[实用新型]火焰筒壁的连接结构及应用该连接结构的燃气轮机燃烧室

说明书

技术领域

本实用新型总的涉及适用于航空发动机燃烧室的火焰筒，尤其涉及用于火焰筒壁的连接结构。

背景技术

航空发动机燃烧室的火焰筒通常在温度高达2000K甚至更高温度的燃气中工作，目前任何材料都不能长时间在如此恶劣的环境下工作，因此必须对燃烧室火焰筒进行冷却，以防止被高温燃气烧坏而减少燃烧室或发动机的寿命。目前用于航空发动机燃烧室的火焰筒冷却的基本冷却方式有气膜冷却、对流气膜冷却、冲击气膜冷却、发散冷却和层板冷却等，其中，气膜冷却是让冷却气流通过一定数量的环形缝隙沿轴向喷出，在火焰筒内衬壁面和燃气间形成一层保护气膜。

燃烧室火焰筒一般包括内衬和外壁，其中内衬是一种其上开有大量小孔用于冷却燃烧室火焰筒壁面的薄壁结构，又称瓦块。通常，燃烧室火焰筒内衬和燃烧室火焰筒外壁通过与燃烧室火焰筒内衬焊接在一起的螺栓来连接，通过从内部方向、即从燃烧室方向插入焊接有螺栓的燃烧室火焰筒内衬来使其固定在燃烧室火焰筒外壁上。这样，在燃烧室内层浮动瓦片上没有焊接螺栓的位置有气膜冷却的覆盖，但焊接了螺栓的位置没有气膜冷却的覆盖，因而设置在该处的螺栓承受高机械负荷的同时也承受着极大的热负荷。

由于现阶段所使用的双层浮动壁燃烧室并未考虑对螺栓连接处进行冷却，这使得燃烧室火焰筒内衬上的螺栓的冷却问题显得尤为突出。如果螺栓失灵而使螺栓或螺栓的一部分、尤其是燃烧室火焰筒内衬进入燃烧室并和燃气流一起被带走，将会对后置的涡轮机造成严重的损坏。

实用新型内容

为了可靠地防止现有技术中设置在燃烧室中的固定螺栓失灵，可以考虑改变这些螺栓的结构形式。也就是说，可以摒弃通常的螺栓与燃烧室火焰筒内衬焊接的连接方式，通过一种独立的连接结构将燃烧室火焰筒内衬与火焰筒外壁连接在一起，以保证被连接的燃烧室火焰筒内衬与火焰筒外壁的强度和稳固性，同时解决了传统燃烧室火焰筒内衬与螺栓焊接连接的连接方式在承受高机械载荷和极大热负荷时容易导致螺栓失灵的问题。

为此，根据本实用新型的一个方面，提供了一种火焰筒壁的连接结构，其中，火焰筒内衬和火焰筒外壁上分别形成有多个供螺栓穿过的火焰筒内衬连接孔和火焰筒外壁连接孔，所述螺栓包括螺栓主体和螺栓底座，其中，所述螺栓主体穿过所述火焰筒内衬连接孔和火焰筒外壁连接孔并与螺母配合连接，所述螺栓底座的直径大于所述火焰筒内衬连接孔的直径。

有利地，所述螺栓底座的形状为圆形、花瓣形、三角形或锯齿形。不同的底座形状可在不同程度上减少螺栓整体的重量。

在一种可选实施方式中，所述螺栓底座上还可开设有多个冷却通孔。

根据本实用新型的另一方面，还提供了一种燃气轮机燃烧室，所述燃烧室内设有火焰筒，所述火焰筒的火焰筒内衬和火焰筒外壁通过上述的火焰筒壁的连接结构连接。

不难看出，本实用新型通过在燃烧室火焰筒内衬上开设连接孔，用独立的螺栓配合螺母将燃烧室火焰筒内衬与火焰筒外壁连接在一起，解决了传统燃烧室火焰筒内衬与螺栓焊接连接的连接方式在承受高机械载荷和极大热负荷时容易导致螺栓失灵的问题，同时也解决了螺栓与燃烧室火焰筒内衬共同铸造的加工难度大和工艺成本高的问题。此外，螺栓位于所述火焰筒内衬的一端形成有底座，且该底座直径大于火焰筒内衬连接孔的直径，由此进一步保证了通过螺栓来连接的燃烧室火焰筒内衬与火焰筒外壁的强度和稳固性。

附图说明

本实用新型的更多特征及优点将通过下面结合附图对具体实施方式的进一步详细说明来更好地理解，其中相同的附图标记标识相同或类似的部件。附图中：

图1为根据本实用新型的燃烧室火焰筒内衬的立体图；

图2为与图1所示燃烧室火焰筒内衬配合的火焰筒外壁的立体图；

图3为根据本实用新型一种具体实施方式将燃烧室火焰筒外壁和火焰筒内衬连接的螺栓和螺母的立体图；

图4为燃烧室火焰筒外壁和火焰筒内衬通过螺栓和螺母连接后的立体图；

图5为燃烧室火焰筒外壁和火焰筒内衬通过螺栓和螺母连接后从另一角度看的立体图；

图6为燃烧室火焰筒外壁和火焰筒内衬通过螺栓和螺母连接后的平面图。

附图标记说明

1 燃烧室火焰筒内衬    2 斜孔

3 火焰筒内衬连接孔    4 螺母

5 螺栓主体            6 螺栓底座

7 燃烧室火焰筒外壁    8 火焰筒外壁连接孔

9 气膜孔              10 垫片

具体实施方式

为了更好地理解本实用新型，下面结合具体实施例作进一步详细说明，但其并不限制本实用新型。