用于冷却在高温下工作的螺栓的冷却系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种冷却系统，特别是涉及一种用于冷却在高温下工作的螺栓的冷却系统。
【背景技术】
[0002]汽轮机是电站建设中的关键动力设备之一，是把热能转换成机械能进而转换成电能的能量转换装置。由锅炉产生的高温、高压蒸汽经过蒸汽透平，将热能与压力势能转换成汽轮机的机械能，带动汽轮机转子输出轴功，该机械能通过汽轮机转轴传递给发电机，从而将机械能转换成电能。通常，为了提高能量转换的效率，汽轮机的进汽温度可高达600°C，将来更可能到700°C的高温，而接近进汽部分的法兰密封螺栓温度也可达550°C以上。工作在如此高温下的螺栓，长期运行后会出现由于高温产生的应力松弛现象。而对于汽轮机来说，螺栓的松弛意味着漏汽的发生，漏出的高温汽不仅影响到机组的效率，甚至可能导致生产事故的发生。
[0003]通过对螺栓进行冷却，降低螺栓的实际工作温度，使得本来工作温度高达550°C的螺栓可以降低到400°C以下，这不仅对螺栓的应力松弛有利，而且由于法兰的热胀，更可以使得螺栓的热态紧力增大，使得法兰的密封效果更好。这对于超高温热力机械的运行将是必不可少的措施，可有效降低高温螺栓的材料等级，同时可以保证螺栓紧力和法兰密封的长期有效，延长机组的大修周期。
【发明内容】
[0004]鉴于上面所描述的内容，本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于冷却在高温下工作的螺栓的冷却系统，该冷却系统能够通过对螺栓进行冷却，降低螺栓的实际工作温度，缓解螺栓的高温蠕变与应力松弛。
[0005]为此，本发明提供了一种用于冷却在高温下工作的螺栓的冷却系统，所述螺栓用于连接两个法兰，所述冷却系统包括冷却汽源、连接到所述冷却汽源的冷却汽母管以及连接到所述冷却汽母管并设置在所述螺栓的内部和/或外部的冷却汽管道，从所述冷却汽源流出的冷却汽流经所述冷却汽母管，然后流经所述冷却汽管道，以对所述螺栓进行冷却。
[0006]根据本发明的一个方面，所述冷却汽管道包括设置在所述螺栓内部并沿着所述螺栓的纵向延伸的盲孔，并且还包括一端连接到所述冷却汽母管并且另一端插入到所述盲孔中的冷却汽支管，所述盲孔的直径大于所述冷却汽支管的直径，从所述冷却汽源流出的冷却汽流经所述冷却汽母管，然后进入所述冷却汽支管，从所述冷却汽支管流出后进入所述盲孔与所述冷却汽支管之间的空间，最后从所述盲孔的孔口流出，以从内部对所述螺栓进行冷却。
[0007]优选地，在所述冷却汽支管的管壁上开有多个漏汽孔，冷却汽能够经由所述漏汽孔漏出到所述盲孔与所述冷却汽支管之间的空间。由此，可以增强对所述螺栓的冷却效果。
[0008]根据本发明的另一方面，所述螺栓未贯穿其中一个法兰，所述冷却汽管道包括设置在所述螺栓内部并沿着所述螺栓的纵向延伸的通孔，并且还包括一端连接到所述冷却汽母管并且另一端连接到所述通孔的一端的冷却汽支管，并且还包括设置在所述其中一个法兰中并与所述螺栓的所述通孔的另一端连通的孔，从所述冷却汽源流出的冷却汽流经所述冷却汽母管，然后依次流经所述冷却汽支管、所述螺栓的所述通孔和所述其中一个法兰的所述孔，最后从所述其中一个法兰的所述孔流出，以从内部对所述螺栓进行冷却。
[0009]根据本发明的又一方面，所述螺栓贯穿所述两个法兰，所述冷却汽管道包括设置在所述螺栓内部并沿着所述螺栓的纵向延伸的通孔，并且还包括一端连接到所述冷却汽母管并且另一端连接到所述通孔的一端的冷却汽支管，从所述冷却汽源流出的冷却汽流经所述冷却汽母管，然后依次流经所述冷却汽支管和所述螺栓的所述通孔，最后从所述通孔的另一端流出，以从内部对所述螺栓进行冷却。
[0010]根据本发明的再一方面，至少一个法兰设置有连接到所述冷却汽源的第一槽道、与所述第一槽道连通并围绕所述螺栓沿所述螺栓的纵向延伸的第二槽道以及与所述第二槽道和外部环境连通的第三槽道，在所述第二槽道与所述螺栓之间存在间隙，所述第一槽道用作所述冷却汽母管，所述冷却汽管道包括所述第二槽道和所述第三槽道，从所述冷却汽源流出的冷却汽流经所述第一槽道，然后流经所述第二槽道与所述螺栓之间的空间，最后经由所述第三槽道流出，以从外部对所述螺栓进行冷却。
[0011]优选地，所述第一槽道在其中一个法兰的与另一法兰相邻的表面上垂直于所述螺栓延伸，所述第二槽道在至少一个法兰内延伸，所述第二槽道的直径大于所述螺栓的直径且小于旋拧在所述螺栓上的螺母的最大横向尺寸，所述第三槽道设置在所述第二槽道的端部，所述第三槽道具有大于所述螺母的最大横向尺寸的直径并且沿周向在小于360度的范围内延伸。有利地，所述第一槽道可以是卸荷槽。
[0012]有利地，所述两个法兰通过多个螺栓连接在一起，所述多个螺栓共用所述冷却汽母管。
[0013]所述螺栓用于连接接近于汽轮机进汽部分的法兰，所述冷却汽源为外部汽源或汽轮机通流下游。
