一种燃气轮机双层传力装置的制作方法

1.本发明属于传力结构技术领域，具体涉及一种燃气轮机双层传力装置。


背景技术：

2.压气机是燃气涡轮发动机中利用高速旋转的叶片给空气作功以提高空气压力的部件，压气机叶轮叶片的前端部分呈弯曲状并被称为导轮，其起作用是将气体无冲击地导入工作叶轮，减小气流冲击损失。压气机的叶轮出口有扩压器，使气体在叶轮中获得的动能尽可能多地转化为压力。
3.燃气轮机压气机在高速旋转工况下工作，因此一般用于高压压气机和低压压气机所连接处的中间支撑装置就起到了至关重要的作用。中间支撑装置主要的一个作用是将高低压压气机连接成为一个整体，并且需要保证转子旋转时有一个可靠并且稳定的工作环境。
4.现有的燃气轮机中间支撑装置一般都能够满足稳定工作。但是也存在着一定的不足之处：1)压气机工作环境的温度较高，所以在工作过程中，部分部件会产生一定形变。
5.2)在受力方面，高低压压气机由于工作情况和重量的不同，会导致在中间支撑部件的受力出现不均匀。
6.以上几个问题如果发展到不可控制的情况，都将会对燃气轮机造成极大的不可逆损伤，轻则导致发动机震动、零部件报废，重则导致一个整机遭到严重的破坏。因此如果能够有效的优化上述的几个问题，那么对燃气轮机的可靠性以及安全性都将有着极大的提升。


