CN104864416A - 一种燃烧室火焰筒与过渡段连接结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃气轮机燃烧室结构设计技术领域，尤其涉及燃烧室火焰筒与过渡段的连接结构。包括火焰筒、过渡段、第一密封环和环形挡板，火焰筒的后端直径大于前端直径，环形挡板与火焰筒的前端的内壁连接，并与火焰筒的内壁形成第一腔室，过渡段***到第一腔室内，过渡段与火焰筒的内壁形成第一间隙，与环形挡板的外壁形成第二间隙，第一密封环套设于过渡段上，所述第一密封环的截面为圆弧状，且弧面上绕所述第一密封环的中心轴线设有多个绕轴向用于通气的第一长孔，冷却空气从第一间隙进入，流经第二间隙之后汇入高温燃气，使第一密封环得到有效冷却并与高温燃气实现隔离，避免第一密封环在高温下发生摩擦，有效降低第一密封环的磨损和高温氧化程度。

Description

一种燃烧室火焰筒与过渡段连接结构

技术领域

本发明涉及燃气轮机燃烧室结构设计技术领域，尤其涉及燃烧室火焰筒与过渡段的连接结构。

背景技术

燃气轮机是能源领域不可或缺的重大动力装备。燃烧室作为燃气轮机的三大核心部结构之一，其任务是加热工质，将燃料的化学能转化为高温燃气的热能，形成温度和温度场均满足要求的燃气，然后送到透平中去做功。燃烧室在结构上一般由外壳、火焰筒和过渡段等部分组成，其中火焰筒与过渡段通过设置密封环实现柔性连接，在工作过程中，该连接结构允许火焰筒与过渡段之间因热膨胀产生的相互运动，且该密封环接近高温燃气，经受燃烧流道内侧燃气的高温高压，使其存在高的温度梯度与压力变化，如不能得到有效冷却，在高温和摩擦的双重作用下，密封环极容易产生磨损和高温氧化破坏，直接影响到燃烧室的寿命与检修周期等。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种有效冷却密封环且结构简单的燃烧室火焰筒与过渡段的连接结构，以解决现有燃烧室火焰筒与过渡段的连接结构处密封环易被磨损和高温氧化的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种燃烧室火焰筒与过渡段连接结构，包括：

火焰筒，所述火焰筒的后端直径大于前端直径；

环形挡板，所述环形挡板与所述火焰筒的内壁连接，并与所述火焰筒后端的内壁形成第一腔室；

过渡段，所述过渡段***于所述第一腔室内，且所述过渡段与所述火焰筒的内壁形成第一间隙，所述过渡段和环形挡板形成第二间隙；

第一密封环，所述第一密封环的纵向截面为圆弧状，且所述第一密封环的弧面上绕轴向设有多个用于通气的第一长孔；

所述第一密封环套设于所述过渡段上，第一密封环的固定端与所述过渡段固定连接，第一密封环的自由端与所述过渡段接触连接，所述第一密封环的弧顶与所述火焰筒的内壁接触连接，所述第一密封环与过渡段之间形成第二腔室。

优选地，所述第一长孔贯穿第一密封环的自由端。

优选地，所述第一间隙大于所述第二间隙。

优选地，所述第一密封环外还套设有与所述第一密封环结构相同的第二密封环，所述第二密封环的固定端与所述第一密封环的固定端固定连接，所述第二密封环的自由端与所述第一密封环的自由端接触连接，所述第二密封环的弧顶与所述火焰筒的内壁接触连接，且所述多个第一长孔与多个第二长孔交错排布。

优选地，所述第二腔室内，过渡段上绕其中心轴线均匀设置有多个第一进气孔。

优选地，所述第一腔室的外壁上绕绕所述火焰筒的中心轴线均匀设置多个第二进气孔。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明实施例提供的燃烧室火焰筒与过渡段连接结构，包括火焰筒、过渡段、第一密封环和环形挡板，其中，火焰筒的后端直径大于前端直径，环形挡板与火焰筒的前端的内壁连接，并与火焰筒的内壁形成第一腔室，过渡段***到第一腔室内，过渡段与火焰筒的内壁形成第一间隙，与环形挡板的外壁形成第二间隙，第一密封环套设于过渡段上，并位于第一间隙内，所述第一密封环的纵向截面为圆弧状，且第一密封环的弧面上绕所述第一密封环的中心轴线设有多个用于通气的第一长孔，冷却空气从第一间隙进入，然后通过第一长孔进入第二腔室和第一腔室，最后流经第二间隙后与高温燃气汇合，使第一密封环得到有效冷却，并与高温燃气实现隔离，避免第一密封环在高温下发生摩擦，有效降低第一密封环的磨损和高温氧化程度。

