一种高温背压调节装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高温背压调节装置，所述高温背压调节装置包括基座、套筒和中心锥体；所述基座、套筒与中心锥体中心线相同，其中，所述套筒设置于基座外侧，并与所述中心锥体相连，可沿轴线方向相对所述套筒向左/向右移动。本发明专利技术采用轴流式结构形式，不改变高温气流向，减少了对流场的干扰，且高温气出口流场分布均匀，最大限度避免了不平衡力，此外，所述基座、套筒与中心锥体皆采用水冷形式，大幅度提升了该装置耐温性能。升了该装置耐温性能。升了该装置耐温性能。

【技术实现步骤摘要】
一种高温背压调节装置


[0001]本专利技术涉及一种燃气轮机和阀门
，特别是一种高温背压调节装置。

技术介绍

[0002]燃气轮机因其高效清洁特性已经成为工业生产中不可或缺的动力来源，随着技术迭代更新，燃气轮机不断朝着更高负荷方向发展，作为三大核心部件之一的燃烧室，其内部压力和温度也随之逐步提高。
[0003]为了更好的掌握燃烧室性能指标，研究者在试验研究中尽可能的模拟燃烧室高温高压真实运行环境，其中燃烧室压力调节常用的方式是在燃烧室出口下游管道上增加节流装置，通过调节流通面积进而实现上游燃烧室压力的调节，然而燃烧室出口烟气温度最高可达2000K，下游节流装置始终处于高温高压环境，目前市面上可以采购的节流装置难以满足此类苛刻环境，常规做法是在节流装置之前增加喷淋段，对高温烟气进行喷水降温，这一方面需要大量的水资源，另一方面增加试验系统复杂性，试验中因水系统发生故障，或喷水量跟随不及时导致排气温度超温，进而对试验台等人生财产安全造成威胁。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出了一种降低对流场干扰、提高试验台安全性的高温背压调节装置。
[0005]本专利技术要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的，一种高温背压调节装置，其特点是：包括基座、套筒和中心锥体，基座、套筒与中心锥体中心线共线设置，套筒套装于基座外侧，中心锥体设置在套筒出口处并通过支撑柱与套筒组合为一个整体件；中心锥体外表面与套筒内表面之间构成高温气体出口段，基座包裹形成的圆柱形区域为高温气流动腔道，基座进口端内表面是直管段，出口端内表面为扩张段，中心锥体采用纺锤型结构，所述中心锥体纺锤型结构前端外表面与基座出口端扩张段壁面共同形成高温气流动喉道， 高温气流动腔道与高温气体出口段在高温气流动喉道实现联通，中心锥体与套筒一起沿着轴线方向相对基座向左/向右移动，从而增加/减小喉道流通面积进而实现上游压力的调节；在基座、套筒和中心锥体内均设有水循环冷却系统。
[0006]本专利技术要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，基座的端部设置有安装法兰，所述高温背压调节装置通过所述安装法兰与上游管道/设备进行固定连接，高温背压调节装置的另一端为自由端。
[0007]本专利技术要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述基座和套筒采用独立的水循环冷却系统，均设置采用一个进水孔和一个出水孔，在基座和套筒内部各设有螺旋导流槽冷却水流道结构与各自的进水孔和出水孔相联通构成各自的独立循环
系统。
[0008]本专利技术要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述螺旋导流槽冷却水流道高度为4mm。
[0009]本专利技术要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述中心锥体外表面周向方向均匀设置支撑柱，所述支撑柱数量不小于3根，所述中心锥体通过所述支撑柱与所述套筒相连。
[0010]本专利技术要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述支撑柱与所述中心锥体内部皆设置有中心锥体冷却水流道。
[0011]本专利技术要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述中心锥体冷却水进水孔和出水孔设置在所述中心支柱上，所述中心锥体出水孔数量大于所述中心锥体进水孔数量。
[0012]本专利技术要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述中心锥体进水孔贯穿至所述中心锥体内部，冷却水从所述中心锥体进水孔流入，进入中心锥体后，向上游流动，随后流经中心锥体外壁面侧，对所述中心锥体壁面冷却降温后流入中心锥体后端腔体内，最后从所述中心锥体出水孔流出。
