一种燃气轮机排气抵热应力及消音装置的制作方法

1.本发明涉及燃气轮机排气消音技术领域，尤其是一种燃气轮机排气抵热应 力及消音装置。


背景技术：

2.目前，传统结构都是中间加一段方形消声器，消声器两端需要用两个天圆 地方管道过渡到圆形管口，结构较复杂，成本较高。如专利申请号为
ꢀ“
201520691967.9”、名称为“燃气轮机成套机组排气消声器”的中国发明专利， 其安装于燃气轮机的排气通道中，为阻性消声器，采用多通道片式消声器结构， 即多个平行设置的片式消声器相邻片式消声器之间的空隙形成排气通道；阻性 消声器具有独立的箱体，由多个平行设置的片式消声器整体安装于箱体中，箱 体内壁设有保温层；多个平行设置的片式消声器均以插板结构形式安装于箱体 中。但是，该技术并未考虑燃气轮机排出的高温气体(气体温度高达600摄氏度) 对片式消声器的热应力效应，以及安装片式消声器的外壳的振动等因素，因此， 现有技术中的燃气轮机排气消音装置的消音效果差，稳定性不强。
3.因此，急需要提出一种结构简单、消音可靠、抵消热应力的消音装置。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明的目的在于提供一种燃气轮机排气抵热应力及消音 装置，本发明采用的技术方案如下：
5.一种燃气轮机排气抵热应力及消音装置，其包括沿排气方向布设的消音管 道壳体和空管壳体，沿轴向方向布设在消音管道壳体内的数块消音片，设置在 相邻的消音片之间、消音片与消音管道壳体内壁之间的排气流道，设置在消音 管道壳体的外侧的下部支撑结构，以及设置在空管壳体的外侧的上部支撑结构。
6.进一步地，所述消音管道壳体和空管壳体的结构相同，且消音管道壳体包 括外壳，一端与外壳的内壁固定连接、朝向轴心、且环形均匀间隔设置的数个 连接螺柱，与连接螺柱的另一端连接、且沿外壳的内壁周向方向设置的数片内 衬板，以及设置在外壳与内衬板之间的隔热棉；所述连接螺柱纵向方向设置数 圈；所述内衬板为弧形状。
7.进一步地，所述内衬板沿纵向方向设置了数片，且周向方向和纵向方向等 间距排布。
8.更进一步地，所述消音管道壳体还包括套设在连接螺柱上、并一一对应挤 压在内衬板的上部边缘、下部边缘的数个横向挤压连接板，以及套设在连接螺 柱上、并一一对应挤压在内衬板的两侧的纵向挤压连接板。
9.更进一步地，所述连接螺柱与内衬板采用螺母挤压连接；所述螺母将内衬 板挤压在隔热棉上。
10.优选地，所述内衬板与螺母之间设置有一弹片。
11.进一步地，任一所述内衬板的内壁外侧设置有与外壳挤压接触的数个挡板。
12.进一步地，所述消音管道壳体还包括一一对应环形设置在外壳的上端部、 下端部、且为分段结构的端部封堵环。
13.优选地，所述下部支撑结构包括环形均匀间隔设置在消音管道壳体的外边 缘的数个下部导向支座，以及与下部导向支座连接的下支撑架。
14.优选地，所述上部支撑结构包括括环形均匀间隔设置在空管壳体的外边缘 的数个上部重力支座，以及与上部重力支座连接的上支撑架。
15.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
16.(1)本发明巧妙地在管道内壁上设置了隔热棉和内衬板，并且该内衬板采 用分片式，其既能抵消热应力的影响，又能降低噪音；
17.(2)本发明在分片的内衬板上固定消音片，消音片一方面能消除大部分的 噪音，又能将消音过程中的振动传递给内衬板和隔热棉，以进行进一步地消音 减震，如此一来，便能提高消音的效果；
18.(3)本发明在连接螺柱、弹片和螺母将内衬板挤压在隔热棉，其连接可靠；
19.(4)本发明巧妙地采用了消音管道壳体和空管壳体，以实现双重消音减 震；
20.(5)本发明巧妙设置了横向挤压连接板和纵向挤压连接板，以保证内衬板 安装更可靠，有效地解决的内衬板翘角、产生振动噪音的问题；
21.(6)本发明通过设置挡板，以保证内衬板上下端面支撑可靠；
22.(7)本发明巧妙地设置了端部封堵环，以保证隔热棉安装更可靠；
23.(8)本发明的管道外部设置垂直方向上部重力支撑座以及下部导向支座， 其可以巧妙的解决由于过多约束导致局部应力过大问题：上部重力支座只约束 侧向和垂直方向2个自由度，而下部导向支座只约束侧向一个自由度，对于竖 直方向的里均由上部重力支座承担，侧向风载荷等则由上下支座同时承担。整 个结构没有弯矩和剪切力存在，大大提高了结构的耐用性。同时下部导向支座 在垂直方向是完全自由状态也有效避免了热膨胀带来的应力影响。
24.(9)本发明的消音管道壳体为圆形状的，消音装置的结构设计相对比较特 殊，各个消音片形状需要适应圆形管壁，较传统消音结构新颖，且结构紧凑， 降低了对管道形状的要求；
