隔热法兰螺栓制造技术

本发明专利技术涉及隔热法兰螺栓。具体而言，一种涡轮机／压缩机定子接头（３００，３５０，４００），包括法兰（２１０），穿过所述法兰（２１０）的孔（２２０），以及穿过所述孔（２２０）的螺栓（２３０）。所述螺栓（２３０）包括杆（２４０）以及围绕所述杆（２４０）的隔离层（３１０）。

【技术实现步骤摘要】

本申请大体涉及燃气涡轮机，且更具体地涉及在涡轮机壳体和压 缩机排气缸之间或在其中具有温度梯度的许多构件之间使用的隔热 螺栓。背景扶术在常规的燃气涡轮发动机中，涡轮机壳体、压缩机排气缸以及其 它元件可通过若干螺栓连结。但是，螺栓可能因为压缩机排气缸内部 或其它位置的高温压缩空气而变热。当螺栓越来越热时，则该螺栓就 可能发生蠕变。该蠕变将导致螺栓损失预紧力并缩短使用寿命。目前用以防止高温环境中蠕变的解决方案包括使用更大的螺栓或由耐温材料如镍铬合金(Inconel)所制成的螺栓。然而，由于空间的 限制，螺栓的大小只能增大到一定程度。同样，与标准钢或类似材料 制成的螺栓相比，使用诸如镍4各合金的材料可能更为昂贵。因此，希望有一种螺栓接头连结，该螺栓接头连结可降低热影响 的冲击并具有比公知的耐高热材料更少的费用。该螺栓优选在具有合 适大小和合理成本的同时将是充分抗蠕变的。
技术实现思路
因此，本申请提供了一种涡轮机/压缩机定子接头。该涡轮机/压 缩机定子接头可包括法兰，穿过该法兰延伸的孔，以及穿过该孔延伸 的螺栓。该螺栓包括杆和围绕该杆的隔离层。本申请还提供了使定位在热空气通道周围的接头闭合的方法。该 方法包括步骤用隔离层覆盖螺栓杆，将螺栓杆定位在接头的孔中， 将螺母隔离层定位在螺栓杆和接头的周围，以及绕螺栓杆紧固螺母并紧固接头。本申请还提供了热空气接头。该热空气接头可包括法兰、穿过该 法兰延伸的孔，以及穿过该孔延伸的螺松。该螺栓可由钢制成。该螺 栓可包括杆和围绕该杆的杆隔离层。对于本领域普通技术人员而言，当参看以下详细描述并结合若干 附图以及所附权利要求时，本申请的这些以及其它特征将变得显而易 见。附图说明图l是涡轮发动机的截面图，其示出了燃烧器、压缩机和涡轮机 的各部分。图2是公知的涡轮机/压缩机壳体接头的局部侧截面视图。 图3是文中所述的涡轮机/压缩机壳体接头的局部侧截面视图。 图4是文中所述的涡轮机/压缩机壳体接头的备选实施例的局部 侧截面视图。图5是文中所述的涡轮机/压缩机壳体接头的备选实施例的局部 侧截面视图。图6示出了在典型工况下法兰210和螺栓组件230的杆240中的 温度分布。图7示出了对于法兰210和杆240的平均温度分布。 图8示出了法兰210和杆240之间的平均温度分布。 图9示出了杆240温度的最大减量。零件清单10燃气涡轮发动枳i 20压缩才几 30燃烧器 40燃烧室 50转子轴60涡轮部分71第一轮72第二轮73第三轮74第四轮81第一叶片82第二叶片83第三叶片84第四叶片91第一导叶92第二导叶93第三导叶94第四导叶100涡轮机外壳体110涡轮机内壳体120压缩机排气缸130涡轮机排气机架140螺栓200涡轮机/压缩机壳体接头210法兰220法兰孔230螺栓240杆250螺母300涡轮机/压缩机壳体接头 310杆隔离层350涡轮机/压缩机壳体接头360螺母隔离层400涡轮机/压缩机壳体接头具体实施例方式现在参看附图，在所有附图中相同的标号表示相同的元件。图1示出了燃气涡轮发动机10的一部分。如同所知，燃气涡轮发动机10 包括压缩机20。该压缩机20压缩进气流。随后，将该气流排放到燃 烧器30。该燃烧器包括^f艮多燃烧室40。这些燃烧室40通常围绕转子 轴50周向地定位。压缩空气和燃料在燃烧室40中点燃，并用来驱动 涡轮部分60。在涡轮部分60中，热燃气的能量转换成机械功。机械 功的一部分用于通过轴50来驱动压缩机20，其余部分可用来驱动负 载如发电才几。在该实例中，涡轮部分60可具有四个连续的级，该四个连续的 级由四(4)个轮表示，第一轮71、第二轮72、第三轮73和第四轮74。 这些轮71-74安装在转子轴50上。各个轮71-74均携有一排轮叶，该 轮叶包括若干叶片，第一叶片81、第二叶片82、第三叶片83以及第 四叶片84。该叶片81-84交替地布置在固定的喷嘴之间，这些固定的 喷嘴包括若干叶片导叶，即第一导叶91,第二导叶92,第三导叶93 以及第四导叶94。因此，显示了四级涡轮机，其中，第一级包括叶片 81和导叶91;第二级包括叶片82和导叶92;第三级包括叶片83和 导叶93;第四级包括叶片84和导叶94。不过，涡轮部分60可包括 任何数量的级和不同的构造。涡轮部分60可包括外壳体IOO和内壳体110。外壳体100可一端 固定到压缩机排气缸120上而另一端固定到涡轮机排气机架130上。 外壳体100可通过若干螺栓140而连结到压缩机排气缸120上以及连 结到涡轮机排气机架130上。螺栓140可以是常规的设计和材料、尺 寸过大的，或者由耐热材料制成。图2详细地示出了涡轮机/压缩机壳体接头200。该涡轮机/压缩机 壳体接头200包括两件式法兰210。该法兰210形成在压缩机排气缸 120和涡轮机外壳体100之间。法兰孔220穿过法兰210的宽度延伸。 螺栓组件230穿过法兰孔220延伸以便紧固并关闭接头200。螺栓组 件230可包括穿过法兰孔220的长度延伸的杆240并且可在其任一端或两端通过螺母250而靠紧。杆240和螺母250可由常规金属制成， 包括钢基合金如CrMoV、镍基合金如A286、 Inconel625、 Incond718， 以及类似材料。杆240可具有处于大约1英寸至大约3英寸(大约2.5 至大约7.5厘米)之间的直径，并且可具有大约15英寸至大约23英寸 (大约38厘米至大约58厘米)的长度。螺母250可具有大约1.5英寸至 大约3英寸(大约3.8厘米至大约7.6厘米)的厚度，并且可具有大约1.25 英寸至大约3.5英寸(大约3.2厘米至大约8.9厘米)的外径。文中还可 使用其它的尺寸和构造。图6示出了在典型工况下法兰210和螺栓组件230的杆240中的 温度分布。如图所示，法兰210和杆240二者的温度起始从压缩机排 气缸120经由法兰210升高，随后再朝向涡轮机外壳体100下降。图3示出了改进的涡轮机/压缩机壳体接头300,如文中所述。改 进的涡轮机/压缩机壳体接头300可在很大程度上等同于上文所述的 涡轮机/压缩机壳体接头200，但带有围绕杆240的杆隔离层310。杆 隔离层310可以为一层陶瓷纤维或陶瓷棉、玻璃纤维或玻璃棉、陶瓷 泡沫材料、气凝胶或具有良好隔离性能的类似材料。杆隔离层310可 具有大约4xl(^BTU/hrft。F(大约6.9瓦特/米。K)的导热系数。该导 热系数可在大约7 x l(T3 BTU/hr ft °F至大约10 x l(T2 BTU/hr ft 。F(大 约12x10—3瓦特/米。K至大约17。 3xl(T2瓦特/米。K)的范围内变 动。隔离层310可具有大约0.0625英寸(大约1.6毫米)的厚度。范围 在大约0.040至大约0.125英寸(大约1.02毫米至大约3.175毫米)内的 厚度可以使用。该厚度可基于壳体设计和其它考虑而变化。图7示出了对于法兰210和杆240的平均温度分布。如图所示， 当使用杆隔离层310时，杆240的温度分布不具有如图6所示的峰值。图4示出了改进的涡轮机/压缩机壳体接头350。该改进的涡轮机 /压缩机壳体接头350可在很大程度上等同于涡轮机/压缩机壳体接头 200,但本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡轮机／压缩机定子接头（３００，３５０，４００），包括：　法兰（２１０）；　穿过所述法兰（２１０）延伸的孔（２２０）；以及　穿过所述孔（２２０）延伸的螺栓（２３０）；　所述螺栓（２３０）包括杆（２４０）以及围绕所 述杆（２４０）的杆隔离层（３１０）。

