一种便于拆装的值班燃烧器浮动密封结构的制作方法

本实用新型涉及燃气轮机燃烧室领域，尤其是一种便于拆装的值班燃烧器浮动密封结构。

背景技术：

目前燃气轮机燃烧室一般都是采用预混燃烧来降低污染物排放，但是预混燃烧容易造成燃烧不稳定。为了稳定预混火焰，各燃烧室设计制造厂商会在燃烧室中心位置增加值班燃烧器。值班燃烧器固定在燃烧室端盖上，在燃烧室内部与主燃烧器相配合。目前值班燃烧器与主燃烧器的配合一般采用硬连接方式，两个配合面之间留有一定的间隙。

例如，公告号为cn205447829u的中国实用新型专利，公开了“一种用于燃气轮机的燃烧器”，包括相连接的中心值班燃烧器和主预混燃烧器，中心值班燃烧器和主预混燃烧器相配合来稳定主预混火焰，利用凹腔驻涡改善排放性能和稳定性能，值班火焰和主预混火焰处于不同的区域中，避免两种火焰的交互作用，增强了燃烧稳定性，凹腔的设计能够有效降低噪音，但是，其中心值班燃烧器和主预混燃烧器采用硬连接。

又如，公告号为cn105423341b的中国发明专利，公开了“一种有值班火焰的预混式低排放燃气轮机燃烧室”，燃烧室采用带有值班喷嘴的点火器，通过引入值班火焰，可以有效提高火焰的稳定性能，然而其值班喷嘴是采用硬连接方式安装在火焰筒上。

目前燃气轮机燃烧室的值班燃烧器固定端和其与主燃烧器配合端面并不在同一个位置，由于加工误差以及主燃烧器安装过程中的累积误差，安装时可能会出现问题。两个配合面之间留的间隙过小，可能导致值班燃烧器安装困难；两个配合面之间留的间隙过大，安装之后空气泄露量过多，影响燃烧室空气流量分配。燃烧室内燃烧过程复杂，工作条件恶劣，需要在设计时尽量保证燃烧室整体空气流量分配，确保火焰筒内燃烧稳定。燃烧室对空气分配要求严格，因此需要尽量保证值班燃烧器配合面位置的密封性。

由于燃气轮机整体的振动或者燃烧压力脉动，燃烧室总是运行在振动环境中。燃烧室来流温度较高，值班燃烧器存在一定的热膨胀。刚性连接的值班燃烧器与主燃烧器，配合面间隙预留不当，会造成值班燃烧器损坏。

值班燃烧器燃料从顶端喷入火焰筒，形成扩散燃烧火焰，温度比较高。在燃气轮机运行过程中存在损坏的可能，因此在大修或者运行维护过程中需要能够方便的拆装值班燃烧器及浮动密封结构。

因此，本专利对该浮动密封结构设计的期望，能够补偿值班燃烧器由于振动或热膨胀产生的位移，提供较低的空气泄露率，并且拆装方便。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：解决燃烧室值班燃烧器对中安装问题，避免由于加工误差及安装公差的累积造成值班燃烧器安装困难，便于燃烧室值班燃烧器安装及更换；解决值班燃烧器与主预混燃烧器连接位置的密封性，避免该位置间隙难以控制，保证空气分配的准确性；抵消不可准确预知的热膨胀所带来的相对位移和变形，避免值班燃烧器由于硬连接造成的热膨胀变形；解决l型浮动密封环安装及更换问题，避免l型浮动密封环损坏需要破坏主预混燃烧器结构。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：提供一种便于拆装的值班燃烧器浮动密封结构，包括l型浮动密封环和卡环，用于值班燃烧器与主预混燃烧器的装配连接，容纳于主预混旋流器内喉道壳体内壁的凹腔结构与值班燃烧器导向环构成的空间内，凹腔结构由前凸台、后凸台和壁面构成，l型浮动密封环及卡环同轴安装，且外端部均位于凹腔结构内，l型浮动密封环靠近凹腔结构前凸台位置，卡环靠近凹腔结构后凸台位置，l型浮动密封环在凹腔结构内具有一定的上下及前后活动空间。

燃烧室值班燃烧器在安装过程中由于加工误差或安装累积误差，安装比较困难，采用这种浮动密封结构，可以在一定范围内通过l型浮动密封环在凹腔结构内留有的间隙抵消累积误差，便于值班燃烧器安装。

