燃气轮机涡轮叶片辐射光路防尘装置制造方法
【专利摘要】本发明的目的在于提供燃气轮机涡轮叶片辐射光路防尘装置，包括调压体、光学体，光学体右端与调压体左端相连，调压体右端与燃气轮机机匣相连，光学体、调压体、燃气轮机机匣均设置通孔，且所有通孔在一条轴线上，调压体的通孔里安装圆锥阀门，圆锥阀门上安装玻璃窗口，光学体的通孔里设置光纤、透镜，调压体里设置均衡室和进气孔，进气孔连通均衡室，均衡室与调压体的通孔通过分气孔相连通，圆锥阀门设置在分气孔的左侧，圆锥阀门连接驱动轴并可在驱动轴的驱动下左右旋转。本发明玻璃窗口清洁周期较常规产品延长几十倍以上。满足商业航空发动机、发电用燃气轮机的长期监测需要。
【专利说明】燃气轮机涡轮叶片辐射光路防尘装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种防尘装置，具体地说是燃气轮机叶片辐射光路防尘装置。
【背景技术】
[0002]大功率燃气轮机在发电、船舶动力、石油开采运输等领域具有非常重要意义，涉及材料、加工、燃气轮机原理与设计等领域。大功率燃气轮机在过我国主要走引进消化发展道路，上世纪90年代着手引进。舰艇全燃化、海上石油、天然气运输、替换燃煤发电等重大领域的迫切需求，燃气轮机快速发展已经成为国家优先发展的领域。
[0003]燃气轮机热端部件工作在高温环境，因为效率、冷却等原因，涡轮等热端部件的结构强度较弱，一旦出现个别部件损坏，将出现严重事故。为此，燃气轮机设计了很多探孔，有些可以在工作状态检查热端部件的状态。其中在高、低压涡轮位置至少设计两个以上的探孔，以便在工作状态测量涡轮叶片温度、涂层脱落程度等。在停机时，也可以通过孔探仪人工检查叶片等部件。
[0004]然而，工作状态的燃气轮机叶片温度测量一般采用辐射温度测量方法，用高速高灵敏辐射传感器接收叶片等高温部件辐射的红外线，根据普朗克辐射定理计算叶片的温度。当在机匣外部直接观测叶片等部件的温度时，必须有光学聚焦组件将叶片等热端部件的辐射能聚焦。在光学聚焦组件前还必须有耐压、耐热的石英玻璃窗口。由于探孔位置靠近流道，必然会有燃气吹向石英玻璃窗口。尤其是长期监控用的传感器，光学窗口被污染的概率明显增加。窗口的污染程度必须停机冷却以后检查，运行过程无法检测。如果叶片等热端部件的温度作为燃气轮机控制的参数，如果测量值低于实际值，意味还可以再增加输出功率，导致燃机运行在过高的工作温度下，将是十分危险的。
[0005]典型的结构见附图1，尽管吹扫气吹向观测窗口，遇到观测窗后反向进入流道。长时间运行时，会因为涡流、吹扫气不稳定、停机时残余烟尘等原因，会污染观测窗。经常启停的航空发动机更容易在启停期间污染观测窗口。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供可有效避免积碳，显著延长清洁间隔的燃气轮机涡轮叶片辐射光路防尘装置。
[0007]本发明的目的是这样实现的:
[0008]本发明燃气轮机涡轮叶片辐射光路防尘装置，其特征是:包括调压体2、光学体3，光学体3右端与调压体2左端相连，调压体2右端与燃气轮机机匣I相连，光学体3、调压体
2、燃气轮机机匣I均设置通孔，且所有通孔在一条轴线上，调压体2的通孔里安装圆锥阀门40，圆锥阀门40上安装玻璃窗口 32，光学体3的通孔里设置光纤30、透镜31，调压体2里设置均衡室34和进气孔35，进气孔35连通均衡室34，均衡室34与调压体2的通孔通过分气孔33相连通，圆锥阀门40设置在分气孔33的左侧，圆锥阀门40连接驱动轴并可在驱动轴的驱动下左右旋转。[0009]本发明还可以包括:
