CN203147822U - 火焰筒壁的连接结构及应用该连接结构的燃气轮机燃烧室 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种火焰筒壁的连接结构，其中，火焰筒内衬和火焰筒外壁上分别形成有多个供螺栓穿过的火焰筒内衬连接孔和火焰筒外壁连接孔，所述螺栓包括螺栓主体和螺栓底座，所述螺栓主体穿过所述火焰筒内衬连接孔和火焰筒外壁连接孔并与螺母配合连接，所述螺栓底座的直径大于所述火焰筒内衬连接孔的直径。本实用新型还提供了一种燃气轮机燃烧室，其内设有通过所述连接结构连接的火焰筒。本实用新型解决了传统燃烧室火焰筒内衬与螺栓焊接连接的连接方式在承受高机械载荷和极大热负荷时容易导致螺栓失灵的问题，同时也增强了螺栓的可拆装性，降低了直接铸造带螺栓的火焰筒内衬的工艺成本。
Description
技术领域
本实用新型总的涉及适用于航空发动机燃烧室的火焰筒，尤其涉及用于火焰筒壁的连接结构。
背景技术
航空发动机燃烧室的火焰筒通常在温度高达2000K甚至更高温度的燃气中工作，目前任何材料都不能长时间在如此恶劣的环境下工作，因此必须对燃烧室火焰筒进行冷却，以防止被高温燃气烧坏而减少燃烧室或发动机的寿命。目前用于航空发动机燃烧室的火焰筒冷却的基本冷却方式有气膜冷却、对流气膜冷却、冲击气膜冷却、发散冷却和层板冷却等，其中，气膜冷却是让冷却气流通过一定数量的环形缝隙沿轴向喷出，在火焰筒内衬壁面和燃气间形成一层保护气膜。
燃烧室火焰筒一般包括内衬和外壁，其中内衬是一种其上开有大量小孔用于冷却燃烧室火焰筒壁面的薄壁结构，又称瓦块。通常，燃烧室火焰筒内衬和燃烧室火焰筒外壁通过与燃烧室火焰筒内衬焊接在一起的螺栓来连接，通过从内部方向、即从燃烧室方向插入焊接有螺栓的燃烧室火焰筒内衬来使其固定在燃烧室火焰筒外壁上。这样，在燃烧室内层浮动瓦片上没有焊接螺栓的位置有气膜冷却的覆盖，但焊接了螺栓的位置没有气膜冷却的覆盖，因而设置在该处的螺栓承受高机械负荷的同时也承受着极大的热负荷。
由于现阶段所使用的双层浮动壁燃烧室并未考虑对螺栓连接处进行冷却，这使得燃烧室火焰筒内衬上的螺栓的冷却问题显得尤为突出。如果螺栓失灵而使螺栓或螺栓的一部分、尤其是燃烧室火焰筒内衬进入燃烧室并和燃气流一起被带走，将会对后置的涡轮机造成严重的损坏。
实用新型内容
为了可靠地防止现有技术中设置在燃烧室中的固定螺栓失灵，可以考虑改变这些螺栓的结构形式。也就是说，可以摒弃通常的螺栓与燃烧室火焰筒内衬焊接的连接方式，通过一种独立的连接结构将燃烧室火焰筒内衬与火焰筒外壁连接在一起，以保证被连接的燃烧室火焰筒内衬与火焰筒外壁的强度和稳固性，同时解决了传统燃烧室火焰筒内衬与螺栓焊接连接的连接方式在承受高机械载荷和极大热负荷时容易导致螺栓失灵的问题。
为此，根据本实用新型的一个方面，提供了一种火焰筒壁的连接结构，其中，火焰筒内衬和火焰筒外壁上分别形成有多个供螺栓穿过的火焰筒内衬连接孔和火焰筒外壁连接孔，所述螺栓包括螺栓主体和螺栓底座，其中，所述螺栓主体穿过所述火焰筒内衬连接孔和火焰筒外壁连接孔并与螺母配合连接，所述螺栓底座的直径大于所述火焰筒内衬连接孔的直径。
有利地，所述螺栓底座的形状为圆形、花瓣形、三角形或锯齿形。不同的底座形状可在不同程度上减少螺栓整体的重量。
在一种可选实施方式中，所述螺栓底座上还可开设有多个冷却通孔。
根据本实用新型的另一方面，还提供了一种燃气轮机燃烧室，所述燃烧室内设有火焰筒，所述火焰筒的火焰筒内衬和火焰筒外壁通过上述的火焰筒壁的连接结构连接。
不难看出，本实用新型通过在燃烧室火焰筒内衬上开设连接孔，用独立的螺栓配合螺母将燃烧室火焰筒内衬与火焰筒外壁连接在一起，解决了传统燃烧室火焰筒内衬与螺栓焊接连接的连接方式在承受高机械载荷和极大热负荷时容易导致螺栓失灵的问题，同时也解决了螺栓与燃烧室火焰筒内衬共同铸造的加工难度大和工艺成本高的问题。此外，螺栓位于所述火焰筒内衬的一端形成有底座，且该底座直径大于火焰筒内衬连接孔的直径，由此进一步保证了通过螺栓来连接的燃烧室火焰筒内衬与火焰筒外壁的强度和稳固性。
附图说明
本实用新型的更多特征及优点将通过下面结合附图对具体实施方式的进一步详细说明来更好地理解，其中相同的附图标记标识相同或类似的部件。附图中：
图1为根据本实用新型的燃烧室火焰筒内衬的立体图；
图2为与图1所示燃烧室火焰筒内衬配合的火焰筒外壁的立体图；
图3为根据本实用新型一种具体实施方式将燃烧室火焰筒外壁和火焰筒内衬连接的螺栓和螺母的立体图；
图4为燃烧室火焰筒外壁和火焰筒内衬通过螺栓和螺母连接后的立体图；
图5为燃烧室火焰筒外壁和火焰筒内衬通过螺栓和螺母连接后从另一角度看的立体图；
图6为燃烧室火焰筒外壁和火焰筒内衬通过螺栓和螺母连接后的平面图。
