CN105026728B - 排气管道 - Google Patents

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Abstract

在排气管道中,通过设置呈筒状的管道板(21)、与该管道板(21)的内表面侧隔开规定间隔而配置的保温面板(23)、配置在管道板(21)与保温面板(23)之间的保温材料(22)、以及对管道板(21)与保温面板(23)进行连结且具有能够吸收与长度方向交叉的两个方向的应力的作为应力吸收部的第一平板部(31)、第二平板部(32)的连结构件(24),从而防止管道板与保温面板之间的连结构件的损伤而实现耐久性的提高。

Description

排气管道
技术领域
本发明涉及一种排气管道,例如,在对压缩后的高温/高压的空气供给燃料而使之燃烧,并将产生的燃烧气体向涡轮供给以获得旋转动力的燃气轮机中,该排气管道用于排出在该燃气轮机中燃烧后的废气。
背景技术
燃气轮机由压缩机、燃烧器以及涡轮构成,从空气导入口获取的空气被压缩机压缩而成为高温/高压的压缩空气,在燃烧器中,对该压缩空气供给燃料并使之燃烧,从而高温/高压的燃烧气体驱动涡轮,且驱动与该涡轮连结的发电机。在该情况下,涡轮通过在涡轮室内交替配设多个静叶以及动叶而构成,利用燃烧气体来驱动动叶,从而对发电机所连结的输出轴进行旋转驱动。然后,驱动涡轮的燃烧气体成为废气而通过排气管道向大气排放。
在上述的燃气轮机中,排气管道为了应对废气的高温化而在内表面侧配置有保温材料。即,现有的排气管道构成为在呈筒状的管道的内表面上隔开规定间隔而固定有多个柱头螺栓,并且均匀地附设有保温材料,且柱头螺栓的前端部与保温面板由螺母固定。
作为上述那样的现有的排气管道,例如具有下述专利文献1~3所记载的排气管道。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第3659819号公报
专利文献2:日本特开平09-014576号公报
专利文献3:日本特开平11-117768号公报
发明内容
发明要解决的课题
上述现有的排气管道由于高温的废气以高速在内部流过,因此始终受到激振力,从而成为保温面板、柱头螺栓、管道板容易振动的结构。在现有的排气管道中,柱头螺栓的基端部通过焊接而固定在管道板的内表面上,而前端部由螺母固定在保温面板上。因此,由于保温面板的振动,应力作用在柱头螺栓的基端部的焊接位置处,柱头螺栓可能会发生损伤。
另外,该保温面板由多个分割面板构成,受到来自废气的激振力,从而一块面板以一个或者多个节为边界而朝向板厚方向呈凹凸状产生振幅。在现有的排气管道中,柱头螺栓的基端部通过焊接而固定在管道板的内表面上,而前端部由螺母固定在保温面板(分割面板)上。因此,由于保温面板的振动,应力作用在柱头螺栓的基端部的焊接位置处,柱头螺栓可能会发生损伤。
本发明是为了解决上述课题而完成的,其目的在于提供一种防止管道板与保温面板之间的连结构件的损伤而实现耐久性的提高的排气管道。
用于解决课题的方案
为了实现上述目的的本发明的排气管道的特征在于,具有:管道板,其呈筒状;保温面板,其与所述管道板的内表面侧隔开规定间隔而配置;保温材料,其配置在所述管道板与所述保温面板之间;以及连结构件,其对所述管道板与所述保温面板进行连结,且具有能够对与长度方向交叉的两个方向的应力进行吸收的应力吸收部。
因此,当保温面板由于废气的流动而振动,保温面板与管道板进行相对移动而使应力作用于连结构件时,由于应力吸收部对与长度方向交叉的两个方向的应力进行吸收,因而能够抑制向连结构件的应力集中,能够防止管道板与保温面板之间的连结构件的损伤而实现耐久性的提高。
在本发明的排气管道中,其特征在于,所述连结构件通过作为所述应力吸收部而发挥功能的第一平板部以及第二平板部交叉连结而构成。
因此,由于第一平板部与第二平板部交叉连结而构成应力吸收部,因此第一平板部与第二平板部在板厚方向上挠曲,能够抑制向连结构件的应力,由于能够仅由两个平板部构成应力吸收部,因而能够实现结构的简化。
在本发明的排气管道中,其特征在于,所述第一平板部与所述第二平板部各自的槽部彼此嵌合,且通过焊接而连结。
因此,由于能够通过将第一平板部与第二平板部的槽部彼此嵌合并焊接来构成应力吸收部,因而能够实现结构的简化以及低成本化。
在本发明的排气管道中,其特征在于,所述第一平板部与所述第二平板部通过将板构件的中间部扭转而形成。
因此,通过将板构件的中间部扭转而形成第一平板部与所述第二平板部,由此能够容易地构成连结构件,因而能够实现构造的简化以及低成本化。
在本发明的排气管道中,其特征在于,所述连结构件呈圆柱形状,且在中间部设有作为所述应力吸收部而发挥功能的细径部。
因此,由于在圆柱形状的中间部形成细径部而使之作为应力吸收部发挥功能,因而能够实现构造的简化。
