一种用于燃气轮机燃烧室过渡段冲击套的支撑装置的制作方法

本实用新型属于燃气轮机技术领域，具体涉及一种用于燃气轮机燃烧室过渡段冲击套的支撑装置。

背景技术：

燃气轮机从整体结构上划分，主要包括压缩机、燃烧室和涡轮工段，其中燃烧室是用于燃料燃烧，实现能量转换的一个区域，因此燃烧室需要用耐高温材料制成；燃烧气体经燃烧后产生的热气体从燃烧室进入过渡段，再进入涡轮工段，从而驱动涡轮用以产生动力。

围绕燃烧室的过渡段通常设有冲击套，中国发明专利申请cn102620294a(用于燃气轮机的过渡件冲击套管)中，给出了一种典型的冲击套管的结构，包括包围过渡段的内部管道的一部分第一壳体和构造成包围内部管道的一部分的第二壳体，第一壳体和第二壳体之间通过紧固件实现连接，通过紧固件的锁死或打开可实现冲击套管的可拆卸安装，使用方便。在过渡段设置冲击套的主要作用是用于为内部管道提供冲击冷却，因此冲击套上一般都设有多个冷却孔，然而冲击套极易受到震动以及燃料燃烧带来的热膨胀而受到损坏，因此需要对过渡段冲击套设置一个支撑装置以保护冲击套。

目前国内设计的燃气轮机燃烧室过渡段通常都采用双层带冲击套的结构，在过渡段冲击套和内层之间在入口处设有一圈支撑。传统的设计是可以在冲击套筒和过渡件之间设置一支撑环和无弹性的垫片，然而由于垫片无弹性，不能承受结构的震动和热膨胀，因此作用十分有限。

中国发明专利申请cn102620313a(燃烧器中的过渡件与冲击套筒之间的支撑件)中，在燃烧器的过渡件和冲击套筒之间设置有支撑件，其中支撑件包括弹性部分、安装部分和接触部分，其中弹性部分在过渡件与冲击套筒之间提供阻尼，安装部分用于安装支撑件到过渡件或冲击套筒中的一个，接触部分用于接触过渡件或冲击套筒中的另一个，这种结构的支撑件能够抵抗支撑环与过渡件之间的结构振动和热膨胀，从而避免支撑环、冲击套筒和过渡件的破裂，进而使燃气涡轮机的结构更加稳固。然而该发明中，支撑件的结构在焊脚处易出现应力集中而开裂，从而会缩短使用寿命。

因此为了提高燃气轮机的使用性能，需设计一种结构简单且具有较长使用寿命的燃气轮机燃烧室过渡段冲击套的支撑装置，以满足工业需求。

技术实现要素：

本实用新型欲解决的技术问题是现有技术中的燃气轮机燃烧室过渡段冲击套的支撑装置存在使用寿命短、结构复杂、制造成本高等技术问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型公开了一种燃气轮机燃烧室过渡段冲击套的支撑装置，该装置能使过渡段内层与冲击套在入口处形成可滑移支撑，位于燃气轮机燃烧室过渡段内层和燃气轮机燃烧室过渡段冲击套之间，所述燃气轮机燃烧室过渡段冲击套的支撑装置为多个，且呈周向对称布置在燃气轮机燃烧室过渡段内层入口段的外圈上；

所述燃气轮机燃烧室过渡段冲击套的支撑装置包括支撑筒和罩帽；

所述支撑筒位于燃气轮机燃烧室过渡段内层入口段的外圈上；所述罩帽位于支撑筒上远离燃气轮机燃烧室过渡段内层的一端，且与支撑筒连接；所述罩帽的内径等于支撑筒的外径；

所述支撑筒的内部在燃气轮机燃烧室过渡段内层的一端设有下垫片，在所述下垫片上设有弹簧，所述弹簧上远离下垫片的一端设有上垫片；

所述上垫片的远离弹簧一侧设有支撑头；

所述罩帽上远离支撑筒的一侧开设有通孔；所述支撑头的一部分位于支撑头与支撑筒之间形成的空间内，另一部分穿过所述通孔，位于罩帽外，且与燃气轮机燃烧室过渡段冲击套接触。

进一步地，所述支撑头为为支撑柱头，所述支撑柱头为倒“t”形。更进一步地，所述支撑头上朝向燃气轮机燃烧室过渡段冲击套的一端为弧面设计，所述弧面的曲率小于燃气轮机燃烧室过渡段冲击套的曲率。

进一步地，所述支撑头为球形；所述球形的曲率小于燃气轮机燃烧室过渡段冲击套的曲率。更进一步地，所述上垫片为曲面垫片，且所述曲面垫片的曲率小于支撑头的曲率。

进一步地，所述支撑筒焊接在燃气轮机燃烧室过渡段内层入口段的外圈上。

进一步地，所述罩帽采用螺纹连接的方式套在支撑筒的上端。更进一步地，所述支撑筒上与罩帽相连接的部位设有外螺纹；所述罩帽上与支撑筒相连接的部位设有内螺纹；所述支撑筒上的外螺纹与所述罩帽上的内螺纹相配合，

进一步地，所述下垫片的外径与支撑筒的内径相等。更进一步地，所述上垫片的外径小于下垫片的外径。

所述的支撑装置的支撑柱头在弹簧预应力的作用下从罩帽的通孔中伸出，支撑柱头顶部带有弧面，与过渡段冲击套内侧紧密贴合且可以滑动。此时过渡段内层在整圈多个支撑装置的合力下保持稳定的浮动状态。