[0010]1、所述的圆锥阀门40 —端设置有凹槽41，当圆锥阀门40位于初始位置时，圆锥阀门40的凹槽41位于下方位置，叶片37的辐射光通过燃气轮机机匣1、调压体2、光学体3的通孔并透过玻璃窗口 32、透镜31，经透镜31聚焦后耦合进光纤30，吹扫气通过进气孔35进入均衡室34，通过分气孔33吹扫玻璃窗口 32 ;当圆锥阀门40在初始位置旋转α角后，圆锥阀门40的凹槽41位于右侧位置,玻璃窗口 32位于上方，叶片37的福射光被凹槽41阻挡，吹扫气通过进气孔35进入均衡室34，通过分气孔33后经凹槽41进入燃气轮机流道；当圆锥阀门40在初始位置旋转-α角后，叶片37的辐射光被圆锥阀门40的右端阻挡，圆锥阀门40的右端同时将分气孔33堵住。
[0011]2、圆锥阀门40的右端安装有弹簧。
[0012]本发明的优势在于:本发明在光学窗口前设计一个旋转光路阀门，测量时打开，叶片等热端部件的辐射光穿过石英窗口 ；不测量时关闭，石英窗口不接触燃气，处于完全封闭状态，燃气完全被阻隔，使得石英窗口清洁周期延长几十倍以上。满足商业航空发动机、发电用燃气轮机的长期监测需要。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为常规的燃气轮机涡轮叶片辐射光路防尘装置结构示意图；
[0014]图2为本发明锥形阀门处于初始位置时的结构示意图；
[0015]图3为本发明锥形阀门旋转旋转α角时的结构示意图；
[0016]图4为本发明锥形阀门旋转旋转-α角时的结构示意图；
[0017]图5为圆锥阀门的视图a;
[0018]图6为圆锥阀门的视图b。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图举例对本发明做更详细地描述:
[0020]结合图1?6，本装置安装在燃气轮机涡轮叶片辐射温度测量传感器与燃气轮机之间。由吹扫气嘴、连接法兰、可旋转椎体阀门40等构成。测量时阀门40打开，辐射光通过阀门40进入温度测量系统的辐射光聚焦系统。测量结束后，关闭阀门，光学镜片处于密封状态，光学镜片暴露在燃气下的时间缩短，可有效避免积碳，显著延长清洁间隔。
[0021]本发明提出，将固定的玻璃窗32安装在可旋转的圆锥体40上，圆锥柱体40的轴向与光路方向垂直，在圆柱体40侧面开孔。当圆锥体40的光孔对准探孔时，叶片37的辐射光穿过玻璃窗32进入聚焦透镜31。高压气从玻璃窗32周围的气孔通过，清洁玻璃，气流遇到玻璃32后反向进入探孔，从燃机流道排出。
[0022]测量结束时，光路阀门40旋转α角，探孔被阀门40封闭，不在接触可能从流道过来的燃气或者积碳。吹扫气被阀体40侧面的通道旁路，进入流道，继续冷却阀体。
[0023]准备停机，或者不需要吹扫气冷却时，阀门转动-α角，光路、气路同时关闭，燃气和吹扫气均不与玻璃窗32接触。
[0024]阀体的工作温度可能高达400°C，圆柱形阀门40热变形会导致密封性改变，或者旋转阻力增加导致无法转动，锥形阀门40能自适应热膨胀，保证阀门的气密性。在圆锥体40 一侧安装压簧，保证一定压力。圆锥体40的另一侧为驱动轴，连接电动或者气动的旋转动力。
[0025]面对探孔一侧的光路孔径小于玻璃直径，玻璃窗32不会落入燃机内部。玻璃片采用带孔螺帽压紧，保证气密性。
[0026]本发明由阀体、吹扫气嘴、旋转阀构成，安装在燃气轮机探孔与辐射温度测量系统辐射光之间。透光孔在阀门的径向，并在孔上安装耐热、耐压玻璃窗，将燃气与光学透镜隔开，辐射光通过。玻璃片的直径大于进入燃机探孔直径，保证镜片脱落时不会落入燃机。