在本发明的排气管道中,其特征在于,所述第一平板部固定有在所述管道板上固定的第一连结杆,所述第二平板部固定有第二连结杆,该第二连结杆在前端部具有与所述保温面板连结的螺纹部。
因此,能够利用连结构件容易地对管道板与保温面板进行连结。
在本发明的排气管道中,其特征在于,所述保温面板由多个分割面板构成,且构成为所述多个分割面板的端部彼此重合,从其厚度方向的两侧由一对支承板夹持。
因此,由于分割面板的端部彼此由一对支承板夹持,因此当保温面板由于废气的流动而振动时,分割面板彼此以接触状态进行相对移动而产生摩擦,因此在此能够利用衰减效果来抑制向连结构件作用的应力。
在本发明的排气管道中,其特征在于,所述支承板沿着端部彼此重合的所述多个分割面板的外缘配置,在分离开规定距离的位置处分别由所述第二连结杆贯通,且螺母螺合于所述螺纹部。
因此,由于分割面板的端部彼此由一对支承板夹持,因此当保温面板由于废气的流动而振动时,分割面板与支承板以接触状态进行相对移动而产生摩擦,因此在此能够利用衰减效果来抑制向连结构件作用的应力。
另外,在本发明的排气管道中,其特征在于,所述保温面板由多个分割面板构成,在所述分割面板中的外表面侧固定有加强构件。
因此,受到流动的废气的激振力,构成保温面板的分割面板欲以节为边界朝向板厚方向呈凹凸状地产生振幅,但由于在该分割面板中的外表面侧固定有加强构件,因此该分割面板变得难以振动,能够抑制向连结构件的应力集中,从而能够防止管道板与保温面板之间的连结构件的损伤而实现耐久性的提高。
在本发明的排气管道中,其特征在于,所述分割面板为呈矩形的平面面板,所述加强构件构成为配置在比所述分割面板的外缘靠内侧的位置处。
因此,分割面板借助加强构件而使中央部侧的弯曲刚性变高,由此变得难以以节为边界而朝向板厚方向呈凹凸状地产生振幅,能够抑制向连结构件的应力集中。
在本发明的排气管道中,其特征在于,所述加强构件呈环状。
因此,通过使加强构件呈环状,该加强构件以横跨分割面板的节的方式配置,从而能够有效地抑制分割面板的振幅。
在本发明的排气管道中,其特征在于,所述加强构件呈多个环状。
因此,通过使加强构件呈多个环状,该加强构件以横跨分割面板的节的方式配置,从而能够有效地抑制分割面板的振幅。
在本发明的排气管道中,其特征在于,所述加强构件具有呈环状的第一加强部和配置在所述第一加强部的内侧的第二加强部。
因此,通过将加强构件由环状的第一加强部和配置在该第一加强部的内侧的第二加强部构成,该加强构件以横跨分割面板振动的多个模式中的节的方式配置,从而能够有效地抑制分割面板的振幅。
在本发明的排气管道中,其特征在于,所述第二加强部呈环状。
因此,通过使第二加强部呈环状,能够以简单的结构容易地抑制多个振动模式中的分割面板的振幅。
在本发明的排气管道中,其特征在于,所述第二加强部在俯视观察下呈T字形状。
因此,通过使第二加强部呈T字形状,能够以简单的结构容易地抑制多个振动模式中的分割面板的振幅。
在本发明的排气管道中,其特征在于,所述多个分割面板的端部彼此重叠,由一对支承板从所述多个分割面板的厚度方向的两侧夹持。
因此,由于分割面板的端部彼此由一对支承板夹持,因此当保温面板由于废气的流动而振动时,分割面板彼此以接触状态进行相对移动而产生摩擦,因此在此能够利用衰减效果来抑制向连结构件作用的应力。
发明效果
根据本发明的排气管道,由于在对管道板与保温面板进行连结的连结构件上设置能够对与长度方向交叉的两个方向的应力进行吸收的应力吸收部,因此能够防止管道板与保温面板之间的连结构件的损伤而实现耐久性的提高。
附图说明
图1是表示本发明的实施例1所涉及的排气管道的剖视图。
图2是表示实施例1的连结构件的立体图。
图3是连结构件的分解立体图。
图4是具有实施例1的排气管道的燃气轮机的概要图。
图5是排气管道的剖视图。
图6是表示本发明的实施例2所涉及的排气管道中的保温面板的概要图。
图7是表示本发明的实施例3所涉及的排气管道中的连结构件的立体图。
图8是表示本发明的实施例4所涉及的排气管道中的连结构件的立体图。
图9是本发明的实施例5所涉及的排气管道中的构成保温面板的分割面板的主视图。
图10是构成保温面板的分割面板的剖视图。
图11是实施例5的排气管道中的构成保温面板的分割面板的作用说明图。
图12是具有实施例5的排气管道的燃气轮机的概要图。
图13是排气管道的剖视图。
图14是表示实施例5的排气管道的剖视图。
图15是本发明的实施例6所涉及的排气管道中的构成保温面板的分割面板的主视图。
图16是本发明的实施例7所涉及的排气管道中的构成保温面板的分割面板的主视图。
具体实施方式
以下参照附图对本发明所涉及的排气管道的优选实施例进行详细说明。需要说明的是,本发明并不受该实施例的限制,并且在具有多个实施例的情况下,也包括组合各实施例而构成的技术方案。
实施例1
