CN116658253A - 一种燃气轮机透平动叶护环组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃气轮机透平动叶护环组件,本发明涉及燃气轮机领域,具体涉及一种燃气轮机透平动叶护环组件,包括透平叶环、透平静叶、隔离环和固定环,透平静叶上端部设置有外冠,透平叶环通过外冠套设于透平静叶外圆周面,外冠和透平叶环的出气侧端分别设置有朝向燃气轮机出气侧的环形凹槽A和环形凹槽B,隔离环两端分别插入环形凹槽A和环形凹槽B内;固定环设置于透平叶环出气侧,且沿轴向向进气侧压紧隔离环。
Description
技术领域
本发明涉及燃气轮机领域,具体涉及一种燃气轮机透平动叶护环组件。
背景技术
燃气轮机的透平部分工作时,高温高压燃气经过透平静叶加速、膨胀后,冲击下一列透平动叶,透平动叶因受到燃气冲击带来的切向力带动转子旋转,使转子产生有用功。为了提供燃气流道,透平叶环的内表面会长期被高温燃气氧化腐蚀,使得透平叶环的使用寿命大大降低。为了提高透平叶环的寿命,降低制造和检修成本,一般会在透平叶环靠近高温燃气侧设置透平动叶护环。
现有的透平动叶护环一般有两种,一种透平动叶护环为T形结构,护环从透平叶环中分面切向滑入至透平叶环中,这种结构的护环由于受高温燃气氧化和受热变形,极易与透平叶环发生卡涩,导致在需要更换护环时,拆解特别困难,甚至有时需要破坏性拆除。这种透平动叶护环的另一个问题是,如果需要拆解更换中间的某一个护环扇段,则需要从透平叶环中分面处的护环扇段开始依次拆除,拆解工序复杂。
另一种透平动叶护环为L形结构,护环可沿燃气轮机轴向安装。虽然L形结构解决了上述T形结构的问题,但由于其在半径方向长度很长,若采用精密铸造或模锻工艺,制造周期长,成本高;且拆卸过程也过于繁杂,若采用常规锻件加工工艺,加工量大且极容易变形。
发明内容
本发明目的在于:针对上述存在的问题,提供一种燃气轮机透平动叶护环组件。
本发明采用的技术方案如下:
一种燃气轮机透平动叶护环组件,包括透平叶环、透平静叶、隔离环和固定环,透平静叶上端部设置有外冠,透平叶环通过外冠套设于透平静叶外圆周面,外冠和透平叶环的出气侧端分别设置有朝向燃气轮机出气侧的环形凹槽A和环形凹槽B,隔离环两端分别插入环形凹槽A和环形凹槽B内;
固定环设置于透平叶环出气侧,且沿轴向向进气侧压紧隔离环。
进一步的,隔离环一端设置为与环形凹槽A相匹配的形状,另一端设置有L形挂钩,L形挂钩插入环形凹槽B的部分与环形凹槽B的形状相匹配。
进一步的,固定环包括固定环本体和螺栓,透平叶环出气侧端面和固定环设置有螺孔,螺栓穿过固定环固定于透平叶环内。
进一步的,固定环固定于透平叶环后一端部的进气侧与隔离环出气侧端面相抵接,且两个面形状相匹配。
进一步的,固定环与隔离环抵接一端设置有环形凹槽C,环形凹槽C内设置有弹性密封环,弹性密封环厚度大于环形凹槽C的深度。
进一步的,隔离环由多个隔离环扇段首尾相连组成;固定环由多个固定环扇段首尾相连组成。
进一步的,隔离环和固定环相抵接的面设置有限制隔离环与固定环圆周方向发生相对运动的限位机构。
进一步的,限位机构包括形状相匹配的方形凸台和方形凹槽,隔离环设置开口朝向远离旋转轴心方向的方形凹槽,固定环靠近旋转轴心一侧设置有与方形凹槽相匹配的方形凸台。
进一步的,一种燃气轮机透平动叶护环组件的装配方法,包括以下步骤:
S1:将隔离环扇段两端沿燃气轮机轴向分别插入环形凹槽A和环形凹槽B内;
