CN115263452B - 一种紧凑型透平气缸 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种紧凑型透平气缸，涉及新能源发电领域技术领域，解决现有透平机组中的轴承箱和气缸本体因多采用分体结构且两者采用猫爪结构来进行连接，导致结构松散而不适用于狭小空间的技术问题，本发明的技术方案包括：可拆卸连接的下半气缸和上半气缸，其中下半气缸包括，第一气缸本体、与第一气缸本体的一端一体成型连接的第一轴承箱半段、与气缸本体的另外一端一体成型连接的第二轴承箱半段、在所述第一轴承箱半段上竖向设置有双层或多层所述挠性板、设置在第二轴承箱半段上的定位立键，以及分布在所述排气室的两侧的气缸台板；本发明的透平气缸具有结构紧凑、稳定性、适用性强的优点。

Description

一种紧凑型透平气缸

技术领域

本发明涉及新能源发电领域，更可选的是涉及一种紧凑型透平气缸技术领域。

背景技术

透平汽缸是透平机组必不可少的高温做功承压部件，是整台机组的承力骨架，承受着机组的重量、燃气的内压力及其他的作用力，因此对于透平汽缸的支撑定位尤为重要，而支撑透平汽缸的结构多为滑销系统以及单向挠性支撑，其中滑销系统的种类包括纵销、立销、横销、斜销、角销以及猫爪横销，而在相关技术中，猫爪横销结构是常被运用的一种结构。

中国发明专利公开号为CN105545384A就公开了一种高背压汽轮机挠性支撑，它包括外汽缸、前轴承箱、横键和猫爪外汽缸通过横键支承在前轴承箱上，横键顶端穿过猫爪，并通过螺栓A和螺母A与猫爪固定，横键底端与前轴承箱支承板连接，前轴承箱支承板底端与挠性支柱一端连接，挠性支柱上设有加强肋，挠性支柱另一端固定在公用底座上，从而使得透平汽缸不会产生侧向和垂向的位移。

但是本申请发明人在实现本申请实施例中的发明技术方案的过程中，发现上述技术问题至少存在如下技术问题：轴承箱和气缸本体采用分体结构，气缸本体通过猫爪搭在轴承箱支撑座上实现彼此的连接，结构较松散，不满足一些小功率透平机组对于狭小空间的适用性，因此对于一些应用空间限制严格的中小功率等级透平机组，优化和集成设计透平气缸结构是其必须攻克的难题。

需要说明的是，在上述技术背景部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决上述现有透平机组中的轴承箱和气缸本体因多采用分体结构且两者采用猫爪结构来进行连接，导致结构松散而不适用于狭小空间的技术问题，本发明提供一种紧凑型透平气缸。

