CN204783130U - 一种护环结构及燃气轮机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及燃气轮机技术领域，具体涉及了一种护环结构及燃气轮机。护环结构包括若干扇形的护环段，每段护环段上均设有安装柱，安装柱连接有固定结构；固定结构包括支撑筒、螺栓和螺母，支撑筒为二级阶梯筒，其中，第一级阶梯筒的直径大于第二级阶梯筒的直径，第二级阶梯筒的底部设有挡块；第二级阶梯筒与安装柱相对设置，螺栓依次穿过护环段、安装柱和支撑筒，并通过螺母固定；螺母固定于第一级阶梯筒内，螺母与挡块之间设有碟簧，碟簧套设于螺栓上。一种燃气轮机，包括透平持环，透平持环上安装有如上述的护环结构。本实用新型提供的护环结构及燃气轮机，解决现有技术中的护环的直径尺寸不可调，导致重新机加工护环存在工作量大问题。

Description

一种护环结构及燃气轮机

技术领域

本实用新型涉及燃气轮机技术领域，尤其涉及一种护环结构及燃气轮机，更具体地涉及一种尺寸可调节的护环结构及采用该护环结构的燃气轮机。

背景技术

目前，典型的燃气轮机每级工作叶片或导向叶片的两侧都存在着一个压力差，且压气机或透平各零、组件之间，尤其是转动件和静子件之间又不可避免的要留出间隙，导致燃气泄露必然发生。燃气的泄露不仅给燃气轮机性能带来损失，而且恶化了有关零件的工作条件和环境，并直接影响零、组件的寿命和可靠性，更严重的，甚至造成机体的损坏。

因此，针对于以上的情况，需要开展封严结构的设计，封严结构设计的目的，一是减小工作流体的泄露带来的压力能、热能等能量的损失，从而提高效率，改善机组性能；二是提高压气机，尤其是透平这一热端部件的可靠性及耐久性，保持机组的完整性。

透平中径向间隙的大小对透平级的工作效率有严重的影响，而透平级效率损失与间隙的面积呈正比，间隙大的漏气量多，效率损失大。目前透平级间径向间隙为冷态大，工作态小，而间隙的最小值一般发生在机组启停过程，这种透平动叶叶顶径向间隙有规律的变化，是由于当前的透平静子结构所造成的。燃气轮机的透平气缸均与燃气隔绝，但通有空气冷却。位于动叶叶顶处的持环、隔热环或护环部分为扇段结构，其虽然与燃气有一定接触，温度高而且热膨胀量大，但由于他们沿圆周分为多个扇段并留有膨胀间隙，使其热膨胀主要表现为沿圆周的伸长，故热膨胀对其直径的变化影响不大。扇段隔热环、护环的直径变化，主要取决于安装与固定他们的持环的直径变化。当持环因热膨胀而直径变大时，就带着他们一起移动，使得其直径发生了较为明显的变化。

现阶段，传统燃气轮机的护环为带挂钩式的结构，尺寸不可调整，如需调整护环直径尺寸，需对护环进行重新机加工，这样调整存在工作量大的问题，对于表面喷涂有热障涂层或钎焊有蜂窝的护环，其再加工难度更大。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题是提供了一种护环结构及燃气轮机，解决现有技术中的护环的直径尺寸不可调，导致重新机加工护环存在工作量大问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种护环结构，包括若干扇形的护环段，所述各护环段可首尾连接组成圆环形的护环，每段所述护环段上均设有安装柱，所述安装柱连接有固定结构；所述固定结构包括支撑筒、螺栓和螺母，所述支撑筒为二级阶梯筒，支撑筒自上而下分别为第一级阶梯筒和第二级阶梯筒，其中，第一级阶梯筒的直径大于第二级阶梯筒的直径，所述第二级阶梯筒的底部设有挡块；所述第二级阶梯筒与所述安装柱相对设置，所述螺栓依次穿过所述护环段、安装柱和支撑筒，并通过所述螺母固定；所述螺母固定于所述第一级阶梯筒内，所述螺母与所述挡块之间设有碟簧，所述碟簧套设于所述螺栓上。