图1是表示本发明的实施例1所涉及的排气管道的剖视图,图2是表示实施例1的连结构件的立体图,图3是连结构件的分解立体图,图4是具有实施例1的排气管道的燃气轮机的概要图,图5是排气管道的剖视图。
如图4所示,实施例1的燃气轮机具有:压缩空气的压缩机11;燃烧在该压缩机11中压缩后的空气的燃烧器12;以及借助在该燃烧器12中通过使燃料与压缩空气的混合气体燃烧而产生的燃烧气体(废气)而能够旋转的涡轮13,在压缩机11的旋转轴上连结有发电机14。
另外,燃气轮机在涡轮13上连结有对从该涡轮13排出的废气进行引导的排气管道15,并在该排气管道15上连结有烟囱16。需要说明的是,燃气轮机也可以不在排气管道15上连结烟囱16而连结排热回收锅炉(HRSG)。
如图5所示,排气管道15构成为在呈矩形的筒状的管道板21的内侧配置有规定厚度的保温材料22,在保温材料22的内侧配置有保温面板23,并在内侧形成废气通路G。该保温面板23在后面进行说明,由多个分割面板构成。多个连结构件24的基端部固定在管道板21的内表面上,而前端部贯穿保温面板23(分割面板),并螺合有作为固定构件的螺母25。该连结构件24在排气管道15的周向以及轴向(废气的流动方向)上以规定间隔配置有多个,在管道板21的内侧以规定间隔对保温面板23(分割面板)进行支承,由此在管道板21与保温面板23之间保持保温材料22。
如图1~图3所示,该连结构件24对管道板21与保温面板23进行连结,且具有能够对与长度方向(排气管道的径向)交叉的两个方向的应力进行吸收的应力吸收部。
连结构件24通过作为应力吸收部而发挥功能的第一平板部31和第二平板部32交叉连结而构成。第一平板部31是呈具有规定厚度的长方形的板材,且在长度方向上的一侧形成有第一槽部31a。该第一槽部31a位于第一平板部31中的宽度方向的中央部而向一端部侧开口。第二平板部32是呈具有规定厚度的长方形的板材,且在长度方向上的一侧形成有第二槽部32a。该第二槽部32a位于第二平板部32中的宽度方向的中央部而向一端部侧开口。
在该情况下,第一平板部31的第一槽部31a设定得比第二平板部32的厚度略宽,第二平板部32的第二槽部32a设定得比第一平板部31的厚度略宽。在此,第一平板部31与第二平板部32为相同形状且相同尺寸的构件,但也可以是不同形状、不同尺寸的构件。
该第一平板部31与第二平板部32通过使各自的槽部31a、32a彼此嵌合,从而以具有90度的角度而交叉的方式被组装。而且,第一平板部31与第二平板部32的嵌合部,即组合后的槽部31a、32a的周边部由焊接部W1接合。
另外,第一平板部31在长度方向上的另一侧固定有在管道板21上固定的第一连结杆33。在该情况下,第一连结杆33以一端部侧与第一槽部31a大致呈一条直线状的方式与第一平板部31的平面部接触,且由焊接部W2接合。第二平板部32在长度方向上的另一侧固定有在保温面板23上固定的第二连结杆34。在该情况下,第二连结杆34以一端部侧与第二槽部32a大致呈一条直线状的方式与第二平板部32的平面部接触,且由焊接部W3接合。
而且,第一连结杆33以另一端部与管道板21的内表面正交的方式与管道板21的内表面接触,且由焊接部W4接合。另外,第二连结杆34在另一端部形成有螺纹部34a,贯穿保温面板23而与螺母25螺合,由此紧固在保温面板23上。
需要说明的是,保温面板23由多个分割面板35构成,该多个分割面板35的端部35a彼此在厚度方向上重合而被连结。即,保温面板23的多个分割面板35的端部35a重叠,在各贯通孔35b的位置适合的状态下,第二连结杆34的另一端部贯穿各贯通孔35b。而且,各分割面板35的端部35a在从保温材料22侧与在第二连结杆34上固定的支承环(支承板)36接触,且从废气通路G侧与垫圈(支承板)37接触的状态下,通过螺母25与第二连结杆34的螺纹部34a螺合而得到支承。该分割面板35的各贯通孔35b的内径设定得比第二连结杆34的外径大,由此分割面板35相对于第二连结杆34能够移动。
即,多个分割面板35的重合的端部35a彼此被支承环36和垫圈37从其厚度方向夹持,借助螺母向第二连结杆34的螺纹部34a的螺合而以面接触状态被支承。在该情况下,螺母25的螺合程度(紧固程度)被设定为端部35a重合的各分割面板35具有规定的摩擦力而能够滑动的程度。
因此,如图1所示,当高温的废气以高速在排气管道15的内部流动时,保温面板23受到激振力而振动,该保温面板23相对于管道板21进行相对移动。由于管道板21与保温面板23由连结构件24连结,因此当保温面板23相对于管道板21进行振动时,使应力作用于连结构件24。然而,在本实施例中,连结构件24将第一平板部31和第二平板部32交叉连结而作为应力吸收部。因此,通过第一平板部31和第二平板部32分别在板厚方向上发生变形,由此连结构件24能够吸收与长度方向交叉的两个方向的应力。
