一种挂钩及隔热结构的制作方法

1.本实用新型涉及隔热瓦固定技术领域，具体涉及一种挂钩及隔热结构。


背景技术：

2.工业重型f级燃气轮机的环形燃烧室内部一般通过陶瓷隔热瓦来保护金属缸体。为了将陶瓷隔热瓦固定在燃烧室的金属缸壁上，需要一种用高温镍基合金制作的挂钩将隔热瓦固定在燃烧室缸体上。由于挂钩工作在高温环境下，需要冷却空气对其进行冷却，以减弱或消除高温对挂钩固定隔热瓦的影响。
3.如图4、图5和图6所示，现有的挂钩100包括一固定部110和一夹持部120，夹持部120连接于固定部110的一端，固定部110的另一端设有锁紧销孔150，将固定部110滑入燃烧室缸体300的滑槽中，用定位销400将固定部110与燃烧室缸体300固定连接。夹持部120包括依次连接的夹钳段121、第一连接段122、弯折段123和第二连接段124，第二连接段124连接于弯折段123和固定部110之间。使用挂钩100对隔热瓦200进行固定时，将夹钳段121夹钳于隔热瓦200的侧钩槽210中，通过第一连接段122的机械变形将隔热瓦200“夹紧”在燃烧室缸体300上；相邻两块隔热瓦200的侧钩槽210形成气室220，燃烧室缸体300上设有冷却气体通道310,冷却气体从冷却气体通道310流入气室220内，用于对挂钩100进行冷却。
4.在机组运行过程中，随着两块相邻的陶瓷瓦块边角在高温高速的热燃气冲刷下，因氧化和磨损等原因，隔热瓦块之间的间隙会逐渐变大，挂钩折弯段上表面会逐渐暴露在热燃气的侵蚀中，而现有的冷却气体流无法对折弯段顶部进行有效的冷却。挂钩折弯段同时承受机械应力和热应力，逐渐出现烧蚀经常。夹持部120烧蚀会导致挂钩100对隔热瓦200的固定失效，进而导致隔热瓦200的脱落。随着燃气轮机性能参数的提高，透平入口温度越来越高，用来固定隔热瓦200的挂钩100出现烧蚀失效的现象越来越频繁。但为了提高燃机效率，用于冷却挂钩100的冷却空气需要朝着减少的方向进行设计。
5.公告号为cn1818527b的专利文献公开了一种热屏，该热屏包括固定部段和固定件头部，固定部段上设有用于冷却流体对固定件头部进行冷却的通孔；通过提高固定部头部的内侧面的冷却效果，降低热屏的烧蚀。公告号为cn107208892b的专利文献公开了一种用于燃气轮机燃烧室的隔热瓦的支撑构件，该支撑构件包括细长板和结合头，结合头的外表面涂覆有保护性覆层。通过保护性覆层的隔热功能降低热燃气对结合头的烧蚀，从而延长支撑构件的使用寿命。
6.但上述两种方式都无法杜绝挂钩夹持部烧蚀现象的产生，对挂钩的使用寿命提高有限。


技术实现要素：

7.具体分析夹持部失效的原因有二：一是挂钩通过夹钳段的机械变形施加预紧力锁紧隔热瓦，挂钩的应力集中在第一连接段；热燃气对第一连接段的烧蚀作用使得第一连接段温度升高直至变形，进而导致夹钳段对隔热瓦的预紧力减小，使得挂钩对隔热瓦的固定
失效；或者随着第一连接段温度的升高，第一连接段在热应力和机械应力的双重作用下断裂，从而导致挂钩对隔热瓦的固定失效。二是热燃气的烧蚀作用使得夹持部从夹钳段到第一连接段慢慢烧熔，进而导致挂钩对隔热瓦的固定失效。
8.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种挂钩，以解决现有挂钩因烧蚀而失效的技术问题。
9.本实用新型所采用的技术方案为：一种挂钩，所述挂钩用于将隔热瓦固定于燃烧室缸体上，包括：
10.一固定部，所述固定部用于与所述燃烧室缸体连接；
11.一夹持部，所述夹持部连接于所述固定部的一端，用于与所述隔热瓦连接并对所述隔热瓦进行固定；
12.一隔热部，所述隔热部用于将所述夹持部和热燃气隔离开；
