CN102322298B - 涡轮导向器及涡轮机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种涡轮导向器及涡轮机，涡轮导向器包括：外支承环(2)、调节件(4)和导向叶片(3)；导向叶片(3)的第一端(31)可转动地安装在涡轮机匣(5)上；外支承环(2)包括固定于涡轮机匣(5)的下环(22)及可相对下环(22)转动的上环(21)，上环(21)设有若干第一锯齿(212)；导向叶片(3)的第二端(32)与调节件(4)的第一端固定连接；调节件(4)可转动地支承于外支承环(2)，且调节件(4)设有与第一锯齿(212)啮合的第二锯齿(42)。本发明的导向器使得导向叶片可连续地调节角度，改变导向叶片方向，与变化的工况相适应。

Description

涡轮导向器及涡轮机

技术领域

本发明涉及燃气涡轮机领域，特别地，涉及一种涡轮导向器。此外，本发明还涉及一种安装上述涡轮导向器的涡轮机。

背景技术

涡轮导向器处于恶劣的工作环境，既要承受高温燃气流和各零件受热不均引起的较大的热应力，又要承受燃气通过导向叶片时产生的气动力以及由气流脉动所引起的振动载荷。涡轮导向叶片在不同工况时所对应的最佳角度不同。现有的导向叶片是通过焊接的方式固定于涡轮导向器的机匣。因此，当有不同的工况出现时，现有的涡轮导向器的导向叶片不能调节偏转方向，从而限制了涡轮导向器的热变形，各零件会产生较大的应力集中，影响涡轮导向器的使用寿命。

发明内容

本发明目的在于提供一种可调节导向叶片偏转角度的涡轮导向器，以解决现有的涡轮导向器中导向叶片不能调节偏转角度以适应不同工况的最佳角度的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种涡轮导向器，包括外支承环、调节件和导向叶片；导向叶片的第一端可转动地安装在涡轮机匣上；外支承环包括固定于涡轮机匣的下环及可相对下环转动的上环，上环设有若干第一锯齿；导向叶片的第二端与调节件的第一端固定连接；调节件可转动地支承于外支承环，且调节件设有与第一锯齿啮合的第二锯齿；上环和下环之间安装有滚动钢球；上环与下环相互嵌接，滚动钢球滑动安装于上环与下环的嵌接处；上环设有U型槽，且上环的U型槽包括一第一槽壁；下环设有U型槽，且下环的U型槽包括一第二槽壁；第一槽壁嵌入下环的U型槽内，第二槽壁嵌入上环的U型槽内。

进一步地，第一槽壁及第二槽壁相对面上均设有一半圆形的凹槽，且该两半圆形的凹槽位置相对，共同卡合滚动钢球。

进一步地，调节件包括一圆环体或者半圆环体，第二锯齿设置于圆环体或者半圆环体。

进一步地，一个或者多个调节件的第一端端面伸出有凸起，凸起为至少一个。

进一步地，还包括一内支承环，内支承环固定在涡轮机匣上，导向叶片的第一端可转动地安装在内支承环上。

进一步地，内支承环上设置有套设或者卡设导向叶片的第一端的限位连接件，导向叶片的第一端可绕自身轴线自由转动地套设或者卡设在限位连接件上。

进一步地，第一锯齿和第二锯齿为尖齿、弧形齿或者矩形齿。

本发明还提供一种涡轮机，该涡轮机安装有上述的涡轮导向器。

本发明具有以下有益效果：由于设置有可连续调节的齿环和调节件，使得导向叶片的角度可连续地调节，即使得导向叶片可连续地调节偏转方向，从而适应涡轮机变化的工况，可以大大提高涡轮机的工作效率。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的涡轮导向器俯视结构示意图；

图2是本发明优选实施例的涡轮导向器齿环及导向叶片安装在机匣上时的横断面结构示意图；以及

图3是本发明优选实施例的涡轮导向器齿环横断面结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

参见图1，一种涡轮导向器，包括内支承环1、外支承环2、导向叶片3及若干调节件4。内支承环1和外支承环2均固定在涡轮机匣5上。作为另外的实施例，涡轮导向器也可以不需要设置内支承环1，将导向叶片3的第一端31直接可枢转地连接在涡轮机匣5上。

结合参见图2，内支承环1和外支承环2为同心圆环支承轨道，内支承环1上设置有若干卡设或者套设导向叶片3的第一端31的限位连接件，以限制导向叶片3的第一端31扭转，且导向叶片3的第一端31可以在该限位连接件内自由地绕轴转动。该限位连接件为固定在内支承环1上的U型限位卡，或者为固定在内支承环1上的定位套筒，或者为两分别固定在内支承环1上的定位卡的相对间隙。在本实施方式中，限位连接件优选为固定在内支承环1上的定位套筒，且导向叶片3的第一端31可以在定位套筒绕轴线自由转动。

结合参见图3，外支承环2为一带齿环的支承环。该外支承环2包括上环21、固定于涡轮机匣5的下环22和滚动钢球23。上环21与下环22可以相对转动。上环21和下环22均加工有U型槽。上环21的U型槽在下端面，包括第一槽壁211。下环22的U型槽在上端面，包括第二槽壁221。上环21的第一槽壁211嵌入下环22的U型槽内，下环22的第二槽壁221嵌入上环21的U型槽内，从而使上环21与下环22通过U形槽相互嵌接。第一槽壁211和第二槽壁221的相对端面分别设一横断面为半圆形的凹槽。该两半圆形的凹槽位置相对，组成一横断面为圆形的槽，滚动钢球23嵌入在该横断面为圆形的槽内。这样，在上环21与下环22之间嵌入滚动钢球23，使得上环21与下环22相对转动时的摩擦力更小，相对转动更加自由，需要的外力更小。上环21与U型槽相对的上端面加工有若干第一锯齿212，用作导向叶片3的第二端32的运动轨道。下环22固定在涡轮机匣5上，与机匣相对静止。

