CN113790897A - 一种用于带导流管燃料喷嘴的一体化试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于带导流管燃料喷嘴的一体化试验装置，包括柱形壳体、转接圆板和密封套板等，柱形壳体为圆柱形腔体结构，带有进气接口、喷嘴安装孔和安装凸台，转接圆板通过紧固件连接于安装凸台，密封套板与转接圆板通过紧固件相连接，同时与喷嘴头部球面相压紧密封，整个装置通过密封套板外环面定位于雾化室上盖的中心孔里。最终形成燃料喷嘴导流管气源腔和独立进气接口，使供气压力稳定，实现导流管通流能力的精确测量，同时可兼顾进行与辅助液态燃料雾化及防积碳特性相结合的综合性能试验，有效解决了导流管通流特性精确测量和同时进行常规特性加辅助雾化特性相结合的综合一体化性能试验的难题，实用性好，推广价值高。

Description

一种用于带导流管燃料喷嘴的一体化试验装置

技术领域

本发明涉及的是一种燃气轮机试验装置，具体地说是一种用于带导流管燃料喷嘴的一体化试验装置。

背景技术

燃料喷嘴是当前燃气轮机装置燃烧室最核心的部件之一，其在使用过程中常发生积碳现象。为保证喷嘴长期工作稳定性，设计中通常添加防积碳结构，常见为导流管结构，亦称防积碳路，如图4中喷嘴头部对称箭头线所示意的环形通道即为其中一种，布置在喷嘴头部液态燃料喷口外围，既能满足与火焰筒配合的插接安装结构要求，又能保证喷嘴装机工作时，燃烧室内的高压空气可以经导流管进入燃烧区，提供足够的冷却空气并及时换热保护喷嘴头部，防止积碳发生。

近年来，随着燃气轮机性能的提升，零部件精细化设计受到越来越多的关注，具有防积碳功能的喷嘴导流管的通流特性需试验精准测量和调修，但由于其结构通常为夹层或均布通孔结构，入口为敞开式，并没有像喷嘴燃料路或吹扫路那样的专门的外部进气通道接口，属于内部进气，由此造成了流量特性试验比较困难的局面。另一方面，当前越来越多的喷嘴除了需进行常规特性试验外，还需同时进行与辅助雾化及防积碳特性相结合的综合性能试验，以便尽可能地模拟喷嘴的真实工作状态，为喷嘴装备应用积累数据，尽早地验证设计结果。但现有试验装置往往都是独立的试验装置，需分别进行通流特性和常规雾化特性试验，完成整套试验任务过程繁琐，耗时耗力，亟需能够进行二者相结合的综合性能试验装置，以满足喷嘴精细化设计的迫切需求。本发明可有效解决这一问题，既能实现导流管流量特性精确检测，又能进行喷嘴快速定位进而进行综合一体化性能试验，实用性好，推广价值高。

发明内容

本发明的目的在于提供供气压力稳定、喷嘴定位精确、试验高效的一种用于带导流管燃料喷嘴的一体化试验装置。

本发明的技术方案是：

本发明是一种用于带导流管燃料喷嘴的一体化试验装置，包括柱形壳体、转接圆板和密封套板，所述柱形壳体为圆柱形腔体结构，带有进气接口、喷嘴安装孔和安装凸台，转接圆板通过紧固件与安装凸台连接，密封套板与转接圆板通过紧固件相连接，同时与喷嘴头部球面相压紧密封，整个装置通过密封套板外环面定位于雾化室上盖的中心孔里。

