一种燃气轮机气缸密封法兰

技术领域

本发明涉及燃气轮机技术领域，具体为一种燃气轮机气缸密封法兰。

背景技术

燃气轮机使一种通过连续流动的高温高压气体为工质，带动叶轮进行高速旋转的装置，其主要是一种通过旋转叶轮将高温高压气体中的能量转化为电能的发动机，其中燃气轮机的气缸作为叶轮的工作区域，其在工作状态下所承受的高温载荷和气体高压载荷非常强，所以对于气缸的密封非常重要。

当前对于燃气轮机气缸的密封，大多采用在上下半缸的连接处设置法兰类零件进行螺栓连接，用螺栓的预紧力使两个法兰接触密封，但是这种方式在燃气轮机的不断运行下，依然会因为高温高压的影响，使上下半缸存在膨胀的趋势，从而使螺栓的紧固处成为一个支点，使上下两个法兰在上下半缸的带动下发生翘曲，虽然翘曲会在燃气轮机停止运行后自动恢复，但是久而久之下，翘曲处将因为疲劳而不再恢复，容易发生泄漏的情况，同时作为支点的螺栓在多此翘曲下，容易因此发生拉伸变形与蠕变，使得螺栓紧固力下降，进一步导致气缸的密封性下降。

发明内容

针对背景技术中提出的现有燃气轮机气缸法兰在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种燃气轮机气缸密封法兰，具备法兰翘曲时活动槽与第一槽体紧贴进行密封补偿、气体涨大弹性胶圈进行弹性补偿、螺栓形变使储气腔连通外界吹动丝带摆动、储气腔气体泄漏使活动槽与第一槽体和第二槽体紧贴完成二次密封补偿的优点，解决了上述背景技术中提出翘曲导致气缸泄漏、螺栓形变导致气缸密封失效的技术问题。

本发明提供如下技术方案：一种燃气轮机气缸密封法兰，包括上半气缸、位于上半气缸底部的法兰I、位于上半气缸下方的下半气缸、位于下半气缸顶部的法兰II，所述法兰I靠近上半气缸的一端开设有活动槽，所述法兰I的另一端开设有均布的螺纹孔I，所述法兰II远离下半气缸的一端开设有均布的螺纹孔II，所述螺纹孔II和螺纹孔I形成螺纹孔，所述螺纹孔内螺纹连接有螺栓，所述螺栓的底部中心开设有贯穿的连通孔，所述螺栓的底部螺纹连接有螺母，所述法兰II靠近下半气缸的一端开设有储气腔，所述法兰II靠近下半气缸的顶端固定连接有凹槽体，所述凹槽体的顶部固定连接有弹性胶圈，所述法兰II的中部开设有均布的气道I和气道II，所述法兰II远离下半气缸的一端固定连接有丝带。

优选的，所述活动槽内腔靠近上半气缸的侧壁和顶壁连接处为圆弧设计。

优选的，所述储气腔内填充有饱和性空气，所述凹槽体活动套接在活动槽内，所述凹槽体的中心与储气腔连通。

优选的，所述凹槽体包括靠近下半气缸的第一槽体和位置对称的第二槽体，所述第一槽体的高度值是第二槽体高度值的四分之三，所述第一槽体远离第二槽体的一端和活动槽靠近下半气缸的侧壁距离值为两毫米，所述第二槽体的顶端和活动槽的顶端相距两毫米，所述第二槽体远离第一槽体的一端和活动槽靠近螺纹孔I的侧壁相距两毫米，所述第一槽体和第二槽体的顶部均为圆弧设计，所述第一槽体和第二槽体远离凹槽体中心的一端顶部分别开设有第一阶梯平台和第二阶梯平台，所述弹性胶圈的两端分别与第一阶梯平台和第二阶梯平台固定连接。

优选的，所述连通孔位于气道I的下方两毫米处，所述气道I和气道II在同一直线上，所述气道I的一端与储气腔连通，且另一端与螺纹孔II连通，所述气道II的一端与螺纹孔II连通，且另一端与外界连通。

优选的，所述丝带位于气道II与外界接通的端口处，所述丝带的颜色为显眼的红色。

本发明具备以下有益效果：

1、本发明通过设计的储气腔、凹槽体、弹性胶圈、活动槽，使燃气轮机在运行的过程中，气缸内的热量通过热传递至储气腔中，使储气腔内的空气受热膨胀，使弹性胶圈涨大，当上半气缸和下半气缸在热涨中以螺栓为支点发生翘曲时，活动槽的内壁能与第一槽体的外壁紧贴，涨大的弹性胶圈与活动槽的内壁紧贴，从而进行二次补偿密封，避免气缸在多此热涨翘曲时发生泄漏的情况。

