专利名称：一种隔热罩的制作方法
技术领域：
本发明属于燃气轮机总体结构设计领域，涉及ー种燃气轮机集气壳体内热端部件隔热罩结构。具体地说，是ー种用在燃气轮机排气段热部件的隔热罩。
背景技术：
100KW级燃气轮机总体结构布局中，燃气涡壳、涡轮排气段、压缩空气、转子机匣共同被包裹在集气壳体中。为保证轴系零件环境温度不过热，同时使压缩空气在參与燃烧前保持在合理的温度范围内，有必要控制热端部件向压缩空气的传热量。国内燃机设计经验尚缺，尤其对于总体结构的设计、改良，没有和先进设计理念同步，存在局限性。现有的隔热技术，不能有效防止压缩空气过热并维持集气壳体内温度场的均衡性，易导致轴系零件过热，引发热失效故障，继而不能保证转子工作的稳定性、可靠性，影响了其使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于针对现有隔热技术的缺点和不足，提出一种隔热罩结构，以有效防止压缩空气过热，利于维持集气壳体内温度场的均衡性，防止轴系零件过热，保证转子工作的稳定性、可靠性，延长其使用寿命。本发明公开了ー种燃气轮机集气壳体内热端部件隔热罩结构，包括气封环、卡环、隔热罩板、安装法兰，所述燃气轮机的压气机轴向扩压器出口、燃气涡壳、涡轮的排气段、转子机匣均设置在集气壳体内，所述集气壳体内充满所述压气机轴向扩压器出口排出的压缩空气，所述燃气涡壳中包含燃烧室出来的高温燃气，燃气涡壳出口与涡轮导向器进ロ连接在一起，其特征在于， 所述气封环、卡环、隔热罩板、安装法兰依次固定连接，所述安装法兰和集气壳体螺栓联接，其中，所述隔热罩板的圆周壁上沿轴向分布若干排径向气孔；所述气封环的内圆周壁上沿轴向分布若干排环状壁齿，所述隔热罩结构覆盖在涡轮排气段部件外侧，所述气封环与燃气涡壳安装环之间形成迷宫式气封通道，二者之间形成狭长的气膜层；所述隔热罩板和涡轮排气段部件外侧之间形成气封空间，所述集气壳体内的冷空气自所述迷宫式气封通道进入所述气封空间，并通过所述径向气孔流出气封空间，实现对集气壳体内冷空气的受热量控制。优选地，所述径向气孔的气孔排数、每排气孔数量、孔径可变，各排气孔的周向夹角可为零或非零。所述气封空间内的热空气流量可通过气孔的数量和孔径调节。各排径向气孔若存在周向夹角，可使隔热罩板的温度场受热均匀，防止出现不必要的热变形或热损伤，影响整体气动循环和换热效果。优选地，所述气封环镶嵌在卡环内圏，由卡环侧面翻边固定。优选地，所述卡环和隔热罩板沿圆周焊接。卡环的两端均为连接翻边。优选地，所述隔热罩板和安装法兰沿圆周焊接。
优选地，所述隔热罩板包括筒状主体及与其一体形成的筒状扩ロ段，所述径向气孔形成在所述筒状主体的圆周壁上。隔热罩板的两端均为焊接边。优选地，所述安装法兰包括螺栓孔和焊接边，所述筒状扩ロ段沿焊接边的圆周焊接。本发明的工作原理:隔热罩与集气壳体由螺栓联接在一起，气封环与燃气润壳安装环形成迷宫式气封通道，隔热罩覆盖在涡轮排气段部件外侧，二者之间存在狭长的气膜层。隔热罩板设有若干排径向气孔，气孔排数、每排气孔数量、孔径可变，各排气孔的周向夹角可为零或非零。气封内空气与气封外的空气存在热カ梯度，进而形成气动力，气流沿径向孔流向气封外空间，此时，热空气流量可通过气孔的数量和孔径调节。气体流动过程中，使得气封空间内的静压低于气封空间外的静压，从而，在气封环与燃气涡壳安装环的缝隙处，冷空气可以流进气封空间，并继续向径向气孔运动，最终流出气封内空间。