燃烧室罩帽及具有它的燃气轮机的制作方法

1.本发明涉及燃气轮机技术领域，具体涉及一种燃烧室罩帽及一种燃气轮机。


背景技术：

2.燃气轮机主要包括压气机、燃烧室、透平三大部件，压气机排气流至燃烧室，在燃烧室头部与燃料混合后进行燃烧，生成的热燃气输送至透平做功。燃烧室头部一般由喷嘴和罩帽等零部件组成，喷嘴布置在罩帽旋流通道内，通过喷出燃料和旋流通道内的空气预混，并在旋流通道出口处扩张，在喷嘴端部和罩帽稳焰面板附近形成回流区，进行燃烧并实现火焰稳定。
3.罩帽为燃料与空气的混合提供了预混空间，同时罩帽的发散面板兼具火焰稳定的作用。罩帽的发散面板具有较高的热负荷。然而，相关技术中的罩帽发散面板在局部区域存在较大温度梯度，导致温度分布不均，产生较大的热应力，导致发热面板裂纹产生，降低罩帽使用寿命。


技术实现要素：

4.本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：
5.相关技术中公开了一种燃烧室罩帽，该相关技术中的燃烧室罩帽包括外环、若干个内环和稳焰面板，稳焰面板分别连接外环和若干个内环，通过采用内部气流流动通道冷却，进一步提升罩帽冷却均匀性，降低冷却空气量消耗，同时提升罩帽稳定火焰能力。然而，本技术的发明人研究发现，该相关技术中的面板与外环和内环依旧采用焊接的方式固定连接，当面板发生热膨胀时，依旧会产生较大的热应力集中，影响面板使用安全和寿命。
6.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种燃烧室罩帽，能够降低发散面板的热应力集中，提高发散面板的使用寿命。
7.本发明实施例还提出了一种燃气轮机。
8.根据本发明实施例的燃烧室罩帽，包括：外筒，所述外筒内具有容纳腔；喷嘴罩筒，所述喷嘴罩筒设在所述容纳腔内；发散面板，所述发散面板上设有散热孔，所述喷嘴罩筒与所述发散面板相连，且所述喷嘴罩筒的一端穿过所述散热孔以便所述喷嘴罩筒的一端与外界连通；固定环，所述固定环设在所述容纳腔内，且所述固定环套设在所述喷嘴罩筒上以便将所述喷嘴套筒固定在所述发散面板上。
9.根据本发明实施例的燃烧室罩帽，能够降低发散面板的热应力集中，提高发散面板的使用寿命。
10.在一些实施例中，所述发散面板包括板体和连接环，所述连接环套设在所述板体上，所述连接环的内周面与所述板体的外周面相接触，所述散热孔设在所述板体上。
11.在一些实施例中，所述喷嘴罩筒的外壁面上设有环形凸起，所述环形凸起环绕所述喷嘴罩筒布置，且所述环形凸起设在邻近所述发散面板的一端，所述环形凸起与所述固定环在所述外筒的长度方向间隔布置，所述板体设在所述环形凸起与所述固定环之间。
12.在一些实施例中，所述喷嘴罩筒的外壁面上还设有环形凹槽，所述环形凹槽环绕所述喷嘴罩筒布置，且所述环形凹槽设在所述环形凸起与所述固定环之间，所述板体设在所述环形凹槽内。
13.在一些实施例中，所述连接环的外壁面与所述外筒的内壁面在第一方向上具有预设间隙，所述第一方向正交与所述外筒的长度方向。
14.在一些实施例中，所述燃烧室罩帽还包括第一支撑板，所述第一支撑板与所述外筒相连，且所述第一支撑板与所述发散面板在所述外筒的长度方向上相对布置，所述喷嘴罩筒远离所述发散面板的一端穿过所述第一支撑板以便所述喷嘴罩筒连通外界。
15.在一些实施例中，所述喷嘴罩筒的数量为多个，多个所述喷嘴罩筒分别设在所述容纳腔内，且多个所述喷嘴罩筒中的任一个所述喷嘴罩筒位于所述容纳腔的中央，多个所述喷嘴罩筒中剩余的所述喷嘴罩筒环绕所述外筒布置。
16.在一些实施例中，所述燃烧室罩帽还包括第二支撑板，所述第二支撑板设在所述容纳腔内，且所述第二支撑板的一端与所述外筒相连，所述第二支撑板的另一端与多个所述喷嘴罩筒中位于中央的一个所述喷嘴罩筒相连。
17.在一些实施例中，所述第二支撑板的数量为多个，多个所述第二支撑板分别设在所述容纳腔内，且多个所述第二支撑板环绕所述外筒布置，且多个所述第二支撑板与多个所述喷嘴罩筒中环绕所述外筒布置的所述喷嘴罩筒在环绕所述外筒的方向上交替布置。
