为外端口径大、内端口径小的喇叭孔，且均与中间汽道光滑拟合；汽道的轴心线为一直线。本发明还提供汽轮机喷嘴的制造方法：先对喷嘴板进行落料，在喷嘴板上加工出多个定位孔，利用定位孔使喷嘴板与工装准确定位，通过机床旋转的工作台使喷嘴板所需汽道的轴心线与机床主轴平行，先完成出汽汽道和中间汽道的加工，再旋转工作台，利用测量芯棒校准进汽汽道的位置，实现进汽汽道的加工。本发明结构简单、加工工艺简单、生产效率较高、生产成本较低。

Description

一种汽轮机喷嘴及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种热电联供汽轮机，特别是涉及一种汽轮机喷嘴及其制造方法。

背景技术

汽轮发电机组是一种把热能转换成机械能进而转换成电能的能量转换装置，是电站建设中的关键动力设备之一。由锅炉产生的高温、高压蒸汽，经过蒸汽透平，将热能与压力势能转换，成为汽轮机的机械能，带动汽轮机转子输出轴做功，该机械能通过汽轮机转子输出轴传递给发电机，从而将机械能转换成电能，因此，汽轮机作为源动机常被称为“光明之源”。

热电联供汽轮发电机组是指汽轮机带动发电机向电网输送电能的同时又在汽轮机合适的通流位置处抽出一部分蒸汽进入热网供热，另一部分蒸汽继续在透平流道内膨胀作功带动汽轮机的转子输出轴做功，排汽在凝汽器中定压定温放热并凝结成水，最后，再进入热力循环当中。

热电联供汽轮机的蒸汽进入喷嘴后发生膨胀、消耗了蒸汽的压力能，即消耗了蒸汽的热能，蒸汽的压力及温度都下降了，而蒸汽的流速却增加了，获得了高速气流，将蒸汽的热能转变为动能。且喷嘴是对汽流起一定导向作用的重要部件，喷嘴组通过与调节阀相连，实现汽轮机之蒸汽流量的调节。现有技术的汽轮机喷嘴的汽道因为结构复杂，往往采用分体式结构，分别加工好后再装焊成一体，再最终加工成型，因此加工工艺复杂，生产效率较低，生产成本较高。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种结构简单、加工工艺简单、生产效率较高、生产成本较低的汽轮机喷嘴及其制造方法，以克服现有技术的上述缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种汽轮机喷嘴，包括至少两块圆弧状喷嘴板，所述圆弧状喷嘴板沿圆周均布有贯通其两板面的多条汽道，每一条所述汽道包括一段进汽汽道和一段出汽汽道，所述进汽汽道和所述出汽汽道之间设有一段中间汽道；

所述进汽汽道和所述出汽汽道均为外端口径大、内端口径小的喇叭孔结构，所述中间汽道为直型孔结构；

所述汽道的轴心线为一直线，所述汽道的轴心线与所述喷嘴板的轴心线为异面直线。

优选地，所述圆弧状喷嘴板的板面上一节圆处设有多个定位孔。

优选地，所述进汽汽道的外端口所在圆周的半径大于所述出汽汽道的外端口所在圆周的半径。

优选地，所述进汽汽道与所述中间汽道之间、所述出汽汽道与所述中间汽道之间均光滑拟合。

优选地，所述进汽汽道的外端口设有一凹槽缺口，所述凹槽缺口内设有一汽道填充块，所述汽道填充块的外端面与所述圆弧状喷嘴板的一板面平齐。

优选地，所述圆弧状喷嘴板的圆心角小于180°。

本发明提供的汽轮机喷嘴的制造方法包括以下步骤：

a、喷嘴板的落料及初加工：

按汽轮机喷嘴板的尺寸落一段圆弧状板料，使所述圆弧状板料的两端放有一定余量，供后续加工中装夹及分度使用，利用机床加工出所述圆弧状板料的内外圆及两板面，并在所述圆弧状喷嘴板的板面上一节圆处加工出多个定位孔；

b、出汽汽道和中间汽道的加工：

将经过初加工的喷嘴板安装于一工装上，通过定位孔实现喷嘴板与所述工装之间的准确定位；将所述喷嘴板连同所述工装一起安装到机床的工作台上，再通过机床旋转的工作台，转至获得所需的喷嘴汽道的轴心线要求的斜面倾斜角度，使得喷嘴汽道的轴心线与机床主轴中心线平行；

