一种燃气轮机燃烧室的热屏蔽固定结构及其固定方法

技术领域

本发明涉及燃气轮机燃烧室技术领域，尤其涉及一种燃气轮机燃烧室的热屏蔽固定结构和该结构的固定方法。

背景技术

由于燃气轮机燃烧室的支撑结构在使用中涉及常温、高温和极高温等复杂工况，而燃烧室的支撑结构抗高温性能较弱，因此需要配合热屏蔽元件来阻隔高温；同时由于燃烧室的支撑结构在使用中还附带一定程度的振动，为了避免结构强度较弱的热屏蔽元件因振动发生损坏，必须将热屏蔽元件紧固在燃烧室的支撑结构上。

目前，为了实现热屏蔽元件的紧固往往要在燃烧室的支撑结构上开设各种固定孔，降低燃烧室的支撑结构的结构强度。而公开号为109312922的中国专利公开的使用螺纹组固定的热屏蔽元件虽然在燃烧室的支撑结构上开设的固定孔减少，但单个固定孔开设较大，同样对燃烧室的支撑结构造成的破坏，改变了燃烧室的固有频率，不利于燃烧室热声振荡的控制，使得螺纹组容易在燃烧室热声振荡作用下松动，且该固定方式仅能用于结构强度相对较高的热屏蔽元件，如带涂层的高温铸造件，对陶瓷耐火砖及羧甲基纤维素耐火砖适用性较差。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种对燃烧室支撑结构的影响较小，且适用于结构强度相对较低的热屏蔽元件的燃气轮机燃烧室的热屏蔽固定结构。

本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种燃气轮机燃烧室的热屏蔽固定结构，包括热屏蔽元件、燃烧室支撑结构、固定螺栓、弹簧片、弹簧和定向压板，热屏蔽元件的底面与燃烧室支撑结构的顶面贴合，且热屏蔽元件上的埋头安装孔与燃烧室支撑结构上的固定孔同轴，固定螺栓依次穿过弹簧片的轴向通孔、埋头安装孔、固定孔和弹簧并与定向压板的螺纹孔螺纹连接，弹簧片位于埋头安装孔内且弹簧片的外缘与埋头安装孔的埋头部分抵接，弹簧的一端与燃烧室支撑结构的底面抵接，另一端与定向压板抵接。

优选地，固定螺栓上开设有冷却孔，冷却孔连通固定螺栓的轴向两端。

优选地，固定螺栓的中间部分为直径小于两端部分直径的光轴段。

优选地，还包括导向罩，导向罩设置在燃烧室支撑结构的底面上，固定螺栓穿出固定孔的部分、弹簧和定向压板均容置于导向罩内，且定向压板能够沿固定螺栓的轴向移动。

优选地，还包括开设有穿接孔的高温保护罩，高温保护罩通过穿接孔穿设在固定螺栓上并位于固定螺栓的头部和弹簧片之间，且高温保护罩罩设在热屏蔽元件上的埋头安装孔上方。

优选地，高温保护罩绕穿接孔的轴线等间隔围设有多个第一梯形台，第一梯形台在穿接孔逆时针方向一侧的台面仰角为15°～40°，第一梯形台在穿接孔顺时针方向一侧的台面仰角为30°～45°，固定螺栓的头部绕轴线等间隔围设有多个第二梯形台，第一梯形台与相邻两个第二梯形台间的间隙配合，第二梯形台与相邻两个第一梯形台间的间隙配合。

优选地，弹簧为蝶形弹簧。

本发明还提供一种如上第七项所述的燃气轮机燃烧室的热屏蔽固定结构的固定方法，包括以下步骤：

S1：依次将高温保护罩、弹簧片、热屏蔽元件、燃烧室支撑结构和弹簧穿设在固定螺栓上，并将定向压板与固定螺栓螺纹连接；

S2：将导向罩安装在燃烧室支撑结构的底面上，并将固定螺栓穿出固定孔的部分、弹簧和定向压板容置于导向罩内，使定向压板能够沿固定螺栓的轴向移动；

S3：旋紧固定螺栓，将高温保护罩、弹簧片、热屏蔽元件、燃烧室支撑结构和弹簧紧固。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明的燃气轮机燃烧室的热屏蔽固定结构仅需在燃烧室支撑结构上开设一个能够令固定螺栓穿过的固定孔，即可保证其他零件的安装，对燃烧室支撑结构的影响较小，同时，当燃烧室支撑结构发生振动或是工况温度发生较大变化时，可通过弹簧片和弹簧的变形对振动力或工况变化力进行吸收，保证固定螺栓与定位压板对整个结构的紧固，因此可以适用于结构强度相对较低的热屏蔽元件。

附图说明

图1是本发明实施例中的燃气轮机燃烧室的热屏蔽固定结构的剖面示意图。

图2是本发明实施例中的燃气轮机燃烧室的热屏蔽固定结构上，高温保护罩的结构示意图。

图3是本发明实施例中的燃气轮机燃烧室的热屏蔽固定结构上，高温保护罩的第一梯形台的剖面示意图。

图4是本发明实施例中的燃气轮机燃烧室的热屏蔽固定结构上，固定螺栓的结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

