CN105518317A - 具有绝热砖瓦的可逆紧固装置的燃气涡轮机燃烧室 - Google Patents

Abstract

一种燃气涡轮机燃烧室包括：壳体(2)、多个绝热砖瓦(7)和至少一个可逆紧固装置(10)，可逆紧固装置(10)将其中一个相应的砖瓦(7)固定于壳体(2)的内面(3a、4a)。可逆紧固装包括：支撑体(13)，其被固定于壳体(2)的外面(3b、4b)并且具有锁定座部(18)和开口(21)，开口(21)用于从壳体(2)的内部通过壳体(2)的壁部(3、4)到达锁定座部(18)；螺纹套筒(12)，其可插入锁定座部(18)内部，以便接收从壳体(2)的内部穿过壁部(3、4)的螺钉(30)；至少一个锁定构件(14)，其被配置为可拆卸地将套筒(12、112、212)锁定于锁定部(18、118、218)内部。

Description

具有绝热砖瓦的可逆紧固装置的燃气涡轮机燃烧室

技术领域

本发明涉及一种具有绝热砖瓦的可逆紧固装置的燃气涡轮机燃烧室。

背景技术

如公知，涉及通过螺纹接合方式互相连接的体部的检查、维护或修理操作在特定的条件下可能具有苛刻的方面，尤其是当操作者可利用的空间较窄的时候。例如，如果螺钉断裂，通常难以或甚至不可能取出断裂的残余部分，并且需要制造出孔和新的螺纹，以复原螺纹螺钉。

与螺纹构件的断裂和替换相关的问题特别频繁的例子是在产能发电厂中的其中一个燃气涡轮机燃烧室。

燃烧室通常包含例如环形或柱状形状的壳体，壳体内部覆盖有绝热的砖瓦。砖瓦通常使用螺钉紧固装置被连接到壳体的壁部。螺母螺纹被直接在壳体的壁部中的通孔中实施形成，并且螺钉从内部被插入(或者被取出以拆卸)。

尽管螺钉由耐高温的特殊合金制成，随着时间流逝，由于暴露于涉及相当大的温度变化的反复的热循环，它们变得易碎。因此，当砖瓦由于定期维修或者为了更换损坏的构件而被移除时，螺钉容易断裂。

在断裂的情况下，腿部的断裂部分残留在燃烧室壳体中的其座部的内部。通常，这种可能性迫使断裂部分通过钻和后续的新螺纹和/或者更换任何存在的螺纹套(heli-coils)的方式来移除。即使当由很资深的人员执行时，要进行的操作是精细、复杂的，并且无论如何都是侵入性的，并且可能引起燃烧室的壳体进一步损坏。

此外，即使熟练且不造成进一步的损坏地进行操作，要考虑的事实是，通常燃烧室的尺寸仅允许单个操作者独自从内部操作。因此，修复操作特别漫长，另外也费力。

因此，螺钉断裂(在砖瓦的拆卸期间相对频繁)在维护干涉时期的持续时间上具有负面影响，并且需要长时间的机器停机时间，成本显著地增加。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种燃气涡轮机燃烧室，该燃气涡轮机燃烧室可以克服上述缺点。

