CN110886660B - 一种燃气轮机燃烧室喷嘴的电控活门调节装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于燃气轮机燃烧室喷嘴的电控活门的燃油流量调节装置，通过加入电控技术简化了活门的加工及调试过程，其包括活门壳体以及活门机械组件，还包括活门电控组件，其中活门电控组件包括：用于向所述第一腔体供给燃油的进油接头；用于反馈燃油流量信息并输出信号的流量计；用于接收精密流量计的所述输出信号的微处理器以及电机；其中，微处理器根据流量计的所述输出信号控制电机，使得活门机械组件能够在电机的驱动下调节燃油流量大小。

Description

一种燃气轮机燃烧室喷嘴的电控活门调节装置
技术领域
本发明涉及燃气轮机技术领域，尤其涉及一种用于燃气轮机燃烧室喷嘴的电控活门的燃油流量调节装置。
背景技术
现有燃气轮机燃烧室采用带活门的喷嘴控制进入燃烧室的燃油流量从而加大流量调节范围，进而增大燃烧室工作包线，目前的活门均为机械活门，通过在活门塞上精密加工的异型孔和与活门塞相配套的精密弹簧共同控制不同压力下的有效开度，从而达到流量调节的目的。
然而发明人发现，现有机械加工能力下得到的异型孔和弹簧加工精度无法满足控制精度要求，每套活门必须人工选配并进行大量的流量调试，这导致目前生产的活门存在流量滞后特性且过程中报废率高，加工周期长，这些问题造成活门成本高且无法大批量生产加工。同时在长时间使用后，异型孔出现磨损，导致活门流量特性曲线偏离原设计值。
发明内容
本发明提供了一种用于燃气轮机燃烧室喷嘴的电控活门的燃油流量调节装置，通过加入电控技术简化了活门的加工及调试过程。
为实现前述目的的燃气轮机燃烧室喷嘴的电控活门调节装置，其特征在于，包括活门壳体、活门电控组件以及活门机械组件，所述活门壳体包括第一腔体、与所述第一腔体连通的第二腔体，所述活门机械组件包括设置在所述第二腔体的活门缸和活门塞，其中，所述活门电控组件包括：
进油接头，用于向所述第一腔体供给燃油；
流量计，设置在所述第一腔体，用于反馈由所述进油接头流入的实时燃油流量信息，并输出信号；
微处理器，用于接收所述流量计的所述输出信号；
电机，所述电机与所述活门塞可传动连接；
其中，所述活门塞设置在活门缸内并与所述活门缸可活动配合，提供流道大小可调节的燃油流道，所述微处理器根据所述流量计的所述输出信号控制所述电机，带动所述活门塞在所述活门缸内运动。
在一个或多个实施方式中，所述电机通过螺母丝杠机构连接所述活门塞，所述活门塞在所述活门缸内可直线移动。
在一个或多个实施方式中，所述活门缸上设置有活门缸体孔，所述活门塞对应所述活门缸体孔处设有至少一个异型槽，随所述活门塞与所述活门缸的配合位置不同，所述异型槽与所述活门缸限定出流道大小不同的燃油流道，燃油通过所述活门缸体孔进入所述燃油流道。
在一个或多个实施方式中，所述螺母丝杠机构包括设置为所述电机的输出轴的传动轴、连接所述活门塞的精密传动轨道，所述传动轴包括螺母，所述精密传动轨道为丝杠，所述传动轴通过所述精密传动轨道传动所述活门塞。
在一个或多个实施方式中，所述活门塞与所述活门缸、所述活门缸与所述活门壳体之间分别设有密封件。
在一个或多个实施方式中，所述活门电控组件还包括电控组件法兰，所述电控组件法兰与所述活门壳体配合连接。
在一个或多个实施方式中，所述流量计以及所述电机内分别设置有密封件。
在一个或多个实施方式中，所述电控组件法兰、所述进油接头、所述流量计、所述电机以及所述微处理器为一体件。
在一个或多个实施方式中，所述活门塞上还设有至少一个用于限位的止动块。