技术实现要素：

7.本发明的目的是提供一种燃气轮机双层传力装置，解决了现有的燃气轮机中间支撑装置受热变形和受力变形的问题。
8.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种燃气轮机双层传力装置，包括第一部件、第二部件和第三部件，其中，第二部件包括上部与下部，上部与第一部件组成“z”字结构，下部与第三部件组成“人”字结构；“z”字结构的两侧各设有一挡板，第一部件、第二部件和挡板围成一导气腔，相应地，上部上设有连通导气腔的引气孔，第一部件上设有连通导气腔的出气口。
9.在一种可能的设计中，第一部件包括水平板和第一斜板，其中，出气口位于水平板上，且水平板一端为自由端，水平板另一端为连接端，第一斜板的高端连接于水平板的连接端，第一斜板的低端向水平板的自由端逐渐倾斜并连接于上部。
10.在一种可能的设计中，挡板包括第一挡板和第二挡板；第一挡板上设有一内凹的槽体，且第一挡板的上端连接水平板的自由端，第一挡板的下端连接上部；
第二挡板为内凹的弧板，且第二挡板的上端连接水平板的连接端，第二挡板的下端连接上部。
11.在一种可能的设计中，由上至下，第一挡板包括依次相连的第一竖板、第一倾斜板、第二竖板、第二倾斜板和第三竖板，其中，第一竖板连接水平板的自由端，第三竖板连接上部，相应地，内凹的槽体由第一倾斜板、第二竖板和第二倾斜板组成。
12.在一种可能的设计中，第二部件包括由下至上依次相连的流道部和第二斜板，其中，流道部与第一部件组成“z”字结构，第二斜板与第三部件组成“人”字结构；流道部和第二斜板均倾斜设置，且第二斜板的上端连接于流道部的低端，第二斜板的下端向远离流道部方向逐渐倾斜。
13.在一种可能的设计中，流道部内设有适配于燃气机流道的腔体，引气孔位于腔体的侧壁上。
14.在一种可能的设计中，第三部件包括第三斜板，第三斜板的上端连接流道部的高端，第三斜板的下端向远离流道部方向逐渐倾斜，以使第三斜板的延长线可与第二斜板的延长线相交于二者上方。
15.在一种可能的设计中，第二斜板与第三斜板之间的夹角在42.5
°‑
45.5
°
内；第二斜板与水平方向夹角为60
°±1°
，第三斜板与水平方向的夹角为76
°±
30
′
。
16.有益效果：本燃气轮机双层传力装置通过第一部件、第二部件和第三部件相互配合，由上至下依次形成了“z”字结构和“人”字结构，对作用力的作用方向进行调节，提高了整体的力学性能，使作用力的传递更均匀，减少了由于受力不均所导致的变形。
17.其次，通过“z”字结构和挡板相互配合，既引导热量排出，又形成了温度缓冲区，减少了热变形，有助于降低热变形带来的损伤；同时对外界气体起到隔离作用，降低冷热相交处的变形。
18.最后，“z”字结构和“人”字结构相互配合，提高了本燃气轮机双层传力装置的稳定性，保证燃气轮机处于可靠且稳定的工作环境中，提高燃气轮机使用的安全性和可靠性。
附图说明
19.图1为一种燃气轮机双层传力装置的结构示意图。
20.图中：1、第一部件；11、水平板；12、第一斜板；101、出气口；2、第二部件；21、流道部；22、第二斜板；201、引气孔；3、第三部件；31、第三斜板；41、第一挡板；411、第一竖板；412、第一倾斜板；413、第二竖板；414、第二倾斜板；415、第三竖板；42、第二挡板。
具体实施方式
21.实施例：现有的燃气轮机用支撑装置满足了稳定工作的需求，但是对工作过程中所受到的受热变形和受力不均变形是不可避免的，但现有的支撑装置对上述两种变形缺少相应的处理结构，那么，长期使用后所累积的变形将会使支撑装置难以实现稳定工作的功能，影响到燃气轮机的正常工作，甚至于会对燃气轮机造成损伤和破坏。
22.因此，在此提出一种可以应对上述两种变形的支撑装置，具体的，如图1所示，一种燃气轮机双层传力装置，包括第一部件1、第二部件2和第三部件3，其中，第二部件2包括上部与下部，上部与第一部件1组成“z”字结构，下部与第三部件3组成“人”字结构；“z”字结构的两侧各设有一挡板，第一部件1、第二部件2和挡板围成一导气腔，相应地，上部上设有连通导气腔的引气孔201，第一部件1上设有连通导气腔的出气口101。
23.燃气轮机在工作时，其将会产生一定热量并向外散发，但各个零部件与燃气轮机的接触情况不同，例如远近距离不同、所处位置不同等，则各个零部件处于受热不均匀状态，进而导致零部件出现不同程度的变形。显然，变形过大时会破坏燃气轮机的稳定工作状态。对此通过“z”字结构进行缓解并减小热变形所带来的损伤，即解决了受热变形的问题。
24.进一步，“z”字结构与挡板相互配合围成了导气腔，导气腔隔离外部气体，以避免外部的低温气体流动至工作系统内，减少了冷热相交处的变形。同时，导气腔相对密封，高温气体向上流动过程中逐渐降温，由下至上可分为温度逐渐上升的若干个温度层，在燃气轮机热量作用下导气腔将变为一温度缓冲区，有助于平衡周围零部件的温度，降低热变形。同时，高温气体在导气腔内流动的过程中充分混合并达到相对均匀状态，有助于后续的使用。