过程中，冷空气与热空气发生换热，使得流出气封空间的热空气有一定程度的温降，控制了集气壳体内冷空气的受热量。各排径向气孔若存在周向夹角，可使隔热罩板的温度场受热均匀，防止出现不必要的热变形或热损伤，影响整体气动循环和换热效果。本发明的隔热罩结构同现有技术相比具有以下显著的优点:本发明结构简单，成本低，易于加工，防热效果好，可有效降低燃机热端部件对集气壳体内压缩空气的过度加热，防止轴系零件环境温度过高，引发热失效故障，可保证转子工作的稳定性、可靠性，延长其使用寿命。
图1为本发明的隔热罩结构在燃气轮机中的安装示意图；图2为本发明的隔热罩组件的剖面图；图3 Ca)为气封环的结构图，图3 (b)为气封环的局部放大图；图4为卡环结构图；图5为隔热罩板结构图；图6为隔热罩板截面图；图7为安装法兰结构图；图8为安装法兰细构图。
具体实施例方式为使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下參照附图并举实施例，对本发明进ー步详细说明。如图1至8所示，本发明的燃气轮机集气壳体内热端部件隔热罩结构10，包括气封环1、卡环2、隔热罩板3、安装法兰4，所述燃气轮机的压气机轴向扩压器出ロ 12、燃气涡壳
6、涡轮9的排气段、转子机匣均设置在集气壳体7内，所述集气壳体7内充满所述压气机轴向扩压器出口 12排出的压缩空气5，所述燃气涡壳6中包含燃烧室出来的高温燃气，燃气涡壳6出口与涡轮导向器8进ロ连接在一起，所述气封环1、卡环2、隔热罩板3、安装法兰4依次固定连接，所述安装法兰4和集气壳体7螺栓联接，其中，所述隔热罩板3的圆周壁上沿轴向分布若干排径向气孔302 ;所述气封环I的内圆周壁上沿轴向分布若干排环状壁齿101 ;所述隔热罩结构10覆盖在涡轮9排气段部件外侧，所述气封环I与燃气涡壳安装环11之间形成迷宫式气封通道，二者之间形成狭长的气膜层；所述隔热罩板3和涡轮9排气段部件外侧之间形成气封空间，所述集气壳体7内的冷空气自所述迷宫式气封通道进入所述气封空间，并通过所述径向气孔302流出气封空间，实现对集气壳体7内冷空气的受热量控制。所述径向气孔302的气孔排数、每排气孔数量、孔径可变，各排气孔的周向夹角可为零或非零。所述气封空间内的热空气流量可通过气孔的数量和孔径调节。各排径向气孔302若存在周向夹角，可使隔热罩板的温度场受热均匀，防止出现不必要的热变形或热损伤，影响整体气动循环和换热效果。气封环I镶嵌在卡环2内圏，由卡环2侧面翻边固定。卡环2和隔热罩板3沿圆周焊接。卡环2的两端均为连接翻边201、202。隔热罩板3和安装法兰5沿圆周焊接。隔热罩板3包括筒状主体301及与其一体形成的筒状扩ロ段303，径向气孔302形成在所述筒状主体301的圆周壁上。所述隔热罩板3的两端均为焊接边。本发明的工作原理:隔热罩10与集气壳体7由螺栓联接在一起,气封环I与燃气涡壳安装环11形成迷宫式气封通道，隔热罩10覆盖在涡轮排气段部件外侧，二者之间存在狭长的气膜层。隔热罩板3设有若干排径向气孔302，气孔排数、每排气孔数量、孔径可变，各排气孔的周向夹角可为零或非零。气封内空气与气封外的空气存在热カ梯度，进而形成气动力，气流沿径向孔302流向气封外空间，此时，热空气流量可通过气孔的数量和孔径调节。