2、本发明通过设计的储气腔、气道I、气道II、螺栓、丝带，使气缸在发生多次翘曲导致紧固法兰的某处螺栓出现不可逆的伸长形变以及蠕变变形时，此处的螺栓将与螺纹孔出现间隙，使气道I和气道II通过螺栓和螺纹孔间的间隙以及螺栓上的连通孔进行连通，使得储气腔中受热膨胀的气体在与外界的气压差下，通过气道I、气道II向外界喷出，使得丝带受气流影响飘荡的幅度增大，从而提醒工作人员气缸上某一处的螺栓失效的问题，做到及时更换，避免气缸的泄漏。

3、本发明通过第一槽体和第二槽体高度差的设计以及弹性胶圈包裹在第一槽体和第二槽体顶部的设计，使一处的螺栓出现不可逆的伸长形变以及蠕变变形导致储气腔密闭失效，使得弹性胶圈涨大失效，以及法兰I和法兰II在此时张开角度较大时，活动槽的侧壁能紧贴较矮的第一槽体的顶部，活动槽的顶壁能紧贴较高的第二槽体的顶部，并配合弹性胶圈形成多重密封补偿，避免此时气缸密封失效的情况。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明法兰I结构示意图；

图3为本发明法兰II结构示意图；

图4为本发明螺栓结构示意图；

图5为本发明凹槽体结构示意图；

图6为本发明气道I结构示意图。

图中：1、上半气缸；2、下半气缸；3、法兰I；4、法兰II；5、活动槽；6、螺纹孔I；601、螺纹孔II；7、储气腔；8、气道I；9、气道II；10、凹槽体；101、第一槽体；102、第二槽体；103、第一阶梯平台；104、第二阶梯平台；11、弹性胶圈；12、丝带；13、螺栓；131、连通孔；14、螺母。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图3，一种燃气轮机气缸密封法兰，包括上半气缸1、位于上半气缸1底部的法兰I3、位于上半气缸1下方的下半气缸2、位于下半气缸2顶部的法兰II4，法兰I3靠近上半气缸1的一端开设有活动槽5，活动槽5内腔靠近上半气缸1的侧壁和顶壁连接处为圆弧设计，使法兰I3和法兰II4在发生气压膨胀、温度升高的翘曲时，使法兰I3向上抬起，使活动槽5偏离垂直线向螺栓13的一侧倾斜，法兰II4向下张开，使凹槽体10偏离垂直线向远离螺栓13的一侧倾斜，使储气腔7中受热膨胀的气体挤压弹性胶圈11涨大，使活动槽5远离螺栓13的侧壁顶部与第一槽体101的顶部紧贴，此时弹性胶圈11向活动槽5远离螺栓13的侧壁圆弧处涨大，使二者柔性紧贴，保证密封效果的同时，也避免了弹性胶圈11的硬性接触损坏，法兰I3的另一端开设有均布的螺纹孔I6。

参阅图1、图3、图5，法兰II4靠近下半气缸2的一端开设有储气腔7，储气腔7内填充有饱和性空气，使储气腔7内的气体能受到热胀冷缩的影响，使法兰I3和法兰II4在燃气轮机运行发生翘曲时，储气腔7内的气体能受热涨大，使弹性胶圈11涨大完成密封补偿，同时，当螺栓13发生拉伸变形和蠕变变形时，连通孔131的位置上移，使储气腔7通过气道I8、连通孔131、螺栓13和螺纹孔II601的间隙、气道II9与外界连通，使储气腔7中膨胀的空气排向外界，使气道II9外的丝带12受到气流影响，摆动幅度加大，法兰II4靠近下半气缸2的顶端固定连接有凹槽体10，凹槽体10活动套接在活动槽5内，凹槽体10的顶部固定连接有弹性胶圈11，凹槽体10的中心与储气腔7连通，使储气腔7中的气压变化能影响到弹性胶圈11，凹槽体10包括靠近下半气缸2的第一槽体101和位置对称的第二槽体102，第一槽体101的高度值是第二槽体102高度值的四分之三，使弹性胶圈11在法兰I3和法兰II4发生翘曲时，总是面对这活动槽5带有圆弧的侧壁，使弹性胶圈11的膨胀能于其在翘曲提供的压力下配合完成紧贴密封补偿，同时使法兰I3和法兰II4发生翘曲而螺栓13还未损坏时，活动槽5带有圆弧的侧壁能先于第一槽体101贴合，配合弹性胶圈11进行密封补偿，当法兰I3和法兰II4发生翘曲而螺栓13已损坏，弹性胶圈11失去膨胀密封补偿作用时，活动槽5带有圆弧的侧壁能于第一槽体101贴合，活动槽5的顶壁能与第二槽体102贴合，二者配合进行密封补偿，第一槽体101远离第二槽体102的一端和活动槽5靠近下半气缸2的侧壁距离值为两毫米，第二槽体102的顶端和活动槽5的顶端相距两毫米，第二槽体102远离第一槽体101的一端和活动槽5靠近螺纹孔I6的侧壁相距两毫米，使法兰I3和法兰II4发生翘曲时能存在活动空间，避免凹槽体10与活动槽5硬性卡接，只能短时间内通过紧固作用避免翘曲的发生，而无法长时间保持密封作用的问题，第一槽体101和第二槽体102的顶部均为圆弧设计，第一槽体101和第二槽体102远离凹槽体10中心的一端顶部分别开设有第一阶梯平台103和第二阶梯平台104，弹性胶圈11的两端分别与第一阶梯平台103和第二阶梯平台104固定连接，使弹性胶圈11套在第一槽体101和第二槽体102的顶部，使活动槽5与第一槽体101和第二槽体102的顶部接触进行密封补偿时，能通过顶部圆弧的设计，配合弹性胶圈11完成柔性接触，避免硬性接触的损坏，同时通过挤压弹性胶圈11进一步提高补偿密封的密封性能。

