CN114993659A - 涡轮冷效试验段结构及涡轮冷效试验器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃气轮机技术领域,公开了一种涡轮冷效试验段结构及涡轮冷效试验器,该结构包括壳体、叶珊试验段和加温装置；壳体具有第一腔和第二腔，加温装置与叶珊试验段连通；壳体的一侧具有进气口、另一侧具有排气口。试验时，主流气由进气口流入壳体的第二腔，再经由加温装置的进气侧流入加温装置，以实现对主流气的加热，然后加热后的高温主流气再流入叶珊试验段，最终从叶珊试验段的排气侧流出，经排气口流入涡轮冷效试验器的排气管路。主流气流入第二腔后会在壳体的内部形成循环，能够对加温装置外壁进行冷却、减少加温装置承受的压差；实现了在不提升试验件结构复杂程度的前提下，还能够满足试验要求。

Description

涡轮冷效试验段结构及涡轮冷效试验器

技术领域

本发明涉及燃气轮机技术领域，尤其是涉及一种涡轮冷效试验段结构及涡轮冷效试验器。

背景技术

在燃气轮机的工作过程中，涡轮叶片所承受温度往往超出其材料本身的耐热极限，因此一般需额外引冷却气对其进行冷却；为验证涡轮叶片冷却方案的有效性，一般需进行涡轮冷效试验；涡轮冷效试验一般选取5ˉ7片的叶片组成扇形通道，通入两股不同温度的气体以分别模拟燃机中的高温主流气和冷却气，进而可通过测量通气后叶片上的相关换热数据近似获得实际燃机中叶片的换热情况；为保证试验结果的准确性，试验工况应尽可能接近实际燃机工况，进而导致涡轮冷效试验所用试验件需承受较高的压力和温度载荷；根据试验温度的不同，现有的涡轮冷效试验件一般采用无冷却干烧或壁面布置水冷套夹层两种形式。

但是，现有技术中的涡轮冷效试验件，为满足试验要求，其结构通常均较为复杂，例如公告号为CN108087549A的专利中就引入了水冷系统，装配复杂的同时，还增加了试验成本。

因此，在冷效试验时，如何在不增加试验成本和提升试验件结构复杂程度的前提下，还能够满足试验要求，成为了本领域一个亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种涡轮冷效试验段结构，上述涡轮冷效试验段结构实现了在不增加试验成本和提升试验件结构复杂程度的前提下，还能够满足试验要求。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种涡轮冷效试验段结构，包括壳体以及位于壳体内的叶珊试验段和加温装置；其中，壳体具有第一腔以及第二腔，叶珊试验段位于第一腔内，加温装置位于第二腔内；加温装置用于对主流气进行加热，加温装置的排气侧与叶珊试验段的进气侧连通，加温装置的进气侧位于其自身远离叶珊试验段的一端；壳体的一侧具有进气口，进气口用于与涡轮冷效试验器的主进气管路连接、以令主流气能够由加温装置的进气侧流入加温装置中；壳体的另一侧具有排气口，排气口与第一腔对应设置，排气口用于与涡轮冷效试验器的排气管路连接，以令由叶珊试验段的排气侧流出的气体能够流入涡轮冷效试验器的排气管路。

本发明提供的涡轮冷效试验段结构，试验前，将涡轮冷效试验器的主进气管路与进气口连接，将涡轮冷效试验器的排气管路与排气口连接；试验时，主流气由进气口流入壳体的第二腔，再经由加温装置的进气侧流入加温装置，以实现对主流气的加热，然后加热后的高温主流气再流入叶珊试验段，最终从叶珊试验段的排气侧流出，经排气口流入涡轮冷效试验器的排气管路。

这种设置方式，由于主流气流入第二腔后会在壳体的内部形成循环，能够对加温装置的外壁进行冷却，且减少了加温装置承受的压差；另外，这种结构部件较少、装配简单；因此，实现了在不增加试验成本和提升试验件结构复杂程度的前提下，还能够满足试验要求。