即,在图1中,当保温面板23相对于管道板21在左右方向上进行相对移动时,第一平板部31在板厚方向上挠曲,由此相同方向的应力被吸收。另外,在图1中,当保温面板23相对于管道板21在纸面正交方向上进行相对移动时,第二平板部32在板厚方向上挠曲,由此相同方向的应力被吸收。需要说明的是,在图1中,当保温面板23相对于管道板21在左右方向或者纸面正交方向以外的方向上进行相对移动时,第一平板部31和第二平板部32这双方在板厚方向上挠曲,由此相同方向的应力被吸收。
另外,保温面板23的多个分割面板35的端部35a彼此以面接触状态被夹持。因此,当保温面板23受到激振力而进行振动时,由于各分割面板35的端部35a彼此滑动而产生摩擦,因此在此保温面板23的振动被衰减,向连结构件24作用的应力得以抑制。
这样地在实施例1的排气管道中设置:呈筒状的管道板21;与该管道板21的内表面侧隔开规定间隔而配置的保温面板23;配置在管道板21与保温面板23之间的保温材料22;以及对管道板21与保温面板23进行连结且具有能够对与长度方向交叉的两个方向的应力进行吸收的应力吸收部(第一平板部31、第二平板部32)的连结构件24。
因此,当保温面板23由于废气的流动而振动,保温面板23与管道板21进行相对移动而使应力作用于连结构件24时,由于应力吸收部对与连结构件24的长度方向交叉的两个方向的应力进行吸收,因此能够抑制向连结构件24的应力集中,能够防止管道板21与保温面板23之间的连结构件24的损伤而实现耐久性的提高。
即,连结构件24的一端部由焊接部W4固定在管道板21的内表面上,且另一端部由螺纹部34a和螺母25固定在保温面板23上。当保温面板23振动,保温面板23相对于管道板21进行相对移动时,弯曲应力作用于连结构件24。该弯曲应力作用于对连结构件24的一端部与管道板21的内表面进行接合的焊接部W4,从而该焊接部W4可能发生破损。但是,在本实施例中,由于连结构件24具有应力吸收部(第一平板部31、第二平板部32),因此即便弯曲应力作用于连结构件24,该弯曲应力也被应力吸收部吸收,从而能够减少作用于焊接部W4的应力,防止焊接部W4的破损。
在实施例1的排气管道中,通过将第一平板部31与第二平板部32交叉连结而构成应力吸收部。因此,当保温面板23相对于管道板21进行相对移动而使应力作用于连结构件24时,第一平板部31与第二平板部32在板厚方向上挠曲,由此能够抑制向连结构件24的应力,由于能够仅由两个平板部31、32构成应力吸收部,因而能够实现结构的简化。
在实施例1的排气管道中,将第一平板部31和第二平板部32的槽部31a、32a彼此嵌合且由焊接部W1连结。因此,在两个平板部31、32上形成槽部31a、32a,由于能够通过嵌合并焊接来构成应力吸收部,因而能够实现结构的简化以及低成本化。
在实施例1的排气管道中,在第一平板部31上固定向管道板21固定的第一连结杆33,且在第二平板部32上固定具有向保温面板23连结的螺纹部34a的第二连结杆34。因此,通过使用各连结杆33、34,能够通过连结构件24容易地对管道板21与保温面板23进行连结。
在实施例1的排气管道中,保温面板23由多个分割面板35构成,并使多个分割面板35的端部35a彼此重合,且从其厚度方向的两侧由支承环36以及垫圈37夹持,利用螺母25紧固于连结构件24的螺纹部34a,从而支承保温面板23。因此,由于分割面板35的端部35a彼此被夹持,因此当保温面板23由于废气的流动而振动时,分割面板35彼此以接触状态进行相对移动而产生摩擦,因此在此能够利用衰减效果来抑制向连结构件24作用的应力。
实施例2
图6是表示本发明的实施例2所涉及的排气管道中的保温面板的概要图。需要说明的是,对具有与上述的实施例相同的功能的构件标注相同的附图标记并省略详细的说明。
如图6所示,在实施例2中,排气管道15构成为在管道板21的内侧配置有保温材料22,在保温材料22的内侧配置有保温面板23,且管道板21和保温面板23由多个连结构件24连结。该连结构件24构成为作为应力吸收部而发挥功能的第一平板部31和第二平板部32交叉并由焊接部W1连结。
第一平板部31上固定有第一连结杆33,该第一连结杆33的另一端部通过焊接部W4而与管道板21的内表面接合。第二平板部32上固定有第二连结杆34,在该第二连结杆34的另一端部形成螺纹部34a,该螺纹部34a贯穿保温面板23而与螺母25螺合,由此紧固于保温面板23。
该保温面板23由多个分割面板35构成,该多个分割面板35的端部35a彼此在厚度方向上重合而被连结。即,保温面板23的多个分割面板35的端部35a重叠,在各贯通孔35b的位置适合的状态下,第二连结杆34的另一端部贯穿各贯通孔35b。而且,各分割面板35的端部35a在从保温材料22侧与在第二连结杆34上固定的支承环(支承板)36接触,且从废气通路G侧与支承板41接触的状态下,通过螺母25与第二连结杆34的螺纹部34a螺合而得到支承。