当过渡段在工作状态时出口处连接在透平一级静叶环上看作死点，过渡段内层和冲击套都向前膨胀，由于内层的工作温度比冲击套工作温度高很多，所以过渡段内层相对于冲击套的轴向膨胀量和径向膨胀量都大很多。此时过渡段内层与冲击套之间轴向和径向都会产生相对位移。当有轴向位移时，过渡段内层连带支撑装置沿轴线向前滑动进行补偿；当有径向位移时，过渡段内层与冲击套间的环缝间距变小，此时支撑柱头向支撑筒内缩进并压缩弹簧，仍保持支撑柱头与过渡段冲击套内侧紧密贴合且不致接触压力过大而卡涩。

上述的支撑装置是通过支撑筒底部焊接在过渡段内层外侧的，采用整圈焊缝进行焊接，由于支撑筒的尺寸相对较小，所以整个焊缝由于温度变化产生的应力比现有技术中的“几”字形支撑在两端焊接要小很多，从而避免产生应力集中而开裂的问题。

与现有技术相比，本实用新型的燃烧室过渡段冲击套的支撑装置具有以下优点：

(1)该实用新型的燃气轮机燃烧室过渡段冲击套的支撑装置相对于常用的“几”字形支撑能够提供更大的位移补偿能力，避免了过渡段内层连带支撑由于径向膨胀过大而与冲击套发生卡涩，同时在支撑焊脚处也不易出现应力集中导致开裂的情况，可以延长支撑的寿命。

(2)该实用新型的燃气轮机燃烧室过渡段冲击套的支撑装置结构简单，制造成本低，检修方便，因此也具有相当的经济效益。

(3)该实用新型的燃气轮机燃烧室过渡段冲击套的支撑装置维修时只需将带内螺纹的罩帽从支撑筒上拧下来，取出弹簧、上垫片、支撑头，如有损坏直接更换新零件安装上即可，操作相对比较方便。

附图说明

图1：燃气轮机燃烧室过渡段布置结构示意图。

图2：图1中的b向结构示意图。

图3：现有技术中的“几”字形支撑装置结构示意图。

图4：实施例1中燃烧室过渡段冲击套的支撑装置示意图。

图5：图4中支撑头的放大图。

图6：实施例2中燃烧室过渡段冲击套的支撑装置示意图。

附图标记说明：1-过渡段冲击套，2-过渡段内层，3-“几”字形支撑，6-罩帽，7-弹簧，8-支撑筒，9-支撑柱头，10-上垫片，11-下垫片，12-支撑球头，13-曲面垫片，16-压气机气缸，17-透平气缸，18-燃烧室机匣，19-火焰筒，20-透平一级静叶环，21-过渡段支撑架。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式做详细的阐述。

本部分提及的“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等方位用语，仅用于描述该具体实施方式中产品各零部件的相对位置关系，并不能理解为用于限制本实用新型的用语。

如图1所示，为燃气轮机燃烧室过渡段布置结构示意图，图2-3为现有技术中燃气轮机燃烧室过渡段冲击套的支撑装置结构示意图，过渡段出口通过螺栓固定在透平一级静叶环20上，过渡段入口冲击套上有过渡段支撑架21将过渡段固定在压气机气缸16上，冲击套通过多个焊接在内层上的“几”字形支撑3将过渡段内层2环抱住，由于内层2和冲击套1在工作时温度差异比较大，两者热膨胀量不同会产生较大的径向和轴向位移，内层2连带“几”字形支撑3一起沿火焰筒19轴线向前移动，径向上也会向外膨胀。内层2较冲击套1径向的膨胀变形大，可以造成“几”字形支撑3顶面与冲击套内层发生卡涩。由于“几”字形支撑在两侧焊脚处焊接容易出现应力集中而开裂，影响使用寿命。

实施例1

图4为该实施例1的燃气轮机燃烧室过渡段冲击套的支撑装置结构示意图，图5为支撑头的放大图。过渡段冲击套支撑的支撑筒8焊接固定在过渡段内层入口段的外圈，支撑筒8内设置了下垫片11，下垫片上装有弹簧7，弹簧7上端有上垫片10，上垫片顶着支撑柱头9，支撑柱头9被罩帽6限定在支撑筒8内部，罩帽9和支撑筒8采用螺纹连接。支撑柱头9与过渡段冲击套1内侧紧密贴合，当过渡段内层2在受热膨胀沿轴向向前移动时，连带支撑装置一起向外滑动，径向发生膨胀时，过渡段冲击套1和过渡段内层2的间距会变小，此时支撑柱头9向支撑筒内8缩进并压缩弹簧7。这样仍能保持支撑柱头9与过渡段冲击套1处于紧密贴合状态，并且还能防止由于径向膨胀量过大导致支撑柱头9与冲击套1产生过大的挤压应力而发生卡涩。弹簧7在设计时按照所需要的预应力进行选型，支撑柱头9伸出罩帽6的长度要确保在进行冷热态计算时罩帽6不会与过渡段冲击套1发生干涉。

实施例2

图6为该实施例2的燃气轮机燃烧室过渡段冲击套的支撑装置结构示意图，具体为将实施例1中的支撑柱头9换成支撑球头12，同时将上垫片10换成曲面垫片13。支撑球头被罩帽6螺纹限定在支撑筒中，支撑球头可以在曲面垫片13与罩帽6限定的空间内旋转，受到过渡段冲击套1内侧的挤压可以向支撑筒8内缩进。

上文所述的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并不是用以限制本实用新型的保护范围，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出的各种变化均属于本实用新型的保护范围。

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