25.受力不均的问题在于支撑装置需同时连接高压压气机和低压压气机，本燃气轮机双层传力装置中通过“人”字结构实现连接的作用，参见图1，“人”字结构具有两个支脚，两支脚的下端分别连接高压压气机和低压压气机。作用力传递至“人”字结构时，力的作用方向为“人”字结构所调节，改善了力传递不均匀的情况，减少了由受力不均导致的变形。此外，“人”字结构的形状近似于三角形，其稳定性良好，对提升整个工作系统的稳定性也有帮助。
26.具体的，所述的工作系统即使用本燃气轮机双层传力装置的系统，包括但不限于以下零部件：燃气轮机、高压压气机和低压压气机。
27.同时，本燃气轮机双层传力装置由多个零部件组成，长期使用后进行维护时，可仅更换受损零部件，提高了可更换性，也降低了零件的更换成本，本燃气轮机双层传力装置的可维修性提升。
28.下面结合本燃气轮机双层传力装置的具体结构对抵抗变形进行进一步说明：在本实施例中，第一部件1包括水平板11和第一斜板12，其中，出气口101位于水平板11上，且水平板11一端为自由端，水平板11另一端为连接端，第一斜板12的高端连接于水平板11的连接端，第一斜板12的低端向水平板11的自由端逐渐倾斜并连接于上部。
29.即第一部件1包括了“z”字结构中除最下方板体外的部分，其中，水平板11的上方可连接于相应的零部件，本领域技术人员可以根据工作需要进行选择具体零部件的类型；第一斜板12的倾斜角度根据具体的安装空间和工作需要而定。
30.同时，水平板11可以承受一定的载荷，第一斜板12也可以调节作用力的作用方向，故第一部件1可配合“人”字结构使用，即“z”字结构也对受力具有调节作用。
31.挡板与第一部件1相互配合，在起到调节作用力的同时还可以缓解热变形，降低热损伤，具体来说，挡板包括第一挡板41和第二挡板42；第一挡板41上设有一内凹的槽体，且第一挡板41的上端连接水平板11的自由端，第一挡板41的下端连接上部；第二挡板42为内凹的弧板，且第二挡板42的上端连接水平板11的连接端，第二挡板42的下端连接上部。
32.即位于第一部件1两侧的第一挡板41和第二挡板42的结构各不相同，结合实际使用，热量流经第二部件2的上部，即流过流道部21的腔体，并经由引气孔201进入导气腔内，最终经过出气口101排出燃气轮机。
33.第一挡板41和第二挡板42相互配合，防止了热量外泄，减少对其他零部件的影响，即第一挡板41和第二挡板42适配于热量进行热变形，相当于第一挡板41和第二挡板42具有一定弹性，热量作用下二者被拉伸，则其余部分的热变形量就大大减小，有助于缓解其余零部件的热变形，进而起到保护作用。即对构成导气腔的结构而言，高温气体的热量将导致热变形，同时由于导气腔的限制，高温气体的流动方向被限制，使得高温气体流向出气口101方向，且高温气体内部的流动增加，有助于混合至均匀状态。
34.在一种可能的实现方式中，参见图1，由上至下，第一挡板41包括依次相连的第一竖板411、第一倾斜板412、第二竖板413、第二倾斜板414和第三竖板415，其中，第一竖板411连接水平板11的自由端，第三竖板415连接上部，相应地，内凹的槽体由第一倾斜板412、第二竖板413和第二倾斜板414组成。
35.在一种可能的实现方式中，第二挡板42的弯曲弧度为半径115-125厘米的圆弧；可选地，第二挡板42的弯曲弧度包括但不限于115厘米、117.5厘米、120厘米、122.5厘米和125厘米的圆弧。
36.在本实施例中，第二部件2包括由下至上依次相连的流道部21和第二斜板22，其中，流道部21与第一部件1组成“z”字结构，第二斜板22与第三部件3组成“人”字结构；流道部21和第二斜板22均倾斜设置，且第二斜板22的上端连接于流道部21的低端，第二斜板22的下端向远离流道部21方向逐渐倾斜。
37.结合上文，燃气轮机的热量将流经流道部21，即流道部21对热量进行导引，且热量通过“z”字结构得到缓解，即本燃气轮机双层传力装置的上半部分，因此流道部21的位于流道下方部分采用隔热材料制成，以减小热量对本燃气轮机双层传力装置的下半部分的影响。
38.第二斜板22则与第三部件3相互配合，对作用力的方向进行调节，由上至下，第二斜板22则与第三部件3相互远离即可构成“人”字结构。
39.显然，本燃气轮机双层传力装置是配合于燃气轮机使用的，那么，当燃气轮机的流道经过本燃气轮机双层传力装置时，需设置连通于所述流道的腔体，即流道部21内设有适配于燃气机流道的腔体，引气孔201位于腔体的侧壁上。
40.流道内流过高温气体，高温气体将使周围零部件热变形，为了避免腔体过度变形，故在腔体上设置了引气孔201，进而将热量导出。同时，引气孔201的出现也让流道部21具有可变形的空间，避免由于热胀冷缩导致流道部21出现破裂。
41.其中，引气孔201导出的热量被引导至导气腔内，并经过导气腔流出，使导气腔由下至上温度逐渐上升，形成温度缓冲区，有助于调节周围零部件的热变形。可选地，引气孔201的形状、数量和位置等参数均由本领域技术人员根据实际使用条件进行选择和组合。
42.在本实施例中，第三部件3包括第三斜板31，第三斜板31的上端连接流道部21的高端，第三斜板31的下端向远离流道部21方向逐渐倾斜，以使第三斜板31的延长线可与第二斜板22的延长线相交于二者上方。
43.现在结合第二部件2与第三部件3的结构，对缓解受力不均所导致的变形进行说