本发明为了实现上述目的，具体采用以下技术方案：一种紧凑型透平气缸，包括可拆卸连接的下半气缸和上半气缸，所述下半气缸包括：

第一气缸本体；

第一轴承箱半段，与所述第一气缸本体的一端一体成型连接；

第二轴承箱半段，与所述第一气缸本体的另外一端一体成型连接；

挠性板，竖向设置在所述第一轴承箱半段上；

定位立键，设置在所述第二轴承箱半段上，且与第二轴承箱半段一体成型连接，使得所述定位立键对所述透平气缸进行轴向膨胀或径向膨胀定位；以及

气缸台板，分布在所述下半气缸的两侧，且与下半气缸一体成型连接，使得所述气缸台板作为所述透平气缸的膨胀死点。

为了更加可选的说明本发明的发明构思，结合上述围绕发明构思所给出的优选实施方案，通过改进和变型，还存在着以下几种可能的实施方案；

在一种可能的实施方案中，所述下半气缸与上半气缸均为半圆形，且上半气缸与下半气缸对中设置，使得减小所述透平气缸在工作时的振动；

在一种可能的实施方案中，所述下半气缸与上半气缸上均周向设置有若干个加强筋，所述加强筋用于加强所述透平气缸的结构强度；

在一种可能的实施方案中，所述第一气缸本体上竖向设置有排气室，所述排气室的底部连接有用于将所述排气室与外部排气装置连接起来，以导通所述透平气缸内的气流的法兰；

在一种可能的实施方案中，所述挠性板为平面直板结构；在

一种可能的实施方案中，所述上半气缸包括第二气缸本体，所述第一气缸本体与所述第二气缸本体上均周向对称设置有用于平衡透平气缸内激振力的平衡通道，所述平衡通道包括：

平衡抽气室，分别一体成型连接在所述第一气缸本体和第二气缸本体上；

平衡管，一体成型连接在所述平衡抽气室上；以及

平衡阀，一体成型连接在所述平衡管上；

在一种可能的实施方案中，所述第一气缸本体和第二气缸本体上还均设置有进气室，所述进气室包括：

进气室本体；以及

盖板，与进气室本体密封连接；

在一种可能的实施方案中，所述第一气缸本体与第二气缸本体上均设置有用于绝热的保温层；

在一种可能的实施方案中，所述保温层为耐高温的高分子材料；

在一种可能的实施方案种，所述第一轴承箱半段与第二轴承箱半段的下方均设置有气封漏气室，所述气封漏气室上均设置有两个或多个气封漏气口。

与现有技术相比，本发明具有至少如下有益效果：

1、本发明通过从透平气缸的安装方式、连接方式以及从支撑透平气缸的方式这三个方面进行了改进；将第一轴承箱半段、第二轴承箱半段分别与第一气缸本体一体成型连接成为一个整体，从而减少了部套间的连接结构，节省了大量空间，同时通过采用具有双层或多层结构的挠性板、定位立键以及气缸台板组成用于支撑透平气缸的滑销系统来对透平气缸进行支撑，替代了相关技术中的猫爪横销结构，进一步简化透平气缸的结构，从而占地空间更少。

2、本发明通过在第一气缸本体上竖向设置有排气室，且在排气室的底部设置有法兰，使得将排气室与外部的排气装置连接起来，形成了将透平气缸内部气体向外排出的连接通道，在保证透平气缸与外部排气装置连接强度的同时也方便了后续对透平气缸的拆卸工作。

3、本发明通过将上半气缸与下半气缸设置为半圆形，能简化后续透平气缸的制造工艺，同时也方便后续对透平气缸进行对中安装，从而减小透平气缸在工作时的振动。

4、本发明在下半气缸与上半气缸上周向设置了加强筋，从而保障透平气缸在轴向上膨胀或收缩时结构强度。

5、本发明通过在第一气缸本体和第二气缸本体的周向上均对称设置了平衡通道，从而实现了能抵消单侧平衡通道气流对透平气缸转子的不平衡激振力。

6、本发明通过在第一气缸本体和第二气缸本体上均设置了进气室，区别于相关技术中设置的单一进气室，本发明设置两个进气室能减小气体对透平气缸内部转子的冲击，使得转子保持平衡和对中，从而进一步实现透平气缸工作时的稳定性。

7、本发明通过在第一气缸本体与第二气缸本体上设置有保温层，保温层采用耐高温的高分子材料，能对透平气缸在进行高温膨胀的时候进行良好的绝热。

8、本发明通过在第一轴承箱半段与第二轴承箱半段均设置有气封漏气室，且气封漏气室上均设置有两个或多个气封漏气口，不仅能加快漏气的速度，同时也能方便气缸的检修，减少了后期对透平气缸进行维护检修的工作量。

附图说明

将基于附图来描述本发明的示例性实施例，其中，本发明不仅限于该示例性实施例。在附图中：

图1示出了根据本文中所说明的实施形式的第一个角度透平气缸的装配图；

图2示出了根据本文中所说明的实施形式的第二个角度透平气缸的装配图；

图3示出了根据本文中所说明的实施形式在图2的B向投影视图；

图4示出了根据本文中所说明的实施形式的平衡通道在上、下半气缸的连接关系图；

图5示出了根据本文中所说明的实施形式在图4的C向投影视图；

图6示出了根据本文中所说明的实施形式的进气室在第一气缸本体和第二气缸本体上的连接关系图；

图7示出了根据本文中所说明的实施形式的在第一气缸本体与第二气缸本体连接处的剖视图；

图8示出了根据本文中所说明的实施形式在图1的A向投影视图。

附图标记：1—下半气缸；101—第一轴承箱半段；102—第一气缸本体；103—排气室；104—第二轴承箱半段；2—上半气缸；201—第二气缸本体；3—挠性板；4—定位立键；5—气缸台板；6—法兰；7—加强筋；8—平衡通道；801—平衡抽气室；802—平衡管；803—平衡阀；9—气封漏气室；10—气封漏气口；11—进气室；1101—进气室本体；1102—盖板；12—保温层。

