CN110863863A - 一种燃气轮机带蓖齿封严的动叶护环结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种燃气轮机带蓖齿封严的动叶护环结构，包括护环基体、分别设置在护环基体两端的挂钩结构以及设置在所述护环基体底面的护环型面，护环型面上设置有蓖齿结构；蓖齿结构包括至少一个设置在所述护环型面上的蓖齿，护环型面上开设有与所述蓖齿相适配的凹槽，蓖齿的一端配合连接在所述凹槽内，蓖齿结构的另一端与所述护环型面的表面焊接。护环与上游相邻静叶端壁有冷却空气流出，对护环型面形成冷却空气覆盖保护作用。该护环结构在不改变已有动叶叶顶结构的情况下，通过护环型面上设置的蓖齿结构，使得主流燃气在流经动叶顶部间隙时，减少了主流燃气在动叶叶顶间隙的泄漏流量，从而减小叶顶间隙气动损失，提高燃气轮机性能。

Description

一种燃气轮机带蓖齿封严的动叶护环结构
技术领域
本发明涉及燃气轮机技术领域，具体涉及一种燃气轮机带蓖齿封严的动叶护环结构。
背景技术
随着燃气轮机透平进口温度的不断提高，透平叶片所面临的热负荷环境更加恶劣。为了保证高温透平叶片的合理使用寿命，需要对其进行有效地冷却。其中，尤其以高温透平动叶片的冷却形式最为复杂，其叶顶通常有较多的气膜冷却孔结构。另一方面，为了避免高速旋转的动叶与静止状态的气缸发生剐蹭，动叶叶顶通常都留有一定的间隙，由此导致部分主流燃气通过叶顶间隙流动，没有实现做功，造成较大的气动损失，同时，主流燃气的间隙流动还会引起复杂的流动掺混，造成额外的气动损失，然而现有结构中，由于高温透平动叶的叶顶存在大量的气膜冷却孔结构，使得动叶叶顶无法设计蓖齿结构，从而无法避免上述缺陷，降低了燃气轮机的使用性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃气轮机带蓖齿封严的动叶护环结构，以解决现有燃气轮机气动损失大、使用性能低的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种燃气轮机带蓖齿封严的动叶护环结构，包括护环基体、分别设置在所述护环基体两端的挂钩结构以及设置在所述护环基体底面的护环型面，所述护环型面上设置有蓖齿结构；
所述蓖齿结构包括至少一个设置在所述护环型面上的蓖齿，所述护环型面上开设有与所述蓖齿相适配的凹槽，所述蓖齿的一端配合连接在所述凹槽内，所述蓖齿结构的另一端与所述护环型面的表面焊接。
进一步，燃气轮机内具有静叶，所述护环基体与所述静叶端壁之间具有供冷空气流出的间隙，且通过该间隙使得冷空气流出并覆盖护环型面和蓖齿结构。
进一步，所述挂钩结构包括设置在所述护环基体上的固定件以及垂直连接在所述固定件上的挂钩件，所述挂钩件朝向护环基体的端面方向设置，且所述挂钩件与所述护环基体之间形成有固定沟槽。
进一步，所述蓖齿为圆环形结构，在该圆环形结构的圆周方向上为连续性结构或间断结构。
进一步，相邻所述蓖齿的端部与动叶叶顶之间的间隙相同或不同。
进一步，所述蓖齿为翅片结构或肋片结构。
进一步，所述蓖齿采用软质合金制成。
进一步，所述蓖齿表面喷涂有耐高温氧化层和耐腐蚀层。
本发明具有以下有益效果：本发明所提供的一种燃气轮机带蓖齿封严的动叶护环结构，其结构简单，使用性能好，该护环结构在不改变已有动叶叶顶结构的情况下，通过护环型面上设置的蓖齿结构，使得主流燃气在流经动叶顶部间隙时，由于蓖齿结构的阻碍作用，减少了主流燃气在动叶叶顶间隙的泄漏流量，从而减小叶顶间隙气动损失，增强透平做功能力，提高燃气轮机性能；通过护环基体与上游相邻静叶端壁间的间隙设置，使得间隙有冷却空气流出并结合动叶叶顶气膜孔中流出的冷却空气，共同对蓖齿结构和护环型面进行冷却保护，防止蓖齿结构在主流燃气的作用下发生高温氧化或烧蚀；蓖齿结构采用软质合金制造，允许动叶在旋转时与蓖齿结构发生剐蹭，而不损伤动叶；蓖齿表面可以根据需要喷涂有耐高温氧化和腐蚀的涂层。
附图说明
图1为本发明中燃气轮机的透平静叶、动叶及护环结构连接配合示意图；
图2为图1中A处护环结构示意图；
图3为本发明中蓖齿与护环型面连接结构示意图；
图1至图3中所示附图标记分别表示为：1-护环基体，2-挂钩结构，3-护环型面，4-蓖齿，5-凹槽，6-静叶，20-固定件，21-挂钩件，22-固定沟槽，7-动叶，10-气缸。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1至图3所示，一种燃气轮机带蓖齿封严的动叶护环结构，包括护环基体1、分别设置在护环基体1两端的挂钩结构2以及设置在护环基体1底面的护环型面3，护环型面3上设置有蓖齿结构。
