[发明专利]一种带稳压腔的燃烧室火焰筒与过渡段密封的连接结构

说明书

技术领域

本发明涉及燃气轮机燃烧室的结构设计，尤其涉及燃烧室火焰筒与过渡段连接的密封结构，属于动力装备技术领域。

背景技术

燃气轮机是能源领域不可或缺的重大动力装备。燃烧室作为燃气轮机的三大核心部件之一，其任务是加热工质，将燃料的化学能转化为高温燃气的热能，形成温度和温度场均满足要求的燃气，然后送到透平中去做功。燃烧室在结构上一般由外壳、火焰筒和过渡段等部分组成。其中火焰筒和过渡段的连接部分通常设置有密封结构。

密封结构的作用是为了防止空气在不期望的位置泄漏到燃烧流道内，但完全密封的密封结构实现起来非常困难，一般优选采用有少量泄漏的密封结构，这种泄漏在合适的情况下能够起到冷却的效果。密封结构由于经受燃烧流道内侧燃气的高温高压，其存在高的温度梯度与压力变化，因此获得合适的冷却是十分重要的。

通过密封结构处的冷气，除了要冷却密封结构本身，还要冷却连接处的火焰筒壁面与过渡段壁面，而通过密封结构冷却气体流量通常很小，因此可能导致连接处的各项冷却性能得不到保证，可能达不到期望的温度分布，出现各种问题与故障。

现有的技术中专利公开号为US8307656的专利文献中，火焰筒连接处的壁面设为双层壁，靠冷气侧的壁面开静压孔、靠燃气侧的壁面开若干冷却孔起到主要的冷却效果，弹性密封件则主要起密封作用。该专利中通过密封结构的弹性密封件的气量很小，冷气通过量可以由火焰筒壁面上的开孔面积控制，为了达到充分冷却火焰筒壁面的要求，此处可能需要设置满足一定数目及开孔面积的孔，造成冷却气的需求较大、冷气的利用率不高的问题。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，

本发明所采用的技术方案如下：本发明在冷气进入燃烧流道前设置稳压腔，能够提升冷气静压差，降低压力损失，减少火焰筒与过渡段连接处的冷却空气用量。

一种带稳压腔的燃烧室火焰筒与过渡段密封的连接结构，该结构包括火焰筒、过渡段和密封结构；火焰筒插入过渡段中，由火焰筒和过渡段的内壁面共同限定燃烧流道，密封结构布置在火焰筒与过渡段之间；其特征在于：

所述的密封结构包括密封支撑件和弹性密封件；密封支撑件呈阶梯状，前端为凸起的圆台，支撑件前端壁与支撑件后端壁分别连接在火焰筒上，密封支撑件与火焰筒外壁面构成一个阶梯环形的稳压腔；圆台阶梯端壁上沿周向至少布置一排总压进气孔，支撑件后端壁上沿周向至少布置一排出气孔；弹性密封件设置在凸起圆台后面的支撑件壁面上，弹性密封件与密封支撑件之间形成密封腔。

本发明的技术特征还在于：在稳压腔内的火焰筒外壁面上布置有肋片。

优选的，所述火焰筒壁面上肋片的肋间距与肋高比范围为5-20。

本发明的另一技术特征是：所述总压进气孔的总面积要小于出气孔的总面积。

本发明的又一技术特征是：弹性密封件由定位密封环和至少一个圆弧状弹性密封条组成，圆弧状弹性密封条设置在定位密封环上，该定位密封环固定在密封支撑件上。所述圆弧状弹性密封条个数优选在36到72之间。当圆弧状弹性密封条采用两个以上圆弧状弹性密封条时，相邻两个圆弧状弹性密封条之间的间隙优选在1mm～3mm范围内。

该发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：①本发明在冷却气体进入燃烧流道内之前的区域设置了一个稳压腔，与现有技术的静压孔进气相比，冷气通过总压孔进入稳压腔，提升了静压差，稳压腔兼有整流的效果，从而降低了压力损失，减少了所需的冷却气流量；冷却气在通过稳压腔后进入燃烧流道，在这一过程中可以冷却火焰筒和过渡段，提高了冷气的利用率。②稳压腔的结构形式可有效提高密封支撑件刚度；③在火焰筒外壁面上设置肋片，有效增强了冷侧对流换热。

附图说明

图1为本发明提供的一种带稳压腔的燃烧室火焰筒与过渡段密封的连接结构的结构原理示意图。

图2为带稳压腔的连接结构的结构三维剖视图。

图中符号说明如下：11-火焰筒；12-过渡段；13-密封结构；14-密封支撑件；15-弹性密封件；16-燃烧流道；17-火焰筒外壁面；19-稳压腔；20-支撑件前端壁；22-圆台阶梯端壁；23-支撑件壁；24-支撑件后端壁；25-总压进气孔；26-出气孔；27-肋片；28-定位密封环；30-密封腔；31-圆弧状弹性密封条；32-间隙。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的原理、结构和具体实施方式做进一步的说明。