[0013]本专利技术与现有技术相比，采用轴流式结构形式，因此不改变高温气流向，降低了对流场的干扰，此外，本专利技术结构周向对称，高温气周向流场分布均匀，最大限度避免了因气流不均匀产生的不平衡力；另一方面，所述基座、套筒与中心锥体皆采用水冷形式，大幅度提升了该装置耐温性能，不需要喷水降温，直接在高温烟气运行环境下正常运行，降低了试验成本的同时大大降低了试验台系统复杂性，提高了试验台安全系数。
附图说明
[0014]图1为高温背压调节装置的三维示意图；图2为高温背压调节装置全开时结构原理示意图；图3为高温背压调节装置中心锥体剖面示意图；图4为高温背压调节装置工作系统示意图；图5为高温背压调节装置关闭时示意图；附图标记含义如下：1、高温背压调节装置；2、基座；3、套筒；4、中心锥体；11、高温气进口；12、高温气流向；13高温气出口；21、安装法兰；22、基座进水孔；23、基座出水孔；24、基座冷却水流道；25、基座冷却水流向；31、套筒进水孔；32、套筒出水孔；33、套筒冷却水流向；34、套筒冷却水流道；41、支撑柱；42、中心锥体进水孔；43、中心锥体出水孔；44、喉道；45、中心锥体冷却水流道；5、引射筒；51、常温空气流向；52、混合气流向；6、排气塔。
具体实施方式
[0015]下面通过实施例的方式进一步说明本专利技术，但并不因此将本专利技术限制在所述的实施例范围之中。
[0016]如图1
‑
4所示，本实施例公开了一种高温背压调节装置包括： 2、基座；3、套筒；4、中心锥体； 21、安装法兰； 41、支撑柱； 5、引射筒；6、排气塔。
[0017]如图1
‑
3所示，本实施例高温背压调节装置1采用轴流式结构形式，其中基座2、套
筒3与中心锥体4中心线共线，套筒3设置于基座2外侧，通过支撑柱41与中心锥体4组合为一个整体件。基座1包裹形成的圆柱形区域为高温气流动腔道，基座1进口端内表面是直管段，出口端内表面为扩张段，扩张段壁面型线可以根据背压/流量调节具体方式（等百分比/等比例等）进行设计，本实施例中扩张段壁面型线按照等百分比方式进行设计。此外，中心锥体4采用纺锤型结构，所述中心锥体4纺锤型结构前端外表面与基座2出口端扩张段壁面共同形成高温气流动喉道44，中心锥体4与套筒3一起沿着轴线方向相对基座2向左/向右移动，从而增加/减小喉道流通面积进而实现上游压力的调节。
[0018]本实施例高温背压调节装置1主要高温部件基座2、套筒3以及中心锥体4皆采用液态水进行冷却。其中，基座2和套筒3皆采用一个进水孔和一个出水孔，部件内部皆为中空结构，内部分别设置有基座冷却水流道24和套筒冷却水流道34，冷却水流道高度和内部结构可以依据具体运用场景进行设计，本实施例中冷却水流道高度为4mm，采用螺旋导流槽结构，从而提高冷却水降温能力。
[0019]中心锥体4外表面周向方向均匀设置支撑柱41，支撑柱41数量不小于3根，本实施例为4根，中心锥体通过支撑柱41与所述套筒3相连。支撑柱41与中心锥体4内部皆设置有中心锥体冷却水流道43，中心锥体冷却水进水孔42和中心锥体冷却水出水孔43设置在中心支撑柱41上，中心锥体出水孔43数量大于所述中心锥体进水孔42数量，本实施例采用1个进水孔3个出水孔，以此确保冷却水不会节流。中心锥体进水孔42贯穿至本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温背压调节装置，其特征在于：包括基座、套筒和中心锥体，基座、套筒与中心锥体中心线共线设置，套筒套装于基座外侧，中心锥体设置在套筒出口处并通过支撑柱与套筒组合为一个整体件；中心锥体外表面与套筒内表面之间构成高温气体出口段，基座包裹形成的圆柱形区域为高温气流动腔道，基座进口端内表面是直管段，出口端内表面为扩张段，中心锥体结构前端外表面与基座出口端扩张段壁面共同形成高温气流动喉道，高温气流动腔道与高温气体出口段在高温气流动喉道实现联通，中心锥体与套筒一起沿着轴线方向相对基座向左/向右移动，从而增加/减小喉道流通面积进而实现上游压力的调节；在基座、套筒和中心锥体内均设有水循环冷却系统。2.根据权利要求1所述的高温背压调节装置，其特征在于：基座的端部设置有安装法兰，所述高温背压调节装置通过所述安装法兰与上游管道/设备进行固定连接，高温背压调节装置的另一端为自由端。3.根据权利要求1所述的高温背压调节装置，其特征在于：所述基座和套筒采用独立的水循环冷却系统，均设置采用一个进水孔和一个出水孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛正好，邵卫卫，朱涛，郭巍，刘宇，岳威阳，邵宇轩，江梓源，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：