一種燃氣輪機燃燒室多層導流襯套的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種導流襯套結構，屬于燃氣輪機結構設計技術領域。
【背景技術】
[0002]工業(yè)重型燃氣輪機燃燒室導流襯套的作用主要有以下兩點:其一，整理燃燒室火焰筒與導流襯套之間空氣流動的均勻性，燃壓缸內部的空氣流動是異常雜亂的，而為了更好地組織燃燒室頭部的燃燒，燃燒室頭部的設計目標通常是均勻來流，因此需要導流襯套的整流作用；其二，加強對火焰筒壁面的冷卻，導流襯套與火焰筒之間的距離決定了導流襯套與火焰筒所構成環(huán)形空間的面積以及通過該環(huán)形空間的空氣速度，從而進一步影響了火焰筒冷卻效果。工業(yè)重型燃氣輪機燃燒室設計難點之一為冷卻設計。通常用于制造燃氣輪機燃燒室超級合金承受溫度的提升速度(材料改進)慢于燃燒室出口平均溫度的提升速率。20世紀90年代初至今開發(fā)的燃燒室平均出口煙氣溫度為1400?1600°C，而超級合金的耐溫小于1000°C。為了使燃燒室能夠長期安全工作，多種冷卻技術被應用于燃燒室，以及通常會在高溫部分噴涂熱障涂層來保護金屬材料。冷卻技術與熱障涂層共同保證燃燒室安全運行。
[0003]燃燒室冷卻設計通常從經典基礎試驗中得到相關冷卻關系式，然后將其應用于實際燃燒室需要冷卻部位上，而實際冷卻設計的冷卻效果常低于實驗室得到的理想情況的冷卻效果，這主要由于在實際情況下進入火焰筒頭部的來流不均勻。通常導流襯套僅僅提供一個通道，其整流作用有限，目前的導流襯套通常在導流襯套尾端加入沖擊冷卻孔，對火焰筒尾端進行沖擊冷卻，如專利CN 102840599、專利CN 101539294，或在導流襯套表面上設置紊流器，如美國專利N0.7010921。專利CN 101625123在導流襯套沖擊冷卻孔上加入小管，增強其冷卻效果。這些嘗試盡管對火焰筒尾部的冷卻進行了改善，但在火焰筒頭部的冷卻以及燃燒室頭部的燃燒組織上仍有欠缺。
【實用新型內容】
[0004]為了解決現有技術中存在的問題，提升進入燃燒室參與燃燒的空氣的均勻性，更有針對性的分布冷卻空氣，提升冷卻效果，本實用新型提出一種多層導流襯套結構，可以提供調節(jié)空氣均勻性的變量，消除進入燃燒室頭部空氣的不均勻性，而且可以對火焰筒的不同部位根據需求加強冷卻效果。
[0005]本實用新型所采用的技術方案如下:
[0006]一種燃氣輪機燃燒室多層導流襯套，其特征在于:該多層導流襯套包括至少兩層，各層均懸掛于機匣與火焰筒形成的環(huán)形空間內，最內層導流襯套沿軸向設置多排射流孔和至少一排頭部進氣孔，其余各層均設置一排導流孔。
[0007]優(yōu)選的，所述多層導流襯套靠近端蓋的一端均固定在同一個固定環(huán)上，固定環(huán)與機匣或端蓋固定連接。
[0008]優(yōu)選的，所述多層導流襯套有2?5層，每相鄰兩層形成的環(huán)形空間的截面面積的比值在0.5?2之間。
[0009]優(yōu)選的，所述每一層導流襯套的軸線均與火焰筒的軸線共線。所述每一層導流襯套上的導流孔的中軸線距端蓋的軸向距離由內到外逐步增加。頭部進氣孔為圓孔、橢圓孔或槽型孔。
[0010]優(yōu)選的，該多層導流襯套的末端通過浮動支撐與機匣相連接，浮動支撐末端距多層導流襯套末端的距離L在30?10mm之間。
[0011]本實用新型與現有技術相比具有以下優(yōu)點及有益效果:本實用新型通過設計至少包含兩層的多層導流襯套，將機匣與火焰筒形成的環(huán)形空間分成至少三層環(huán)形通道，不同環(huán)形通道之間由導流孔連接，通過該多層導流襯套可以合理地組織導流襯套內的流動，有益于優(yōu)化導流襯套內部流動，減少空氣分配不均勻性，提升頭部燃燒效果，同樣，通過合理布置最內層導流襯套上的射流孔，可以有針對性地改善火焰筒的冷卻效果。
【附圖說明】
[0012]圖1為包含機匣和火焰筒在內的多層導流襯套的結構原理示意圖。
[0013]圖2為多層導流襯套的立體簡圖。
[0014]圖中符號說明:11_多層導流襯套；111-最內層導流襯套；112-外層導流襯套，12-導流孔；13_射流孔；14_頭部進氣孔；15_固定環(huán)；16_浮動支撐；21_機匣；22_火焰筒；23-端蓋。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型做詳細說明:
[0016]參見圖1和圖2，該燃氣輪機燃燒室多層導流襯套11包括至少兩層，各層均懸掛于機匣21與火焰筒22形成的環(huán)形空間內，最內層導流襯套111沿軸向設置多排射流孔13和至少一排頭部進氣孔14，頭部進氣孔14可以為圓孔、橢圓孔或槽型孔；其余各層均設置一排導流孔12。通過多層導流襯套11以及其上的導流孔12可以引導空氣在導流襯套內的流動。離火焰筒22最近的最內層導流襯套111上的多排射流孔13可根據不同冷卻需求布置，從而可以根據設計需求對火焰筒局部冷卻進行加強，而非僅僅對火焰筒尾部進行冷卻。
[0017]本實施例中，所述多層導流襯套11靠近端蓋的一端均固定在同一個固定環(huán)15上，固定環(huán)15與機匣21或端蓋23固定連接，以提高多層導流襯套11的剛性，減小振動問題。
[0018]多層導流襯套優(yōu)選采用2?5層，每相鄰兩層形成的環(huán)形空間的截面面積的比值在0.5?2之間；通過調整不同小環(huán)形空間之間的面積比，可以將不同比例空氣精確輸送至燃燒室不同部位。
[0019]優(yōu)選的，所述每一層導流襯套的軸線均與火焰筒22的軸線共線；所述每一層導流襯套上的導流孔12的中軸線距端蓋的軸向距離由內到外逐步增加，引導空氣從該孔進入燃燒室頭部，進行頭部空氣分配。
[0020]該多層導流襯套11的末端通過浮動支撐16與機匣21相連接，浮動支撐16末端距多層導流襯套11末端的距離在30?10mm之間。浮動支撐16可以進一步提高多層導流襯套11的剛性，減小振動問題。
[0021]本實用新型的工作過程如下:燃壓缸中的不均勻氣流分別從機匣21與外層導流襯套112之間的空氣入口 1、外層導流襯套與最內層導流襯套111之間的空氣入口 2以及最內層導流襯套111與火焰筒22之間的空氣入口 3進入，其中從空氣入口 I進入的氣流從導流孔12進入外層導流襯套112與最內層導流襯套111之間的小環(huán)形通道，與從空氣入口 2進入的空氣混合，然后從頭部進氣孔14進入燃燒室火焰筒22內部，從空氣入口 3進入的空氣經過沿程的射流孔13和頭部進氣孔14進入燃燒室火焰筒22內部。
【主權項】
1.一種燃氣輪機燃燒室多層導流襯套，其特征在于:該多層導流襯套(11)包括至少兩層，各層均懸掛于機匣(21)與火焰筒(22)形成的環(huán)形空間內，最內層導流襯套(111)沿軸向設置多排射流孔(13)和至少一排頭部進氣孔(14)，其余各層均設置一排導流孔(12)。
2.根據權利要求1所述的一種燃氣輪機燃燒室多層導流襯套，其特征在于:所述多層導流襯套(11)靠近端蓋(23)的一端均固定在同一個固定環(huán)(15)上，該固定環(huán)(15)與機匣(21)或端蓋(23)固定連接。
3.根據權利要求1所述的一種燃氣輪機燃燒室多層導流襯套，其特征在于:所述多層導流襯套(11)為2?5層，每相鄰兩層形成的環(huán)形空間的截面面積的比值在0.5?2之間。
4.根據權利要求1、2或3所述的一種燃氣輪機燃燒室多層導流襯套，其特征在于:所述每一層導流襯套的軸線均與火焰筒(22)的軸線共線。
5.根據權利要求1、2或3所述的一種燃氣輪機燃燒室多層導流襯套，其特征在于:所述每一層導流襯套上的導流孔(12)的中軸線距端蓋的軸向距離由內到外逐步增加。
6.根據權利要求1所述的一種燃氣輪機燃燒室多層導流襯套，其特征在于:所述的頭部進氣孔(14)為圓孔、橢圓孔或槽型孔。
7.根據權利要求1所述的一種燃氣輪機燃燒室多層導流襯套，其特征在于:該多層導流襯套(11)的末端通過浮動支撐(16)與機匣(21)相連接，浮動支撐(16)末端距多層導流襯套(11)末端的距離在30?10mm之間。
【專利摘要】一種燃氣輪機燃燒室多層導流襯套，該多層導流襯套包括至少兩層，各層均懸掛于機匣與火焰筒形成的環(huán)形空間內，最內層導流襯套沿軸向設置多排射流孔和至少一排頭部進氣孔，其余各層均設置一排導流孔。不同環(huán)形空間之間由導流孔連通。通過該多層導流襯套可以合理地組織導流襯套內的流動，有益于優(yōu)化導流襯套內部流動，減少空氣分配不均勻性，提升頭部燃燒效果；同樣，通過合理布置最內層導流襯套上的射流孔，可以有針對性地改善火焰筒的冷卻效果。
【IPC分類】F23R3-04
【公開號】CN204404236
【申請?zhí)枴緾N201420816410
【發(fā)明人】呂煊, 李珊珊, 方子文, 郭慶波, 陳偉
【申請人】北京華清燃氣輪機與煤氣化聯(lián)合循環(huán)工程技術有限公司
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2014年12月19日