值班燃烧器安装后，l型浮动密封环与值班燃烧器导向环外壁面紧密配合，起到密封作用。l型浮动密封环与主预混旋流器内喉道壳体上的凹腔结构壁面间隙保证在一定范围内，允许少量空气通过，能够保证空气分配的准确性。

使用过程中，值班燃烧器受热膨胀，其膨胀量通过l型浮动密封环与主预混旋流器内喉道壳体及凹腔结构的间隙抵消，防止值班燃烧器因为热膨胀变形。

l型浮动密封环先于值班燃烧器安装到主预混旋流器内喉道壳体上的凹腔结构内，通过卡环将l型浮动密封环限制在凹腔结构内，在有限空间内调整。值班燃烧器拆卸及更换时不会将l型浮动密封环带出。更换l型浮动密封环时只需要使用卡钳将卡环拿出，即可轻松拿出l型浮动密封环，不会破坏主燃烧器结构。

上述的便于拆装的值班燃烧器浮动密封结构，l型浮动密封环内壁面与l型浮动密封环后端面连接处设计有倒角，与值班燃烧器导向环前端的倒角相配合，便于安装值班燃烧器。l型浮动密封环外壁面由l型浮动密封环前端面，l型浮动密封环上端面和l型浮动密封环顶端构成，l型浮动密封环前端面与l型浮动密封环上端面垂直。

上述的便于拆装的值班燃烧器浮动密封结构，卡环安装进入凹腔结构之后，与凹腔结构后凸台留有一定间隙。卡环的外环与凹腔结构壁面相接触，内环低于l型浮动密封环顶部，限制l型浮动密封环的活动范围。

上述的便于拆装的值班燃烧器浮动密封结构，卡环为3/4圆环状，有弹性，由外环、内环及两个卡扣封闭构成，卡扣位于卡环的圆环状开口端部，卡扣为圆环状。使用时，需用卡钳用力捏卡环的卡扣，使卡环向内收缩，从而安装或取出卡环。

上述的便于拆装的值班燃烧器浮动密封结构，凹腔结构的前凸台高于后凸台。

上述的便于拆装的值班燃烧器浮动密封结构，l型浮动密封环前端面的长度小于凹腔结构的前后凸台的高度差。

本实用新型的有益效果是，本实用新型专利所述的一种便于拆装的值班燃烧器浮动密封结构，可以用于带有值班燃烧器的燃气轮机燃烧室。本专利结构能够避免值班燃烧器与主燃烧器之间的硬连接接触，以及由于加工公差及安装累积公差造成的值班燃烧器难以安装。l型浮动密封环与主预混旋流器内喉道壳体及凹腔结构之间的间隙，能够补偿值班燃烧器受热带来的膨胀量，防止值班燃烧器因为热膨胀变形。l型浮动密封环与值班燃烧器之间紧密连接，仅与凹腔结构壁面留有一定的间隙，能够有效控制冷却空气流量。l型浮动密封环通过卡环限制在凹腔结构内，方便拆卸及更换。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1为燃烧室整体结构；

图2为燃烧室内值班燃烧器浮动密封结构局部放大图；

图3为值班燃烧器浮动密封结构局部剖视图；

图4为卡环结构示意图；

图5为l型浮动密封环结构示意图；

图中1为燃烧室整体，2为值班燃烧器，3为主预混燃烧器，4为燃烧室端盖法兰，5为燃烧室壳体，6为火焰筒，7为主预混旋流器叶片，8为主预混旋流器内喉道壳体，9为凹腔结构，10为卡环，11为l型浮动密封环，12为主预混旋流器外喉道壳体，13为值班燃烧器中心燃料喷嘴，14为值班燃烧器旋流器导向叶片，15为值班燃烧器导向环，16为值班燃烧器端盖法兰，17为卡扣，18为l型浮动密封环倒角，19为l型浮动密封环前端面，20为l型浮动密封环上端面，21为l型浮动密封环顶端。