25.综上所述，本发明具有结构简单、消音可靠、抵消热应力等优点，在燃气 轮机排气消音技术领域具有很高的实用价值和推广价值。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需使用 的附图作简单介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此 不应被看作是对保护范围的限定，对于本领域技术人员来说，在不付出创造性 劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
27.图1为本发明的结构示意图。
28.图2为本发明的仰视图。
29.图3为本发明的消音管道壳体的局部示意图。
30.图4为本发明的消音片的结构示意图。
图5为方形消声器的测试示意图。
31.上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：
32.1、消音管道壳体；2、空管壳体；3、上部重力支座；4、上支撑架；5、下 部导向支座；6、下支撑架；7、消音片；11、外壳；12、端部封堵环；13、连接 螺柱；14、内衬板；15、横向挤压连接板；16、纵向挤压连接板；17、弹片；18、 挡板。
具体实施方式
33.为使本技术的目的、技术方案和优点更为清楚，下面结合附图和实施例对 本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。基于本申 请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的 所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
34.实施例
35.如图1至图4所示，本实施例提供了一种燃气轮机排气抵热应力及消音装 置，其包括沿排气方向布设的消音管道壳体1和空管壳体2，沿轴向方向布设在 消音管道壳体1内的数块消音片7，设置在相邻的消音片7之间、消音片7与消 音管道壳体1内壁之间的排气流道，环形均匀间隔设置在消音管道壳体1的外 边缘的数个下部导向支座5，与下部导向支座5连接的下支撑架6，环形均匀间 隔设置在空管壳体2的外边缘的数个上部重力支座3，以及与上部重力支座3连 接的上支撑架4。首先，需要说明的是，本实施例中所述的“第一”、“第二”等 序号用语仅用于区分同类部件，不能理解成对保护范围的特定限定。另外，本 实施例中所述“底部”、“顶部”、“四周边缘”、“中央”等方位性用语是基于附 图来说明的。
36.在本实施例中，消音管道壳体1和空管壳体2的结构相同，因此，以消音 管道壳体1为例，其包括外壳11，一端与外壳11的内壁固定连接、朝向轴心、 且环形均匀间隔设置的数个连接螺柱13，与连接螺柱13的另一端连接、且沿外 壳11的内壁周向方向设置的数片内衬板14，设置在外壳11与内衬板14之间的 隔热棉，一一对应环形设置在外壳11的上端部、下端部、且为分段结构的端部 封堵环12，套设在连接螺柱13上、并一一对应挤压在内衬板14的上部边缘、 下部边缘的数个横向挤压连接板15，以及套设在连接螺柱13上、并一一对应挤 压在内衬板14的两侧的纵向挤压连接板16。在本实施例中，连接螺柱13纵向 方向设置数圈，且每一圈设置有数个。
37.在本实施例中，该内衬板14为弧形状。内衬板14沿纵向方向设置了数片， 且周向方向和纵向方向等间距排布。即本实施例的内衬板14沿纵向方向设置数 圈，且每一圈设置了数片。本实施例中，在内衬板14的内壁外侧设置有与外壳 11挤压接触的数个挡板18。
38.在本实施例中，为了保证内衬板14安装可靠，在连接螺柱13与内衬板14 采用螺母挤压连接；所述螺母将内衬板14挤压在隔热棉上。另外，在内衬板14 与螺母之间设置有一弹片17。在本实施例中，螺母拧紧后存在挤压作用，以保 证层与层之间既有足够的压力保证正常情况下不发生相对滑动，当热应力足够 大时，又能有效克服层与层之间摩擦阻力而发生相对滑动，内衬板上的孔比连 接螺柱13的直径略大，为这个相对滑移提供了释放的空间。
39.在本实施例中，为了验证消音效果特对添加有原始消音装置与本实施例的 消音装置的降噪对比，具体如下：
40.如图5所示，现有的方形消声器结构尺寸：消声器管道口径：2150x4250mm， 长度4000mm。消音片总共4片，尺寸275mm(厚度)x3940mm(长度) x4160mm(高度)。插入消音片到通道中，中间通道间距263mm，靠管壁侧通道宽 度137.5mm。方形消声器原始声功率级如下表：
[0041][0042]
由此可见，方形消声器的平均声功率级为145db。
[0043]
另外。插入损耗如下表：