气体流动过程中，使得气封空间内的静压低于气封空间外的静压，从而，在气封环与燃气涡壳安装环的缝隙处，冷空气可以流进气封空间，并继续向径向气孔运动，最終流出气封内空间。过程中，冷空气与热空气发生换热，使得流出气封空间的热空气有一定程度的温降，控制了集气壳体内冷空气的受热量。各排径向气孔若存在周向夹角，可使隔热罩板的温度场受热均匀，防止出现不必要的热变形或热损伤，影响整体气动循环和换热效果。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的范围之内。
权利要求
1.一种燃气轮机集气壳体内热端部件隔热罩结构，包括气封环、卡环、隔热罩板、安装法兰，所述燃气轮机的压气机轴向扩压器出口、燃气涡壳、涡轮的排气段、转子机匣均设置在集气壳体内，所述集气壳体内充满所述压气机轴向扩压器出ロ排出的压缩空气，所述燃气涡壳中包含燃烧室出来的高温燃气，燃气涡壳出口与涡轮导向器进ロ连接在一起，其特征在干， 所述气封环、卡环、隔热罩板、安装法兰依次固定连接，所述安装法兰和集气壳体螺栓联接，其中， 所述隔热罩板的圆周壁上沿轴向分布若干排径向气孔； 所述气封环I的内圆周壁上沿轴向分布若干排环状壁齿， 所述隔热罩结构覆盖在涡轮排气段部件外侧，所述气封环与燃气涡壳安装环之间形成迷宫式气封通道，二者之间形成狭长的气膜层；所述隔热罩板和涡轮排气段部件外侧之间形成气封空间，所述集气壳体内的冷空气自所述迷宫式气封通道进入所述气封空间，并通过所述径向气孔流出气封空间，实现对集气壳体内冷空气的受热量控制。
2.根据权利要求1所述的隔热结构，其特征在于，所述径向气孔的气孔排数、每排气孔数量、孔径可变，各排气孔的周向夹角可为零或非零，所述气封空间内的热空气流量可通过气孔的数量和孔径调节。
3.根据权利要求1或2所述的隔热结构，其特征在于，各排径向气孔存在周向夹角。
4.根据权利要求1所述的隔热结构，其特征在于，所述气封环镶嵌在卡环内圏，由卡环侧面翻边固定。
5.根据上述任一项权利要求所述的隔热结构，其特征在于，所述卡环和隔热罩板沿圆周焊接，所述卡环的两端均为连接翻边。
6.根据上述任一项权利要求所述的隔热结构，其特征在于，所述隔热罩板和安装法兰沿圆周焊接。
7.根据上述任一项权利要求所述的隔热结构，其特征在于，所述隔热罩板包括筒状主体及与其一体形成的筒状扩ロ段，所述径向气孔形成在所述筒状主体的圆周壁上，所述隔热罩板的两端均为焊接边。
8.根据上述任一项权利要求所述的隔热结构，其特征在于，所述安装法兰包括螺栓孔和焊接边，所述筒状扩ロ段沿焊接边的圆周焊接。
全文摘要
本发明公开了一种燃气轮机集气壳体内热端部件隔热罩，所述隔热罩包括气封环、卡环、隔热罩板、安装边。气封环镶嵌在卡环内圈，由卡环侧面翻边固定；卡环和隔热罩板沿圆周焊接；隔热罩板和安装边沿圆周焊接；安装边和燃机机壳螺栓联接。其中，隔热罩板沿轴向分布若干排径向气孔；每排气孔沿圆周均布，数量可根据需要调整；各排气孔之间的周向夹角可以为零或非零。本发明结构简单，成本低，可有效降低燃机热端部件对集气壳体内压缩空气的过度加热，防止轴系零件环境温度过高，引发热失效故障。
文档编号F02C7/24GK103089451SQ20131002044
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月18日 优先权日2013年1月18日
发明者陈巍 申请人:中国科学院工程热物理研究所