根据本发明，燃气涡轮机燃烧室如权利要求1中所限定的来设置。

附图说明

现在将参考附图描述本发明，附图示出了本发明的几个非限制性的具体化示例，其中：

图1是燃气涡轮机的燃烧室的剖视图；

图2是根据本发明的一个实施方式的可逆紧固装置的侧视图；

图3是从上方所见的图2中的可逆紧固装置的俯视图；

图4是沿图3中的IV-IV路径平面切开的图2中的可逆紧固装置的分解正视图；

图5是在第一结构中、沿图3中的V-V路径平面切开的图2中的可逆紧固装置的分解侧视图；

图6是从上方所见的图2中的可逆紧固装置的俯视图，为了清晰起见，部分被移除；

图7是在第二结构中、沿图3中的V-V路径平面切开的图2中的可逆紧固装置的侧视图；

图8根据本发明的不同的实施方式的可逆紧固件装置的从上方所见的俯视图；

图9是沿图8中IX-IX路径平面切开的图8中的可逆紧固装置的正视图；

图10是沿图8中X-X路径平面切开的图8中的可逆紧固装置的侧视图；

图11是从上方所见的图8中的可逆紧固装置的俯视图，为了清晰起见，部分被移除；

图12是根据本发明的进一步实施方式的紧固装置的立体视图；

具体实施方式

下面将特别参考将绝热砖瓦紧固于燃气涡轮机的燃烧室的壳体的内壁部，描述本发明。然而，本发明也可有益地被应用于其他情况，特别是当需要使用螺纹接合将两个体部互相连接时，螺纹接合在断裂时容易复原。

参考图1，燃气涡轮机(未全部示出)的燃烧室1包含环形的壳体2，壳体2围绕轴线A延伸并且具有由甜甜圈形状的壁部限定的第一径向外壳3和由大致截头椎状的壁部限定的第二径向内壳4。燃烧室1设置有绝热覆盖物，其分别覆盖第一壳3和第二壳4的内面3a、4a，并且包含多个绝热砖瓦7。在一个实施方式中，绝热砖瓦7沿燃烧室1的周向围绕轴线A被布置成相邻的组。

绝热砖瓦7借助连接构件8被安装于周向引导部(未示出)上。连接构件8被成形为便于接合到相应的绝热砖瓦7的保持部，并且借助紧固装置10通过在第一壳3和第二壳4中所得的相应的通孔11(同样见图2)被连接到壳体2。

参考图3至7，在本发明的一个实施方式中的紧固装置10包含套筒12和支撑体13。套筒12是带内部螺纹和外部螺纹的，并且被可拆卸地接合到支撑体13。在一个实施方式中，套筒12和支撑体13之间的接合是卡口连接。

特别地，内螺纹12a(图4、5和7)允许螺钉30(图2)被引入，以锁定相应的绝热砖瓦7。

外螺纹12b(图4、5和7)与内螺纹12a相对，并且允许将套筒12与具有相应螺纹的取出工具35(图7中示出，例如，为套筒扳手的形状)接合。

详细地(图4和5)，沿轴线B延伸的套筒12是大致圆柱形的，并且在一端被设置有相对于轴线B径向延伸的锁定突起14。在一个实施方式中，锁定突起14是大致圆形或椭圆形状的。

支撑体13大致是杯状的，并且包含环形构件15和盖部16，环形构件15和盖部16一起限定了锁定座部18，锁定座部18被成形以接收和轴向地锁定套筒12。

环形构件15围绕轴线延伸，当套筒被接合到支撑体13时，该轴线与轴线B重合。环形构件15的边缘15a旨在被用于接合到壳体2的第一壳3的外面3b或者第二壳4的外面4b。环形构件15还包含垂直于轴线B延伸的内挡板20，并且内挡板20具有用于进入到锁定座部18的开口21。开口21的轮廓与套筒12的轮廓互补，以允许沿轴向方向插入或取出。

内挡板20在一侧界定锁定座部18，并且特别具有限定套筒12的锁定位置的凹槽22。更详细地，凹槽22具有相对于锁定突起14互补的轮廓，以便如下文描述，一旦套筒借助螺钉的牵引被放入，防止套筒12的旋转。