进一步的，前述第一级阶梯筒的顶端设有用于限制所述螺母运动的挡片。

进一步的，前述护环段上开有连通所述安装柱的第一沉孔，所述螺栓穿过所述第一沉孔。

进一步的，前述第一沉孔上设有用于密封的密封片。

本实用新型还提供了一种燃气轮机，包括透平持环，所述透平持环上安装有如上述护环结构。

进一步的，前述透平持环沿其径向开设有第二沉孔，所述安装柱和所述第二级阶梯筒分别插入所述第二沉孔中，并通过所述螺栓和螺母连接固定。

进一步的，前述第二沉孔的四周沿其周向还设有若干冷却孔，所述冷却孔的轴向沿所述透平持环的径向设置。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有以下有益效果：

本实用新型提供了一种护环结构及燃气轮机，本实用新型提供的燃气轮机包括本实用新型提供的护环结构，该护环结构的护环段上的安装柱通过螺栓和螺母连接有支撑筒，螺母和支撑筒上的挡块之间设有碟簧，使得燃气轮机的护环结构具备尺寸可调的特点，且无需调整转子或整套静子部件的中心，可单独调整该处护环结构尺寸，进而调整燃气轮机动叶与静子部件的间隙，不影响其他气封处间隙值，使动叶叶顶间隙值为合理设计值，提高机组效率。

本实用新型提供的护环结构为弹性结构，如透平动叶与护环发生碰磨，由于护环结构内有碟簧，碟簧具有压缩空间，使护环与透平动叶之间的压力减小，可适当减小损伤程度。

附图说明

图1为传统燃气轮机的动叶叶顶处结构示意图；

图2为传统的护环结构示意图；

图3为本实用新型护环结构的轴测图；

图4为本实用新型护环结构的剖视图；

图5为本实用新型动叶叶顶处的结构示意图；

图6为本实用新型护环结构的原理图。

图中：1：透平持环；2：隔热环；3：传统护环；4：透平静叶；5：透平动叶；6：透平转子轮盘；7：护环结构；8：碟簧；9：挡片；10：螺母；11：支撑筒；12：护环段；13：螺栓；14：密封片；15：冷却孔；16：挡块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

传统燃气轮机的透平持环1靠近流道侧设计有环形槽，如图1所示，隔热环2沿周向滑入到透平持环1的环形槽内，周向通过销钉固定，隔热环2设计成挂钩型结构，其靠近流道侧类似平持环1，提供了同样的环形槽结构，透平静叶4和传统护环3沿周向滑入，装配在隔热环2上。传统护环3与透平动叶5共同构成了燃气轮机流道的动叶叶尖间隙结构。

传统护环3设计为扇段形结构，配合周向封严片共同使用，其结构如图2所示。机组运行时，传统护环3受热可以自由的沿圆周方向膨胀，传统护环3两侧设计了挂钩型结构，装配时，与隔热环2下部挂钩配合。由于此次工作温度较高，根据工作温度及材料的不同需要，可以对传统护环3本身或在其与透平持环1之间的空间设计一定的冷却。传统护环3本身尺寸不可调，且其为刚性支撑，如需调整动叶叶顶处的间隙值，需要对透平动叶5或传统护环3、隔热环2进行机加工，且加工精度要求很高。

因此，本实用新型针对传统燃气轮机及传统护环3的缺点，提出了如下实施例。

实施例一

如图3-4所示，本实施例所述的一种护环结构7，包括若干扇形的护环段12，各护环段12可首尾连接组成圆环形的护环，每段护环段12上均设有安装柱，安装柱连接有固定结构。

固定结构包括支撑筒11、螺栓13和螺母10，支撑筒11为二级阶梯筒，支撑筒11自上而下分别为第一级阶梯筒和第二级阶梯筒，其中，第一级阶梯筒的直径大于第二级阶梯筒的直径，第二级阶梯筒的底部设有挡块16，本实施例中所说的挡块16，可以为一个圆环形的挡块16，也可以为多个挡块16，只要能够起到挡块16在下述内容中的作用即可。

第二级阶梯筒与安装柱相对设置，螺栓13依次穿过护环段12、安装柱和支撑筒11，并通过螺母10固定；螺母10与螺栓13安装为一体，螺母10在安装时，需保证螺母10与螺栓13的距离为预先计算好的结果。螺母10固定于第一级阶梯筒内，螺母10与挡块16之间设有碟簧8，挡块16用于限制碟簧8在其轴向方向上的运动，防止碟簧8滑出支撑筒11。碟簧8套设于螺栓13上，蝶簧设计为压缩状态，使螺母10与挡片9在各种情况下都保持接触。