本发明的有益效果是：
本发明中的电控活门调节装置利用电机弥补了弹簧和异型槽加工精度不足的问题，使得异型槽仅需要加工到与理论形状大致相似就可以通过电机调整准确达到所需的燃油流量，从而降低了加工难度。调试过程中，仅需要验证不同压力下所需流量是否达到要求既可，无需选配弹簧、调整垫片或修磨异型槽，从而大大减少了调试时间。
附图说明
本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：
图1示出了一种燃气轮机燃烧室的示意图；
图2示出了电控活门调节装置的一个实施方式的剖视示意图；
图3示出了电控活门装置中活门塞的一个实施方式的立体示意图；
图4为电控活门装置的一个实施方式装配后的立体示意图；
图5为图2中活门塞与活门缸连接处的局部放大图；
图6为电控活门装置中活门电控组件的一个实施方式的剖视示意图；
图7示出了电控活门装置中活门电控组件的控制方式的流程图。
具体实施方式
下述公开了多种不同的实施所述的主题技术方案的实施方式或者实施例。为简化公开内容，下面描述了各元件和排列的具体实例，当然，这些仅仅为例子而已，并非是对本发明的保护范围进行限制。例如在说明书中随后记载的第一特征在第二特征上方或者上面形成，可以包括第一和第二特征通过直接联系的方式形成的实施方式，也可包括在第一和第二特征之间形成附加特征的实施方式，从而第一和第二特征之间可以不直接联系。另外，这些公开内容中可能会在不同的例子中重复附图标记和/或字母。该重复是为了简要和清楚，其本身不表示要讨论的各实施方式和/或结构间的关系。进一步地，当第一元件是用与第二元件相连或结合的方式描述的，该说明包括第一和第二元件直接相连或彼此结合的实施方式，也包括采用一个或多个其他介入元件加入使第一和第二元件间接地相连或彼此结合。
图1示出了一种燃气轮机燃烧室的示意图，其包括电控活门调节装置1、燃油喷嘴2、燃烧室机匣3、火焰筒头部4以及火焰筒5。其中，燃油喷嘴2通过插入的方式装入火焰筒头部4，其下游为火焰筒5。电控活门调节装置1安装在燃油喷嘴2的上端位于燃烧室机匣3的外侧，用于控制进入燃烧室的燃油流量。
图2示出了电控活门调节装置1的一个实施方式的剖视示意图，其包括活门壳体6，活门机械组件以及活门电控组件。其中，活门壳体6包括第一腔体60、与第一腔体60连通的第二腔体61。活门电控组件包括进油接头8、流量计13、微处理器24以及电机12。进油接头8与发动机燃油总管连接，用于向第一腔体60提供燃油。在第一腔体60内进油接头8的下方设置有流量计13，其能够实时对经由进油接头8进入到活门壳体6内的燃油流量进行检测并反馈，同时输出一信号至微处理器24，从而微处理器24能够根据流量计13输出的信号控制电机12的输出轴进行不同方向的转动。在一个实施方式中，进油接头8与发动机燃油总管之间还设有油滤，燃油在通过油滤后进入流量计13。在一实施方式中，电机12为一种微动电机，其传动轴转速可以在0～60r/min内无极调速。在另一实施方式中，流量计13是一种精密流量计，其精度最高能够达到误差在±0.5％～±1％之间，使得对于进油接头8内进入燃油的测量精度更高。
活门机械组件包括设置在第二腔体61内的活门缸10和活门塞9，电机12通过螺母丝杠机构11与活门塞9可传动连接，使得电机12能够根据流量计13输出的信号带动活门塞9在活门缸10内作直线运动。内部燃油在经过流量计13后进入到活门塞9与活门缸10之间。当活门塞9在电机12的驱动下向下运动并远离活门缸10时，缓存在活门塞9与活门缸10之间的燃油能够从电控活门调节装置1中流出，从而起到增大流量的作用，当活门塞9在电机12的驱动下向上运动时，燃油继续缓存在活门塞9与活门缸10之间并停止电控活门调节装置1中流出，从而起到减小流量的作用。如此使得活门机械组件能够在电机12的驱动下调节燃油流量大小。