18.在一些实施例中，所述燃烧室罩帽还包括连接法兰和多个第三支撑板，所述连接法兰套设在所述外筒上，所述连接法兰适于与外部设备相连，多个所述第三支撑板设在所述连接法兰与所述外筒之间，且多个所述第三支撑板环绕所述外筒布置。
19.根据本发明实施例的燃气轮机，包括：罩帽，所述罩帽为上述任一项实施例所述的燃烧室罩帽；多个喷嘴，所述喷嘴设在所述喷嘴罩筒内，且多个所述喷嘴与多个所述喷嘴罩筒一一对应。
20.根据本发明实施例的燃气轮机，能够降低发散面板的热应力集中，提高发散面板的使用寿命和燃气轮机运行的稳定性。
附图说明
21.图1是本发明实施例的燃烧室罩帽的结构示意图。
22.图2是本发明实施例的燃烧室罩帽中的喷嘴罩筒与固定环连接示意图。
23.图3是本发明实施例的燃烧室罩帽中发散面板的结构示意图。
24.图4是图1中a区域的局部放大示意图。
25.附图标记：
26.外筒1，容纳腔101，
27.喷嘴罩筒2，环形凸起21，环形凹槽22，
28.发散面板3，散热孔301，板体31，连接环32，
29.固定环4，第一支撑板5，第二支撑板6，连接法兰7，第三支撑板8。
具体实施方式
30.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考
附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
31.根据本发明实施例的燃烧室罩帽包括外筒1、喷嘴罩筒2、发散面板3和固定环4。
32.外筒1内具有容纳腔101。
33.具体地，如图1所示，外筒1的外轮廓为圆筒形，且外筒1的左右两端均具有开口。
34.喷嘴罩筒2设在容纳腔101内。
35.具体地，如图1所示喷嘴罩筒2沿左右方向延伸，喷嘴罩筒2的外轮廓同样为圆筒形，且喷嘴罩筒2的轴线与外筒1的轴线平行布置，喷嘴罩筒2在左右方向上的尺寸大体等于外筒1在左右方向上的尺寸，喷嘴罩筒2的直径小于外筒1的直径。
36.发散面板3上设有散热孔301，喷嘴罩筒2与发散面板3相连，且喷嘴罩筒2的一端穿过散热孔301以便喷嘴罩筒2的一端与外界连通。
37.具体地，如图1所示，发散面板3设在外筒1的右端，发散面板3上设有在左右方向上贯通发散面板3的散热孔301，喷嘴罩筒2的右端穿过散热孔301，且喷嘴罩筒2的右端与发散面板3相连。
38.固定环4设在容纳腔101内，且固定环4套设在喷嘴罩筒2上以便将喷嘴套筒固定在发散面板3上。
39.需要说明的是，喷嘴罩筒2的右端设有一段在左右方向上延伸的外螺纹，固定环4的内周面设有与外螺纹相配合的内螺纹，固定环4可在左右方向上移动。
40.具体地，如图1和图2所示，固定环4套设在喷嘴罩筒2上，且固定环4的右端面与发散面板3的左端面相抵接。
41.根据本发明实施例的燃烧室罩帽，通过固定环4将发散面板3与喷嘴罩筒2相连，与发散面板3与喷嘴罩筒2通过焊接相连相比，当发散面板3发生热膨胀时，发散面板3与喷嘴罩筒2可以发生相对位移，降低发散面板3的热应力集中，提高发散面板3的使用寿命。
42.在一些实施例中，发散面板3包括板体31和连接环32，连接环32套设在板体31上，连接环32的内周面与板体31的外周面相接触，散热孔301设在板体31上。
43.具体地，如图1和图3所示，板体31的外轮廓为圆形，连接环32的外轮廓为圆环形，且板体31的直径小于外筒1的内径，且板体31的直径与连接环32在上下方向上的尺寸之和小于外筒1的内径。连接环32的内周面与板体31的外周面相接触，连接环32的右端面与板体31的右端面大体平齐，当发散面板3与喷嘴罩筒2相连后，连接环32设在容纳腔101内。
44.本发明实施例的燃烧室罩帽，通过设置连接环32，能够提高对容纳腔101的密封性和发散面板3的整体强度，从而提高发散面板3的使用寿命。