13.所述隔热部设置于所述夹持部背离所述固定部的一侧，所述隔热部与所述夹持部之间形成一冷却间隙，所述冷却间隙用于通入冷却气体并冷却所述夹持部和所述隔热部。
14.优选的，所述隔热部上设有连通孔，所述连通孔用于连通所述冷却间隙与相邻两个所述隔热瓦的侧钩槽组成的气室，以使冷却气体流经所述冷却间隙并进入所述气室。
15.优选的，所述夹持部包括夹钳段、第一连接段、弯折段和第二连接段，所述夹钳段用于夹钳于所述隔热瓦的侧钩槽内，并对所述隔热瓦进行径向固定；所述第一连接段连接于所述夹钳段和所述弯折段之间；所述弯折段用于与所述隔热瓦的端部抵接，并对所述隔热瓦进行轴向限位；所述第二连接段连接于所述弯折段和所述固定部之间；
16.所述隔热部包括隔热弹片，所述隔热弹片的一端与所述夹钳段固定连接，另一端可在外力作用下产生弹性形变并靠近所述弯折段，所述隔热弹片与所述夹持部之间形成所述冷却间隙。
17.优选的，所述连通孔设置于所述隔热弹片靠近所述夹钳段的一端。
18.优选的，所述连通孔沿所述隔热弹片宽度方向线性均布于所述隔热弹片上，以使所述夹钳段与所述热燃气之间形成冷气墙。
19.优选的，所述隔热弹片包括隔热段和形变段，所述隔热段的一端与所述夹钳段连接，所述形变段设置于所述弯折段背离所述固定部的一侧，相邻两个所述隔热弹片的形变段抵接变形后可分隔所述热燃气和所述冷却气体。
20.优选的，所述连通孔为圆孔、椭圆孔或方孔中任意一种；
21.所述连通孔的出风方向垂直所述隔热弹片外表面；或者
22.所述连通孔的出风方向朝向所述隔热瓦的侧钩槽槽底。
23.优选的，所述隔热弹片与所述夹钳段一体成型；或者
24.所述隔热弹片的一端与所述夹钳段焊接固定连接。
25.优选的，沿冷却气体流动方向，所述冷却间隙的截面积逐渐变窄。
26.本实用新型的另一目的在于提供一种隔热结构，包括上述的一种挂钩，还包括所述燃烧室缸体和所述隔热瓦，所述挂钩有两个，所述隔热瓦有两个；所述挂钩的所述固定部安装于所述燃烧室缸体上的滑槽内，所述挂钩的所述夹持部一一对应夹钳于所述隔热瓦的侧钩槽内；两个所述挂钩的所述隔热部抵接连接，且所述两个挂钩的所述冷却间隙通过连通孔与相邻两个所述隔热瓦的侧钩槽形成的气室连通。
27.本实用新型的有益效果：
28.1、本实用新型在挂钩的夹持部的外侧设有隔热部，通过隔热部对热燃气的阻隔作用，使热燃气与夹持部分隔开，实现了挂钩的机械应力集中区与热应力区的分离，从而降低了热燃气对夹持部的烧蚀作用；本实用新型在隔热部与夹持部之间形成有冷却间隙，通过流入冷却间隙内的冷却气体对夹持部和隔热部进行冷却，可降低隔热部与夹持部之间热传递对夹持部造成的烧蚀作用，同时还能降低热燃气对隔热部的烧蚀作用，进而延长挂钩的使用寿命。
29.2、本实用新型在隔热部上设有连通孔，通过连通孔对冷却间隙和气室的连通作用，使得由燃烧室缸体的冷却气体通孔流入的冷却气体通过冷却间隙流入气室，实现夹持部外表面和隔热部内表面的冷却，可大大降低热燃气对夹持部和隔热部的烧蚀作用。
30.3、本实用新型中的隔热部包括隔热弹片，将挂钩钩住隔热瓦的侧钩槽后，相邻两个挂钩的隔热弹片弹性抵接，用于封堵热燃气与冷却气体之间的连通通道，使得冷却气体全部通过夹持部和隔热部之间的冷却间隙流入气室，从而提高冷却气体对夹持部和隔热部的冷却效果，实现冷却气体最大程度的利用。
31.4、本实用新型将连多个通孔线性设置在隔热部与制动相连的一端，使得连通孔流出的冷却气体可在夹持部与热燃气之间形成一气墙，通过该气墙对夹持部和热燃气的分隔作用，进一步降低的热燃气对夹持部的烧蚀作用。
附图说明
32.图1为本实用新型的挂钩的结构示意图；