S2:将多个隔离环扇段逐个插入环形凹槽A和环形凹槽B内并首尾相连组成隔离环;
S3:将各固定环扇段首尾相连组成固定环;
S4:将弹性密封环安装进入固定环的环形凹槽C中;
S5:将固定环对准螺孔和圆周限位机构的位置,贴近透平叶环和隔离环;
S6:将螺栓穿过固定环,锁紧于透平叶环的螺孔内,使固定环压紧透平叶环和隔离环,弹性密封环紧贴隔离环出气侧一端。
进一步的,在步骤S1和S2中,将隔离环扇段组装完成隔离环后,再将隔离环整体沿轴向插入环形凹槽A和环形凹槽B中。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:
本发明采用简单的技术方案,此方法操作简单可行性高,改良现有技术中采取T形或L形透平动叶护环的方式,克服二者拆卸不便,更换复杂,成本高,易变形等缺点,该方案可以有效提供燃气流道,采用分段拆卸的方式,拆卸更换简单,不造成破坏性拆除;加之采用单独的固定环固定结构,可以更可靠的加强保护性能,同时加装弹性密封环又更进一步的提高了密封性,提高了透平叶环的寿命和燃气轮机运行效率,降低制造和检修成本。
附图说明
图1是本发明透平动叶护环组件装配剖视图;
图2是图1的外冠处详图;
图3是图1的L形倒钩处详图;
图4是本发明透平动叶护环组件轴向安装剖视图;
图5是本发明隔离环扇段剖视图;
图6是本发明隔离环扇段轴测三维视图;
图7是本发明隔离环轴测三维视图;
图8是本发明固定环扇段剖视图;
图9是本发明固定环轴测三维视图;
图10是本发明固定环扇段轴测三维视图。
图中标记:1-隔离环,11-隔离环扇段,12-L形挂钩,13-隔离环出气侧,2-固定环,21-固定环扇段,22-环形凹槽C,3-弹性密封环,4-螺栓,5-方形凹槽,6-方形凸台,7-外冠,8-透平静叶,9-透平叶环,91-环形凹槽B,92-透平叶环出气侧,93-环形凹槽A,10-螺孔。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
在本实施例中,如图1所示,包括透平叶环9、透平静叶8、隔离环1和固定环2,透平静叶8上端部设置有外冠7,透平叶环9通过外冠7套设于透平静叶8外圆周面,外冠7和透平叶环9的出气侧端分别设置有朝向燃气轮机出气侧的环形凹槽A93和环形凹槽B91,隔离环1两端分别插入环形凹槽A93和环形凹槽B91内,由于透平叶环9靠近高温燃气侧容易被高温气体氧化腐蚀,设置将透平动叶与高温气体隔开的隔离环1,在透平静叶8与外冠7交界处开设环形凹槽A93,开口方向朝向燃气轮机出气侧,隔离环1一端插入环形凹槽A93,且形状相匹配,如此设置可以在透平静叶8处就有效隔离高温气体,防止高温气体接触透平叶环9;进一步的,在透平叶环出气侧92一端设置环形凹槽B91,开口也朝向燃气轮机出气侧,将环形凹槽A93和环形凹槽B91开口设置朝向同一侧的目的在于,可以方便从一个方向插入隔离环1,使隔离环1安装方便,同时也能达到隔离高温气体的目的;同时在隔离环1插入环形凹槽A93和环形凹槽B91后会在隔离环1中部并不紧贴透平叶环9,而是保留一定间距与透平叶环9之间形成腔体,腔体内充有冷空气,能更进一步的隔绝高温气体侵蚀。
进一步的,固定环2设置于透平叶环出气侧92,且沿轴向向进气侧压紧隔离环1,因隔离环1的安装方向是从出气侧沿轴向向进气侧方向安装,所以存在向出气侧方向脱出的可能,所以设置固定环2,固定环2沿向向进气侧压紧隔离环1,可以通过此简单可靠的方式,有效防止隔离环1脱出。