请继续参见图2，在一个实施方式中活门缸10上设置有活门缸体孔20，活门塞9对应所述活门缸体孔20处设有至少一个异型槽22，经过流量计13的燃油通过活门缸体孔20后进入并缓存于异型槽22内。随活门塞9与活门缸10的配合位置不同，异型槽22与活门缸10限定出流道大小不同的燃油流道，燃油通过活门缸体孔20进入所述燃油流道，使得当活门塞9在电机12的驱动下向下运动并脱离活门缸10时，异型槽22露出活门缸10后，燃油即可从异型槽22中流出活门出油口，进入燃油喷嘴2中。在一个未图示的实施方式中，异型槽22为多个，且可以为不对称分布。
在一个未图示的实施方式中，电机12根据流量计13输出的信号带动活门塞9在活门缸10内是作转动运动，当需要增大流量时，电机12带动活门塞9转动，使得异型槽22对准活门缸体孔20，燃油流出活门出油口。
图3示出了电控活门装置中活门塞9的一个实施方式的立体示意图，由图3中的内容可知，螺母丝杠机构11包括设置为电机12输出轴的传动轴121以及在活门塞9与传动轴121可传动连接的一端设置的精密传动轨道23，活门塞9与传动轴121通过精密传动轨道23进行传动，使得电机12对于活门塞9的位置控制更加精确。精密传动轨道23的一个实施方式是丝杠，相应地传动轴121包括螺母轴套。
请继续参见图3，在一个实施方式中，活门塞9上还设有至少一个用于限位的止动块21，止动块21是可以但不限于通过一体成型或是通过冷热态装配设置在活门塞9上。
图4为电控活门装置在一个方式下装配后的立体示意图，由图4可知，活门电控组件还包括电控组件法兰7，电控组件法兰7通过紧固件与活门壳体6配合连接。
图5为图2中活门塞9与活门缸10连接处的局部放大图，由图5可以视得，活门塞9与活门缸10、活门缸10与活门壳体6之间分别设有密封件17，以起到对流入至活门塞9与活门缸10之间的燃油的密封作用。
图6为电控活门装置中活门电控组件的一个实施方式的剖视示意图，其相对于图1所示的位置转动了180度，其中，电控组件法兰7、进油接头8、流量计13、电机12以及微处理器24为一体成型而成的一体件。
在一些实施方式中，流量计13以及电机12内也分别设置有密封件。
装配时，将密封件17与活门塞9一次装入活门缸10组成活门机械组件，随后将其装入活门壳体6中；之后将一体式的电控组件法兰7、进油接头8、螺母丝杠机构11、电机12、流量计13、微处理器24以及密封件共同组成活门电控单元装入活门壳体6中，最后通过紧固件将一体式电控组件法兰7与活门壳体6固定。
图7示出了本电控活门装置中活门电控组件的控制方式，由图中可知，当燃油由进油接头8流入至流量计13后，流量计13检测实时流量，并将信息传输给微处理器24，微处理器24判断实时流量是否与需求的流量相同，若是，则微处理器24控制停止电机12；若不是则作出判断：实时流量是否小于需求流量；若小于，则控制电机12正转，使得活门塞9在电机12的驱动下向下运动并脱离活门缸10，缓存在活门塞9与活门缸10之间的燃油能够从电控活门调节装置1中流出，从而起到增大流量的作用；若不小于，则控制电机12反转，使得活门塞9在电机12的驱动下向上运动，使得缓存在活门塞9与活门缸10之间的燃油停止从电控活门调节装置1中流出，从而起到减小流量的作用；如此反复直至实时流量是否与需求的流量再次相同，并由微处理器24控制停止电机12。