【技术特征摘要】
US 2007-12-19 11/9595581.一种涡轮机/压缩机定子接头(300，350，400)，包括法兰(210)；穿过所述法兰(210)延伸的孔(220)；以及穿过所述孔(220)延伸的螺栓(230)；所述螺栓(230)包括杆(240)以及围绕所述杆(240)的杆隔离层(310)。2. 根据权利要求1所述的涡轮机/压缩机定子接头(300,350,400), 其特征在于，所述螺栓(230)包括钢基合金或镍基合金。3. 根据权利要求1所述的涡轮机/压缩机定子接头(300,350,400)， 其特征在于，所述杆(240)包括大约1英寸至大约3英寸(大约25毫米 至大约76毫米)的直径。4. 根据权利要求1所述的涡轮机/压缩机定子接头(300,350,400), 其特征在于，所述杆隔离层(310)包括陶瓷纤维或陶瓷棉、玻璃纤维或 玻璃棉、陶瓷泡沫材料或气凝胶。5. 根据权利要求1所述的涡轮机/压缩机定子接头(300,350,400), 其特征在于，所述杆隔离层(310)包括大约7x 10-SBTU/hrft。F至大约 10 x l(T2 BTU/hr ft 。F(大约12 x l(T3瓦特/米。K...

【专利技术属性】
技术研发人员：BJ米勒，KD布莱克，HG小巴拉德，R阿杜尔，AD耶奥勒，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]