调节件4的第二端41与导向叶片3的第二端32固定连接。在本实施方式中，该调节件4的第二端41用螺钉或者螺栓栓固在导向叶片3的第二端32上。调节件4支承于外支承环2的上环21，且可与上环21相对运动。调节件4与上环21接触的部位为圆环体或者半圆环体44，该圆环体或者半圆环体44上设置有第二锯齿42。调节件4通过第二锯齿42与上环21上的第一锯齿212啮合。其中一个调节件4的第一端的周缘处轴向凸设相对的两凸起43，该凸起43与导向叶片调节器相卡接。当然，也可是多个调节件4均设有凸起43。

当涡轮导向器的工况发生改变，需要调节导向叶片3的角度时，旋拧工具，如用导向叶片调节器卡接其中一调节件4的凸起43，并旋转该导向叶片调节器。此时，导向叶片调节器带动该对应的调节件4及安装在该调节件4上的导向叶片3绕它们自身的轴线转动。此时，导向叶片3的第一端31在内支承环1上绕着自身的轴线转动。第二锯齿42与上环21的第一锯齿212的相互作用，迫使上环21相对于下环22旋转。此时，上环21的旋转带动设置于上环21的其它调节件4转动，从而带动其它导向叶片3转动，以将导向叶片3的角度调整至需要的角度为止。

作为其它的实施例，该上环21上的第一锯齿212和调节件4上的第二锯齿42也可以加工成弧形齿或者矩形齿，上环21和半齿环上的齿大小相同，确保相对运行平稳。上环21的外端面设置有凹洞（附图未示出）。

作为另外的实施例，调节件4的第二端面均无需设置凸起43。上环21的周缘处径向设有至少一个凹洞。当涡轮导向器的工况发生改变，需要调节导向叶片3的角度时，将齿环调节器的凸起伸入进导向器的上环21的外端面的凹洞内。开启齿环调节器，使上环21旋转。通过上环21上的第一锯齿212和第二锯齿42的啮合，以带动调节件4沿各自的轴线转动。此时，安装于调节件4上的导向叶片3也随着对应的调节件4转动，直至导向叶片3的角度调整至需要的角度为止。

本发明提供一种涡轮机，该涡轮机安装有上述的涡轮导向器。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种涡轮导向器，其特征在于，包括：外支承环（2）、调节件（4）和导向叶片（3）；

所述导向叶片（3）的第一端（31）可转动地安装在涡轮机匣（5）上；

所述外支承环（2）包括固定于所述涡轮机匣（5）的下环（22）及可相对所述下环（22）转动的上环（21），所述上环（21）设有若干第一锯齿（212）；

所述导向叶片（3）的第二端（32）与所述调节件（4）的第一端固定连接；

所述调节件（4）可转动地支承于所述外支承环（2），且所述调节件（4）设有与所述第一锯齿（212）啮合的第二锯齿（42）；

所述上环（21）和所述下环（22）之间安装有滚动钢球（23）；

所述上环（21）与所述下环（22）相互嵌接，所述滚动钢球（23）滑动安装于所述上环（21）与所述下环（22）的嵌接处；

所述上环（21）设有U型槽，且所述上环（21）的U型槽包括一第一槽壁（211）；

所述下环（22）设有U型槽，且所述下环（22）的U型槽包括一第二槽壁（221）；

所述第一槽壁（211）嵌入所述下环（22）的U型槽内，所述第二槽壁（221）嵌入所述上环（21）的U型槽内。

2.根据权利要求1所述的涡轮导向器，其特征在于，所述第一槽壁（211）及第二槽壁（221）相对面上均设有一半圆形的凹槽，且该两半圆形的凹槽位置相对，共同卡合所述滚动钢球（23）。

3.根据权利要求1所述的涡轮导向器，其特征在于，所述调节件（4）包括一圆环体或者半圆环体（44），所述第二锯齿（42）设置于所述圆环体或者半圆环体（44）。

4.根据权利要求3所述的涡轮导向器，其特征在于，一个或者多个所述调节件（4）的第一端端面伸出有凸起（43），所述凸起（43）为至少一个。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的涡轮导向器，其特征在于，还包括一内支承环（1），所述内支承环（1）固定在所述涡轮机匣（5）上，所述导向叶片（3）的第一端（31）可转动地安装在所述内支承环（1）上。

6.根据权利要求5所述的涡轮导向器，其特征在于，所述内支承环（1）上设置有套设或者卡设所述导向叶片（3）的第一端（31）的限位连接件，所述导向叶片（3）的第一端（31）可绕自身轴线自由转动地套设或者卡设在所述限位连接件上。

7.根据权利要求6所述的涡轮导向器，其特征在于，所述第一锯齿（212）和所述第二锯齿（42）为尖齿、弧形齿或者矩形齿。

8.一种涡轮机，其特征在于，所述涡轮机安装有如权利要求1至7中任一项所述的涡轮导向器。

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