包括柱形壳体、转接圆板、密封套板；柱形壳体采用圆柱形腔体结构设计，上底面为封头结构，下底面为敞口式结构同时边缘带有延伸环带和大气流连通槽；左侧面设计为阶梯式结构，阶梯平面上有进气接口，分别为外螺纹接口和内螺纹接口，并排布置；右侧面设计有喷嘴安装端面，安装端面上布置有喷嘴插接安装孔，在安装端面与喷嘴法兰相压紧连接的同时，喷嘴头部正好位于转接圆板的中心孔里。转接圆板通过紧固件连接于柱形壳体的安装凸台，转接圆板的中心为加厚的凸阶，凸阶中心设计有中心孔，中心孔用于安放喷嘴头部，密封套板与转接圆板的中心加厚凸阶外端面通过紧固件相连接，密封套板带有内锥面，与喷嘴头部球面相压紧密封，整个一体化装置通过密封套板外环面定位于雾化室上盖的中心孔里。

本发明还可以包括：

1、所述的柱形壳体上底面封头结构为平面结构，倒置时平稳牢固，便于其他配合件安装。

2、所述的柱形壳体的大气连通槽数量为6个，与紧固螺钉相间均布，可避免气流不均匀对试验结果的影响。

3、所述的转接圆板和柱形壳体下底面安装凸台之间设置密封垫圈，密封套板与转接圆板中心凸台外端面设置有密封垫圈。

4、所述的柱形壳体进气接头采用切向进气方向，可缓冲气流，稳定气压，提高试验精度。

5、所述的柱形壳体喷嘴安装端面的倾角为55°，与喷嘴喷口朝下时喷嘴安装法兰的倾角相一致，可确保密封可靠。

6、所述的转接圆板与柱形壳体之间连接的紧固件，采用内六角螺栓连接，操作安装方便，节省空间，且紧固后与柱形壳体延伸环带之间有高度差H，可保证延伸环带端面作为整个一体化试验装置的支撑，使装置运行稳定。

7、所述的密封套板外环面与雾化室上盖中心孔径一致，便于装置插接定位。

本发明相比现有技术具有以下有益效果：

本发明通过柱形壳体、转接圆板、密封套板、密封垫圈及相关紧固件的有效结合，形成燃料喷嘴导流管气源腔和独立进气接口，使供气压力稳定，实现导流管通流能力的精确测量，同时可兼顾进行与辅助液态燃料雾化及防积碳特性相结合的综合性能试验，进而模拟观察内气源与液态燃料的耦合工作状态，判断防积碳特性的实际效果，同时喷嘴试验件安装定位准确，密封良好，有效解决了导流管通流能力精确测量和同时进行常规特性加辅助雾化特性相结合的综合一体化性能试验的难题，实用性好，推广价值高；

本发明最终形成燃料喷嘴导流管气源腔和独立进气接口，使供气压力稳定，实现导流管通流能力的精确测量，同时可兼顾进行与辅助液态燃料雾化及防积碳特性相结合的综合性能试验，有效解决了导流管通流特性精确测量和同时进行常规特性加辅助雾化特性相结合的综合一体化性能试验的难题，实用性好，推广价值高。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中B向视图；

图3是图1中C向视图；

图4是图1中D的局部放大图；

具体构成如下：1：柱形壳体、1a：封头结构、1b：敞开口、1c：转接圆板安装凸台、1d：延伸环带、1da：大气连通槽、1e：内螺纹接头、1f：外螺纹接头、1g：喷嘴插接孔、2：喷嘴密封垫、3：紧固螺栓、4：转接圆板密封圈、5：转接圆板、6：大内六角螺栓、7：密封套板密封圈、8：密封套板、8a：中心内锥面、8b：中心外锥面、8c：外环面、9：小内六角螺栓、10：喷嘴试验件、10a：喷嘴头部、10b：喷嘴安装法兰、10c：喷嘴进油口、11a：雾化室上盖、11b：雾化室。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明申请作进一步的说明：

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明的原理、具体实施和工作过程进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而非全部事实例。基于本发明中的实施例本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