具体实施方式

此外，若出现术语“竖”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“轴向”、“径向”、“周向”、“前”、“后”等指示方位或位置关系均是基于附图中的元件或零部件相对于与地面水平方向来描述的方位，仅是用于简化描述各元件或零件的位置关系并不代表特有的固定方位，因此不能理解为对本发明的限制。

另外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1

如图1到图8所示，为了解决现有透平机组中的轴承箱和气缸本体因多采用分体结构且两者采用猫爪结构来进行连接，导致结构松散而不适用于狭小空间的技术问题，围绕着本发明的发明构思，即将第一气缸本体102与第一轴承半段101和第二轴承半段104设置成整体结构，并将透平气缸分成上、下两个结构进行制造和安装，达到气缸结构紧凑，使其适用于狭小的空间，为此本实施例提供一种紧凑型透平气缸，从透平气缸的安装方式、连接方式以及支撑透平气缸这三个方面进行展开可选的实施形式：

从透平气缸的安装方式上：具体请参阅图1，透平气缸主要包括下半气缸1和上半气缸2这两个部分，其中下半气缸1和上半气缸2是可以进行拆卸的方式来进行安装的，可拆卸安装的方式可以是通过螺纹螺栓的方式来连接，也可以是卡扣连接和铰接连接，可选的是，上半气缸2和下半气缸1采用螺纹螺栓的方式来连接进行安装，在对上半气缸2和下半气缸1进行螺纹螺栓连接的时候，需要在上半气缸2与下半气缸1之间的中分面上用螺栓热紧，考虑到螺栓的连接强度，对于螺栓材料的选择可以是10Cr11Co3w3NiMoVNbNB。

基于上述从透平气缸的安装方式的具体实施形式，将透平气缸设置为上半气缸2和下半气缸1，且两者可以螺栓螺母进行固定或拆分，可以方便后期对透平气缸进行定期维护。

从透平气缸的下半气缸整体的连接方式上：具体请参阅图1，其中下半气缸1整体是由第一轴承箱半段101、第二轴承箱半段104分别与第一气缸本体102进行焊接而成的，包括：

第一气缸本体102；考虑到后续对第一气缸本体102进行的焊接工序，为了提高焊接后质量，从第一气缸本体102的材料选择上可以选择焊接性能良好的材料，其中可以第一气缸本体的材料可以选择ZG1Cr10Mo1NiWVNbN；

第一轴承箱半段101，与第一气缸本体102的一端一体成型连接，其中一体成型连接的方式可以是焊接的方式，通过焊接的方式将第一轴承箱半段101与第一气缸本体102焊接成为一个整体；

第二轴承箱半段104，与第一气缸本体102的另外一端一体成型连接，其中一体成型连接的方式可以是焊接的方式，通过焊接的方式将第二轴承箱半段104以及与第一轴承箱半段101和第一气缸本体102焊接成为的一个整体，再次进行焊接成为一个具有整体结构的下半气缸1；

基于上述从透平气缸各部件的连接方式的具体实施形式，区别于相关技术中轴承箱和气缸采用分体结构，在本实施形式过程中，使下半气缸1中的第一轴承箱半段101和第二轴承箱半段104分别与第一气缸本体102进行焊接成为一个整体的下半气缸1，从而进一步简化了连接结构，使得在连接安装时节省了大量的安装空间，从而满足了一些小功率透平机组对于狭小空间的适用性。

从支撑透平气缸的方式上：具体请参阅图1，其中，区别于相关技术中采用的猫爪横销结构，在本实施形式的过程中，采用具有双层或多层结构的挠性板3、定位立键4以及气缸台板5，这三者组成了用于支撑透平气缸的滑销系统，其中：

挠性板3，是用于支撑所述透平气缸的，在第一轴承箱半段101上竖向设置有双层或多层的挠性板3，其中挠性板3的结构为竖直平板，可以是由两层竖直平板相互平行设置来构成挠性板3的结构，也可以是由三层或者四层相互平行的竖直平板来构成挠性板3的结构，可选的层数可以由透平气缸的重量以及挠性板3设置在第一轴承箱半段101的位置来进行增加或者减少，其目的就是为了支撑透平气缸，维持透平气缸在工作时的稳定性；