33.图2为本实用新型的挂钩的主视图；
34.图3为本实用新型的隔热结构的结构示意图；
35.图4为现有挂钩的结构示意图；
36.图5为现有挂钩与隔热瓦的连接示意图；
37.图6为现有隔热结构的结构示意图。
38.图中附图标记说明：
39.100、挂钩；
40.110、固定部；
41.120、夹持部；
42.121、夹钳段；
43.122、第一连接段；
44.123、弯折段；
45.124、第二连接段；
46.130、隔热部；
47.131、隔热弹片；
48.132、连通孔；
49.133、隔热段；
50.134、形变段；
51.140、冷却间隙；
52.150、锁紧销孔；
53.200、隔热瓦；
54.210、侧钩槽；
55.220、气室；
56.300、燃烧室缸体；
57.310、冷却气体通道；
58.400、定位销。
具体实施方式
59.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。
60.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
61.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
62.此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
63.实施例，如图1-图3所示，一种挂钩，该挂钩100用于将隔热瓦200固定连接于燃烧室缸体300上；该挂钩100包括：
64.一固定部110，该固定部110用于与燃烧室缸体300连接；
65.一夹持部120，该夹持部120连接于固定部110的一端，用于与隔热瓦200连接并对隔热瓦200进行夹紧固定；
66.一隔热部130，该隔热部130设置于夹持部120背离固定部110的一侧，用于将夹持部120和热燃气隔离开；在隔热部130与夹持部120之间形成一冷却间隙140，该冷却间隙140用于通入冷却气体并冷却夹持部120和隔热部130。需要说明的是，图3和图6中，中心点划线箭头表示热燃气流动方向；虚线箭头表示冷却气体流动方向。
67.本技术在挂钩100的夹持部120的外侧设有隔热部130，通过隔热部130对热燃气的阻隔作用，使热燃气与夹持部120分隔开，实现了挂钩100的机械应力集中区与热应力区的分离，从而降低了热燃气对夹持部120的烧蚀作用；本技术在隔热部130与夹持部120之间形成有冷却间隙140，通过流入冷却间隙140内的冷却气体对夹持部120和隔热部130进行冷却，可降低隔热部130与夹持部120之间热传递对夹持部120造成的烧蚀作用，同时还能降低热燃气对隔热部130的烧蚀作用，进而延长挂钩100的使用寿命。
68.在一具体实施例中，如图1所示，在隔热部130上设有至少一个连通孔132，该连通
孔132用于连通冷却间隙140与相邻两个隔热瓦200的侧钩槽210组成的气室220，以使至少部分冷却气体流经冷却间隙140并进入气室220，实现夹持部120外侧面的冷却。如此设置，在隔热部130上设置连通孔132，通过连通孔132将冷却间隙140和相邻两个隔热瓦200之间的气室220连通，使得由燃烧室缸体300上冷却气体通道310进入燃烧室缸体300的滑槽内的冷却气体，至少部分流经冷却间隙140和连通孔132并进入气室220，在冷却气体流经冷却间隙140时，可同时对夹持部120的外侧面和隔热部130的内侧面进行冷却，从而降低热燃气对夹持部120的烧蚀，并延长挂钩100的使用寿命，保证挂钩100对隔热瓦200的固定效果。