具体实施方式

【实施例1】

图1所示，燃气轮机燃烧室1主要由主预混燃烧器3、值班燃烧器2、火焰筒6、燃烧室壳体5、燃烧室端盖法兰4组成。

图1和图2所示，主预混燃烧器3主要由主预混旋流器叶片7、主预混旋流器内喉道壳体8、主预混旋流器外喉道壳体12组成，主预混旋流器内喉道壳体8上有凹腔结构9。

图1和图2所示，值班燃烧器2主要由值班燃烧器中心燃料喷嘴13、值班燃烧器旋流器导向叶片14、值班燃烧器导向环15、值班燃烧器端盖法兰16组成。

图2和图3所示，值班燃烧器浮动密封结构由卡环10、l型浮动密封环11组成。

图5所示，l型浮动密封环11的内壁面与l型浮动密封环11后端面连接处设计有l型浮动密封环倒角18，l型浮动密封环11的外壁面由l型浮动密封环前端面19、l型浮动密封环上端面20和l型浮动密封环顶端21组成。

图4所示，卡环10为3/4圆环状，由外环、内环及两个卡扣17封闭行成。

图1所示，压气机来流高温高压空气经过火焰筒6与燃烧室壳体5组成的环腔，进入主预混燃烧器3和值班燃烧器2。主预混燃烧器3燃料和空气混合从主预混旋流器叶片7进入火焰筒6，形成主预混火焰。值班燃烧器2燃料从值班燃烧器中心燃料喷嘴13进入火焰筒6，形成值班扩散火焰稳定燃烧。

燃烧室1组装时，值班燃烧器2与主预混燃烧器3和火焰筒6同一轴线，位于燃烧室1头部。

先安装值班燃烧器浮动密封结构，如图2、图3、图4和图5所示，主预混燃烧器内喉道壳体8上具有凹腔结构9，凹腔结构9前部凸台高于后部凸台。安装时，首先将l型浮动密封环11放入凹腔结构9内，l型浮动密封环前端面19会被凹腔结构9前部凸台挡住。然后使用卡钳捏住卡环10的卡扣17，将卡环10放入凹腔结构9内。l型浮动密封环11及卡环10同轴安装，且外端部均位于凹腔结构9内。

值班燃烧器2最后安装，通过值班燃烧器端盖法兰16将值班燃烧器2固定于燃烧室端盖法兰4上，值班燃烧器导向环15与主预混燃烧器内喉道壳体8相互配合。如图1和图2所示，l型浮动密封环11内壁面与l型浮动密封环后端面连接处设计有l型浮动密封环倒角18，值班燃烧器导向环15前端设计有倒角，方便值班燃烧器2安装时滑入l型浮动密封环11内部。

图2和图5所示，值班燃烧器导向环15的外壁面与l型浮动密封环11的内壁面紧密配合，l型浮动密封环上端面20与主预混燃烧器内喉道壳体8内壁面留有一定间隙，l型浮动密封环顶端21与凹腔结构9壁面留有一定间隙。卡环10放入凹腔结构9之后，l型浮动密封环11和卡环10在凹腔结构9内，与凹腔结构9前部和后部凸台有一定间隙，这样l型浮动密封环11可以在凹腔结构9内晃动，又不会滑出凹腔结构9。值班燃烧器2安装时，可以靠l型浮动密封环11与凹腔结构9和l型浮动密封环11与主预混燃烧器内喉道壳体8预留的间隙抵消对中的偏差。

燃烧室1工作时，压气机来流高温高压空气从值班燃烧器中心燃料喷嘴13进入火焰筒6内部。值班燃烧器导向环15与l型浮动密封环11之间间隙很小，泄露空气量可以忽略。在气流压力作用下，l型浮动密封环前端面19与凹腔结构9前部凸台接触，少量空气会从该位置泄露进入值班燃烧器导向环15与内喉道壳体之间的环缝，可以防止火焰筒内燃烧产生的高温烟气进入该环缝，烧坏值班燃烧器2。由于来流高温高压空气温度一般会高于400℃，值班燃烧器2、主预混燃烧器3以及l型浮动密封环11都会产生一定的热膨胀。l型浮动密封环11由于在凹腔结构9内具有两个维度的自由活动空间，可以抵消值班燃烧器2产生的热膨胀位移，并且不会造成泄漏空气量的增多。

如图2和图3所示，卡环10安装进凹腔结构9之后，外环与凹腔结构9壁面相接触，内环低于l型浮动密封环顶端21，将l型浮动密封环11限制在凹腔结构9内。卡环10具有两个卡扣17，使用卡钳用力捏卡扣17可以使卡环10向内收缩，从而可以将卡环10安装到凹腔结构9内或者将卡环10从凹腔结构9内取出，方便拆卸及更换。

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