在一个实施方式中，盖部16被布置为靠近环形构件15，并且具有腔体，该腔体在与由环形构件15的内挡板20所界定的一侧相对的一侧界定锁定座部18。如图6所示，锁定座部18的在盖部16内部的部分具有与套筒12的锁定突起14正好一样多的瓣部18a。瓣部18a被成形为便于允许套筒12在锁定座部18的内部、在插入和取出位置以及锁定位置之间旋转，在插入和取出位置中，锁定突起14与开口21对齐，并且套筒轴向地滑动，在锁定位置(在图6中由虚线表示)中，锁定突起14被保持在锁定座部18的固定位置，并且防止套筒12的取出。锁定位置对应于环形构件15的内挡板20的凹槽22被布置的位置。在一个实施方式中，瓣部18a被成形为便于防止套筒12旋转超过插入和取出位置以及锁定位置。此外，对应于锁定位置的锁定座部18的部分由内挡板20、盖部16和瓣部18a的壁部界定，并且是固定的。此外，每个瓣部18a的固定部分都被布置为便于促进套筒12的插入或取出。换言之，套筒12是带内螺纹的(内螺纹12a，图4、5和7)，以便将螺钉30拧入套筒12内部使得套筒12从插入和取出位置旋转到锁定位置(即，朝向每个瓣部18a的固定部分)，并且拧开螺钉30使得套筒12从锁定位置旋转到插入和取出位置(即，从瓣部18a的固定位置朝向到锁定座部18的进入开口21)。反之亦然，与内螺纹12a相对的外螺纹12b允许取出工具35被紧固于套筒12上，并且通过沿紧固方向再次动作，产生转矩，以将套筒12从锁定位置朝向插入和取出位置旋转。特别地，一旦在外螺纹12b上的接合被紧固，取出工具35可被有益地用于迫使套筒12沿轴向方向并且朝向插入和取出位置旋转而从支撑体13分离。在燃烧室1中的高温确实促进了套筒12和支撑体13的材料的氧化，套筒12和支撑体13可能接合在一起。在套筒12和取出工具35之间没有简单且可靠的连接时，将套筒12从支撑体部13分离可能是困难的，以致使得几乎不可能移除待替换的部件。

在盖部16的底部上的孔25允许冷空气从外部进入。

此外，如图2所示，穿过环形构件15和盖部16的孔26允许支撑体13借助螺钉27被紧固于燃烧室1的壳体2。

更具体地，支撑体13被紧固于限定了从第一壳体3到第二壳体4的壳体的壁部的外面(为了方便，将在下文中将参考第一壳体3，如图2所示)的对应于其中一个通孔11的位置中。除了或替代如图2所示的螺纹紧固支撑体13，可以将环形元件15的边缘15a焊接于燃烧室1的壳体2。

实际上，支撑体13可被布置为便于套筒12可从与锁定座部18所在侧相反的紧固表面侧(即是壳体2的内表面)进入。此外，当需要时(例如当螺钉30断裂时)，套管12和支撑体部13之间可拆除的连接允许套筒12迅速且简单地被替换。

套筒12容易地在插入和取出位置中被引入到锁定座部18中。根据如何制成套筒12的内螺纹，紧固螺钉30趋向于使得套筒12朝向锁定方向，从而避免意外的脱离。由于螺钉30和被紧固抵靠壳体2的内表面的体部(即，在所述的实施方式中的其中一个连接构件8)的作用的进一步的紧固效果，套筒12被牵引，并且锁定突起14被容纳于内挡板20的凹槽22中，从而防止进一步的旋转。

当螺钉30被拧开时，锁定突起14不再被紧固于凹槽22中，并且套筒12可朝向插入和取出位置旋转。套筒12在当螺钉30断裂时同样自由旋转。

在这一点上，套筒可被容易地取出且替换。

因此，由于紧固装置10，用于修复无法使用的螺纹座的操作被高度地简化，并且不需要在壁部上的任何激进的干预措施(钻孔以及新的螺纹)。在燃烧室的例子中，通过替换套筒12来恢复原始条件可通过单个操作者容易地做到，并且也适用于当可用空间很小时。

此外，支撑体有益地在燃烧室1的壳体2外，并且因此暴露于减弱的热应力下。

图8至11示出了本发明的不同的实施方式。在该例子中，紧固装置100包含套筒112和支撑体113。

套筒112是带内部螺纹及外部螺纹的，并且被可移动地突起连接到支撑体113。套筒112沿轴线B’延伸，大致是圆柱状的，并且在一端部被设置有相对于轴线B’径向延伸的锁定突起14。套筒112的内螺纹112a与外螺纹112b相对。