45.在一些实施例中，喷嘴罩筒2的外壁面上设有环形凸起21，环形凸起21环绕喷嘴罩筒2布置，且环形凸起21设在邻近发散面板3的一端，环形凸起21与固定环4在外筒1的长度方向(如图2中所示的左右方向)间隔布置，板体31设在环形凸起21与固定环4之间。
46.具体地，如图2所示，环形凸起21设在喷嘴罩筒2的右端，环形凸起21的右端面与喷嘴罩筒2的右端面平齐，环形凸起21的外周面与固定环4的外周面大体平齐，环形凸起21的左端面与固定环4的右端面在左右方向上间隔布置，板体31设在环形凸起21的左端面与固定环4的右端面之间。
47.本发明实施例的燃烧室罩帽，通过环形凸起21和固定环4的配合，能够将发散面板3稳定固定在喷嘴罩筒2上，避免发散面板3发生松动或脱落影响燃气轮机运行的稳定性。
48.在一些实施例中，喷嘴罩筒2的外壁面上还设有环形凹槽22，环形凹槽22环绕喷嘴罩筒2布置，且环形凹槽22设在环形凸起21与固定环4之间，板体31设在环形凹槽22内。
49.具体地，如图1和图2所示，散热孔301设在板体31上，且喷嘴罩筒2穿过散热孔301，则散热孔301处的板体31设在环形凹槽22内。环形凹槽22在上下方向上的尺寸小于喷嘴罩筒2的壁厚。
50.本发明实施例的燃烧室罩帽，将板体31设在环形凹槽22内，可以为发散面板3的安装提供定位，提高发散面板3与喷嘴罩筒2的装配精度，还可避免环形面板在喷嘴罩筒2上发生松动或脱落，提高燃气轮机运行的稳定性。
51.在一些实施例中，连接环32的外壁面与外筒1的内壁面在第一方向上(如图1中所示的上下方向)具有预设间隙，第一方向正交与外筒1的长度方向。
52.实施例的燃烧室罩帽，连接环32的外壁面与外筒1的内壁面之间在上下方向上存在预设间隙，当发散面板3发生热膨胀时，发散面板3与外筒1在左右方向上可发生相对滑动，与发散面板3与外筒1固定连接相比，能够降低应力集中，提高发散面板3和外筒1的使用寿命。
53.在一些实施例中，燃烧室罩帽还包括第一支撑板5，第一支撑板5与外筒1相连，且第一支撑板5与发散面板3在外筒1的长度方向上相对布置，喷嘴罩筒2远离发散面板3的一端穿过第一支撑板5以便喷嘴罩筒2连通外界。
54.具体地，如图1所示，第一支撑板5和发散面板3在左右方向上相对布置，第一支撑板5与，第一支撑板5上设有贯通第一支撑板5的通孔，喷嘴罩筒2的左端穿过通过且连通外界。第一支撑板5的外轮廓为圆形，第一支撑板5的外周面与外筒1的内周面相接触，且第一支撑板5的直径等于外筒1的内径。
55.需要说明的是，喷嘴罩筒2通过焊接的方式与第一支撑板5相连，第一支撑板5通过焊接的方式与外筒1相连。
56.本发明实施例的燃烧室罩筒，通过设置第一支撑板5，能够对喷嘴罩筒2的左端进行支撑，避免喷嘴罩筒2发生松动或脱落，提高了燃气轮机运行的稳定性。
57.在一些实施例中，喷嘴罩筒2的数量为多个，多个喷嘴罩筒2分别设在容纳腔101内，且多个喷嘴罩筒2中的任一个喷嘴罩筒2位于容纳腔101的中央，多个喷嘴罩筒2中剩余的喷嘴罩筒2环绕外筒1布置。
58.具体地，如图1所示，板体31上设有多个散热孔301，第一支撑板5上设有多个通孔，散热孔301的数量与通孔的数量相同，且散热孔301的直径与通孔的直径相同，多个喷嘴罩筒2与多个散热孔301一一对应。多个喷嘴罩筒2中其中一个位于容纳腔101的中央，即多个喷嘴罩筒2中其中一个穿过多个散热孔301中位于板体31中央的一个散热孔301，剩余的喷嘴罩筒2在外筒1的周向上均匀间隔布置，且剩余的喷嘴罩筒2环绕位于中央的喷嘴罩筒2布置。
59.多个喷嘴罩筒2分别与发散面板3相连，多个喷嘴罩筒2的右端与多个散热孔301一一对应，多个喷嘴罩筒2的左端与多个通孔一一对应。
60.在一些实施例中，燃烧室罩帽还包括第二支撑板6，第二支撑板6设在容纳腔101内，且第二支撑板6的一端与外筒1相连，第二支撑板6的另一端与多个喷嘴罩筒2中位于中央的一个喷嘴罩筒2相连。