即,支承板41沿着端部35a彼此重合的分割面板35的外缘配置,且第二连结杆34能够贯穿端部。因此,分割面板35的重合的端部35a彼此被支承环36和支承板41从其厚度方向夹持,通过螺母25向第二连结杆34的螺纹部34a的螺合而以面接触状态被支承。在该情况下,螺母25的螺合程度(紧固程度)被设定为端部35a重合的各分割面板35能够具有规定的摩擦力而滑动的程度。
因此,当高温的废气以高速在排气管道15的内部流动时,保温面板23受到激振力而进行振动,该保温面板23相对于管道板21进行相对移动。由于管道板21和保温面板23由连结构件24连结,因此当保温面板23相对于管道板21进行振动时,应力作用于连结构件24。此时,第一平板部31和第二平板部32分别在板厚方向上发生变形,由此连结构件24能够对与长度方向交叉的两个方向的应力进行吸收。
另外,保温面板23的多个分割面板35的端部35a彼此以面接触状态被夹持,并且分割面板35的端部35a和支承板41以面接触状态被夹持。因此,当保温面板23受到激振力而进行振动时,由于各分割面板35的端部35a彼此与支承板41滑动而产生摩擦,因此在此保温面板23的振动被衰减,向连结构件24作用的应力得以抑制。
于是,在实施例2的排气管道中,保温面板23由多个分割面板35构成,并使多个分割面板35的端部35a彼此重合,且从其厚度方向的两侧由支承环36和支承板41夹持,通过将螺母25与连结构件24的螺纹部34a螺合而紧固,从而支承保温面板23。因此,由于分割面板35的端部35a彼此与支承板41以面接触状态被夹持,因此当保温面板23由于废气的流动而振动时,由于分割面板35彼此与支承板41以接触状态进行相对移动而产生摩擦,因此能够在此利用衰减效果来抑制向连结构件24作用的应力。
实施例3
图7是表示本发明的实施例3所涉及的排气管道中的连结构件的立体图。需要说明的是,对具有与上述实施例相同的功能的构件标注相同的附图标记并省略详细的说明。
如图7所示,在实施例3中,排气管道构成为在管道板的内侧配置有保温材料,在保温材料的内侧配置有保温面板,且管道板与保温面板由多个连结构件51连结。该连结构件51具有能够对与长度方向(排气管道的径向)交叉的两个方向的应力进行吸收的应力吸收部。
连结构件51具有作为应力吸收部而发挥功能的第一平板部52和第二平板部53,通过将板构件的中间部扭转大致90度而形成。板构件是呈具有规定厚度的长方形的板材,且通过将中间部扭转大致90度而形成扭转部54,一端部成为第一平板部52,另一端部成为第二平板部53。在该情况下,扭转部54的扭转角度并不局限于90度,也可以是30度、60度或120度,只要不是180度的倍数即可。
另外,第一平板部52上利用焊接部W11固定有第一连结杆55,第二平板部53上利用焊接部W12固定有第二连结杆56,且第二连结杆56在端部处形成有螺纹部56a。
因此,当高温的废气以高速在排气管道的内部流动时,保温面板受到激振力而振动,该保温面板相对于管道板进行相对移动。由于管道板与保温面板由连结构件51连结,因此当保温面板相对于管道板进行振动时,应力作用于连结构件51。此时,第一平板部52和第二平板部53分别在板厚方向上发生变形,由此连结构件51能够对与长度方向交叉的两个方向的应力进行吸收。
于是,在实施例3的排气管道中,通过扭转板构件的中间部,从而在扭转部54的各端部侧设置第一平板部52和第二平板部53而构成连结构件51。
因此,仅扭转板构件的中间部便形成相互交叉的第一平板部52和第二平板部53,由此能够容易地构成连结构件51,从而能够实现结构的简化以及低成本化。
实施例4
图8是表示本发明的实施例4所涉及的排气管道中的连结构件的立体图。需要说明的是,对具有与上述实施例相同的功能的构件标注相同的附图标记并省略详细的说明。
在实施例4中,如图8所示,排气管道构成为在管道板的内侧配置有保温材料,在保温材料的内侧配置有保温面板,且管道板和保温面板由多个连结构件61连结。该连结构件61具有能够对与长度方向(排气管道的径向)交叉的两个方向的应力进行吸收的应力吸收部。
连结构件61在第一圆锥部62与第二圆锥部63之间设置作为应力吸收部而发挥功能的细径部64。圆柱构件是呈具有规定的外径的圆柱形状的棒材,且通过以中间部变细的方式被加工而形成细径部64,一端部成为第一圆锥部62,另一端部成为第二圆锥部63。另外,在第二圆锥部63上固定有连结杆65,连结杆65在端部处形成有螺纹部65a。
因此,当高温的废气以高速在排气管道的内部流动时,保温面板受到激振力而振动,该保温面板相对于管道板进行相对移动。由于管道板与保温面板由连结构件61连结,因此当保温面板相对于管道板进行振动时,应力作用于连结构件61。此时,通过细径部64发生变形,从而连结构件61能够对与长度方向交叉的两个方向的应力进行吸收。