支撑体113是杯状的，并且限定了适用于接收套筒112的锁定座部118。

锁定座部118在一侧由支撑体113的底壁界定，并且在相对侧上由板部，尤其是被容纳于支撑体113中的盘部116界定。更详细地，支撑体113具有内环突出部，盘116抵靠在内环突出部上，以便保持与支撑部113的底壁分离。被容纳于支撑体113的座部119中的径向销116a防止盘部116旋转。盘部116具有开口121，开口121与设置有突起114的套筒112的端部轮廓一致，以允许进入到锁定座部118。

如图9所示，被限定于支撑体113的底壁中的锁定座部118的部分具有与套筒112的锁定突起114一样多的瓣部118a。

瓣部118a被成形为便于允许套筒112在锁定座部118内部的在插入和取出位置以及锁定位置之间旋转，其中在插入和取出位置中，锁定突起114与开口121对齐，并且套筒轴向地滑动，在锁定位置中，锁定突起114被保持在锁定座部118的固定部分中，并且防止套筒112的取出。

一组贝氏垫圈(Bellevillewashers)130被容纳于支撑体113的腔体中，围绕套筒112，邻接抵靠盘部116。贝氏垫圈130允许张力在紧固螺钉130上减小，并且燃烧室的热膨胀被补偿。

通孔126允许支撑体113借助螺钉127被紧固到燃烧室1的壳体2。

在一个实施方式中，如图12中所示，套筒212设置有在图2至7中从套筒12突出的锁定突起214，以在外表面上(例如，在直径上两个相对)具有纵向引导部212a来替代外螺纹。纵向引导部212a可由从套筒121的边缘朝向锁定突起214延伸的、与锁定突起214相对的各自的槽限定，并且允许与取出工具235(例如，套筒扳手的形状)的各个内齿235a滑动接合。在一个实施方式中，纵向引导部212a具有相应的保持座部212b，保持座部212b具有足够大的轴向尺寸以接收取出工具235的相应的齿235a。保持座部212b横向地延伸到纵向引导部212a，并且在取出工具235被插入到纵向引导部212a的端部之后，齿235a可借助旋转被引入。此外，保持座部212b被成形为便于一旦被接合，则防止齿235a的轴向滑动，以允许在套筒212上产生牵引力。有益地，保持座部212b相对于纵向引导部212a被布置为便于当取出工具235被旋转以使得套筒212从锁定位置到插入和取出位置时，通过齿235a被接合。

最后，显而易见的是，可以对本文中所描述的燃烧室做出修改和变形，而不脱离本发明在所附权利要求中所限定的范围。

例如，除了描述的方法以外，可以使用其他方法将套筒锁定在座部中。特别地，可使用不同的锁定构件替代所述的突起，诸如销或凸缘部。此外，锁定构件的数量可以不同，例如，三个或四个。在此示例中，锁定座部可有益地包含许多瓣部，每个瓣部都允许且限制套筒在插入和取出位置以及锁定位置之间所限定的弧度旋转。

Claims (14)

1.一种燃气涡轮机燃烧室，其包含：壳体(2)；多个绝热砖瓦(7)，多个绝热砖瓦(7)覆盖壳体(2)内部；以及至少一个可逆紧固装置(10)，可逆紧固装置(10)将其中一个相应的砖瓦(7)固定于壳体(2)的内面(3a、4a)，可逆紧固装置包含：

支撑体(13、113)，其被固定于壳体(2)的外面(3b、4b)，并且具有锁定座部(18、118)和开口(21、121)，开口(21、121)用于从壳体(2)的内部通过壳体(2)的壁部(3、4)进入锁定座部(18、118)；

螺纹套筒(12、112、212)，其能够插入锁定座部(18、118)内部，以接收螺钉(30、130)，螺钉(30、130)从壳体(2)的内部穿过壁部(3、4)；以及