结合图1-4，主要包括柱形壳体、转接圆板、密封套板和密封垫等。

如图1所示，柱形壳体1是一个近圆柱形的腔体结构设计，上底面为封头结构1a，下底面为敞开口1b。封头结构1a设计为平面结构(图2)，方便整个一体化装置倒置，保证柱形壳体与其他零件配合安装时平稳可靠。下底面敞口结构1b带有转接圆板安装凸台1c，凸台1c环形端面上均布6个螺栓孔，用于固定转接圆板5。凸台1c外边缘设计有环形延伸环带1d，其端面平面度高，是整个一体化试验装置安装完成后的支撑端面，可避免采用多个大内六角螺栓6作为整个装置支撑所带来的竖直向下方向的偏差，同时沿伸环带轴向均匀分布6个大气连通槽1da，防止腔室内部形成密闭腔，试验时通过雾化室11b抽风后，气流从密封套板外环面8c与雾化室上盖11a中心孔之间的微小间隙难以流动，形成真空，影响试验结果。6个大气连通槽1da与6个大内六角螺栓6均匀错位布置(图3所示)，可保证紧固安装后气流均匀性不受影响。柱形壳体1左端为阶梯式结构设计，既能构成安装凸台1c又能减轻壳体本身的壁厚，减轻重量使结构紧凑，同时还有利于进气接头1e和1f安装时的定位。在阶梯接近封头侧位置设计有两个进气接头1e和1f，其中1e为内螺纹接头(图2)，1f为外螺纹接头(图2)，焊接于阶梯平面上，沿柱形壳体1的中心轴对称分布，且偏向阶梯结构边缘，可保证接头为切向进气方向，发挥缓冲稳定来流的作用。柱形壳体右端设计有喷嘴安装端面，与水平面倾斜角度为55℃，与喷嘴喷口朝下时喷嘴安装法兰的倾角相一致，可确保密封可靠。安装端面中心位置有喷嘴插接孔(图1和图2)，插接孔安装边缘带有倒角(图1)，便于喷嘴插入后更充足的活动空间。喷嘴安装端面上设计有三角顶点式螺栓孔，保证喷嘴的定位和密封(图2)。

如图1和图3所示，转接圆板5是圆形盖板式结构，是与柱形壳体1分离的独立结构，周向均布6个安装通孔(图3)，用于安装大内六角螺栓6。圆板中心为加厚的圆形凸阶，凸阶外端面均布6个安装螺栓孔，用于安装小内六角螺栓9并固定密封套板8；凸阶内端面设计有圆锥面(图1)，可减缓气体进入空气套筒前的流速，稳定气流，同时扩大喷嘴头部的活动空间。转接圆板5在安装之前，可保证喷嘴试验件10法兰固定前喷嘴头部10a的充足活动空间。

如图1所示和图4，密封套板8为中心带圆孔的套板结构，中心孔带有中心内锥面8a、中心外锥面8b和外环面，内锥面8a与喷嘴头部10a的球面相接处压紧后密封良好，外锥面可保证液态燃料喷射时足够的周向空间，使夜雾在无扰动条件下喷射，外环面直径尺寸与雾化室上盖11a板中心孔大小一致，保证整个一体化试验装置与雾化室上盖11a接口的插接定位准确。

试验时，将喷嘴试验件10的喷嘴头部10a通过喷嘴插接孔1g插入至柱形壳体1的内部，使喷嘴头部中心轴与柱形壳体1的中心轴基本重合，喷嘴头部10a朝下，当喷嘴法兰10b贴紧喷嘴密封垫2时，用紧固螺栓3将喷嘴法兰10b固定压紧。此时喷嘴头部10a刚好位于柱形壳体1的中心线上。将转接圆板5压紧在安装凸台1c上，通过6个大内六角螺栓6固定，并使用转接圆板密封圈4对结合面进行密封。紧固件6后螺栓端面与延伸环带端面有高度差H，可保证延伸环带1d的端面作为整个试验装置的支撑，防止大内六角螺栓6端面带来的竖直向下方向偏差，影响试验结果。再将密封套板8压紧在转接圆板5中心凸阶外端面上，通过3个小内六角螺栓9固定(共6个螺栓安装孔，任选相间3个)，并使用回弹率大的密封套板密封圈7对结合面进行密封，此时密封套板8的中心内锥面8a与喷嘴头部10a的外球面密封良好。然后将安装完成的整个一体化试验装置放置在雾化室上盖11a上方，通过密封套板8的外环面8c刚好插接在雾化室上盖11a的中心孔内完成装置定位。最后通过进气接头1e或1f供入压缩空气，另一接头作为引压接头，实现喷嘴导流管的稳定进气和入口总压测量，经柱形壳体内腔稳压后，由喷嘴头部10a的导流管中流出，完成流量试验。与此同时，可通过喷嘴进油口10c(图1和图2)，供入不同压力的液态燃料，同时通过进气接头1e或1f供入不同压力的压缩空气，即可完成辅助雾化综合特性试验，可在雾化室11b内观察到雾化效果。