69.在一具体实施例中，如图2所示，夹持部120包括夹钳段121、第一连接段122、弯折段123和第二连接段124，夹钳段121用于夹钳于隔热瓦200的侧钩槽210内，并对隔热瓦200进行径向夹紧固定，此处的径向指环形燃烧室的径向；第一连接段122连接于夹钳段121和弯折段123之间；弯折段123用于与隔热瓦200的端部抵接，并对隔热瓦200进行轴向限位制动，此处的轴向指环形燃烧室的轴向；第二连接段124连接于弯折段123和固定部110之间。隔热部130包括一隔热弹片131，该隔热弹片131设置于夹持部120的夹钳段121、第一连接段122和弯折段123的外侧，且隔热弹片131的一端与夹钳段121固定连接，另一端可在外力作用下产生弹性形变并靠近弯折段123，在隔热弹片131与夹持部120的夹钳段121、第一连接段122和弯折段123之间形成冷却间隙140。如此设置，将隔热部130设置成隔热弹片131，既可以在夹持部120于隔热弹片131之间形成冷却间隙140，又可在挂钩100对隔热瓦200进行固定时，通过相邻两个挂钩100的隔热弹片131之间的挤压作用，使得隔热弹片131发生弹性形变，使得两个隔热弹片131之间紧密接触，进而封堵热燃气与冷却气体之间的连通通道，使得由燃烧室缸体300流入的冷却气体全部通过夹持部120和隔热部130之间的冷却间隙140并流入气室220，从而提高冷却气体对夹持部120和隔热部130的冷却效果，实现冷却气体最大程度的利用，减少冷却气体的浪费，实现冷却气体用量的减少。
70.在一具体实施例中，如图1、图3所述，连通孔132设置于隔热弹片131靠近夹钳段121的一端。如此设置，将连通孔132设置在隔热弹片131靠近夹钳段121的一端，可最大程度延长冷却气体在冷却间隙140内的流动路径和流动时长，进而提高冷却气体对夹持部120和隔热弹片131的冷却效果；同时将连通孔132设置在隔热弹片131靠近夹钳段121的一端，还可以增大流经连通孔132进入气室的冷却气体与热燃气的间距，进而降低冷却气体对隔热瓦200内侧热燃气的影响，从而提高燃机效率。
71.在一具体实施例中，如图1、图3所示，多个连通孔132沿隔热弹片131的宽度方向线性均布于隔热弹片131上，以使夹钳段121与热燃气之间形成冷气墙。如此设置，将多个连通孔132沿隔热弹片131的宽度方向线性排布于隔热弹片131与夹钳段121相连的一端，可使冷却间隙140内的冷却气体经连通孔132流入气室220后，可在夹持部120的夹钳段121与气室220的热燃气之间形成一道非连续的气墙，该气墙对夹持部120的夹钳段121和气室220内的热燃气具有分隔作用，用于阻挡热燃气朝向夹持部120的夹钳段121移动，从而降低热燃气对夹持部120的夹钳段121的烧蚀作用，实现对整个夹持部120的冷却保护，有效延长挂钩100的使用寿命。
72.在一具体实施例中，如图2所示，该隔热弹片131包括一隔热段133和一形变段134，隔热段133设置于夹持部120的夹钳段121和第一连接段122的外侧，且隔热段133的一端与夹钳段121固定连接；形变段134设置于弯折段123的外侧并与隔热段133的另一端连接，也
就是形变段134设置于弯折段123背离固定部110的一侧；挂钩100将隔热瓦200固定连接于燃烧室缸体300上后，相邻两个挂钩的隔热弹片131的形变段134相互挤压变形并紧密抵接，实现热燃气和冷却气体分隔，不仅杜绝了冷却气体与热燃气的直接接触，减少了冷却气体的用量，还可使冷却气体全部流入冷却间隙，实现冷却气体的引流和导向，用于对夹持部120和隔热部130进行冷却。