参阅图1、图3-图6，法兰II4的中部开设有均布的气道I8和气道II9，法兰II4远离下半气缸2的一端开设有均布的螺纹孔II601，螺纹孔II601和螺纹孔I6形成螺纹孔，螺纹孔内螺纹连接有螺栓13，螺栓13的底部中心开设有贯穿的连通孔131，连通孔131位于气道I8的下方两毫米处，气道I8和气道II9在同一直线上，气道I8的一端与储气腔7连通，且另一端与螺纹孔II601连通，气道II9的一端与螺纹孔II601连通，且另一端与外界连通，使螺栓13发生拉伸变形和蠕变变形时，连通孔131的位置上移，使储气腔7通过气道I8、连通孔131、螺栓13和螺纹孔II601的间隙、气道II9与外界连通，使储气腔7中膨胀的空气排向外界，使气道II9外的丝带12受到气流影响，摆动幅度加大，螺栓13的底部螺纹连接有螺母14，法兰II4远离下半气缸2的一端固定连接有丝带12，丝带12位于气道II9与外界接通的端口处，丝带12的颜色为显眼的红色，使储气腔7中膨胀的气体从气道II9排出时，能吹动丝带12进行大幅度的摆动，使红色的丝带12能显眼的提示工作人员，此处螺栓的损坏。

本发明的使用方法(工作原理)如下：

首先，通过螺栓13和螺母14将法兰I3和法兰II4进行紧固连接，当燃气轮机运行时，气缸内的温度直线上升，此时气缸内的温度经过下半气缸2、法兰II4传递至储气腔7内，使储气腔7内的空气发生热涨，使热涨空气鼓胀弹性胶圈11，接着燃气轮机持续运行，上半气缸1和下半气缸2在高压气体和高温的影响下，使法兰I3和法兰II4的贴合出以螺栓13为支点开始出现翘曲分离；

然后，法兰I3向上抬起，使活动槽5偏离垂直线向螺栓13的一侧倾斜，法兰II4向下张开，使凹槽体10偏离垂直线向远离螺栓13的一侧倾斜，使活动槽5远离螺栓13的侧壁顶部与第一槽体101的顶部紧贴，此时弹性胶圈11向活动槽5远离螺栓13的侧壁涨大，使二者紧贴，当燃气轮机停止运行后，各部件逐渐复位；

最后，当燃气轮机多次运行，法兰I3和法兰II4的贴合出以螺栓13为支点多此出现翘曲分离，使螺栓13发生拉伸变形和蠕变变形时，连通孔131的位置上移，使储气腔7通过气道I8、连通孔131、螺栓13和螺纹孔II601的间隙、气道II9与外界连通，使储气腔7中膨胀的空气排向外界，使气道II9外的丝带12受到气流影响，摆动幅度加大，此时弹性胶圈11涨大幅度小，法兰I3和法兰II4的张开幅度大，使活动槽5远离螺栓13的侧壁顶部与第一槽体101的顶部紧贴，且活动槽5的顶壁与第二槽体102的顶部紧贴完成双重密封补偿，最后，工作人员对此处损坏的螺栓13进行及时更换即可。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。