專利名稱：一種隔熱結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于燃氣輪機或航空發(fā)動機總體結(jié)構(gòu)，軸系零部件隔熱結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域。具體地說，是指用在燃氣輪機或航空發(fā)動機軸系零件隔熱結(jié)構(gòu)中的一種結(jié)構(gòu)形式。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中燃氣輪機或航空發(fā)動機的總體結(jié)構(gòu)形式很多，一些燃氣輪機或航空發(fā)動機的總體結(jié)構(gòu)中壓縮空氣和燃氣渦殼共同存在于一個集氣殼體內(nèi)，使得軸系零件，如轉(zhuǎn)子軸承等零件，處于壓縮空氣(燃氣)的高溫環(huán)境內(nèi)。有必要設(shè)置隔熱結(jié)構(gòu)，降低軸系零件熱負荷。常用隔熱措施為在軸系零件外側(cè)包裹隔熱材料填充層，以阻止熱量傳遞至軸系中央。即便如此，現(xiàn)有的隔熱措施在燃氣輪機的實際運行中，隔熱效果仍非常的不理想，高溫燃氣向轉(zhuǎn)子軸承等零件的輻射、傳導(dǎo)傳熱仍然較大，渦輪葉片的根部得不到有效的冷卻，溫度也很高，極大地影響了渦輪葉片的使用壽命。因而，非常有必要對隔熱結(jié)構(gòu)進行改進，以降低高溫燃氣向轉(zhuǎn)子軸承等零件的輻射、傳導(dǎo)傳熱；同時加強對渦輪葉片根部冷卻，保護葉片并降低渦輪葉片向輪盤中心的熱傳導(dǎo)，保證轉(zhuǎn)子工作穩(wěn)定性、可靠性，延長其使用壽命。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有隔熱措施的缺點和不足，基于傳統(tǒng)燃氣輪機轉(zhuǎn)子隔熱措施，提出一種新的隔熱結(jié)構(gòu)，以進一步降低軸系零件受熱量，加強對渦輪葉片根部冷卻，保護葉片并降低渦輪葉片向輪盤中心的熱傳導(dǎo)，保證轉(zhuǎn)子工作穩(wěn)定性、可靠性，延長其使用壽命。本實用新型為解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為:一種隔熱結(jié)構(gòu)，包括隔熱板和安裝環(huán)，其特征在于，所述隔熱板為薄壁環(huán)形零件，與安裝環(huán)固定連接在一起；所述安裝環(huán)與渦輪導(dǎo)向器過盈配合安裝在一起；所述安裝環(huán)包括環(huán)狀主體以及設(shè)置在所述環(huán)狀主體外圓周壁面上的環(huán)狀凸臺，所述環(huán)狀凸臺上設(shè)有軸向氣孔。優(yōu)選地，所述環(huán)狀主體的外圓周壁面上設(shè)置至少一排徑向旋流孔。優(yōu)選地，所述軸向氣孔沿所述環(huán)狀凸臺的圓周均布。優(yōu)選地，所述徑向旋流孔沿所述環(huán)狀主體的外圓周壁周向均布。優(yōu)選地，所述軸向氣孔和徑向旋流孔周向位置夾角為零或非零；所述旋流孔與所述環(huán)狀主體的徑向及軸向夾角為零或非零。優(yōu)選地，所述隔熱板與安裝環(huán)焊接在一起。優(yōu)選地，所述隔熱板與和/或燃氣蝸殼外壁涂抹隔熱涂層。工作原理:壓縮空氣、燃氣潤殼、轉(zhuǎn)子機匣均被包裹在集氣殼體內(nèi)，隔熱板位于燃氣潤殼和轉(zhuǎn)子機匣之間，分別與轉(zhuǎn)子機匣、燃氣渦殼形成兩個狹長的氣體隔熱區(qū)，并且隔熱板本身防止了燃氣渦殼向轉(zhuǎn)子機匣的輻射傳熱；同時，隔熱板與燃氣渦殼之間的氣體經(jīng)過軸向氣孔，在壓差作用下流向渦輪導(dǎo)向器，形成氣膜，對渦輪葉片根部形成射流冷卻。隔熱板與轉(zhuǎn)子機匣之間的氣體隔熱帶可根據(jù)需要設(shè)計成流動的或不流動的，當(dāng)安裝環(huán)周向存在旋流孔時，氣體是流動的；否則就是不流動的。旋流孔形成的射流可以加強渦輪葉片根部的氣膜冷卻效果。根據(jù)需要，旋流孔與軸向、徑向的夾角可以為零或非零，旋流孔與軸向孔的夾角可以為零或非零。本實用新型的隔熱結(jié)構(gòu)，利用溫度較低的壓縮空氣形成氣膜層，進一步降低熱輻射和熱傳導(dǎo)；同時，向另一個軸系熱源渦輪葉片根部，提供冷卻氣膜，既保護渦輪葉片，也減少燃氣通過渦輪葉片向輪盤中心的傳熱。本實用新型的隔熱結(jié)構(gòu)同現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下顯著的優(yōu)點:本實用新型的隔熱結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)對燃氣輪機軸系零件的有效隔熱。該結(jié)構(gòu)形式簡單，加工方便，成本低，隔熱效果明顯，易于工程應(yīng)用，可有效降低高溫燃氣向轉(zhuǎn)子軸承等零件的輻射、傳導(dǎo)傳熱；同時，對渦輪葉片根部冷卻，保護葉片并降低渦輪葉片向輪盤中心的熱傳導(dǎo)。