[0027]吹扫气从阀体进入，吹向旋转阀体上的玻璃窗，冷却和清洁玻璃窗，然后反向进入燃机探孔流道。当阀门旋转α角时，光路关闭、吹扫气路同时关闭；当旋转-α时，只关闭光路，吹扫气吹向旋转阀圆柱面，冷却阀体，然后反向进入燃机探孔流道。
[0028]在光路的垂直方向上驱动光路阀门，电机或者旋转气缸通过连接轴与光路阀门连接，驱动光路阀门的旋转。
[0029]图1中，叶片37辐射光从探孔36、玻璃窗口 32到达透镜31，经过聚焦后耦合进光纤30。吹扫气从进气孔35处进来，经过均衡室34后从周围均匀分布的分气孔33喷出，直接吹扫玻璃窗口 32，然后进入燃机流道。
[0030]图2中，当锥形阀门40打开时，吹扫气从进气孔35经过均衡室34、分气孔33，以一定角度吹扫玻璃窗口 32，然后从旋转阀光孔43进入流道。
[0031]图3中，阀体40旋转α后，玻璃窗口 32在密闭空间，不再接触燃气。吹扫气从进气孔35进来，经过均衡室34、分气孔33，从阀体的凹槽41处进入流道。
[0032]图4中，当圆锥形阀门40旋转_α时，同时关闭燃气通道、吹扫气通道和光路。
[0033]图5中圆锥形光路阀门40侧面有一个压力弹簧，维持一定压力，盖板可以拆卸便于安装调整。图6中另一侧是驱动轴，在外部装置驱动下左右旋转。
【权利要求】
1.燃气轮机涡轮叶片辐射光路防尘装置，其特征是:包括调压体(2)、光学体(3)，光学体(3)右端与调压体(2)左端相连，调压体(2)右端与燃气轮机机匣(I)相连，光学体(3)、调压体(2)、燃气轮机机匣(I)均设置通孔，且所有通孔在一条轴线上，调压体(2)的通孔里安装圆锥阀门(40)，圆锥阀门(40)上安装玻璃窗口(32)，光学体(3)的通孔里设置光纤(30)、透镜(31)，调压体(2)里设置均衡室(34)和进气孔(35)，进气孔(35)连通均衡室(34)，均衡室(34)与调压体(2)的通孔通过分气孔(33)相连通，圆锥阀门(40)设置在分气孔(33)的左侧，圆锥阀门(40)连接驱动轴并可在驱动轴的驱动下左右旋转。
2.根据权利要求1所述的燃气轮机涡轮叶片辐射光路防尘装置，其特征是:所述的圆锥阀门(40) —端设置有凹槽(41)，当圆锥阀门(40)位于初始位置时，圆锥阀门(40)的凹槽(41)位于下方位置，叶片(37)的辐射光通过燃气轮机机匣(I)、调压体(2)、光学体(3)的通孔并透过玻璃窗口(32)、透镜(31)，经透镜(31)聚焦后耦合进光纤(30)，吹扫气通过进气孔(35)进入均衡室(34)，通过分气孔(33)吹扫玻璃窗口(32);当圆锥阀门(40)在初始位置旋转α角后，圆锥阀门(40)的凹槽(41)位于右侧位置，玻璃窗口(32)位于上方，叶片(37)的辐射光被凹槽(41)阻挡，吹扫气通过进气孔(35)进入均衡室(34)，通过分气孔(33)后经凹槽(41)进入燃气轮机流道；当圆锥阀门(40)在初始位置旋转-α角后，叶片(37)的辐射光被圆锥阀门(40)的右端阻挡，圆锥阀门(40)的右端同时将分气孔(33)堵住。
3.根据权利要求1或2所述的燃气轮机涡轮叶片辐射光路防尘装置，其特征是:圆锥阀门(40)的右端安装有弹簧。
【文档编号】F02C7/00GK103628983SQ201310689800
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年12月17日 优先权日:2013年12月17日
【发明者】冯驰, 高山, 朱海峰, 陈立伟, 李康, 肖易寒 申请人:哈尔滨工程大学