定位立键4，设置在第二轴承箱半段104上，且与第二轴承箱半段104一体成型连接，一体成型连接的方式可以是焊接，在透平气缸进行高温膨胀的过程中，此时焊接在第二轴承箱半段104上的定位立键4对透平气缸进行径向膨胀定位或者轴向膨胀定位，所以能防止透平气缸在进行高温膨胀的过程中发生偏转，从而进一步提高了透平气缸在工作时的稳定性；

气缸台板5，分布在下半气缸1的两侧，且与下半气缸1一体成型连接，可选的，可以是通过焊接的方式来连接，通过这种方式，使得气缸台板5作为透平气缸的膨胀死点，在透平气缸进行高温膨胀时，膨胀死点始终保持不动，透平气缸只能以排气缸两侧上的膨胀死点为中心进行向前、后的方向膨胀。

基于上述从支撑透平气缸的方式的具体实施形式，采用具有双层或多层结构的挠性板3、定位立键4以及气缸台板5组成用于支撑透平气缸的滑销系统，从而来保障透平气缸在膨胀时不受阻碍，同时在产生一定膨胀的条件下保证透平气缸的中心位置不变。

为进一步完善基于发明构思的核心技术方案，通过在核心技术方案的技术特征上通过组合新的技术特征来实现变型，可以获得以下几种可能的实施形式，来进一步提升透平气缸在后续工作中结构强度以及稳定性，可选的实施方案详见下述实施例。

实施例2

如图1到图8所示，本实施例2是在实施例1的基础上，为进一步提升透平气缸在后续工作中的结构强度以及稳定性，具体有以下的几种可能的实施形式：

在一种可能的实施形式中，具体请参阅图2，在第一气缸本体102上竖向设置有排气室103，排气室103的底部连接有用于将排气室103与外部排气装置连接起来，以导通透平气缸内的气流的法兰6，为进一步加强法兰6与排气室103的连接强度，设置法兰6的底部直径大于排气室103底部的开口直径，且可以通过焊接的方式，将法兰6焊接在排气室103的底部，进一步加强透平气缸在进行排气时的密封性。

在一种可能的实施形式中，具体请参阅图3，将下半气缸1与上半气缸2均设置成为半圆形，且上半气缸2与上半气1缸对中设置，通过这种方式，使得减小透平气缸在工作时的振动，由于透平气缸的体积和重量大，在对透平气缸进行铸造的时候存在很大的困难，而采用上半气缸2和下半气缸1的方式来进行制造，能进一步简化透平气缸的制造工艺。

在一种可能的实施形式中，具体请参阅图3，在下半气缸1与上半气缸2上均周向设置有一个、两个或者三个加强筋7，加强筋7的厚度可以根据透平气缸的使用情况进行相应的加厚或者减薄，其中加强筋7的材料可以采用高弹性模量的牌号为GCr15的滚铬轴承钢，从而提高透平气缸在工作时的结构强度。

在一种可能的实施形式中，具体请参阅图4到图5，上半气缸2包括第二气缸本体201，在第一气缸本体102与第二气缸本体201上均周向对称设置有平衡通道8，其中平衡通道8包括：

平衡抽气室801，分别一体成型连接在所述第一气缸本体102和第二气缸本体201上，可选的，一体成型连接可以是焊接；

平衡管802，一体成型连接在所述平衡抽气室801上，可选的，一体成型的连接方式可以是焊接；

平衡阀803，其中平衡阀803一体成型连接在平衡管802上，可选的，一体成型的连接方式可以是焊接。对称周向设置在第一气缸本体102和第二气缸本体201上的平衡通道8能抵消单侧的平衡通道8气流对透平气缸转子的不平衡激振力，能进一步提高透平气缸在工作时的稳定性。

在一种可能的实施形式中，具体请参阅图6，在第一气缸本体102和第二气缸本体201上还均设置有进气室11，其中进气室11包括：进气室本体1101和盖板1102，其中盖板1102与进气室本体1101密封连接，从而能保障透平气缸在进气的时候保障密封性。

