一种双燃烧室的燃气轮机空气引导机匣内缸的制作方法

1.本实用新型涉及一种燃气轮机空气引导机匣内缸，属于燃气轮机技术领域。


背景技术：

2.目前燃气轮机中，通常燃烧室为横向放置，置于机匣之内，但对于某些特殊情况，例如进行燃烧室试验等需要竖直放置的空气引导机匣结构非常少见。且引气机匣内缸中的下导流板和上导流板的边缘均与内缸的内壁焊接在一起，容易形成死角，致使气体滞留，内缸中的气体流动不均匀，燃烧室引气机匣内缸高温气体进入透平的流场不均匀，造成流动损失，同时，导流板温度远大于周围其他位置的温度，导流板受热膨胀过大，对周围缸体造成挤压。
3.因此，亟需提出一种双燃烧室的燃气轮机空气引导机匣内缸，以解决上述技术问题。


技术实现要素：

4.本实用新型研发解决的是解决了燃烧室引气机匣内缸高温气体进入透平的流场不均匀的问题。在下文中给出了关于本实用新型的简要概述，以便提供关于本实用新型的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本实用新型的穷举性概述。它并不是意图确定本实用新型的关键或重要部分，也不是意图限定本实用新型的范围。
5.本实用新型的技术方案：
6.一种双燃烧室的燃气轮机空气引导机匣内缸，包括内缸体、下导流板和上导流板，所述下导流板的左右两侧与内缸体的下部连接，下导流板的轴向两侧与内缸体具有下部间隙，所述上导流板的左右两侧与内缸体的上部连接，上导流板的轴向两侧与内缸体具有上部间隙。
7.优选的：所述内缸体包括上半内缸体和下半内缸体，所述上半内缸体设置在下半内缸体上部，上半内缸体的左右两侧分别具有缸体接口，上半内缸体内设置有上导流板，下半内缸体的底部具有排污孔，下半内缸体内设置有下导流板，排污孔位于下导流板的下方。
8.优选的：所述上导流板的左右两侧与上半内缸体的缸体接口连接形成内壁平滑的通道。
9.优选的：上导流板、下导流板的截面均为v型，下导流板的左右两侧具有缺口，下导流板的缺口位于排污孔的左右两侧。
10.优选的：下部间隙、上部间隙的宽度为3-10mm。
11.优选的：还包括定位销，所述下半内缸体的左右两侧分别设置有定位销。
12.优选的：内缸体为流线型薄壁蜗壳结构。
13.优选的：还包括过渡段和燃烧室，两个所述上半内缸体的缸体接口均与燃烧室的出口连接，燃烧室的入口连接有过渡段。
14.优选的：燃烧室竖直放置。
15.本实用新型具有以下有益效果：
16.1、本实用新型中，上导流板、下导流板的v型两侧为扇形结构，可以对两侧缸体接口处气体进行整流，上部间隙和下部间隙减少死角，使气流受热均匀，同时避免导流板温度远大于周围缸体的温度时，导流板膨胀过大，对周围缸体造成挤压，在连接的不连续位置产生较大的应力集中，降低了上导流板、下导流板的温度，避免流动损失；
17.2、本实用新型的下导流板的方形缺口用于排污，将内缸体污物经缺口处由排污孔排出；
18.3、本实用新型的工艺性好，便于安装、维修；
19.4、本实用新型减小了上导流板、下导流板与内缸体交界位置的应力。
附图说明
20.图1是双燃烧室的燃气轮机空气引导机匣内缸的结构示意图；
21.图2是图1中a-a剖视图；
22.图3是双燃烧室的燃气轮机空气引导机匣内缸立体图；
23.图4是双燃烧室的燃气轮机空气引导机匣内缸剖视图；
24.图5是上导流板的结构示意图；
25.图6是下导流板的结构示意图；
26.图7是下部间隙示意图；
27.图8是上部间隙示意图；
28.图9是内缸体网格；
29.图10是内缸载荷和温度施加；
30.图11是内缸体温度场；
31.图12是上半内缸体温度；
32.图13是下半内缸体温度；
33.图14是改进前后上半内缸体等效应力对比图；
34.图15是改进前后下半内缸体等效应力对比图；
35.图16是内缸体的横向和纵向位移；
36.图中：1-燃烧室，2-上半内缸体，3-下半内缸体，4-下导流板，5-上导流板，6-定位销，7-排污孔，8-过渡段。
具体实施方式
37.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本实用新型。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。
38.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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实用新型中的具体含义。
39.具体实施方式一：结合图1-图16说明本实施方式，本实施方式的一种双燃烧室的燃气轮机空气引导机匣内缸，包括内缸体、下导流板4和上导流板5，所述下导流板4的左右两侧与内缸体的下部连接，下导流板4的轴向两侧与内缸体具有下部间隙，所述上导流板5的左右两侧与内缸体的上部连接，上导流板5的轴向两侧与内缸体具有上部间隙；内缸体材料选择高合金，可以承受温度为500k-1200k，内外平均压差在0.05mpa左右；