在本实施例中,如图2和3所示,隔离环1一端设置为与环形凹槽A93相匹配的形状,如此设置可以使隔离环1更好的与透平叶环9贴合,起到隔绝高温气体与透平叶环9接触的作用,另一端设置有L形挂钩12,L形挂钩12插入环形凹槽B91的部分与环形凹槽B91的形状相匹配,为了使隔离环1可以从同一方向插入,所以隔离环1一端采用L形挂钩12,使隔离环1可以沿燃气轮机轴向从出气侧插入进环形凹槽A93和环形凹槽B91内,使安装,拆卸简便,同时也只需要固定环2固定住隔离环1一个方向即可使整个结构稳定;进一步的,L形挂钩12插入环形凹槽B91的部分与环形凹槽B91的形状相匹配,可以进一步的使隔离环1密封透平叶环9和高温气体,同时保证整体安装和拆卸简便的特征。
在本实施例中,如图4所示,固定环2包括固定环2本体和螺栓4,透平叶环出气侧92端面和固定环2设置有螺孔10,螺栓4穿过固定环2固定于透平叶环9内,透平叶环出气侧92设置凹槽,使固定环2贴合时,不过多突出,节约空间,同时也减少了于其他部件发生干涉的可能,固定环2设置有贯穿的螺孔10,透平叶环9对应位置也设置有螺孔10,当固定环2需要固定于透平叶环出气侧92一端时,将螺栓4穿过固定环2的螺孔10,再旋入透平叶环9的螺孔10内,当螺栓4旋紧时,螺帽限制固定板的移动,从而达到固定隔离环1的作用。
在本实施例中,如图4所示,固定环2固定于透平叶环9后一端部的进气侧与隔离环出气侧13端面相抵接,且两个面形状相匹配,由于隔离环1采用从一侧插入的结构,所以固定环2仅需固定住隔离环1沿轴向方向即可,故此,固定环2靠近轴心一侧端部向下延伸,于隔离环出气侧13端面相抵接,这样可以有效固定隔离环1在环形凹槽A93和环形凹槽B91内,有效隔离透平叶环9和高温空气,并且两个面之间形状相匹配,完全贴合,可以进一步提高密封性隔离高温气体,防止高温气体接触透平叶环9。
在本实施例中,如图4所示,固定环2与隔离环1抵接一端设置有环形凹槽C22,环形凹槽C22内设置有弹性密封环3,弹性密封环3厚度大于环形凹槽C22的深度,由于加工精度以及各个部件之间产生的热膨胀程度不同,隔离环1于固定环2之间可能会产生间隙,为了保证其密封性,在定环与隔离环1抵接一端设置环形凹槽C22,环形凹槽C22内设置有弹性密封环3,且弹性密封环3厚度大于环形凹槽C22的深度,当弹性密封环3安装进入环形凹槽C22中时,会突出于固定环2进气侧一侧的平面,当固定环2于隔离环1相抵接时,该弹性密封环3被压紧于隔离环出气侧13一端面上,弹性密封环3被压缩,在隔离环1于固定环2一圈内形成密封,提高密封性隔离高温气体,防止高温气体接触透平叶环9,达到保护透平叶环9的目的。
在本实施例中,如图7和10所示,隔离环1由多个隔离环扇段11首尾相连组成;固定环2由多个固定环扇段21首尾相连组成;如此设置的好处在于隔离环1和固定环2之间相互独立,且两者都采用分段设置,二者可以一一对应安装,每个隔离环扇段11和每个固定环扇段21的拆解顺序可根据拆除要求调整,不必按照特殊的顺序拆除隔离环扇段11和固定环扇段21,更不会因一处破损而更换整体部件,大大节约了制造成本,同时也方便安装拆卸,同时每个固定环扇段21上设置有至少一个螺孔10,用于装配螺栓4固定于透平叶环9,保证每一固定环扇段21均被有效固定于透平叶环9上,保证其密封性能。