至少一个锁定构件(14、114、214)，其被配置为可拆卸地将套筒(12、112、212)锁定在锁定座部(18、118)内部。

2.根据权利要求1所述的燃烧室，其中，套筒(12、112、212)和锁定座部(18、118)是卡口连接的。

3.根据权利要求1或2所述的燃烧室，其中，锁定构件包含突起(14、114、214)，突起(14、114、214)从套筒(12、112、212)径向延伸，并且锁定座部(18、118)具有固定部分，固定部分与开口(21、121)连通，并且被配置以接收且轴向地保持突起(14、114、214)。

4.根据权利要求3所述的燃烧室，其中，在锁定座部(18、118)内部，套筒(12、112、212)在插入和取出位置以及锁定位置之间能够在角度上运动，在插入和取出位置中，突起(14、114、214)与开口(21、121)对齐，并且套筒(12、112、212)能够轴向地运动，在锁定位置中，突起(14、112、214)被保持在锁定座部(18、118)的固定部分内部。

5.根据权利要求4所述的燃烧室，其中，套筒(12、112、212)具有内螺纹(12a)，内螺纹(12a)被配置成将螺钉(30、130)拧入套筒(12、112、212)内部则导致套筒(12、112、212)从插入和取出位置旋转到锁定位置，并且将螺钉(30、130)拧松则导致套筒(12、112、212)从锁定位置旋转到插入和取出位置。

6.根据权利要求5所述的燃烧室，其中，套筒(12、112、212)包含接合构件(12b、112b、212a、212b)，接合构件(12b、112b、212a、212b)用于连接到取出工具(35、235)。

7.根据权利要求5所述的燃烧室，其中，接合构件(12b、112b、212a、212b)被配置为将套筒连接到取出工具(35、235)，以便能够通过取出工具(35、235)在套筒(12、112、212)上施加牵引力和转矩，以将套筒(12、112、212)从锁定位置朝向插入和取出位置旋转。

8.根据权利要求6或7所述的燃烧室，其中，接合构件(12b、112b)包含外螺纹(12b、112b)，外螺纹(12b、112b)与内螺纹(12a、112a)相对。

9.根据权利要求6所述的燃烧室，其中，接合构件(212a、212b)在外表面上包含纵向引导部(212a)和保持座部(212b)，保持座部(212b)横向地延伸到纵向引导部(212a)，并且能够与取出工具(235)的对应的保持构件(235a)接合；保持座部(212b)被成形为一旦被接合，则取出工具(235)的轴向滑动相对于套筒(22)被锁定。

10.根据权利要求3至9中的任何一项所述的燃烧室，其中，锁定座部(18)具有凹槽(22)，凹槽(22)限定套筒(12)的锁定位置，并且具有与突起(14)互补的轮廓，以便一旦套筒(12)被螺钉(30)牵引，防止所述套筒(12)的旋转。

11.根据上述权利要求中的任何一项所述的燃烧室，其中，支撑体(13、113)是杯状的，并且套筒(12、112、212)被容纳于支撑体(13、113)内部，通过支撑体(13、113)的口部能够到达套筒(12、112、212)。

12.根据权利要求11所述的燃烧室，其包括一组贝氏垫圈(130)，贝氏垫圈(130)被容纳于支撑体(113)中，贝氏垫圈(130)围绕套筒(112)。

13.根据权利要求11或12所述的燃烧室，其中，支撑体(113)包含底壁和板部(116)，锁定座部(118)的第一侧被限定于底壁中；开口(121)和锁定座部(118)的第二侧被限定于板部(116)。

14.根据权利要求12或13所述的燃烧室，其中，支撑体(13)包含环形构件(15)和盖部(16)，锁定座部(118)的第一侧和开口(21)被限定于环形构件(15)中；锁定座部(18、118)的第二侧被限定于盖部(16)中，盖部(16)在与套筒(12)插入侧相对的一侧上封闭环形构件(15)。