于是,在实施例4的排气管道中,通过以圆柱构件的中间部变细的方式进行加工而形成细径部64,从而构成一端部成为第一圆锥部62,且另一端部成为第二圆锥部63的连结构件61。
因此,仅将圆柱构件的中间部加工得较细便能够形成作为应力吸收部的细径部64,从能够实现结构的简化以及低成本化。
实施例5
图9是本发明的实施例5所涉及的排气管道中的构成保温面板的分割面板的主视图,图10是构成保温面板的分割面板的剖视图,图11是实施例5的排气管道中的构成保温面板的分割面板的作用说明图,图12是具有实施例5的排气管道的燃气轮机的概要图,图13是排气管道的剖视图,图14是表示实施例5的排气管道的剖视图。
如图12所示,实施例5的燃气轮机具有:压缩空气的压缩机11;燃烧在该压缩机11中压缩后的空气的燃烧器12;利用在该燃烧器12中通过使燃料与压缩空气的混合气体燃烧而产生的燃烧气体(废气)而能够旋转的涡轮13,在压缩机11的旋转轴上连结有发电机14。
另外,燃气轮机在涡轮13上连结有对从该涡轮13排出的废气进行引导的排气管道15,在该排气管道15上连结有烟囱16。需要说明的是,燃气轮机也可以在排气管道15上不连结烟囱16而连结排热回收锅炉(HRSG)。
如图13所示,排气管道15构成为在呈矩形的筒状的管道板21的内侧配置有规定厚度的保温材料22,在保温材料22的内侧配置有保温面板23,且在内侧形成废气通路G。该保温面板23在后面进行说明,由多个分割面板构成。多个连结构件24的基端部固定在管道板21的内表面上,前端部贯穿保温面板23(分割面板131),并螺合有作为固定构件的螺母25。该连结构件24在排气管道15的周向以及轴向(废气的流动方向)上以规定间隔配置有多个,且在管道板21的内侧以规定间隔支承保温面板23(分割面板131),由此在管道板21与保温面板23之间保持保温材料22。
该连结构件24对管道板21与保温面板23进行连结,以一端部与管道板21的内表面正交的方式与管道板21的内表面接触,且由焊接部W1接合。另外,连结构件24在另一端部形成有螺纹部24a,贯穿保温面板23而与螺母25螺合,由此紧固于保温面板23。
保温面板23由多个分割面板131构成,该多个分割面板131的端部131a彼此在厚度方向重合而被连结。即,保温面板23的多个分割面板131的端部131a重叠,在各贯通孔131b的位置适合的状态下,连结构件24的另一端部贯穿各贯通孔131b。而且,各分割面板131的端部131a在从保温材料22侧与在连结构件24上固定的支承环(支承板)132接触,且从废气通路G侧与垫圈(支承板)133接触的状态下,通过螺母25与连结构件24的螺纹部24a螺合而得到支承。该分割面板131将各贯通孔131b的内径设定得比连结构件24的外径大,由此分割面板131相对于连结构件24能够移动。
即,多个分割面板131的重合的端部131a彼此由支承环132和垫圈133从其厚度方向夹持,通过螺母25向连结构件24的螺纹部24a的螺合而以面接触状态被支承。在该情况下,螺母25的螺合程度(紧固程度)被设定为端部131a重合的各分割面板131具有规定的摩擦力而能够滑动的程度。
如图9以及图10所示,如此构成的分割面板131上固定有肋(加强构件)141。该肋141利用焊接部W2而固定在分割面板131中的外表面侧、即保温面板23中的保温材料22侧。
在该情况下,分割面板131是呈矩形(正方形)的平面面板,以端部(外缘部)131a重叠的方式连结,连结构件24贯穿在该端部131a的四角形成的贯通孔131b而被紧固。肋141呈正圆的环状,配置在比分割面板131的端部(外缘部)131a靠内侧的位置处。
因此,如图14所示,当高温的废气以高速在排气管道15的内部流动时,保温面板23受到激振力而振动,该保温面板23相对于管道板21进行相对移动。由于管道板21与保温面板23由连结构件24连结,因此当保温面板23相对于管道板21振动时,应力作用于连结构件24。然而,在本实施例中,在构成保温面板23的多个分割面板131上固定有肋141。因此,保温面板23(分割面板131)因肋141而变得难以变形,从而向连结构件24作用的应力减少。
即,如图9所示,当因废气的激振力而相对于分割面板131产生具有连结四角且相互交叉的两个节S1、S2的振动模式时,分割面板131例如在“+”的区域向纸面的近前侧发生变形时,在“-”的区域向纸面的里侧发生变形。在此,由于分割面板131以环状的肋141与两个节S1、S2交叉的方式被固定,因此在各节S1、S2处的弯曲刚性提高,在“+”的区域和“-”的区域向相反方向的变形得以抑制。
另外,如图11所示,当因废气的激振力而相对于分割面板131产生具有与端部131a平行的两个节S11、S12和与端部131a平行且与两个节S11、S12正交的两个节S21、S22的振动模式时,分割面板131例如在“+”的区域向纸面的近前侧发生变形时,在“-”的区域向纸面的里侧发生变形。在此,由于分割面板131以环状的肋141与四个节S11、S12、S21、S22交叉的方式被固定,因此在各节S11、S12、S21、S22处的弯曲刚性提高,在“+”的区域和“-”的区域向相反方向的变形得以抑制。