在一种可能的实施形式中，具体请参阅图7，在第一气缸本体102与第二气缸本体201上均设置有保温层12，设置的保温层12能对进行高温膨胀的透平气缸进行良好的绝热，从而进一步更进一步提高透平气缸在工作时的稳定性。

在一种可能的实施形式中，保温层12为耐高温的高分子材料可以是PA9T中型号规格为A70G30F-GN或者A70G35F-GN，此种材料具有耐高温和高刚性的特点能良好地运用在受高温膨胀的透平气缸上。

在一种可能的实施形式中，具体请参阅图8，第一轴承箱半段101与第二轴承箱半段104均设置有气封漏气室9，气封漏气室9上均设置有两个、三个或者四个气封漏气口10，且气封漏气口10向下设置，不仅能加快在透平气缸进行高温膨胀时，此时焊接在第二轴承箱半段104上的定位立键4对透平气缸进行漏气的速度，同时也能方便气缸的检修，减少了后期对透平气缸进行维护检修的工作量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种紧凑型透平气缸，其特征在于，包括可拆卸连接的下半气缸(1)和上半气缸(2)，所述下半气缸(1)包括：

第一气缸本体(102)；

第一轴承箱半段(101)，与所述第一气缸本体(102)的一端一体成型连接；

第二轴承箱半段(104)，与所述第一气缸本体(102)的另外一端一体成型连接；

挠性板(3)，用于支撑所述透平气缸，在所述第一轴承箱半段(101)上竖向设置有双层或多层所述挠性板(3)；

定位立键(4)，设置在所述第二轴承箱半段(104)上，且与第二轴承箱半段(104)一体成型连接，使得所述定位立键(4)对所述透平气缸进行轴向膨胀或径向膨胀定位；以及

气缸台板(5)，分布在所述下半气缸(1)的两侧，且与下半气缸(1)一体成型连接，使得所述气缸台板(5)作为所述透平气缸的膨胀死点。

2.根据权利要求1所述的一种紧凑型透平气缸，其特征在于，所述下半气缸(1)与上半气缸(2)均为半圆形，且上半气缸(2)与下半气缸(1)对中设置，使得减小所述透平气缸在工作时的振动。

3.根据权利要求1所述的一种紧凑型透平气缸，其特征在于，所述下半气缸(1)与上半气缸(2)上均周向设置有若干个加强筋(7)，所述加强筋(7)用于加强所述透平气缸的结构强度。

4.根据权利要求1所述的一种紧凑型透平气缸，其特征在于，所述第一气缸本体(102)上竖向设置有排气室(103)，所述排气室(103)的底部连接有用于将所述排气室(103)与外部排气装置连接起来，以导通所述透平气缸内的气流的法兰(6)。

5.根据权利要求1所述的一种紧凑型透平气缸，其特征在于，所述挠性板(3)为平面直板结构。

6.根据权利要求1所述的一种紧凑型透平气缸，其特征在于，所述上半气缸(2)包括第二气缸本体(201)，所述第一气缸本体(102)与所述第二气缸本体(201)上均周向对称设置有用于平衡透平气缸内激振力的平衡通道(8)，所述平衡通道(8)包括：

平衡抽气室(801)，分别一体成型连接在所述第一气缸本体(102)和第二气缸本体(201)上；

平衡管(802)，一体成型连接在所述平衡抽气室(801)上；以及

平衡阀(803)，一体成型连接在所述平衡管(802)上。

7.根据权利要求6所述的一种紧凑型透平气缸，其特征在于，所述第一气缸本体(102)和第二气缸本体(201)上还均设置有进气室(11)，所述进气室(11)包括：

进气室本体(1101)；以及

盖板(1102)，与进气室本体(1101)密封连接。

8.根据权利要求7所述的一种紧凑型透平气缸，其特征在于，所述第一气缸本体(102)与第二气缸本体(201)上均设置有用于绝热的保温层(12)。

9.根据权利要求8所述的一种紧凑型透平气缸，其特征在于，所述保温层(12)为耐高温的高分子材料。

10.根据权利要求1所述的一种紧凑型透平气缸，其特征在于，所述第一轴承箱半段(101)与第二轴承箱半段(104)的下方均设置有气封漏气室(9)，所述气封漏气室(9)上均设置有两个或多个气封漏气口(10)。