在所述喷嘴板的出汽汽道的外端口处，将一钻孔导向块紧紧压在出汽汽道的外端口处，通过该钻孔导向块来实现出汽汽道底孔的加工；然后利用机床再粗加工出汽汽道型孔；

利用机床通过钻、扩、铰加工出中间汽道；

利用机床精加工出出汽汽道，使所述出汽汽道与所述中间汽道光滑拟合；

c、进汽汽道的加工：

转动机床的工作台，使得喷嘴板进汽侧板面垂直机床主轴，利用机床铣削出进汽汽道的外端口的凹槽缺口；

转动机床的工作台，使得喷嘴进汽汽道型孔对准机床主轴；装入测量芯棒，校准该汽道的轴心线与机床主轴中心线平行，保证同心度要求；利用机床的铣刀完成进汽汽道型孔的加工，并使所述进汽汽道与所述中间汽道光滑拟合；

d、重复步骤b、c，完成喷嘴板上所有汽道的加工；

e、汽道填充块的装焊：

将汽道填充块设于所述进汽汽道外端口的所述凹槽缺口内，使汽道填充块的外端面与所述喷嘴板的板面平齐，采用焊接工艺使所述汽道填充块与所述喷嘴板焊接为一体；

f、汽轮机喷嘴精加工：将至少两块装焊了汽道填充块的圆弧状喷嘴板固定于一工装，使至少两块圆弧状喷嘴板拼接成一个圆，利用机床精加工喷嘴板的内、外圆及各板面至要求的尺寸。

如上所述，本发明的汽轮机喷嘴及其制造方法，具有以下有益效果：

汽道加工的定位精度及分度精度高，汽道双侧加工轴心线的重合性好，从而汽轮机喷嘴的加工质量好。本发明结构简单、加工工艺简单、生产效率较高、生产成本较低。

附图说明

图1显示为本发明的一种汽轮机喷嘴的汽道的排布示意图。

图2显示为本发明的一种汽轮机喷嘴的完成机加工的一条汽道的剖视示意图。

图3显示为本发明的一种汽轮机喷嘴的进汽汽道的局部剖视示意图。

元件标号说明

100   喷嘴板

110   汽道

111   进汽汽道

111a  凹槽缺口

112   出汽汽道

113   中间汽道

120   汽道填充块

130   定位孔

AB    轴心线

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图3。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1至图3所示，本发明提供一种汽轮机喷嘴，包括至少两块圆弧状喷嘴板100，所述圆弧状喷嘴板100沿圆周均布有贯通其两板面的多条汽道110，每一条所述汽道包括一段进汽汽道111和一段出汽汽道112，所述进汽汽道111和所述出汽汽道112之间设有一段中间汽道113；所述进汽汽道111和所述出汽汽道112均为外端口径大、内端口径小的喇叭孔结构，所述中间汽道113为直型孔结构。

其中，所述汽道的轴心线AB为一直线，所述汽道的轴心线AB与所述喷嘴板100的轴心线为异面直线。所述进汽汽道111的外端口所在圆周的半径R大于所述出汽汽道112的外端口所在圆周的半径r。所述进汽汽道111与所述中间汽道113之间、所述出汽汽道112与所述中间汽道113之间均光滑拟合。

为了便于本发明的汽轮机喷嘴在机加工时能够准确地定位，保证多条汽道的相对位置度，所述圆弧状喷嘴板100的板面的一节圆处设有多个定位孔130，所述定位孔130同时还是本发明的汽轮机喷嘴装配到汽轮机的装配孔。