1、热屏蔽元件4、弹簧片

11、埋头安装孔 5、弹簧

2、燃烧室支撑结构6、定向压板

21、固定孔 7、导向罩

3、固定螺栓8、高温保护罩

31、冷却孔 81、穿接孔

32、第二梯形台 82、第一梯形台

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

参见图1至图4，为本发明的燃气轮机燃烧室的热屏蔽固定结构的一种实施例。

参见图1，本实施例的燃气轮机燃烧室的热屏蔽固定结构，包括热屏蔽元件1、燃烧室支撑结构2、固定螺栓3、弹簧片4、弹簧5和定向压板6，热屏蔽元件1的底面与燃烧室支撑结构2的顶面贴合，且热屏蔽元件1上的埋头安装孔11与燃烧室支撑结构2上的固定孔21同轴，固定螺栓3依次穿过弹簧片4的轴向通孔、埋头安装孔11、固定孔21和弹簧5并与定向压板6的螺纹孔螺纹连接，弹簧片4位于埋头安装孔11内且弹簧片4的外缘与埋头安装孔11的埋头部分抵接，弹簧5的一端与燃烧室支撑结构2的底面抵接，另一端与定向压板6抵接。

本实施例的燃气轮机燃烧室的热屏蔽固定结构仅需在燃烧室支撑结构2上开设一个能够令固定螺栓3穿过的固定孔21，即可保证其他零件的安装，对燃烧室支撑结构2的影响较小，该固定孔21也具有一定的冷却效果，同时，当燃烧室支撑结构2发生振动或是工况温度发生较大变化时，可通过弹簧片4和弹簧5的变形对振动力或工况变化力进行吸收，保证固定螺栓3与定位压板6对整个结构的紧固，因此可以适用于如陶瓷耐火砖、羧甲基纤维素耐火砖等结构强度相对较低的热屏蔽元件。

需要说明的是，当弹簧片4初始设置位置存在偏移时，由于自身的变形性可以在固定螺栓3旋紧的过程中，被在弹簧片4上的各向变形力影响随着紧固力的增加逐渐向固定螺栓3的轴线位置移动，并最终达到与固定螺栓3同轴。

优选地，参见图1，固定螺栓3上开设有冷却孔31，冷却孔31连通固定螺栓3的轴向两端。冷却孔31的设置增大了燃烧室支撑结构2在散热时与空气的接触面积，从而加快燃气轮机燃烧室的冷却效率。

优选地，参见图1和图4，固定螺栓3的中间部分为直径小于两端部分直径的光轴段。在实际使用时，可以通过调节固定螺栓3相对燃烧室支撑结构2的轴向位置，对固定螺栓3与燃烧室支撑结构2间的缝隙大小进行控制，实现对燃烧室支撑结构2冷却效率的调整。

需要说明的是，在实际使用时，还可以根据冷却需要，对固定螺栓3的中间部分的直径进行相应调整。

优选地，参见图1，本实施例的燃气轮机燃烧室的热屏蔽固定结构还包括导向罩7，导向罩7设置在燃烧室支撑结构2的底面上，固定螺栓3穿出固定孔21的部分、弹簧5和定向压板6均容置于导向罩7内，且定向压板6能够沿固定螺栓3的轴向移动。导向罩7与定向压板6配合后，使得通过对固定螺栓3进行轴向转动，即可实现固定螺栓3与定向压板6间轴向距离的调整，有利于固定螺栓3的安装，同时，也保证了弹簧5的弹力始终作用在轴向上。

优选地，参见图1和图2，本实施例的燃气轮机燃烧室的热屏蔽固定结构还包括开设有穿接孔81的高温保护罩8，高温保护罩8通过穿接孔81穿设在固定螺栓3上并位于固定螺栓3的头部和弹簧片4之间，且高温保护罩8罩设在热屏蔽元件1上的埋头安装孔11上方。高温保护罩8的设置能够防止燃烧室支撑结构2的热量从热屏蔽元件1上的埋头安装孔11处大量散出。

优选地，参见图2至图4，高温保护罩8绕穿接孔81的轴线等间隔围设有多个第一梯形台82，第一梯形台82在穿接孔81逆时针方向一侧的台面仰角为15°～40°，第一梯形台82在穿接孔81顺时针方向一侧的台面仰角为30°～45°，固定螺栓3的头部绕轴线等间隔围设有多个第二梯形台32，第一梯形台82与相邻两个第二梯形台32间的间隙配合，第二梯形台32与相邻两个第一梯形台82间的间隙配合。

需要说明的是，固定螺栓3上的螺纹为常用的右旋螺纹，当固定螺栓3右旋紧固时，第一梯形台82在穿接孔81逆时针方向一侧15°～40°的台面仰角并不会阻碍固定螺栓3的旋紧，而当固定螺栓3左旋松动时，第一梯形台82在穿接孔81顺时针方向一侧30°～45°的台面仰角则使固定螺栓3形成自锁，从而防止固定螺栓3左旋松动。

优选地，弹簧5为蝶形弹簧。由于碟形弹簧的变刚度特性，使得在将固定螺栓3拧紧到位的过程中，可以通过力矩及拧转圈数确定弹簧5的变形量结合碟形弹簧的负载变形特性曲线，判断出目前是否已达到设计的预紧力。

本实施例还提供一种如上所述的燃气轮机燃烧室的热屏蔽固定结构的固定方法，包括以下步骤：

S1：依次将高温保护罩8、弹簧片4、热屏蔽元件1、燃烧室支撑结构2和弹簧5穿设在固定螺栓3上，并将定向压板6与固定螺栓3螺纹连接；

S2：将导向罩7安装在燃烧室支撑结构2的底面上，并将固定螺栓3穿出固定孔21的部分、弹簧5和定向压板6容置于导向罩7内，使定向压板6能够沿固定螺栓3的轴向移动；

S3：旋紧固定螺栓3，将高温保护罩8、弹簧片4、热屏蔽元件1、燃烧室支撑结构2和弹簧5紧固。

采用该燃气轮机燃烧室的热屏蔽固定结构的固定方法可以实现对本实施例的燃气轮机燃烧室的热屏蔽固定结构的精确安装，保证燃气轮机燃烧室的热屏蔽固定结构的固定效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。