40.所述内缸体包括上半内缸体2和下半内缸体3，所述上半内缸体2通过法兰设置在下半内缸体3上部，工艺性好，便于安装、维修，上半内缸体2的左右两侧分别具有缸体接口，上半内缸体2内设置有上导流板5，下半内缸体3的底部具有排污孔7，下半内缸体 3内设置有下导流板4，排污孔7位于下导流板4的下方；还包括定位销6、过渡段8和燃烧室1，所述下半内缸体3的左右两侧分别设置有定位销6，定位销6与外缸配合起到轴向定位作用，两个所述上半内缸体2的缸体接口均与燃烧室1的出口连接，燃烧室1 的入口连接有过渡段8；高压冷气，经过两侧的过渡段8进入燃烧室1进行掺混燃烧，生成高温高压气体经过内缸体进入透平；内缸体的最大横向和纵向位移均在与燃烧室连接位置，内缸体受热后，缸体接口向外、上膨胀，燃烧室与内缸接口为弹性插接结构，可以吸收该位移；
41.所述上导流板5的左右两侧与上半内缸体2的缸体接口连接形成内壁平滑的通道；
42.上导流板5、下导流板4的截面均为v型，上导流板5、下导流板4的v型两侧为扇形结构，可以对两侧缸体接口处气体进行整流，避免流动损失，下导流板4的左右两侧具有缺口，下导流板4的缺口位于排污孔7的左右两侧；该下导流板4的方形缺口用于排污，将内缸体污物经缺口处由排污孔7排出；排污口7不但可以排污还可起到与外缸配合进行径向定位；
43.下部间隙、上部间隙的宽度为3mm；减少死角，使气流均匀，降低了上导流板5、下导流板4的温度，进气侧的下部间隙如图7中d1所示，出气侧的下部间隙如图7中d2 所示，进气侧、出气侧的上部间隙如图8中d3所示；经强度计算可以平衡气动力，减少对内缸的额外应力；
44.内缸体为流线型薄壁蜗壳结构，可以使燃烧后高温气体更平稳的进入透平缸；内缸体的结构为左右对称的双进气口结构；
45.燃烧室1竖直放置；压气机将空气压缩后通过空气引导机匣进入燃烧室，参与燃烧后再通过该空气引导机匣内缸将高温高压气体引入到透平中做功；空气引导机匣内缸出口采用弹簧筒状结构柔性连接透平进口，通过强度与振动分析，优化、完善设计，满足燃机运行要求；
46.1、内缸体材料选择高合金，可以承受温度从500k到1200k，在工作状态中，内缸体的内外平均压差在0.05mpa左右，内缸体为大尺寸高温薄壳部件，其加工制造困难，特别是热变形控制难度大，其典型工艺包括复杂板材成型、薄壁件焊接、复杂结构件组合机械加工、真空钎焊、真空热处理等，计算载荷温度时，需在成型的内缸体上采用软件abaqus 画网格，如图9所示；
47.2、计算前预设约束条件，包括内缸体剖分面施加对称约束、在内缸轴向定位销孔内壁施加周向约束、在底部排污孔与外缸接触面上施加周向约束，载荷与约束施加完成后的模型如图10所示；
48.3、计算结果：内缸体在上导流板与内缸体出气侧交界位置出现应力集中，对比图
11、图12、图13可知导流板温度远大于周围内缸体的温度，导流板膨胀过大，对周围缸体造成挤压，在连接的不连续位置产生较大的应力集中；
49.改进前，上导流板两侧与外缸直接接触，如图14(左)所示，没有间隙时，内缸的应力等级为1394mpa；改进后，上导流板两侧与内缸有3-10mm的间隙，如图14(右)所示，内缸体的应力为485mpa，应力水平降低65％；
50.改进前，下导流板两侧与外缸直接接触，如图15(左)所示，没有间隙时，内缸的应力等级为405mpa；改进后，下导流板两侧与内缸有3-10mm的间隙，如图15(右)所示，内缸体的应力为245mpa，应力水平降低40％；
51.从图10中可以看出，内缸体的最大横向和纵向位移均在燃烧室接口位置，内缸体受热后，接口向外、上方膨胀；燃烧室与内缸体接口为弹性插接结构，可以吸收该位移。
52.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
53.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
54.在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
55.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位旋转90 度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
56.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式能够以除了在这里图示
或描述的那些以外的顺序实施。
57.需要说明的是，在以上实施例中，只要不矛盾的技术方案都能够进行排列组合，本领域技术人员能够根据排列组合的数学知识穷尽所有可能，因此本实用新型不再对排列组合后的技术方案进行一一说明，但应该理解为排列组合后的技术方案已经被本实用新型所公开。
58.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。