圖1為本實用新型的隔熱結(jié)構(gòu)在燃氣輪機中的安裝示意圖；圖2為本實用新型的隔熱結(jié)構(gòu)的隔熱結(jié)構(gòu)安裝組件示意圖；圖3為隔熱板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為安裝環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實用新型的隔熱結(jié)構(gòu)組件的剖面示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本實用新型進一步詳細說明。如圖1至5所示，本實用新型的隔熱結(jié)構(gòu)，用于對燃氣輪機軸系零件進行隔熱，包括隔熱板I和安裝環(huán)2，所述燃氣輪機的壓氣機軸向擴壓器出口 8、燃氣渦殼3、轉(zhuǎn)子機匣均設(shè)置在集氣殼體4內(nèi)，所述集氣殼體4內(nèi)充滿壓氣機軸向擴壓器出口 8排出的高溫燃氣5。燃氣渦殼3中包含燃燒室出來的高溫燃氣，燃氣渦殼3出口與渦輪導(dǎo)向器6進口連接在一起，隔熱結(jié)構(gòu)組件位于燃氣渦殼3與機體在徑向方向之間的空間中。隔熱板I為薄壁環(huán)形零件(如圖3所示)，與安裝環(huán)2焊接在一起(如圖5所示);安裝環(huán)2與渦輪導(dǎo)向器6過盈配合安裝在一起；安裝環(huán)2包括環(huán)狀主體201以及設(shè)置在環(huán)狀主體201外圓周壁面上的環(huán)狀凸臺202，環(huán)狀凸臺202上設(shè)有軸向氣孔203。如圖1所示，隔熱板I設(shè)于燃氣渦殼3和轉(zhuǎn)子機匣之間，與轉(zhuǎn)子機匣、燃氣渦殼3形成兩個狹長的氣體隔熱帶，隔熱板I與燃氣渦殼3之間的氣體經(jīng)過軸向氣孔203流向所述渦輪導(dǎo)向器6，利用溫度較低的壓縮空氣形成氣膜層，對渦輪葉片根部形成射流冷卻。隔熱板I與轉(zhuǎn)子機匣之間的氣體隔熱帶可根據(jù)需要設(shè)計成流動的或不流動的，當(dāng)安裝環(huán)2周向存在徑向旋流孔204時，即在環(huán)狀主體201的外圓周壁面上設(shè)置至少一排徑向旋流孔204，氣體是流動的；則就是不流動的。當(dāng)安裝環(huán)2周向存在徑向旋流孔204時，隔熱板I與轉(zhuǎn)子機匣之間的氣體經(jīng)過所述徑向旋流孔204流向所述渦輪導(dǎo)向器6，徑向旋流孔204形成的射流可加強對渦輪葉片根部的氣膜冷卻。優(yōu)選地，隔熱板I與燃氣蝸殼3之間還設(shè)有隔熱填充層，進一步降低熱輻射和熱傳導(dǎo)。優(yōu)選地，軸向氣孔203沿環(huán)狀凸臺202的圓周均布，數(shù)量、孔徑可變。徑向旋流孔204沿所述環(huán)狀主體201的外圓周壁周向均布，數(shù)量、孔徑可變。軸向氣孔203和徑向旋流孔204周向位置夾角可為零或非零；旋流孔204與所述環(huán)狀主體201的徑向及軸向夾角可為零或非零。本實用新型提出的隔熱結(jié)構(gòu)，利用溫度較低的壓縮空氣形成氣膜層，進一步降低熱輻射和熱傳導(dǎo)；同時，向另一個軸系熱源渦輪葉片根部，提供冷卻氣膜，既保護渦輪葉片，也減少燃氣通過渦輪葉片向輪盤中心的傳熱。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種隔熱結(jié)構(gòu)，包括隔熱板(I)和安裝環(huán)(2)，其特征在于， 所述隔熱板(I)為薄壁環(huán)形零件，與安裝環(huán)(2)固定連接在一起； 所述安裝環(huán)(2)與渦輪導(dǎo)向器(6)過盈配合安裝在一起；所述安裝環(huán)(2)包括環(huán)狀主體(201)以及設(shè)置在所述環(huán)狀主體(201)外圓周壁面上的環(huán)狀凸臺(202)，所述環(huán)狀凸臺(202)上設(shè)有軸向氣孔(203)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述環(huán)狀主體(201)的外圓周壁面上設(shè)置至少一排徑向旋流孔(204 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的隔熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述軸向氣孔(203)沿所述環(huán)狀凸臺(202)的圓周均布。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隔熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述徑向旋流孔(204)沿所述環(huán)狀主體(201)的外圓周壁周向均布。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隔熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述軸向氣孔(203)和徑向旋流孔(204)周向位置夾角為零或非零；所述旋流孔(204)與所述環(huán)狀主體(201)的徑向及軸向夾角為零或非零。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述隔熱板(I)與安裝環(huán)(2)焊接在一起。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述隔熱板(I)和/或燃氣蝸殼(3)外壁涂抹隔熱涂層。
專利摘要本實用新型公開了一種燃氣輪機軸系零件隔熱結(jié)構(gòu)。所述隔熱結(jié)構(gòu)包括隔熱板和安裝環(huán)。所述隔熱板與安裝環(huán)焊接，形成隔熱結(jié)構(gòu)組件；該組件由安裝環(huán)與渦輪導(dǎo)向器按過盈配合連接在一起。該結(jié)構(gòu)形式簡單，加工方便，成本低，可有效降低高溫燃氣向轉(zhuǎn)子軸承等零件的輻射、傳導(dǎo)傳熱；同時，對渦輪葉片根部冷卻，保護葉片并降低渦輪葉片向輪盤中心的熱傳導(dǎo)。
文檔編號F01D25/08GK203035351SQ20132002576
公開日2013年7月3日 申請日期2013年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月17日
發(fā)明者陳巍, 楊凌元 申請人:中國科學(xué)院工程熱物理研究所