[0014]本发明的螺栓并不限于用于紧固两个法兰，而是也可以用于紧固多个法兰。
[0015]以上各个方面可以单独使用，也可以在无冲突的情况下组合使用，以增强冷却效果O
[0016]本发明成功解决了在高温下工作的螺栓的蠕变和应力松弛问题，能有效延长密封件的大修周期。本发明还可有效降低高温螺栓材料的等级，从而降低成本。并且，本发明可使用极少改动达到冷却效果，不影响原有结构。
【附图说明】
[0017]下面参照附图通过非限制性实施例对本发明进行详细描述，其中:
[0018]图1是根据本发明第一实施例的冷却系统的局部剖视示意图；
[0019]图2是根据本发明第一实施例的变型方案的冷却系统的局部剖视示意图；
[0020]图3是根据本发明第二实施例的冷却系统的局部剖视示意图；
[0021]图4是根据本发明第二实施例的变型方案的冷却系统的局部剖视示意图；
[0022]图5是根据本发明第三实施例的冷却系统的局部剖视示意图；[0〇23]图6是根据本发明第三实施例的冷却系统的A-A剖视不意图；
[0024]图7是根据本发明第三实施例的变型方案的冷却系统的局部剖视示意图；
[0025]图8是根据本发明第三实施例的变型方案的冷却系统的B-B剖视示意图。
[0026]元件标号说明
[0027]I冷却汽母管
[0028]I ’第一槽道
[0029]2冷却汽支管
[0030]3螺母[0031 ]3’螺母
[0032]4螺栓
[0033]5第一法兰
[0034]5’第二法兰
[0035]6盲孔
[0036]6’通孔
[0037]6”通孔
[0038]7孔
[0039]8第二槽道
[0040]8’第二槽道[0041 ]9第三槽道
[0042]9’第三槽道
【具体实施方式】
[0043]下面参照附图描述根据本发明实施例的用于冷却在高温下工作的螺栓的冷却系统。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员能够更好地了解本发明。但是，对于所属技术领域内的技术人员来说明显的是，本发明的实现可不具有这些具体细节中的一些。此外，应当理解的是，本发明并不限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用下面的特征的任意组合来实施本发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的实施例和优点仅作说明之用，而不应被看作是对权利要求的限定，除非在权利要求中明确提出。
[0044]本发明源于这样的发明构思:冷却汽在设置在螺栓的内部和/或外部的冷却汽管道内流动，以从内部和/或外部对螺栓进行冷却。
[0045]图1至图4示出根据本发明的从螺栓内部对螺栓进行冷却的冷却系统的实施例。图5至图8示出根据本发明的从螺栓外部对螺栓进行冷却的冷却系统的实施例。这几个实施例中的冷却系统可以单独使用，也可以组合使用，除非有冲突。例如，可以将图1和图5的技术方案进行结合，以便从内部和外部对螺栓进行冷却。
[0046]根据本发明的冷却系统可例如用于对用于紧固接近汽轮机的进汽部分的法兰的螺栓进行冷却。但是，应该指出的是，本发明并不限于此，而是可以用于冷却任何在高温下工作的螺栓，甚至可以用于冷却任何在高温下工作的与螺栓类似的结构。下面结合用于汽轮机的具体示例对本发明进行详细描述。
[0047]在本发明中所使用的冷却汽源可以是外部汽源，也可以是汽轮机通流下游。
[0048]图1是根据本发明第一实施例的冷却系统的局部剖视示意图。如图1所示，螺栓4的下端穿过第一法兰5并旋拧到第二法兰5’中，螺栓4的上端通过螺母3拧紧到第一法兰5上，从而将第一法兰5和第二法兰5’紧固在一起。根据本发明第一实施例的冷却系统包括冷却汽源(未示出)、连接到冷却汽源的冷却汽母管1、冷却汽支管2以及设置在螺栓4内部的盲孔
6。盲孔6沿着螺栓4的纵向延伸。优选地，盲孔6沿螺栓4的中心纵向轴线延伸。盲孔6的深度可以根据实际需冷却的螺栓4的长度进行合适地选择。冷却汽支管2的一端连接到冷却汽母管I，其另一端插入到盲孔6中。盲孔6的直径大于冷却汽支管2的直径，从而在盲孔6的内表面与冷却汽支管2的外表面之间存在间隙;并且，在盲孔6的底表面和冷却汽支管2的下管口之间也存在间隙；从而，冷却汽能够在盲孔6与冷却汽支管2之间的空间内流动。图1中的箭头示出了冷却汽流动的方向。从冷却汽源流出的冷却汽流过冷却汽母管1，然后进入冷却汽支管2，经由冷却汽支管2的下管口流出后，进入盲孔6与冷却汽支管2之间的空间，最后从盲孔6的孔口流出。这样，冷却汽冷却了螺栓4的内壁面，从而保证了螺栓4的温度小于第一法兰5和第二法兰5’的温度。
[0049]图2示出根据本发明第一实施例的变型方案。图2所示的变型方案与图1的不同之处仅在于，螺栓4的下端穿过第一法兰5后，不是旋拧到第二法兰5，中，而是穿过第