[发明专利]一种隔热罩

说明书

技术领域

本发明属于燃气轮机总体结构设计领域，涉及一种燃气轮机集气壳体内热端部件隔热罩结构。具体地说，是一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，同时使压缩空气在参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口连接在一起，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圈，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口段，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，所述筒状扩口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，气封环与燃气涡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力梯度，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。

附图说明

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（a）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。