可选地，第一腔和第二腔之间具有隔板；隔板用于防止由叶珊试验段的排气侧流出的气体回流至第二腔。

可选地，进气口与第二腔对应设置。

可选地，进气口设置于第二腔靠近第一腔的一侧。

可选地，隔板与壳体的内壁可拆卸连接。

可选地，涡轮冷效试验段结构还包括连接管；连接管的第一端与叶珊试验段的排气侧连接、连接管的第二端用于与涡轮冷效试验器的排气管路连接。

可选地，连接管的第一端与叶珊试验段可拆卸连接，连接管的第二端与涡轮冷效试验器的排气管路可拆卸连接。

可选地，进气口与第一腔对应设置。

可选地，涡轮冷效试验段结构还包括稳流管；稳流管的两端分别与加温装置的出气侧以及叶珊试验段的进气侧连接。

一种涡轮冷效试验器，包括主进气管路、排气管路、以及上述的任一种涡轮冷效试验段结构。

附图说明

图1为本发明实施例提供的涡轮冷效试验段结构的示意图；

图2为本发明另一实施例提供的涡轮冷效试验段结构的示意图。

图标：1-壳体；2-叶珊试验段；3-加温装置；4-第一腔；5-第二腔；6-进气口；7-排气口；8-隔板；9-连接管；10-稳流管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

图1为本发明实施例提供的涡轮冷效试验段结构的示意图，如图1所示，本发明实施例提供的涡轮冷效试验段结构，包括壳体1以及位于壳体1内的叶珊试验段2和加温装置3；其中，壳体1具有第一腔4以及第二腔5，叶珊试验段2位于第一腔4内，加温装置3位于第二腔5内；加温装置3用于对主流气进行加热，加温装置3的排气侧与叶珊试验段2的进气侧连通，加温装置3的进气侧位于其自身远离叶珊试验段2的一端；壳体1的一侧具有进气口6，进气口6用于与涡轮冷效试验器的主进气管路连接、以令主流气能够由加温装置3的进气侧流入加温装置3中；壳体1的另一侧具有排气口7，排气口7与第一腔4对应设置，排气口7用于与涡轮冷效试验器的排气管路连接，以令由叶珊试验段2的排气侧流出的气体能够流入涡轮冷效试验器的排气管路。

本实施例提供的涡轮冷效试验段结构，试验前，将涡轮冷效试验器的主进气管路与进气口6连接，将涡轮冷效试验器的排气管路与排气口7连接；试验时，主流气由进气口6流入壳体1的第二腔5，再经由加温装置3的进气侧流入加温装置3，以实现对主流气的加热，然后加热后的高温主流气再流入叶珊试验段2，最终从叶珊试验段2的排气侧流出，经排气口7流入涡轮冷效试验器的排气管路。

参考图1，其中，涡轮冷效试验段结构还可包括第一盖板和第二盖板，第一腔4远离第二腔5的一侧可设有第一开口，第二腔5远离第一腔4的一侧可设有第一开口；第一盖板用于封堵第一开口且与第一开口可拆卸连接，第二盖板用于封堵第二开口且与第二开口可拆卸连接；第一盖板和第二盖板的设置，能够便于位于壳体1内的叶珊试验段2和加温装置3等结构的拆装和维修；

另外，图1中较细箭头为进入加热装置3之前的主流气的流向示意，较粗箭头为经加热装置3加温后形成的高温主流气的流向示意。

这种设置方式，由于主流气流入第二腔5后会在壳体1的内部形成循环，能够对加温装置3的外壁进行冷却，且减少了加温装置3承受的压差；另外，这种结构部件较少、装配简单；因此，实现了在不增加试验成本和提升试验件结构复杂程度的前提下，还能够满足试验要求。