73.在一具体实施例中，如图1所示，连通孔132可为圆孔、椭圆孔或方孔中任意一种；且连通孔132的出风方向垂直隔热弹片131外表面，或者连通孔132的出风方向朝向隔热瓦200的侧钩槽210槽底。如此设置，通过对连通孔132出风方向的设置，可使连通孔132流入气室220的冷却气体形成的气墙对夹持部120的夹钳段121和热燃气的分隔效果更佳。
74.在一具体实施例中，如图1所示，隔热弹片131与夹钳段121可采用增材制造方法一体成型；或者隔热弹片131的一端与夹钳段121焊接固定连接；具体为：挂钩100可以采用钣金件轧制成型，隔热弹片131可以通过合适的焊接工艺，如：电阻焊，将隔热弹片131和夹持部120的夹钳段121连接在一起。
75.在一具体实施例中，如图2、图3所示，沿冷却气体流动方向，冷却间隙140的逐渐变窄，也就是从隔热弹片131远离夹钳段121的一端到隔热弹片131靠近夹钳段121的一端，冷却间隙140的逐渐变窄。如此设置，将冷却间隙140设置成越来越窄的形式，可使冷却间隙140内的冷却气体的流动速度越来越快，进而提高夹持部120的冷却效果，并使得夹持部120各处的冷却效果较为均匀。
76.一种隔热结构，如图3所示，包括上述的挂钩100，还包括燃烧室缸体300和隔热瓦200，挂钩100有两个，隔热瓦200有两个，挂钩100的固定部110插接于燃烧室缸体300上的滑槽内，并通过定位销400固定；挂钩100的夹持部120一一对应夹钳于隔热瓦200的侧钩槽210内，两个挂钩100的隔热部130相互抵接，且隔热部130上的连通孔132连通挂钩100的冷却间隙140和相邻两块隔热瓦200之间的气室220。如此设置，通过相邻两个挂钩100的隔热部130之间抵接密封，不仅实现对挂钩100的夹持部120的保护，还实现冷却气体的约束与引导，使得冷却气体流经冷却间隙140和连通孔132并进入气室220，实现冷却气体对挂钩100的夹持部120外侧面和隔热部130内侧的冷却。
77.本实用新型的工装的使用过程如下：
78.在使用时，挂钩100的夹持部120上夹钳段121钩住隔热瓦的侧钩槽210中，两个相邻挂钩100的隔热弹片131在装配时通过预压变形紧密贴合，用于封堵相邻两个挂钩100之间连通冷却气体和热燃气的通道，并在隔热弹片131与夹持部120之间形成冷却间隙140，配合隔热弹片131上连通孔132对冷却间隙140和相邻隔热瓦200之间气室220的连通作用，实现对冷却气体的流动的约束与引导，使燃烧室缸体300上流入的冷却气体流经冷却间隙140和连通孔132并流入气室220，实现挂钩100的夹持部120外侧面和隔热部130内侧面的冷却。同时，由于隔热部130代替夹持部120承受热燃气的直接烧蚀作用，可使挂钩100因夹持而受机械应力部位和被烧蚀而受热应力的部位分开。当相邻隔热瓦200之间间隙变大时，热燃气入侵，也只会对有冷却气体冷却的隔热弹片131进行热冲击，并不会影响到夹持部120与隔热瓦200的侧钩槽210接触的部位，可以的最大化保持挂钩100的夹持效果，提高夹持的持久性。
79.相对于传统设计结构，在挂钩100的夹持部120外侧连接有隔热部130，并在隔热部
130与夹持部120之间形成冷却流道，有效保护隔热瓦200与挂钩100接触的夹持处。隔热部130的设置还使得挂钩100的机械应力区和热应力区分开，即使运行中因为燃气入侵，也只会将隔热部130烧蚀，不会影响挂钩100的夹持部120对隔热瓦200的夹持效果，隔热瓦200掉落的风险会大大降低，可在不增加燃烧室缸体300上冷却气体量的前提下，提高挂钩100的使用寿命。
80.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。