一种气封式燃气轮机动叶热-机复合实验装置

技术领域

本发明涉及燃气轮机动叶热冲击技术领域，尤其涉及一种气封式燃气轮机动叶热-机复合实验装置。

背景技术

燃气轮机动叶是非常重要的做功部件，工作中承受离心力、热应力、气动力等多种载荷，工作环境非常恶劣。因此，动叶也是燃气轮机中最容易产生破坏的零件，一旦损伤必然会影响汽轮机整机性能。在燃气轮机定型前必须对动叶进行相应的实验考核，保证动叶在规定的寿命周期内的可靠性。目前，国内燃气轮机行业在动叶热冲击可靠性考核中，只进行气动力和热应力实验验证，而并没有考虑离心载荷的影响，主要原因是缺乏实现动叶热-机环境的实验装置。

目前燃气轮机动叶热冲击实验中，难点一是叶片在实验过程中承受高温高压的热空气，叶片本身会有热膨胀，在施加离心机械载荷过程要充分考虑拉杆和燃气上壁板的密封问题；

难点二是要考虑拉杆导热问题，拉杆会把燃气热量通过热传导方式传送到施加拉力的装置，会对拉力装置造成热损伤；

因此，研制一种在高温热膨胀的同时达到密封效果、同时又不会对装置造成热损伤的实验装置，成为人们亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种气封式燃气轮机动叶热-机复合实验装置。

本发明提供的技术方案是：一种气封式燃气轮机动叶热-机复合实验装置，包括：上段拉杆、端盖、机匣、叶片和下段拉杆；

其中，上段拉杆和下段拉杆组成拉力杆位于端盖内，端盖内设有冷气通道，端盖外设有机匣，叶片与机匣内壁相连，机匣下侧内设有燃气通道的进气管道和出气管道；

端盖与机匣之间，端盖与上段拉杆、机匣与下段拉杆之间、端盖与机匣之间通过密封装置封严，端盖与上段拉杆和下段拉杆之间使用石磨盘根密封，在石墨盘根密封处放置垫片，同时采用加固螺套压紧加固，固定密封端盖与下段拉杆；

工作中，拉杆在端盖中自由移动，通过在端盖内增加冷气通道，气体与密封相结合的方式对拉杆进行降温，使拉杆温度不向外传导。

优选，所述端盖上设有冷气通道，并且在端盖上围绕上段拉杆一周开有端盖孔，端盖与机匣内壁之间存在间隙，冷气通过小孔冷却端盖、机匣和上段拉杆，对主流高温燃气进行密封。

进一步优选，所述机匣进气一端设有冷气通道，并在机匣进气处的内壁开有机匣孔，冷却燃气通道的进气管道、出气管道与叶片环境中的高温燃气，同时冷却叶片和下段拉杆；

进一步优选，所述机匣两侧设有冷水通道和冷水腔室，冷水通过冷水通道注入冷水腔室用以冷却机匣。

进一步优选，所述叶片设有榫头，叶片通过榫头连接在一起，保障高温燃气不会向机匣底部泄露。

进一步优选，所述下段拉杆上沿与榫头相连，榫头与机匣底部之间的下段拉杆部分外侧放置一个套筒。

进一步优选，所述端盖下沿与上段拉杆之间采用篦齿密封。

进一步优选，所述端盖和机匣的尺寸可根据燃气轮机导叶大小进行改变。

综上所述，本发明主要具有以下有益效果：

1、燃气轮机涡轮机动叶在进行寿命考核中是通过燃气加热方式加热叶身，施加热应力、气动力载，又通过拉杆施加离心载荷，在工作中，既保证拉杆与端盖间的自由移动，同时还保证高温燃气密封，保持燃气温度不通过拉杆向外传导，拉杆和端盖下沿接触位置采用篦齿结构封严，在端盖内增加一层高压冷气通道，通过气体密封与篦齿密封相结合的方式保证高温燃气的封严以及拉杆的自由滑动，同时，冷气又能够充分的对拉杆进行降温，保证拉杆温度不向外传导。

2、本发明的外形和大小可依据燃气轮机导叶大小调整，但内部结构及原理不变。

3、本发明的燃气轮机动叶在考虑离心力、热应力、气动力等多种载荷条件下的寿命考核实验验证，同时，在热-机环境下的疲劳寿命实验验证。

附图说明

图1为本发明提供的一种气封式燃气轮机动叶热-机复合实验装置的结构主视图；

图2为本发明提供的一种气封式燃气轮机动叶热-机复合实验装置的结构侧视图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至2所示，一种气封式燃气轮机动叶热-机复合实验装置，包括：包括：上段拉杆1、端盖2、机匣3、叶片4和下段拉杆5；

其中，上段拉杆1和下段拉杆5组成拉力杆位于端盖2内，端盖2内设有冷气通道21，端盖2外设有机匣3，叶片4与机匣3内壁相连，机匣3下侧内设有燃气通道的进气管道31和出气管道32；

端盖2与机匣3之间，端盖2与上段拉杆1、机匣3与下段拉杆5之间、端盖2与机匣3之间通过密封装置封严，端盖2与上段拉杆1和下段拉杆5之间使用石磨盘根11密封，在石墨盘根11密封处放置垫片12，同时采用加固螺套13压紧加固，固定密封端盖2与下段拉杆5；

工作中，拉杆在端盖2中自由移动，通过在端盖2内增加冷气通道21，气体与密封相结合的方式对拉杆进行降温，使拉杆温度不向外传导。

作为技术方案的改进，所述端盖2上设有冷气通道21，并且在端盖2上围绕上段拉杆1一周开有端盖孔22，端盖2与机匣3内壁之间存在间隙，冷气通过小孔22冷却端盖2、机匣3和上段拉杆1，对主流高温燃气进行密封。

作为技术方案的改进，所述机匣3进气一端设有冷气通道21，并在机匣3进气处的内壁开有机匣孔33，冷却燃气通道的进气管道31、出气管道32与叶片4环境中的高温燃气，同时冷却叶片4和下段拉杆5；

作为技术方案的改进，所述机匣3两侧设有冷水通道34和冷水腔室35，冷水通过冷水通道34注入冷水腔室35用以冷却机匣3。

作为技术方案的改进，所述叶片4设有榫头41，叶片4通过榫头41连接在一起，保障高温燃气不会向机匣3底部泄露。

作为技术方案的改进，所述下段拉杆5上沿与榫头41相连，榫头41与机匣4底部之间的下段拉杆5部分外侧放置一个套筒51。

作为技术方案的改进，所述端盖2下沿与上段拉杆1之间采用篦齿52密封。

作为技术方案的改进，所述端盖2和机匣3的尺寸可根据燃气轮机导叶大小进行改变。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。