继续参考图1，作为一种可选的实施例，第一腔4和第二腔5之间具有隔板8；隔板8用于防止由叶珊试验段2的排气侧流出的气体回流至第二腔5。进气口6与第二腔5对应设置。

本实施例中，隔板8的设置，能够防止气体由叶珊试验段2的排气侧流回至第二腔5，保证了气体能够由叶珊试验段2的排气侧流出、再经排气口7排出至涡轮冷效试验器的排气管路；而进气口6与第二腔5对应设置，在结合隔板8的作用下，能够保证未进入加温装置3的主流气能够在第二腔5内形成循环，从而实现对加温装置3的外壁进行冷却。

另外，由于叶珊试验段2排出的高温主流气首先由第一腔4收集，而后再经排气口7流入涡轮冷效试验器的排气管路；因此，可方便进行不同排气角的涡轮冷效试验。

继续参考图1，作为一种可选的实施例，进气口6设置于第二腔5靠近第一腔4的一侧。

本实施例中，进气口6设置在靠近第一腔4的一侧更加利于主流气在第二腔5中的循环，从而更好地实现对加温装置3的外壁冷却的效果。

作为一种可选的实施例，隔板8与壳体1的内壁可拆卸连接。

本实施例中，可拆卸连接的设置，在便于隔板8安装的同时，还便于隔板8的拆卸及更换。

图2为本发明另一实施例提供的涡轮冷效试验段结构的示意图，如图2所示，作为一种可选的实施例，涡轮冷效试验段结构还包括连接管9；连接管9的第一端与叶珊试验段2的排气侧连接、连接管9的第二端用于与涡轮冷效试验器的排气管路连接。

当需要的试验温度更高时，则需要对叶珊试验段2的外壁进行冷却，因此，本实施例中，第一腔4和第二腔5始终处于连通状态，则当主流气进入壳体1后，主流气会在第一腔4和第二腔5中循环，从而起到对加温装置3以及叶珊试验段2的外壁共同进行冷却的作用；

而由于第一腔4和第二腔5连通，为防止气体由叶珊试验段2的排气侧流回至第二腔5，则将连接管9的两端分别与叶珊试验段2的排气侧与涡轮冷效试验器的排气管路连接。

其中，连接管9的第一端与叶珊试验段2排气侧的连接角度应与叶珊试验段2的排气角匹配，以提升排气的效率；

另外，同理，图2中较细箭头为进入加热装置3之前的主流气的流向示意，较粗箭头为经加热装置3加温后形成的高温主流气的流向示意。

因此，本实施例中，在保障了能够对加温装置3以及叶珊试验段2的外壁共同起到冷却作用的前提下，还有效的保障了由叶珊试验段2的排气侧流出的气体能够流入涡轮冷效试验器的排气管路。

参考图2，作为一种可选的实施例，连接管9的第一端与叶珊试验段2可拆卸连接，连接管9的第二端与涡轮冷效试验器的排气管路可拆卸连接。

本实施例中，同样的，可拆卸连接的方式能够便于连接管9的安装以及更换。

参考图2，作为一种可选的实施例，进气口6与第一腔4对应设置。

本实施例中，同理，为令主流气在第一腔4和第二腔5中循环的效率更高、范围更广，可将进气口6设置于第一腔4，以提升对加温装置3和叶珊试验段2的外壁共同冷却的效率。

参考图1和图2，需要说明的是，进气口6可为两个，两个进气口6分别对应第一腔4和第二腔5设置；如此，则设置有隔板8的涡轮冷效试验段结构、以及设置有连接管9的涡轮冷效试验段结构，二者可通过隔板8及连接管9的安装和拆卸来实现切换，例如：

当试验所需温度不是很高，无需对叶珊试验段2的外壁进行冷却时，则将隔板8安装上以隔绝第一腔4和第二腔5，再将与第二腔5对应的进气口6与涡轮冷效试验器的主进气管路连通，此时由于第一腔4与第二腔5隔绝，则第一腔4中的气体自然会通过排气口7流入涡轮冷效试验器的排气管，无需设置连接管9，如图1所示；