附图说明

图1是本发明实施例一燃烧室火焰筒与过渡段的连接结构的剖视示意图；

图2是本发明实施例一第一密封环的结构示意图；

图3是本发明实施例二燃烧室火焰筒与过渡段的连接结构的剖视示意图；

图4是本发明实施例二燃烧室火焰筒与过渡段的连接结构的立体剖视示意图；

图5是本发明实施例二第二密封环的结构示意图；

图6是本发明实施例三燃烧室火焰筒与过渡段的连接结构的剖视示意图；

图7是本发明实施例三燃烧室火焰筒与过渡段的连接结构的立体剖视示意图。

图中：1：火焰筒；11：第二进气孔；2：过渡段；21：第一进气孔；3：第一密封环；31：第一密封环固定端；32：第一密封环自由端；33：第一长孔；4：第二密封环；41：第二密封环固定端；42：第二密封环自由端；43：第二长孔；5：环形挡板；6：第一腔室；7：第二腔室；8：冷却空气；9：高温燃气。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的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。

在本发明的描述中，需要说明的是，“火焰筒的后端”是指与过渡段连接的一端，“顶”、“底”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例一

如图1和图2所示，本发明实施例提供的燃烧室火焰筒与过渡段连接结构，包括火焰筒1、过渡段2、第一密封环3和环形挡板5，其中，火焰筒1的后端直径大于前端直径，环形挡板5与火焰筒1的前端的内壁连接，与火焰筒1的内壁形成第一腔室6，过渡段2***到第一腔室6内，过渡段2与火焰筒的内壁形成第一间隙，与环形挡板5的外壁形成第二间隙，第一密封环3套设于过渡段2上，并位于第一间隙中，所述第一密封环3的纵向截面为圆弧状，且第一密封环3的弧面上所述第一密封环的中心轴线绕设有多个用于通气的第一长孔33，第一密封环的固定端31与固定在过渡段2上，第一密封环的自由端32与过渡段2接触连接，第一密封环的弧顶与火焰筒后端的内壁接触连接，使第一密封环3与过渡段2之间形成第二腔室，在第一密封环3受到压力时，第一密封环的自由端32可以在过渡段2上一定范围内移动，减少应力对部件的损害，第一密封环3使火焰筒1和过渡段2实现柔性连接，并起到一定的密封作用，环形挡板5与火焰筒1形成第一腔室6，并在一定范围内将高温燃气9与过渡段2和第一密封环3隔开，减少高温对第一密封环3的作用，同时冷却空气8从第一间隙进入，然后通过第一长孔33进入第二腔室7和第一腔室6，最后流经第二间隙后与高温燃气9汇合，并与高温燃气实现隔离，使第一密封环3得到有效冷却，避免第一密封环3在高温下发生摩擦，有效降低第一密封环3的磨损和高温氧化程度。

为了进一步加强冷却效果，优选地，第一间隙大于第二间隙，使在允许的范围内，冷却空气8进入量增加，并在流经第二间隙时产生一定的加速度，进一步加强了对第一密封环3的冷却效果。

为了减少第一密封环的应力集中，增加第一密封环3的使用寿命，优选地，如图2所示，使第一长孔33贯穿第一密封环的自由端32，使第一密封环的自由端32被多个第一长孔33分隔成多个密封片，即第一长孔33从第一密封环的自由端32向第一密封环的固定端31方向延伸，但不到第一密封环的固定端31的边界，第一密封环的自由端32被多个第一长孔33分隔成多个密封片，第一密封环的固定端31依然为一体。

使用时，火焰筒1与过渡段2之间会相互运动，对第一密封环3产生摩擦力，冷却空气8从第一间隙进入，然后通过第一长孔33进入第二腔室7和第一腔室6，到达第一腔室6的尽头后，受火焰筒1的内壁作用改变方向，流经第二间隙后与高温燃气9汇合，使第一密封环3得到有效冷却，同时流经第二间隙的冷气流在一定范围内将高温燃气9与过渡段2和第一密封环3隔开，减少高温对第一密封环3的作用，避免第一密封环3在高温下发生摩擦，有效降低第一密封环3的磨损和高温氧化程度。

实施例二

如图3-5所示，本实施例二与实施例一基本相同，相同之处不再赘述，不同之处在于：在第一密封环3外还套设有第二密封环4，第二密封环4与第一密封环3结构相同，第二密封环的固定端41与第一密封环的固定端31固定连接，第二密封环的自由端42与第一密封环的自由端32接触连接，第二密封环的弧顶与火焰筒的内壁接触连接，且第二密封环4上的多个第二长孔43与第一密封环3的多个第一长孔33交错排布，便于更好的控制燃烧室火焰筒与过渡段连接的密封程度，且双层密封环的设置增加了密封环的刚度。