附图标记说明
1 燃烧室火焰筒内衬 2 斜孔
3 火焰筒内衬连接孔 4 螺母
5 螺栓主体 6 螺栓底座
7 燃烧室火焰筒外壁 8 火焰筒外壁连接孔
9 气膜孔 10 垫片
具体实施方式
为了更好地理解本实用新型，下面结合具体实施例作进一步详细说明，但其并不限制本实用新型。
首先参见图1、图2，图1所示为与燃烧室火焰筒外壁7对应的火焰筒内衬1(即瓦块)的立体图，火焰筒内衬1上布置有许多小斜孔2用于冷却火焰筒外壁7。图2示出了与燃烧室火焰筒内衬1配合的火焰筒外壁7的立体图，火焰筒外壁7的壁面上开设有许多气膜孔9用于传送冷却气。从图1和图2中可以看到，根据本实用新型，在火焰筒内衬1以及火焰筒外壁7上分别开设有多个火焰筒内衬连接孔3和火焰筒外壁连接孔8，用于安装如图3所示的螺栓和螺母，从而使火焰筒内衬1与火焰筒外壁7相连接。
如图3所示，本实用新型的燃烧室的连接螺栓包括螺栓主体5和螺栓底座6。所述螺栓底座6的尺寸优选大于相连接的燃烧室火焰筒内衬1上所开的火焰筒内衬连接孔3，这样就保证了螺栓主体5在连接燃烧室火焰筒内衬1和火焰筒外壁7时的稳固性。螺栓底座6可以根据需要采用多种形状，例如花瓣形，三角形，锯齿形等形状皆可，在附图中示例性地示出为圆形。可以理解的是，这些底座形状有利于减少螺栓整体的重量。
图4、图5和图6分别从不同的视角示意了通过根据本实用新型的连接结构将燃烧室火焰筒内衬1与火焰筒外壁7连接的装配关系。在一种可选实施方式中，将螺母4配合连接至螺栓主体5时，还可在螺母4与火焰筒外壁7的壁面之间放置密封垫片10，如图5和图6所示出的。
根据另一种可选实施方式，当螺栓底座6的直径足够大到超出螺母4和垫片10的直径时，还可考虑在螺栓底座6上开设有许多冷却通孔(图中未示出)，这样，冷却气可从燃烧室环腔通过火焰筒外壁7上的气膜孔9进入到火焰筒内衬1的壁面，进而通过火焰筒内衬1上布置的斜孔2到达用来连接的螺栓底座6的表面，并且流动通过冷却通孔来冷却承受较多热负荷的螺栓底座6，从而可以增强螺栓整体的冷却效果，进一步防止了螺栓由于承载过多热负荷而出现失灵的现象。
由此可见，在本实用新型的火焰筒壁的连接结构中，螺栓被形成为独立的结构，不需要与燃烧室火焰筒内衬焊接，也不需要与燃烧室火焰筒内衬一起铸造，只要在燃烧室火焰筒内衬上开设大小适中的火焰筒内衬连接孔，将带有螺栓底座(底座直径大于火焰筒内衬连接孔直径)的螺栓通过与螺母配合即可将燃烧室火焰筒内衬与火焰筒外壁连接起来。这样不仅增强了螺栓的可拆装性，进一步释放了燃烧室火焰筒内衬的热应力，避免在承受高机械载荷和极大热负荷时螺栓与燃烧室火焰筒内衬的焊缝处易出现应力集中的问题，同时也降低了直接铸造带螺栓的火焰筒内衬的工艺成本。此外，如果螺栓有损坏，可以单独更换，不需要更换所连接的燃烧室火焰筒内衬，降低了维修成本。
以上对本实用新型的具体实施方式进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在本实用新型的范围内做出各种变形或修改，但都属于本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种火焰筒壁的连接结构，其特征在于，火焰筒内衬和火焰筒外壁上分别形成有多个供螺栓穿过的火焰筒内衬连接孔和火焰筒外壁连接孔，所述螺栓包括螺栓主体和螺栓底座，其中，所述螺栓主体穿过所述火焰筒内衬连接孔和火焰筒外壁连接孔并与螺母配合连接，所述螺栓底座的直径大于所述火焰筒内衬连接孔的直径。
2.根据权利要求1所述的连接结构，其特征在于，所述螺栓底座的形状为圆形、花瓣形、三角形或锯齿形。
3.根据权利要求1或2所述的连接结构，其特征在于，所述螺栓底座上开设有多个冷却通孔。
4.一种燃气轮机燃烧室，其特征在于，所述燃烧室内设有火焰筒，所述火焰筒的火焰筒内衬和火焰筒外壁通过权利要求1-3任一所述的连接结构连接。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108500428A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-09-07 | 广汉天空动力机械有限责任公司 | 一种航空发动机火焰筒瓦块焊接方法 |
| CN116702519A (zh) * | 2023-08-07 | 2023-09-05 | 中国航发四川燃气涡轮研究院 | 一种火焰筒浮动瓦片工作载荷分析方法及装置 |
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2012
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