挂钩结构2用于安装定位在燃气轮机气缸10上。护环型面3与燃气轮机的动叶7相对应，该蓖齿结构的设置，既没有改变燃气轮机动叶7叶顶的设计，又减少主流燃气动叶叶顶间隙的泄漏量。该蓖齿结构包括至少一个设置在所述护环型面3上的蓖齿4，护环型面3上开设有与蓖齿4相适配的凹槽5，蓖齿4的一端配合连接在凹槽5内，蓖齿结构的另一端与所述护环型面3的表面焊接，其采用氩弧焊或钎焊焊接，从而增加了主流燃气沿动叶7叶顶与护环之间流动的阻力，减小了主流燃气在动叶7叶顶间隙的泄漏流量，减小气动损失，提高燃气轮机性能。
燃气轮机内具有静叶6，护环基体1与静叶6端壁之间具有供冷空气流出的间隙，且通过该间隙使得冷空气流出并覆盖护环型面3和蓖齿结构。且动叶7的叶顶具有多个气膜冷却孔，从该孔中喷出冷却空气。通过护环基体1与上游相邻静叶6端壁间的间隙设置，使得间隙有冷却空气流出并结合动叶7叶顶气膜孔中流出的冷却空气，共同对蓖齿结构和护环型面3进行冷却保护，防止蓖齿结构在主流燃气的作用下发生高温氧化或烧蚀。并且通过该蓖齿结构，使冷却空气在护环型面3上分布更为均匀，具有更好的冷气覆盖效果。
为了提高挂钩结构2的安装可靠性能，本发明中，挂钩结构2包括设置在所述护环基体1上的固定件20以及垂直连接在固定件20上的挂钩件21，挂钩件21朝向护环基体1的端面方向设置，且挂钩件21与护环基体1之间形成有固定沟槽22。固定沟槽22起到多个方向上的限位固定作用，在该固定沟槽22处配合连接环11固定在气缸上，实现与燃气轮机的透平气缸10的稳固连接。
蓖齿结构包括至少一个设置在所述护环型面3上的蓖齿4，蓖齿4为圆环形结构，在该圆环形结构的圆周方向上为连续性结构或间断结构。根据动叶7在运行过程中的膨胀伸长量来设计所述蓖齿的端部与动叶叶顶之间的间隙，该间隙可以相同，也可以为不同，以实现最佳的封严效果。
为了避免旋转的动叶7与蓖齿结构发生剐蹭而损坏动叶7叶顶，蓖齿4采用软质合金材料加工。
为了降低动叶7护环及蓖齿结构的温度，在护环型面3及蓖齿结构表面喷有抗氧化涂层和隔热涂层(TBC)，这种涂层可进一步降低动叶7护环及蓖齿结构的温度，提高使用寿命。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种燃气轮机带蓖齿封严的动叶护环结构，其特征在于，包括护环基体(1)、分别设置在所述护环基体(1)两端的挂钩结构(2)以及设置在所述护环基体(1)底面的护环型面(3)，所述护环型面(3)上设置有蓖齿结构；
所述蓖齿结构包括至少一个设置在所述护环型面(3)上的蓖齿(4)，所述护环型面(3)上开设有与所述蓖齿(4)相适配的凹槽(5)，所述蓖齿(4)的一端配合连接在所述凹槽(5)内，所述蓖齿结构的另一端与所述护环型面(3)的表面焊接。
2.根据权利要求1所述的一种燃气轮机带蓖齿封严的动叶护环结构，其特征在于，燃气轮机内具有静叶(6)，所述护环基体(1)与所述静叶(6)端壁之间具有供冷空气流出的间隙，且通过该间隙使得冷空气流出并覆盖护环型面(3)和蓖齿结构。
3.根据权利要求1所述的一种燃气轮机带蓖齿封严的动叶护环结构，其特征在于，所述挂钩结构(2)包括设置在所述护环基体(1)上的固定件(20)以及垂直连接在所述固定件(20)上的挂钩件(21)，所述挂钩件(21)朝向护环基体(1)的端面方向设置，且所述挂钩件(21)与所述护环基体(1)之间形成有固定沟槽(22)。
4.根据权利要求1所述的一种燃气轮机带蓖齿封严的动叶护环结构，其特征在于，所述蓖齿(4)为圆环形结构，在该圆环形结构的圆周方向上为连续性结构或间断结构。
5.根据权利要求1所述的一种燃气轮机带蓖齿封严的动叶护环结构，其特征在于，相邻所述蓖齿(4)的端部与动叶(7)叶顶之间的间隙相同或不同。
6.根据权利要求1至5任一项所述的一种燃气轮机带蓖齿封严的动叶护环结构，其特征在于，所述蓖齿(4)为翅片结构或肋片结构。
7.根据权利要求6所述的一种燃气轮机带蓖齿封严的动叶护环结构，其特征在于，所述蓖齿(4)采用软质合金制成。
8.根据权利要求7所述的一种燃气轮机带蓖齿封严的动叶护环结构，其特征在于，所述蓖齿(4)表面喷涂有耐高温氧化层和耐腐蚀层。
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