在本实施例中,如图6和9所示,隔离环1和固定环2相抵接的面设置有限制隔离环1与固定环2圆周方向发生相对运动的限位机构,在燃气轮机实际运行过程中,由于加工精度以及各个部件之间产生的热膨胀程度不同,隔离环1于固定环2之间可能会产生间隙,可能会导致隔离环1在圆周方向上转动,故加装该限位机构,限制隔离环1与固定环2圆周方向发生相对运动;
优选的,采用方形凸台6和方形凹槽5,隔离环1设置开口朝向远离旋转轴心方向的方形凹槽5,固定环2靠近旋转轴心一侧设置有与方形凹槽5相匹配的方形凸台6,在安装隔离环1与固定环2时,虚将该方形凸台6插入该方形凹槽5内,故即使固定环2因外界因素不能压紧隔离环1,隔离环1也会被方形凸台6限位,不会在圆周方向产生转动,进一步的提高了该结构整体的稳定性和可靠性。
进一步的,一种燃气轮机透平动叶护环组件的装配方法,包括以下步骤:
S1:将隔离环扇段11两端沿燃气轮机轴向分别插入环形凹槽A93和环形凹槽B91内,隔离环扇段11从出气侧一端沿轴线方向向进气侧一端插入,确保两端都插入了环形凹槽后,继续插入下一隔离环扇段11;
S2:将多个隔离环扇段11逐个插入环形凹槽A93和环形凹槽B91内并首尾相连组成隔离环1,确保前一隔离环扇段11插入到位后,继续插入下一隔离环扇段11,插入各环形凹槽后,将后一隔离环扇段11与前一个隔离环扇段11进行连接,如此往复,直至整个隔离环扇段11组成完整的隔离环1;
S3:将各固定环扇段21首尾相连组成固定环2,在安装前将固定环扇段21组装好,有利于后续安装弹性密封环3安装进入环形凹槽C22中;
S4:将弹性密封环3安装进入固定环2的环形凹槽C22中,安装完成后检查弹性密封环3是否发生扭转,是否完全进入环形凹槽C22中等会影响弹性密封环3密封效果的情况发生,检查无误后进行下一步骤;
S5:将固定环2对准螺孔10和圆周限位机构的位置,贴近透平叶环9和隔离环1,在安装固定环2时,需校对两处,一是固定环2上的螺孔10与透平叶环9上的螺孔10一一对应,二是将方形凸台6对准隔离环1上的方形凹槽5,如若位置不对应,可以调整隔离环1的角度,使方形凸台6和方形凹槽5相对应;
S6:将螺栓4穿过固定环2,锁紧于透平叶环9的螺孔10内,使固定环2压紧透平叶环9和隔离环1,弹性密封环3紧贴隔离环出气侧13一端,定位完成后将螺栓4旋进透平叶环9内锁紧,整体透平动叶护环组件装配完毕。
进一步的,在步骤S1和S2中,将隔离环扇段11组装完成隔离环1后,再将隔离环1整体沿轴向插入环形凹槽A93和环形凹槽B91中,该方法可以省去需要将每个隔离环扇段11进行定位后插入再逐一固定的工序,之间组装成型完整的隔离环1后,一次性插入环形凹槽A93和环形凹槽B91中,节省人力物力。
以上所述仅为发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种燃气轮机透平动叶护环组件,其特征在于:包括透平叶环(9)、透平静叶(8)、隔离环(1)和固定环(2),所述透平静叶(8)上端部设置有外冠(7),所述透平叶环(9)通过外冠(7)套设于透平静叶(8)远离燃气轮机旋转轴心一端,所述外冠(7)和透平叶环出气侧(92)端分别设置有朝向燃气轮机出气侧的环形凹槽A(93)和环形凹槽B(91),所述隔离环(1)两端分别插入环形凹槽A(93)和环形凹槽B(91)内;
所述固定环(2)设置于透平叶环出气侧(92),且沿轴向向进气侧压紧隔离环(1)。