本电控活门调节装置利用电机12代替了传统的单向活门、弹簧、调整垫片、卡圈等零件，减少了零件数量。同时活门电控组件能够根据所需流量调整活门塞9的位移，降低了活门塞9加工难度，抵消了活门塞9在使用过程中因磨损导致的流量特性变化问题，同时通过流量计13自动反馈调节燃油流量，实现了不同批次喷嘴的流量均匀稳定。由于在进口油压不变的情况下通过使用电控系统调节，可以通过增加活门塞9下移行程，增大活门开度从而增加进入燃烧室的燃油量，因此可以在供油油泵性能不变的前提下增大燃烧室供油范围。
同时，利用电机12还弥补了弹簧和异型槽加工精度不足的问题，异型槽22仅需要加工到与理论形状大致相似就可以通过电机12调整准确达到所需的燃油流量，从而降低了加工难度。调试过程中，仅需要验证不同压力下所需流量是否达到要求既可，无需选配弹簧、调整垫片或修磨异型槽，从而大大减少了调试时间。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种燃气轮机燃烧室喷嘴的电控活门调节装置，其特征在于，包括活门壳体、活门电控组件以及活门机械组件，所述活门壳体包括第一腔体、与所述第一腔体连通的第二腔体，所述活门机械组件包括设置在所述第二腔体的活门缸和活门塞，其中，所述活门电控组件包括：
进油接头，用于向所述第一腔体供给燃油；
流量计，设置在所述第一腔体，用于反馈由所述进油接头流入的实时燃油流量信息，并输出信号；
微处理器，用于接收所述流量计的所述输出信号；
电机，所述电机与所述活门塞可传动连接；
其中，所述活门塞设置在活门缸内并与所述活门缸可活动配合，提供流道大小可调节的燃油流道，所述微处理器根据所述流量计的所述输出信号控制所述电机，带动所述活门塞在所述活门缸内运动。
2.如权利要求1所述的燃气轮机燃烧室喷嘴的电控活门调节装置，其特征在于，所述电机通过螺母丝杠机构连接所述活门塞，所述活门塞在所述活门缸内可直线移动。
3.如权利要求1所述的燃气轮机燃烧室喷嘴的电控活门调节装置，其特征在于，所述活门缸上设置有活门缸体孔，所述活门塞对应所述活门缸体孔处设有至少一个异型槽，随所述活门塞与所述活门缸的配合位置不同，所述异型槽与所述活门缸限定出流道大小不同的燃油流道，燃油通过所述活门缸体孔进入所述燃油流道。
4.如权利要求2所述的燃气轮机燃烧室喷嘴的电控活门调节装置，其特征在于，所述螺母丝杠机构包括设置为所述电机的输出轴的传动轴、连接所述活门塞的精密传动轨道，所述传动轴包括螺母，所述精密传动轨道为丝杠，所述传动轴通过所述精密传动轨道传动所述活门塞。
5.如权利要求1所述的燃气轮机燃烧室喷嘴的电控活门调节装置，其特征在于，所述活门塞与所述活门缸、所述活门缸与所述活门壳体之间分别设有密封件。
6.如权利要求1所述的燃气轮机燃烧室喷嘴的电控活门调节装置，其特征在于，所述活门电控组件还包括电控组件法兰，所述电控组件法兰与所述活门壳体配合连接。
7.如权利要求1所述的燃气轮机燃烧室喷嘴的电控活门调节装置，其特征在于，所述流量计以及所述电机内分别设置有密封件。
8.如权利要求6所述的燃气轮机燃烧室喷嘴的电控活门调节装置，其特征在于，所述电控组件法兰、所述进油接头、所述流量计、所述电机以及所述微处理器为一体件。
9.如权利要求1所述的燃气轮机燃烧室喷嘴的电控活门调节装置，其特征在于，所述活门塞上还设有至少一个用于限位的止动块。
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