而且,保温面板23的多个分割面板131的端部131a彼此以面接触状态被夹持。因此,当保温面板23受到激振力而振动时,由于各分割面板131的端部131a彼此滑动而产生摩擦,因此在此保温面板23的振动被衰减,向连结构件24作用的应力得以抑制。
这样地在实施例5的排气管道中设置呈筒状的管道板21;由多个分割面板131构成且与该管道板21的内表面侧隔开规定间隔而配置的保温面板23;固定在分割面板131中的外表面侧的肋141;配置在管道板21与保温面板23之间的保温材料22;以及对管道板21与保温面板23进行连结的连结构件24。
因此,受到流动的废气的激振力,构成保温面板23的分割面板131欲以节S为边界朝向板厚方向呈凹凸状地产生振幅,但由于在该分割面板131中的外表面侧固定有肋141,因此该分割面板131的刚性提高而难以发生变形,能够抑制振动的产生而抑制向连结构件24的应力集中,从而能够防止管道板21与保温面板23之间的连结构件24的损伤而实现耐久性的提高。
在实施例5的排气管道中,分割面板131为矩形的平面面板,肋141配置在比分割面板131的端部(外缘部)131a靠内侧的位置处。因此,分割面板131借助肋141使中央部侧的弯曲刚性变高,由此难以以节S为边界朝向板厚方向呈凹凸状地产生振幅,从而能够抑制向连结构件24的应力集中。
在实施例5的排气管道中,肋141呈环状。因此,肋141以横跨分割面板131的多个节S的方式配置,能够有效地抑制分割面板131的振幅。
在实施例5的排气管道中,保温面板23由多个分割面板131构成,使多个分割面板131的端部131a彼此重合,并从其厚度方向的两侧利用支承环132以及垫圈133夹持,利用螺母25而紧固于连结构件24的螺纹部24a,从而支承保温面板23。因此,由于分割面板131的端部131a彼此被夹持,因此当保温面板23由于废气的流动而振动时,由于分割面板131彼此以接触状态进行相对移动而产生摩擦,因此能够在此利用衰减效果来抑制向连结构件24作用的应力。
实施例6
图15是本发明的实施例6所涉及的排气管道中的构成保温面板的分割面板的主视图。
如图15所示,在实施例6中,在分割面板131上固定有肋(加强构件)151。该肋151利用焊接部而固定在分割面板131中的外表面侧。
在该情况下,分割面板131是呈矩形(正方形)的平面面板,肋151配置在比分割面板131的端部(外缘部)131a靠内侧的位置处。该肋151由多个呈环状的加强部构成,包括第一环部(第一加强部)152和配置在该第一环部152的内侧的第二环部(第二加强部)153。在该情况下,第一环部152的直径设定得比第二环部153大,在第一环部152的内侧配置有第二环部153。
因此,当因废气的激振力而相对于分割面板131产生具有与端部131a平行的两个节S11、S12和与端部131a平行且与两个节S11、S12正交的两个节S21、S22的振动模式时,分割面板131例如在“+”的区域向纸面的近前侧发生变形时,在“-”的区域向纸面的里侧发生变形。在此,由于分割面板131以具有环状的两个环部152、153的肋151与四个节S11、S12、S21、S22交叉的方式被固定,因此在各节S11、S12、S21、S22处的弯曲刚性提高,在“+”的区域和“-”的区域向相反方向的变形得以抑制。
另外,当因废气的激振力而相对于分割面板131的中央部产生具有交叉的两个节S131、S132的振动模式时,分割面板131例如在“+”的区域向纸面的近前侧发生变形时,在“-”的区域向纸面的里侧发生变形。在此,由于分割面板131以第二环部153在中央部与两个节S131、S132交叉的方式被固定,因此在各节S131、S132处的弯曲刚性提高,在“+”的区域和“-”的区域向相反方向的变形得以抑制。
于是,在实施例6的排气管道中,保温面板23由多个分割面板131构成,在该分割面板131中的外表面侧固定有肋151,将该肋151由多个呈环状的第一环部152和配置在第一环部152的内侧的第二环部153构成。
因此,受到流动的废气的激振力,构成保温面板23的分割面板131欲以节S为边界朝向板厚方向呈凹凸状地产生振幅,但由于在该分割面板131中的外表面侧固定有肋151,因此该分割面板131的刚性提高而难以发生变形,能够抑制振动的产生而抑制向连结构件24的应力集中,能够防止管道板21与保温面板23之间的连结构件24的损伤而实现耐久性的提高。
在该情况下,由于在第一环部152的内侧配置第二环部153,因此各环部152、153以横跨分割面板131振动的多个模式中的各节S的方式配置,由此能够有效地抑制分割面板131的振幅。另外,通过使各环部152、153呈环状,从而能够以简单的结构容易地抑制多个振动模式中的分割面板131的振幅。