由于汽道不是垂直于喷嘴板的两板面，而是有一定的倾斜角度，导致出汽汽道加工时会产生一定量的让刀，从工艺性考虑，在所述喷嘴板出汽汽道112的外端口处，将一钻孔导向块紧紧压在出汽汽道112的外端口处，通过该钻孔导向块来实现出汽汽道底孔的加工；然后利用机床再粗加工出汽汽道型孔，以使出汽汽道在加工时受力均匀，无让刀现象。在所述进汽汽道111的外端口设有一凹槽缺口111a，以使进汽汽道在加工时受力均匀，无让刀现象。

所述凹槽缺口111a内设有一汽道填充块120，所述汽道填充块120的外端面与所述圆弧状喷嘴板的一板面平齐；利用汽道填充块120堵住凹槽缺口111a的斜面，使得喷嘴汽流更集中、更充分地进入进汽汽道111。

为了便于将本发明的汽轮机喷嘴安装到汽轮机上，所述圆弧状喷嘴板100的圆心角小于180°。将所述至少两块圆弧状的喷嘴板100在汽轮机上拼接成一个圆，即共同构成本发明的汽轮机喷嘴。

本发明提供的汽轮机喷嘴的制造方法包括以下步骤：

步骤一、喷嘴板的落料及初加工：

如图1所示，按汽轮机喷嘴板的尺寸落一段圆弧状板料，使所述圆弧状板料的两端放有一定余量，供后续加工中装夹及分度使用，利用机床加工出所述圆弧状板料的内外圆及两板面，并在所述圆弧状板料板面上一节圆处加工出多个定位孔130。

步骤二、出汽汽道和中间汽道的加工：

如图1、图2所示，将经过初加工的喷嘴板100安装于一工装上，通过定位孔130实现喷嘴板100与所述工装之间的准确定位；将所述喷嘴板100连同所述工装一起安装到机床的工作台上，再通过机床旋转的工作台，转至获得所需的喷嘴汽道的轴心线要求的斜面倾斜角度，使得喷嘴汽道的轴心线与机床主轴中心线平行；

在所述喷嘴板的出汽汽道的外端口处，将一钻孔导向块紧紧压在出汽汽道的外端口处，通过该钻孔导向块来实现出汽汽道底孔的加工，保证斜面加工出汽汽道型孔的精确性；然后利用机床再粗加工出汽汽道型孔；

利用机床通过钻、扩、铰加工出中间汽道113；

利用机床精加工出出汽汽道112，使出汽汽道112与中间汽道113光滑拟合。

步骤三、进汽汽道的加工：

如图2、图3所示，转动机床的工作台，使得喷嘴板100进汽侧板面垂直机床主轴，利用机床铣削出进汽汽道的外端口的凹槽缺口111a；

转动机床的工作台，使得喷嘴进汽汽道型孔对准机床主轴；装入测量芯棒，校准该汽道的轴心线与机床主轴中心线平行，保证同心度要求；利用机床的铣刀精确完成进汽汽道型孔的加工，并使所述进汽汽道111与所述中间汽道113光滑拟合。

步骤四、如图1所示，重复步骤二、三，完成喷嘴板100上所有汽道110的加工。

步骤五、汽道填充块的装焊：

将汽道填充块120设于进汽汽道111外端口的所述凹槽缺口111a内，使汽道填充块120的外端面与所述喷嘴板100的板面平齐，采用焊接工艺使汽道填充块120与喷嘴板110焊接为一体。

步骤六、汽轮机喷嘴精加工：

将至少两块装焊了汽道填充块120的圆弧状喷嘴板100固定于一工装，使至少两块圆弧状喷嘴板100拼接成一个圆，利用机床精加工喷嘴板100的内、外圆及各板面至要求的尺寸。

综上所述，本发明汽轮机喷嘴的制造方法使汽道加工的定位精度及分度精度高，汽道双侧加工轴心线的重合性好，从而汽轮机喷嘴的加工质量好。本发明结构简单、加工工艺简单、生产效率较高、生产成本较低。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种汽轮机喷嘴，包括至少两块圆弧状喷嘴板，所述喷嘴板沿圆周均布有贯通其两板面的多条汽道，其特征在于，