[0044][0045][0046]
故计算得到插入消音片后的1m出口处平均声功率级为117.1db(a)
[0047]
在本实施例中，圆形管道中消音器结构和尺寸：消声器管道口径：3050mm， 长度3800mm。消音片总共7片，尺寸216mm(厚度)x3500mm(长度) 2960/2903x2646mm/2079mm(高度)。插入消音片到通道中，中间通道间距 170mm。
[0048]
其中，插入损耗如下表：
[0049][0050]
计算得到出口处平均声功率级为113db(a)。
[0051]
[0052][0053]
从数值上对比可以发现，虽然圆形消声器内消音片长度要短，但是消音效 果并不比原来的方形消声器差，除了个别频段低于方形消声器外，其余均要高。 平均降噪效果比方形的提高近4分贝。整个消音器平均降噪近32分贝。
[0054]
上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但 凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化， 均应属于本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种燃气轮机排气抵热应力及消音装置，其特征在于，包括沿排气方向布设的消音管道壳体(1)和空管壳体(2)，沿轴向方向布设在消音管道壳体(1)内的数块消音片(7)，设置在相邻的消音片(7)之间、消音片(7)与消音管道壳体(1)内壁之间的排气流道，设置在消音管道壳体(1)的外侧的下部支撑结构，以及设置在空管壳体(2)的外侧的上部支撑结构。2.根据权利要求1所述的一种燃气轮机排气抵热应力及消音装置，其特征在于，所述消音管道壳体(1)和空管壳体(2)的结构相同，且消音管道壳体(1)包括外壳(11)，一端与外壳(11)的内壁固定连接、朝向轴心、且环形均匀间隔设置的数个连接螺柱(13)，与连接螺柱(13)的另一端连接、且沿外壳(11)的内壁周向方向设置的数片内衬板(14)，以及设置在外壳(11)与内衬板(14)之间的隔热棉；所述连接螺柱(13)纵向方向设置数圈；所述内衬板(14)为弧形状。3.根据权利要求2所述的一种燃气轮机排气抵热应力及消音装置，其特征在于，所述内衬板(14)沿纵向方向设置了数片，且周向方向和纵向方向等间距排布。4.根据权利要求2所述的一种燃气轮机排气抵热应力及消音装置，其特征在于，所述消音管道壳体(1)还包括套设在连接螺柱(13)上、并一一对应挤压在内衬板(14)的上部边缘、下部边缘的数个横向挤压连接板(15)，以及套设在连接螺柱(13)上、并一一对应挤压在内衬板(14)的两侧的纵向挤压连接板(16)。5.根据权利要求2所述的一种燃气轮机排气抵热应力及消音装置，其特征在于，所述连接螺柱(13)与内衬板(14)采用螺母挤压连接；所述螺母将内衬板(14)挤压在隔热棉上。6.根据权利要求5所述的一种燃气轮机排气抵热应力及消音装置，其特征在于，所述内衬板(14)与螺母之间设置有一弹片(17)。7.根据权利要求1或2或3或4所述的一种燃气轮机排气抵热应力及消音装置，其特征在于，任一所述内衬板(14)的内壁外侧设置有与外壳(11)挤压接触的数个挡板(18)。8.根据权利要求2所述的一种燃气轮机排气抵热应力及消音装置，其特征在于，所述消音管道壳体(1)还包括一一对应环形设置在外壳(11)的上端部、下端部、且为分段结构的端部封堵环(12)。9.根据权利要求1所述的一种燃气轮机排气抵热应力及消音装置，其特征在于，所述下部支撑结构包括环形均匀间隔设置在消音管道壳体(1)的外边缘的数个下部导向支座(5)，以及与下部导向支座(5)连接的下支撑架(6)。10.根据权利要求1所述的一种燃气轮机排气抵热应力及消音装置，其特征在于，所述上部支撑结构包括括环形均匀间隔设置在空管壳体(2)的外边缘的数个上部重力支座(3)，以及与上部重力支座(3)连接的上支撑架(4)。

技术总结
本发明公开了一种燃气轮机排气抵热应力及消音装置，包括沿排气方向布设的消音管道壳体和空管壳体，沿轴向方向布设在消音管道壳体内的数块消音片，设置在相邻的消音片之间、消音片与消音管道壳体内壁之间的排气流道，设置在消音管道壳体的外侧的下部支撑结构，以及设置在空管壳体的外侧的上部支撑结构。通过上述方案，本发明具有结构简单、消音可靠、抵消热应力等优点，在燃气轮机排气消音技术领域具有很高的实用价值和推广价值。高的实用价值和推广价值。高的实用价值和推广价值。


技术研发人员：陆思杰 祝洪波 蔡建春 董国权 刘松涛 钱伟 朱圣龙 蒋志惠
受保护的技术使用者：浙江内曼格机械制造有限公司
技术研发日：2021.11.19
技术公布日：2023/5/24