本装置结构简单，使带导流管燃料喷嘴的安装定位准确，进气总压测量精确度高，可有效解决导流管流量特性和综合一体化特性试验同时进行和液态燃料喷嘴防积碳路流量不易测量的难题问题。

Claims (8)

1.一种用于带导流管燃料喷嘴的一体化试验装置，其特征是，包括柱形壳体、转接圆板和密封套板，所述柱形壳体为圆柱形腔体结构，带有进气接口、喷嘴安装孔和安装凸台，转接圆板通过紧固件与安装凸台连接，密封套板与转接圆板通过紧固件相连接，同时与喷嘴头部球面相压紧密封，整个装置通过密封套板外环面定位于雾化室上盖的中心孔里。

2.根据权利要求1所述的一种用于带导流管燃料喷嘴的一体化试验装置，其特征是，所述柱形壳体上底面为封头结构，下底面为敞口式结构同时边缘带有延伸环带和大气流连通槽；左侧面设计为阶梯式结构，阶梯平面上有进气接口，分别为外螺纹接口和内螺纹接口，并排布置；右侧面设计有喷嘴安装端面，安装端面上布置有喷嘴插接安装孔，在安装端面与喷嘴法兰相压紧连接的同时，喷嘴头部正好位于转接圆板的中心孔里，转接圆板通过紧固件连接于柱形壳体的安装凸台，转接圆板的中心为加厚的凸阶，凸阶中心设计有中心孔，中心孔用于安放喷嘴头部，密封套板与转接圆板的中心加厚凸阶外端面通过紧固件相连接，密封套板带有内锥面，与喷嘴头部球面相压紧密封。

3.根据权利要求2所述的一种用于带导流管燃料喷嘴的一体化试验装置，其特征是，柱形壳体上底面封头结构为平面结构，倒置时平稳牢固，便于其他零件安装。

4.根据权利要求2所述的一种用于带导流管燃料喷嘴的一体化试验装置，其特征是，柱形壳体的大气连通槽数量为6个，与紧固螺钉相间均布，避免气流不均匀对试验结果的影响。

5.根据权利要求2所述的一种用于带导流管燃料喷嘴的一体化试验装置，其特征是，转接圆板和柱形壳体下底面安装凸台之间设置密封垫圈，密封套板与转接圆板中心凸台外端面设置有密封垫圈。

6.根据权利要求2所述的一种用于带导流管燃料喷嘴的一体化试验装置，其特征是，柱形壳体进气接头采用切向进气方向，缓冲气流，稳定气压，提高试验精度。

7.根据权利要求2所述的一种用于带导流管燃料喷嘴的一体化试验装置，其特征是，转接圆板与柱形壳体之间连接的紧固件，采用内六角螺栓连接，操作安装方便，节省空间，且紧固后与柱形壳体延伸环带之间有高度差H，保证延伸环带端面作为整个一体化试验装置的支撑，使装置运行稳定。

8.根据权利要求2所述的一种用于带导流管燃料喷嘴的一体化试验装置，其特征是，密封套板外环面与雾化室上盖中心孔径一致，便于装置插接定位。

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