每一条所述汽道包括一段进汽汽道和一段出汽汽道，所述进汽汽道和所述出汽汽道之间设有一段中间汽道；

所述进汽汽道和所述出汽汽道均为外端口径大、内端口径小的喇叭孔结构，所述中间汽道为直型孔结构；

所述汽道的轴心线为一直线，所述汽道的轴心线与所述喷嘴板的轴心线为异面直线。

2.根据权利要求1所述的汽轮机喷嘴，其特征在于：所述圆弧状喷嘴板的板面上一节圆处设有多个定位孔。

3.根据权利要求1所述的汽轮机喷嘴，其特征在于：所述进汽汽道的外端口所在圆周的半径大于所述出汽汽道的外端口所在圆周的半径。

4.根据权利要求1所述的汽轮机喷嘴，其特征在于：所述进汽汽道与所述中间汽道之间、所述出汽汽道与所述中间汽道之间均光滑拟合。

5.根据权利要求1所述的汽轮机喷嘴，其特征在于：所述进汽汽道的外端口设有一凹槽缺口，所述凹槽缺口内设有一汽道填充块，所述汽道填充块的外端面与所述圆弧状喷嘴板的一板面平齐。

6.根据权利要求1所述的汽轮机喷嘴，其特征在于：所述圆弧状喷嘴板的圆心角小于180°。

7.根据权利要求2所述的汽轮机喷嘴，其特征在于：所述汽轮机喷嘴的制造方法包括以下步骤：

a、喷嘴板的落料及初加工：

按汽轮机喷嘴板的尺寸落一段圆弧状板料，使所述圆弧状板料的两端放有一定余量，供后续加工中装夹及分度使用，利用机床加工出所述圆弧状板料的内外圆及两板面，并在所述圆弧状喷嘴板的板面上一节圆处加工出多个定位孔；

b、出汽汽道和中间汽道的加工：

将经过初加工的喷嘴板安装于一工装上，通过定位孔实现喷嘴板与所述工装之间的准确定位；将所述喷嘴板连同所述工装一起安装到机床的工作台上，再通过机床旋转的工作台，转至获得所需的喷嘴汽道的轴心线要求的斜面倾斜角度，使得喷嘴汽道的轴心线与机床主轴中心线平行；

在所述喷嘴板的出汽汽道的外端口处，将一钻孔导向块紧紧压在出汽汽道的外端口处，通过该钻孔导向块来实现出汽汽道底孔的加工；然后利用机床再粗加工出汽汽道型孔；

利用机床通过钻、扩、铰加工出中间汽道；

利用机床精加工出出汽汽道，使所述出汽汽道与所述中间汽道光滑拟合；

c、进汽汽道的加工：

转动机床的工作台，使得喷嘴板进汽侧板面垂直机床主轴，利用机床铣削出进汽汽道的外端口的凹槽缺口；

转动机床的工作台，使得喷嘴进汽汽道型孔对准机床主轴；装入测量芯棒，校准该汽道的轴心线与机床主轴中心线平行，保证同心度要求；利用机床的铣刀完成进汽汽道型孔的加工，并使所述进汽汽道与所述中间汽道光滑拟合；

d、重复步骤b、c，完成喷嘴板上所有汽道的加工；

e、汽道填充块的装焊：

将汽道填充块设于所述进汽汽道外端口的所述凹槽缺口内，使汽道填充块的外端面与所述喷嘴板的板面平齐，采用焊接工艺使所述汽道填充块与所述喷嘴板焊接为一体；

f、汽轮机喷嘴精加工：将至少两块装焊了汽道填充块的圆弧状喷嘴板固定于一工装，使至少两块圆弧状喷嘴板拼接成一个圆，利用机床精加工喷嘴板的内、外圆及各板面至要求的尺寸。

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