为了更进一步的增加对第一密封环3和第二密封环4的冷却效果，优选地，如图3和图4所示，在第二腔室7内，过渡段2上绕其中心轴线均匀设置有多个第一进气孔21，使冷却空气8形成两个流路，第一个流路是冷却空气8从第一间隙进入，然后通过第一长孔33和第二长孔43进入第一腔室6，然后到达第一腔室6的尽头后，在火焰筒1的内壁作用改变方向，流经第二间隙后与高温燃气9汇合；第二个流路是冷却空气8从第一间隙进入，然后通过第一长孔33和第二长孔43进入第二腔室7，然后通过第一进气孔21流入第二间隙，然后与高温燃气9汇合。

实施例三

如图6和图7所示，本实施例三与实施例二基本相同，相同之处不再赘述，不同之处在于：取消第一进气孔21的设置，在第一腔室6的外壁上绕所述火焰筒1的中心轴线均匀设置多个第二进气孔11，以增加冷却空气8的进气量，使冷却空气8形成两个流路，第一个流路是冷却空气8从第一间隙进入，然后通过第一长孔33和第二长孔43进入第一腔室6，然后到达第一腔室6的尽头后，在火焰筒1的内壁作用改变方向，流经第二间隙后与高温燃气9汇合；第二个流路是冷却空气8从第二进气孔11进入第一腔室6，然后与从第一间隙进入的冷却空气8汇合后流入第二间隙，最后与高温燃气9汇合，增加了冷却空气8的比例，进一步加强对第一密封环3和第二密封环4的冷却效果。

综上所述，本发明实施例提供的燃烧室火焰筒与过渡段连接结构，包括火焰筒、过渡段、第一密封环和环形挡板，其中，火焰筒的后端直径大于前端直径，环形挡板与火焰筒的前端的内壁连接，并与火焰筒的内壁形成第一腔室，过渡段***到第一腔室内，且过渡段与火焰筒和环形挡板都不接触，与火焰筒的内壁形成第一间隙，与环形挡板的外壁形成第二间隙，第一密封环套设于过渡段上，位于第一间隙内，且所述第一密封环的截面为圆弧状，且第一密封环的弧面上绕所述第一密封环的中心轴线设有多个用于通气的第一长孔，冷却空气从第一间隙进入，通过第一长孔进入第二腔室和第一腔室，最后流经第二间隙后与高温燃气汇合，并与高温燃气实现隔离，使第一密封环得到有效冷却，避免第一密封环在高温下发生摩擦，有效降低第一密封环的磨损和高温氧化程度。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种燃烧室火焰筒与过渡段连接结构，其特征在于：包括：

火焰筒，所述火焰筒的后端直径大于前端直径；

环形挡板，所述环形挡板与所述火焰筒的内壁连接，并与所述火焰筒后端的内壁形成第一腔室；

过渡段，所述过渡段***于所述第一腔室内，且所述过渡段与所述火焰筒的内壁形成第一间隙，所述过渡段和环形挡板形成第二间隙；

第一密封环，所述第一密封环的纵向截面为圆弧状，且所述第一密封环的弧面上绕所述第一密封环的中心轴线设有多个用于通气的第一长孔；

所述第一密封环套设于所述过渡段上，第一密封环的固定端与所述过渡段固定连接，第一密封环的自由端与所述过渡段接触连接，所述第一密封环的弧顶与所述火焰筒的内壁接触连接，所述第一密封环与过渡段之间形成第二腔室。

2.根据权利要求1所述的燃烧室火焰筒与过渡段连接结构，其特征在于：所述第一长孔贯穿第一密封环的自由端。

3.根据权利要求1所述的燃烧室火焰筒与过渡段连接结构，其特征在于：所述第一间隙大于所述第二间隙。

4.根据权利要求1或2所述的燃烧室火焰筒与过渡段连接结构，其特征在于：所述第一密封环外还套设有与所述第一密封环结构相同的第二密封环，所述第二密封环的固定端与所述第一密封环的固定端固定连接，所述第二密封环的自由端与所述第一密封环的自由端接触连接，所述第二密封环的弧顶与所述火焰筒的内壁接触连接，且所述多个第一长孔与多个第二长孔交错排布。

5.根据权利要求4所述的燃烧室火焰筒与过渡段连接结构，其特征在于：所述第二腔室内，过渡段上绕其中心轴线均匀设置有多个第一进气孔。

6.根据权利要求4所述的燃烧室火焰筒与过渡段连接结构，其特征在于：所述第一腔室的外壁上绕所述火焰筒的中心轴线均匀设置多个第二进气孔。