当试验所需温度较高，需要对叶珊试验段2的外壁进行冷却时，将隔板8拆下，令第一腔4和第二腔5连通，再将与第一腔4对应的进气口6与涡轮冷效试验器的主进气管路连通，最后将连接管9的两端分别与叶珊试验段2的排气侧和轮冷效试验器的排气管即可，如图2所示。

因此，两个进气口6的设置，能够令涡轮冷效试验段结构适应不同的试验所需温度，且均能够保证试验效果。

如图1和图2所示，作为一种可选的实施例，涡轮冷效试验段结构还包括稳流管10；稳流管10的两端分别与加温装置3的出气侧以及叶珊试验段2的进气侧连接。

本实施例中，稳流管10的设置能够对在加温装置3中升温的主流气起到缓冲的作用，保障了高温主流气能够更加平稳地流至叶珊试验段2；另外，由于加温装置3的排气侧接口和叶珊试验段2的进气侧接口的种类可能有差异，例如接口的截面形状不同、或者尺寸不同等；因此，稳流管10两侧的结构可分别设置为与加温装置3的排气侧接口、以及与叶珊试验段2的进气侧接口相同的种类，以实现更加方便地令加温装置3与叶珊试验段2的连通。

一种涡轮冷效试验器，包括主进气管路、排气管路、以及上述的任一种涡轮冷效试验段结构。

本实施例中，涡轮冷效试验器的有益效果与上述的任一种涡轮冷效试验段结构的有益效果相同，不再赘述。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种涡轮冷效试验段结构，其特征在于，包括壳体以及位于壳体内的叶珊试验段和加温装置；其中，

所述壳体具有第一腔以及第二腔，所述叶珊试验段位于所述第一腔内，所述加温装置位于所述第二腔内；

所述加温装置用于对主流气进行加热，所述加温装置的排气侧与所述叶珊试验段的进气侧连通，所述加温装置的进气侧位于其自身远离所述叶珊试验段的一端；

所述壳体的一侧具有进气口，所述进气口用于与涡轮冷效试验器的主进气管路连接、以令主流气能够由所述加温装置的进气侧流入所述加温装置中；

所述壳体的另一侧具有排气口，所述排气口与所述第一腔对应设置，所述排气口用于与涡轮冷效试验器的排气管路连接，以令由所述叶珊试验段的排气侧流出的气体能够流入涡轮冷效试验器的排气管路。

2.根据权利要求1所述的涡轮冷效试验段结构，其特征在于，所述第一腔和所述第二腔之间具有隔板；

所述隔板用于防止由所述叶珊试验段的排气侧流出的气体回流至所述第二腔。

3.根据权利要求2所述的涡轮冷效试验段结构，其特征在于，所述进气口与所述第二腔对应设置。

4.根据权利要求3所述的涡轮冷效试验段结构，其特征在于，所述进气口设置于所述第二腔靠近所述第一腔的一侧。

5.根据权利要求2所述的涡轮冷效试验段结构，其特征在于，所述隔板与所述壳体的内壁可拆卸连接。

6.根据权利要求1所述的涡轮冷效试验段结构，其特征在于，所述涡轮冷效试验段结构还包括连接管；

所述连接管的第一端与所述叶珊试验段的排气侧连接、所述连接管的第二端用于与涡轮冷效试验器的排气管路连接。

7.根据权利要求6所述的涡轮冷效试验段结构，其特征在于，所述连接管的第一端与所述叶珊试验段可拆卸连接，所述连接管的第二端与所述涡轮冷效试验器的排气管路可拆卸连接。

8.根据权利要求6所述的涡轮冷效试验段结构，其特征在于，所述进气口与所述第一腔对应设置。

9.根据权利要求1-8任一项所述的涡轮冷效试验段结构，其特征在于，所述涡轮冷效试验段结构还包括稳流管；

所述稳流管的两端分别与所述加温装置的出气侧以及所述叶珊试验段的进气侧连接。

10.一种涡轮冷效试验器，其特征在于，包括主进气管路、排气管路、以及如权利要求1-9任一项所述的涡轮冷效试验段结构。

Images