实施例7
图16是本发明的实施例7所涉及的排气管道中的构成保温面板的分割面板的主视图。
如图16所示,在实施例7中,在分割面板131上固定有肋(加强构件)161。该肋161利用焊接部而固定在分割面板131中的外表面侧。
在该情况下,分割面板131是呈矩形(正方形)的平面面板,肋161配置在比分割面板131的端部(外缘部)131a靠内侧的位置处。该肋161由多个加强部构成,包括呈环状的环部(第一加强部)162和配置在该环部162的内侧的两个呈直线形状的直线部(第二加强部)163、164。在该情况下,两个直线部163、164在俯视观察下呈T字形状,以在环部162的内侧与该环部162连结的方式配置。
因此,当因废气的激振力而相对于分割面板131产生具有与端部131a平行的两个节S11、S12和与端部131a平行且与两个节S11、S12正交的两个节S21、S22的振动模式时,分割面板131例如在“+”的区域向纸面的近前侧发生变形时,在“-”的区域向纸面的更侧发生变形。在此,分割面板131以具有环部162和直线部163、164的肋161与四个节S11、S12、S21、S22交叉的方式被固定,因此在各节S11、S12、S21、S22处的弯曲刚性提高,在“+”的区域和“-”的区域向相反方向的变形得以抑制。
于是,在实施例7的排气管道中,保温面板23由多个分割面板131构成,在该分割面板131中的外表面侧固定肋161,该肋161由环部162及其内侧的直线部163、164构成。
因此,受到流动的废气的激振力,构成保温面板23的分割面板131欲以节S为边界朝向板厚方向呈凹凸状地产生振幅,但由于在该分割面板131中的外表面侧固定有肋161,因此该分割面板131的刚性提高而难以发生变形,能够抑制振动的产生而抑制向连结构件24的应力集中,能够防止管道板21与保温面板23之间的连结构件24的损伤而实现耐久性的提高。
在该情况下,由于在环部162的内侧配置呈T字形状的直线部163、164,因此环部162以及直线部163、164以横跨分割面板131振动的多个模式中的各节S的方式配置,由此能够有效地抑制分割面板131的振幅。另外,通过在环部162的内侧配置直线部163、164,从而能够以简单的结构容易地抑制多个振动模式中的分割面板131的振幅。
需要说明的是,在上述的实施例6中,虽然肋151由两个环部152、153构成,但也可以将环部设为三个以上。另外,环部并不局限于正圆形状,也可以是椭圆形状。另外,在上述的实施例7中,虽然在肋161的内侧配置呈T字形状的直线部163、164,但直线部并不局限于T字形状,也可以是X字形状、Y字形状等。
需要说明的是,在上述的实施例中,虽然排气管道15呈矩形剖面形状,但并不局限于该形状,也可以是圆形剖面形状。
另外,本发明的加强构件并不局限于环状,也可以是T字形状、X字形状、Y字形状等。
另外,在上述的实施例中,虽然将本发明的排气管道应用于燃气轮机的排气系统而进行了说明,但也可以应用于蒸汽涡轮的排气系统,在该情况下,废气是使用完毕的蒸汽。
附图标记说明:
11 压缩机
12 燃烧器
13 涡轮
14 发电机
15 排气管道
16 烟囱
21 管道板
22 保温材料
23 保温面板
24、51、61 连结构件
25 螺母
31、52 第一平板部(应力吸收部)
32、53 第二平板部(应力吸收部)
33、55 第一连结杆
34、56 第二连结杆
35 分割面板
36 支承环(支承板)
37 垫圈(支承板)
41 支承板
54 扭转部
62 第一圆锥部
63 第二圆锥部
64 细径部(应力吸收部)
131 分割面板
132 支承环(支承板)
133 垫圈(支承板)
141、151、161 肋(加强构件)
152 第一环部(第一加强部)
153 第二环部(第二加强部)
162 环部(第一加强部)
163、164 直线部(第二加强部)

Claims (3)

1.一种排气管道,其特征在于,具有:
管道板,其呈筒状;
保温面板,其与所述管道板的内表面侧隔开规定间隔而配置;
保温材料,其配置在所述管道板与所述保温面板之间;以及
连结构件,其对所述管道板与所述保温面板进行连结,且具有能够对与所述连结构件的长度方向交叉的两个方向的应力进行吸收的应力吸收部,
所述连结构件通过作为所述应力吸收部而发挥功能的第一平板部以及第二平板部交叉连结而构成。
2.根据权利要求1所述的排气管道,其特征在于,
所述第一平板部与所述第二平板部各自的槽部彼此嵌合,且通过焊接而连结。
3.根据权利要求1所述的排气管道,其特征在于,
所述第一平板部与所述第二平板部通过将板构件的中间部扭转而形成。
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