护环段12上开有连通安装柱的第一沉孔，螺栓13穿过第一沉孔。

第一级阶梯筒的顶端设有用于限制螺母10运动的挡片9，挡片9钎焊在支撑筒11的第一级阶梯筒上。第一沉孔上设有用于密封的密封片14，为减小透平动叶5叶顶处的空气扰动，密封片14钎焊于第一沉孔内，用于改善透平动叶5叶顶的几何条件，保证了透平动叶5叶顶与护环段12之间的几何形状不发生突变。

实施例二

如图5所示，本实施例所述的一种燃气轮机，包括透平持环1，透平持环1上安装有如上述护环结构7。

透平持环1沿其径向开设有第二沉孔，护环结构7沿其径向安装到透平持环1上，具体的为，安装柱和第二级阶梯筒分别沿透平持环1径向插入第二沉孔中，安装柱与透平持环1的第二沉孔配合，限制了护环段12的周向和轴向的自由度，支撑筒11可采用钎焊或其他方法固定在透平持环1上。

蝶簧沿透平持环1径向安装于第一阶梯筒内，并通过螺栓13和螺母10将护环段12、碟簧8和支撑筒11依次连接固定，最后将挡片9和密封片14依次安装。

根据冷却的需要，第二沉孔的四周沿其周向还设有若干冷却孔15，所述冷却孔15的轴向沿所述透平持环1的径向设置。冷却孔15设计在护环段12上部的透平持环1对应区域内，用于冷却本实用新型提供的护环结构7。

综上所述，本实用新型的原理是：

螺母10与螺栓13装配时，调整螺母10下端面与螺栓13安装面的距离，就可以实现护环结构7在径向的尺寸。图6中较图4，增大了螺母10下端面与螺栓13安装面的距离。由于蝶簧设计为压缩状态，使螺母10与挡片9在各种情况下都保持接触，图6中的护环结构7相对图4中的情况，沿径向向靠近燃气轮机中心移动。对应的透平动叶5叶顶与护环段12之间的间隙值减小。同样的道理，也可以减小螺母10下端面与螺栓13安装面的距离，此时护环结构7相对图4中的情况，沿径向向远离燃气轮机中心移动，对应的透平动叶5叶顶与护环段12之间的间隙值增大。

在透平转子轮盘6高速旋转时，透平动叶5与护环结构7构成了燃气轮机流道的动叶叶尖间隙结构。本实用新型中的护环结构7为弹性结构，受外力后，可以沿径向发生一定的弹性位移，如透平动叶5与护环结构7发生碰磨，可减小护环结构7的护环段12受到的压力，并适当减小损伤程度。

本实用新型的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (7)

1.一种护环结构，其特征在于：包括若干扇形的护环段，所述各护环段可首尾连接组成圆环形的护环，每段所述护环段上均设有安装柱，所述安装柱连接有固定结构；所述固定结构包括支撑筒、螺栓和螺母，所述支撑筒为二级阶梯筒，支撑筒自上而下分别为第一级阶梯筒和第二级阶梯筒，其中，第一级阶梯筒的直径大于第二级阶梯筒的直径，所述第二级阶梯筒的底部设有挡块；所述第二级阶梯筒与所述安装柱相对设置，所述螺栓依次穿过所述护环段、安装柱和支撑筒，并通过所述螺母固定；所述螺母固定于所述第一级阶梯筒内，所述螺母与所述挡块之间设有碟簧，所述碟簧套设于所述螺栓上。

2.根据权利要求1所述的护环结构，其特征在于：所述第一级阶梯筒的顶端设有用于限制所述螺母运动的挡片。

3.根据权利要求1所述的护环结构，其特征在于：所述护环段上开有连通所述安装柱的第一沉孔，所述螺栓穿过所述第一沉孔。

4.根据权利要求3所述的护环结构，其特征在于：所述第一沉孔上设有用于密封的密封片。

5.一种燃气轮机，其特征在于：包括透平持环，所述透平持环上安装有如权利要求1-4任一项所述的护环结构。

6.根据权利要求5所述的一种燃气轮机，其特征在于：所述透平持环沿其径向开设有第二沉孔，所述安装柱和所述第二级阶梯筒分别插入所述第二沉孔中，并通过所述螺栓和螺母连接固定。

7.根据权利要求6所述的一种燃气轮机，其特征在于：所述第二沉孔的四周沿其周向还设有若干冷却孔，所述冷却孔的轴向沿所述透平持环的径向设置。