2.根据权利要求1中所述的一种燃气轮机透平动叶护环组件,其特征在于:所述隔离环(1)一端设置为与环形凹槽A(93)相匹配的形状,另一端设置有L形挂钩(12),所述L形挂钩(12)插入环形凹槽B(91)的部分与环形凹槽B(91)的形状相匹配。
3.根据权利要求1中所述的一种燃气轮机透平动叶护环组件,其特征在于:所述固定环(2)包括固定环(2)本体和螺栓(4),所述透平叶环出气侧(92)端面和固定环(2)设置有螺孔(10),所述螺栓(4)穿过固定环(2)固定于透平叶环(9)内。
4.根据权利要求3中所述的一种燃气轮机透平动叶护环组件,其特征在于:所述固定环(2)固定于透平叶环(9)后一端部的进气侧与隔离环出气侧(13)端面相抵接,且两个面形状相匹配。
5.根据权利要求4中所述的一种燃气轮机透平动叶护环组件,其特征在于:所述固定环(2)与隔离环(1)抵接一端设置有环形凹槽C(22),所述环形凹槽C(22)内设置有弹性密封环(3),所述弹性密封环(3)厚度大于环形凹槽C(22)的深度。
6.根据权利要求1中所述的一种燃气轮机透平动叶护环组件,其特征在于:所述隔离环(1)由多个隔离环扇段(11)首尾相连组成;所述固定环(2)由多个固定环扇段(21)首尾相连组成。
7.根据权利要求1中所述的一种燃气轮机透平动叶护环组件,其特征在于:所述隔离环(1)和固定环(2)相抵接的面设置有限制隔离环(1)与固定环(2)圆周方向发生相对运动的限位机构。
8.根据权利要求7中所述的一种燃气轮机透平动叶护环组件,其特征在于:所述限位机构包括形状相匹配的方形凸台(6)和方形凹槽(5),所述隔离环(1)设置开口朝向远离旋转轴心方向的方形凹槽(5),所述固定环(2)靠近旋转轴心一侧设置有与方形凹槽(5)相匹配的方形凸台(6)。
9.一种燃气轮机透平动叶护环组件的装配方法,应用于权利要求1-8任意一项所述的一种燃气轮机透平动叶护环组件,其特征在于:包括以下步骤:
S1:将隔离环扇段(11)两端沿燃气轮机轴向分别插入环形凹槽A(93)和环形凹槽B(91)内;
S2:将多个隔离环扇段(11)逐个插入环形凹槽A(93)和环形凹槽B(91)内并首尾相连组成隔离环(1);
S3:将各固定环扇段(21)首尾相连组成固定环(2);
S4:将弹性密封环(3)安装进入固定环(2)的环形凹槽C(22)中;
S5:将固定环(2)对准螺孔(10)和圆周限位机构的位置,贴近透平叶环(9)和隔离环(1);
S6:将螺栓(4)穿过固定环(2),锁紧于透平叶环(9)的螺孔(10)内,使固定环(2)压紧透平叶环(9)和隔离环(1),弹性密封环(3)紧贴隔离环出气侧(13)一端。
10.根据权利要求9中所述的一种燃气轮机透平动叶护环组件的装配方法,其特征在于:在所述步骤S1和S2中,将隔离环扇段(11)组装完成隔离环(1)后,再将隔离环(1)整体沿轴向插入环形凹槽A(93)和环形凹槽B(91)中。
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CN (1) | CN116658253A (zh) |
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2023
- 2023-05-30 CN CN202310627945.5A patent/CN116658253A/zh active Pending
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