61.具体地，如图1所示，第二支撑板6设在容纳腔101内，第二支撑板6的外侧与外筒1的内壁面相连，第二支撑板6的内侧与位于中央的一个喷嘴罩筒2的外壁相连，且第二支撑板6位于相邻的两个喷嘴罩筒2之间。
62.本发明实施例的燃烧室罩帽，通过第二支撑板6能够对位于中央的喷嘴罩筒2进行支撑，还可提高外筒1的整体强度，保证了燃气轮机运行的稳定性。
63.在一些实施例中，第二支撑板6的数量为多个，多个第二支撑板6分别设在容纳腔101内，且多个第二支撑板6环绕外筒1布置，且多个第二支撑板6与多个喷嘴罩筒2中环绕外筒1布置的喷嘴罩筒2在环绕外筒1的方向上交替布置。
64.具体地，如图1所示，多个第二支撑板6在外筒1的周向上间隔布置，且多个第二支撑板6和多个喷嘴罩筒2在外筒1的周向上交替布置。
65.本发明实施例的燃烧室罩帽，通过设置多个第二支撑板6，进一步提高对位于中央的喷嘴罩筒2的支撑强度，并且进一步提高了外筒1的整体强度，使燃烧室罩帽的整体强度得到提高，并且保证了燃气轮机运行的稳定性。
66.在一些实施例中，燃烧室罩帽还包括连接法兰7和多个第三支撑板8，连接法兰7套设在外筒1上，多个第三支撑板8设在连接法兰7与外筒1之间，且多个第三支撑板8环绕外筒1布置。
67.具体地，如图1所示，连接法兰7套设在外筒1上，多个第三支撑板8分别设在连接法兰7与外筒1之间，且多个第三支撑板8在外筒1的周向上均匀间隔布置，第三支撑板8的内侧与外筒1的外周面相连，第三支撑板8的外侧与连接法兰7的内侧相连。需要说明的是，第三支撑板8与外筒1通过焊接相连，第三支撑板8与连接法兰7通过焊接相连。
68.本发明实施例的燃烧室罩帽，通过设置连接法兰7便于将燃烧室罩帽与外部设备相连，通过设置多个第三支撑板8能够对外筒1进行支撑和定位，确保燃气轮机运行的稳定性。
69.下面参照图1至图4描述本发明实施例的燃烧室罩帽的运行原理。
70.将多个喷嘴罩帽与发散面板3相连，将板体31嵌入环形凹槽22内后旋转固定环4，固定环4向右移动并将发散面板3固定在固定环4与环形凸起21之间，将多个喷嘴罩筒2与发散面板3穿设在外筒1内，需要说明的是板体31位于外筒1外部，随后将第三支撑板8的两端分别与外筒1和中央喷嘴罩筒2相连以便固定中央喷嘴罩帽，接着将第二支撑板6与多个喷嘴罩筒2的左端相连，并将第二支撑板6的外周面与外筒1的内周面相连。
71.当发散面板3受热发生热膨胀时，由于采用固定环4与喷嘴罩帽相连，发散面板3与喷嘴罩筒2可以发生相对滑动，从而降低应力集中，并且发散面板3与外筒1也可以发生相对滑动，避免发散面板3顶靠外筒1，进一步降低了应力集中。
72.根据本发明实施例的燃气轮机包括罩帽和多个喷嘴，
73.罩帽为上述任一项实施例的燃烧室罩帽。
74.需要说明的是，连接法兰适于与外部部件相连以便固定外筒。
75.喷嘴(未示出)设在喷嘴罩筒内，且多个喷嘴与多个喷嘴罩筒一一对应。
76.需要说明的是，喷嘴至少部分伸入喷嘴罩筒内，且喷嘴的轴线与喷嘴罩筒的轴线平行布置。喷嘴的数量与喷嘴罩筒的数量相同且两者一一对应。
77.根据本发明实施例的燃气轮机，因采用上述燃烧室罩帽，能够降低发散面板的热
应力集中，提高发散面板的使用寿命和燃气轮机运行的稳定性。
78.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
79.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
80.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
81.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
82.在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
83.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。