Диффузор выхлопного тракта газотурбинной установки

Диффузор выхлопного тракта газотурбинной установки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в выхлопном тракте газоперекачивающего агрегата (ГПА) или газотурбинной электростанции с газотурбинной установкой (ГТУ).

Диффузор является одним из элементов выхлопного тракта, обеспечивающего снижение скорости высокотемпературного газового потока, снижение теплопередачи и звука от газового потока в окружающее пространство. Диффузор своими фланцами стыкуется с улиткой ГТУ и выхлопной трубой.

Известен диффузор выхлопного тракта, представляющий собой обечайку с фланцами, кожух, охватывающий обечайку и состоящий из боковых панелей (стенок), крыши, поддона, звукотеплоизоляции, размещенной между обечайкой и кожухом. На верхней и боковых стенках обечайки установлены штыри, на концах которых выполнены прорези с образованием половинок, концы штырей соединены между собой проволокой, (см. RU 2313030 C2 (Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" (RU)), 20.12.2007).

Данный диффузор принят в качестве прототипа.

Недостаток данного диффузора заключается в том, что из-за многослойности конструкции происходит неравномерный нагрев внутренней и наружной поверхностей диффузора, что приводит к разной величине расширения материала внутренней и наружной поверхностей, и, соответственно, к различным напряжениям в стыках конструкции, и может привести к разрушению конструкции по стыкам фланца с обечайкой и кожуха.

Задачей настоящего изобретения является устранение отмеченного недостатка, т.е. повышение надежности работы конструкции.

Технический результат достигается тем, что в диффузоре выхлопного тракта газотурбинной установки, содержащем обечайку с фланцами, звукотеплоизоляцию, кожух, охватывающий с зазором обечайку и состоящий из стенок и поддона, кожух с помощью фланцев скреплен с поддоном, а обечайка разъединена с кожухом и установлена на опорах - в средней части на неподвижных опорах, а остальной поверхностью - на подвижных опорах, разнесенных симметрично относительно не подвижных опор.

Для закрепления подвижных и неподвижных опор на нижней поверхности обечайки и для обеспечения подвижности опор на внутренней поверхности нижней стенки кожуха предусмотрены металлические пластины.

Отличительные признаки являются существенными:

1. Разъединение кожуха и обечайки позволяет избежать возникновения напряжений, образующихся в результате разных тепловых расширений кожуха и обечайки в местах их соединения, тем самым предотвратить разрушение сварных швов, соединяющих кожух и обечайку.

2. Установка обечайки на неподвижных опорах позволяет зафиксировать ее относительно кожуха и ограничить подвижность при тепловых расширениях.

3. Установка обечайки на подвижных опорах позволяет перемещаться участкам обечайки относительно кожуха при тепловых расширениях.

Техническое решение поясняется чертежами на фиг.1, 2, 3, 4, 5.

На фиг.1 показан диффузор вид - сбоку. На фиг.2 показан диффузор в разрезе. На фиг.3 показано расположение подвижной опоры (выносной элемент А). На фиг.4 показано расположение неподвижной опоры (выносной элемент Б). На фиг.5 показан диффузор в разрезе В-В.

Диффузор выхлопного тракта ГТУ содержит обечайку 1, подвижные опоры 3 и неподвижные опоры 4, кожух 5 с фланцами 6, охватывающий обечайку 1 и состоящий из поддона 7 и стенок 8, звукотеплоизоляции 9, пластины 10.

При работе ГТУ высокотемпературный газовый поток продуктов сгорания, проходя через проточную часть обечайки 1, нагревает обечайку 1 равномерно по всей поверхности. При равномерном прогреве обечайки 1 тепловые расширения, в основном, распространяются от центра и увеличиваются по направлению к периферии. Так как в центре нижней плоскости обечайки 1 менее напряженный участок, вблизи него расположены неподвижные опоры 4 для фиксации обечайки 1 относительно кожуха 5. На остальной поверхности нижней плоскости обечайки 1 расположены подвижные опоры 3 для перемещения участков обечайки 1 при тепловых расширениях относительно кожуха 5. Для закрепления подвижных и неподвижных опор 3, 4 на нижней поверхности обечайки 1 и для обеспечения подвижности опор 3 на внутренней поверхности нижней стенки кожуха 5 предусмотрены металлические пластины 10. При закреплении опор 3, 4 металлические пластины 10 создают поверхность для крепления и увеличивают жесткость конструкции. При перемещении подвижных опор 3 металлические пластины 10 образуют поверхность, по которой происходит перемещение, и увеличивают жесткость и прочность поддона 7. Через стенки обечайки 1 тепловой поток передается на звукотеплоизоляцию 9. Звукотеплоизоляция 9 сдерживает часть тепла, передаваемого на кожух 5, в результате чего происходит разный прогрев материалов стенок 8 кожуха 5 и обечайки 1. Под воздействием теплового потока расширение стенок обечайки 1 больше, чем расширение стенок 8 кожуха 5. Так как участки обечайки 1 не имеют жесткого крепления с элементами кожуха 5 и поддона 7, в зонах интенсивного расширения, то они свободно перемещаются на подвижных опорах 3 под воздействием тепловых расширений относительно кожуха 5, не создавая дополнительных напряжений в конструкции. Кожух 5 и поддон 7 жестко соединены фланцами 6 для увеличения жесткости кожуха.

Использование изобретения позволит повысить надежность работы конструкции диффузора и, кроме того, эксплуатационные характеристики.

Диффузор выхлопного тракта газотурбинной установки, содержащий обечайку с фланцами, звукотеплоизоляцию, кожух, охватывающий с зазором обечайку и состоящий из стенок и поддона, отличающийся тем, что в нем кожух с помощью фланцев скреплен с поддоном, а обечайка разъединена с кожухом и установлена на опорах - в средней части на неподвижных опорах, а остальной поверхностью - на подвижных опорах, разнесенных симметрично относительно неподвижных опор.