明，作用力施加至“人”字结构上时，作用力可分解为竖直分力和水平分力，同时参见图1，由下至上，第二斜板22与第三斜板31相互靠拢，则分解后的水平分力的方向相反，则水平分力相互抵消，整个作用力的绝对值减小。如此一来，“人”字结构的力学性能得到改善，力的传递更均匀，让燃气轮机的可靠性和安全性得到提高。
44.在一种可能的实现方式中，第二斜板22与第三斜板31之间的夹角在42.5
°‑
45.5
°
内；第二斜板22与水平方向夹角为60
°±1°
，第三斜板31与水平方向的夹角为76
°±
30
′
。
45.可选地，第二斜板22与第三斜板31之间的夹角包括但不限于42.5
°
、43
°
、43.5
°
、44
°
、44.5
°
、45
°
和45.5
°
，第二斜板22与水平方向夹角包括但不限于59
°
、59.5
°
、60
°
、60.5
°
和61
°
，第三斜板31与水平方向的夹角包括但不限于75.5
°
、76
°
和76.5
°
。
46.容易理解的，在满足第二斜板22与第三斜板31之间的夹角在42.5
°‑
45.5
°
内的基础上，第二斜板22与水平方向夹角和第二斜板22与水平方向夹角可任意调整。
47.上述夹角适配于所使用的燃气轮机型号，本领域技术人员可根据实际燃气轮机型号进行适当增减，在此不再赘述。
48.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种燃气轮机双层传力装置，其特征在于，包括第一部件（1）、第二部件（2）和第三部件（3），其中，第二部件（2）包括上部与下部，上部与第一部件（1）组成“z”字结构，下部与第三部件（3）组成“人”字结构；“z”字结构的两侧各设有一挡板，第一部件（1）、第二部件（2）和挡板围成一导气腔，相应地，上部上设有连通导气腔的引气孔（201），第一部件（1）上设有连通导气腔的出气口（101）。2.根据权利要求1所述的燃气轮机双层传力装置，其特征在于，第一部件（1）包括水平板（11）和第一斜板（12），其中，出气口（101）位于水平板（11）上，且水平板（11）一端为自由端，水平板（11）另一端为连接端；第一斜板（12）的高端连接于水平板（11）的连接端，第一斜板（12）的低端向水平板（11）的自由端逐渐倾斜并连接于上部。3.根据权利要求1所述的燃气轮机双层传力装置，其特征在于，挡板包括第一挡板（41）和第二挡板（42）；第一挡板（41）上设有一内凹的槽体，且第一挡板（41）的上端连接水平板（11）的自由端，第一挡板（41）的下端连接上部；第二挡板（42）为内凹的弧板，且第二挡板（42）的上端连接水平板（11）的连接端，第二挡板（42）的下端连接上部。4.根据权利要求3所述的燃气轮机双层传力装置，其特征在于，由上至下，第一挡板（41）包括依次相连的第一竖板（411）、第一倾斜板（412）、第二竖板（413）、第二倾斜板（414）和第三竖板（415），其中，第一竖板（411）连接水平板（11）的自由端，第三竖板（415）连接上部，相应地，内凹的槽体由第一倾斜板（412）、第二竖板（413）和第二倾斜板（414）组成。5.根据权利要求1所述的燃气轮机双层传力装置，其特征在于，第二部件（2）包括由下至上依次相连的流道部（21）和第二斜板（22），其中，流道部（21）与第一部件（1）组成“z”字结构，第二斜板（22）与第三部件（3）组成“人”字结构；流道部（21）和第二斜板（22）均倾斜设置，且第二斜板（22）的上端连接于流道部（21）的低端，第二斜板（22）的下端向远离流道部（21）方向逐渐倾斜。6.根据权利要求5所述的燃气轮机双层传力装置，其特征在于，流道部（21）内设有适配于燃气机流道的腔体，引气孔（201）位于腔体的侧壁上。7.根据权利要求5-6中任一项所述的燃气轮机双层传力装置，其特征在于，第三部件（3）包括第三斜板（31），第三斜板（31）的上端连接流道部（21）的高端，第三斜板（31）的下端向远离流道部（21）方向逐渐倾斜，以使第三斜板（31）的延长线可与第二斜板（22）的延长线相交于二者上方。8.根据权利要求7所述的燃气轮机双层传力装置，其特征在于，第二斜板（22）与第三斜板（31）之间的夹角在42.5
°‑
45.5
°
内；第二斜板（22）与水平方向夹角为60
°±1°
，第三斜板（31）与水平方向的夹角为76
°±
30
′
。

技术总结
本发明公开了一种燃气轮机双层传力装置，所述的燃气轮机双层传力装置包括第一部件、第二部件和第三部件，其中，第二部件包括上部与下部，上部与第一部件组成“Z”字结构，下部与第三部件组成“人”字结构；“Z”字结构的两侧各设有一挡板，第一部件、第二部件和挡板围成一导气腔，相应地，上部上设有连通导气腔的引气孔，第一部件上设有连通导气腔的出气口。本燃气轮机双层传力装置由上至下依次形成了“Z”字结构和“人”字结构，对作用力的作用方向进行调节，使作用力的传递更均匀，减少了由于受力不均所导致的变形。通过“Z”字结构和挡板相互配合，既引导热量排出，又形成了温度缓冲区，减少了热变形，有助于降低热变形带来的损伤。有助于降低热变形带来的损伤。有助于降低热变形带来的损伤。


技术研发人员：陈涛 王鸣 闪颂武 王蕊 戚光鑫 杨万金 富健强 方圆 肖淑颖 黄致建
受保护的技术使用者：成都中科翼能科技有限公司
技术研发日：2022.02.10
技术公布日：2022/3/8