CN114320615A - 一种燃气轮机压气机可转导叶转动机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种燃气轮机压气机可转导叶转动机构，包括主作动筒、第一螺旋松紧器、第一螺杆、第二螺杆、第二螺旋松紧器、拨叉、滚柱、联动环、衬套、定位销钉、转动轴、辅作动筒；本发明通过引入燃气轮机压气机高低压两处气体，分别与主作动筒和辅助作动筒的高低压腔室相联通，利用两处气体的压差变化推动可转导叶转动机构，燃气轮机工况升高主辅作动筒的动力活塞推动转动轴旋转，转动轴上安装每一级别的螺杆通过螺旋松紧器带动拨叉与联动环沿着机匣外壁面周向旋转，联动环支撑在压气机机匣外表面的凸台上，均匀的带动可转叶片转动，既保证两作动筒推动可转导叶转动机构的一致性，同时减少了动力源的冗余性。

Description

一种燃气轮机压气机可转导叶转动机构

(一)技术领域

本发明专利属于机械制造行业，具体涉及一种燃气轮机压气机可转导叶转动机构。

(二)背景技术

燃气轮机压气机在低工况下与负荷突变下喘振裕度普遍偏低容易发生喘振，一旦发生喘振对燃气轮机的叶片等关键部件具有较大的冲击，甚至发生叶片断裂等严重的事故，因此，燃气轮机全工况下的喘振裕度均应满足要求，常用作解决燃气轮机裕度低问题有可转导叶、中间级放气、防喘处理机匣三种有效手段，其中可转导叶方法更多的被采用。

可转导叶执行机构推动可转导叶转动，动力源常采用电动式与液压式。以上两种动力源运行稳定，同时存在机构复杂等缺点，需要设置电机、电源或者油站、泵等附件，受空间限制，在燃气轮机狭小的外部增加附件实属困难。

(三)发明内容

本发明的目的是为了提供解决可转导叶动力源的问题而一种燃气轮机压气机可转导叶转动机构。

本专利的目的是这样实现的：

一种燃气轮机压气机可转导叶转动机构的控制作动筒，包括主作动筒、第一螺旋松紧器、第一螺杆、第二螺杆、第二螺旋松紧器、拨叉、滚柱、联动环、衬套、定位销钉、转动轴、辅作动筒；经过净化与冷却的高低压气体引入到主作动筒与辅作动筒的动力腔室内，随着燃气轮机工况的升高，引入的高低压气体压差逐渐增大，直至压缩动力弹簧，使动力活塞推动螺旋松紧器与第一螺杆绕着转动轴进行旋转，转动轴旋转在另一端使第二螺杆推动第二螺旋松紧器带着拨叉与联动环一起周向转动，滚柱沿着机匣表面耐磨合金轨道滑动，联动环与滚柱受轨道的约束，使联动环周向转动的中心线与燃气轮机轴线重合，保证了每一级可转导叶的转动角度相同。

进一步的，第一螺旋松紧器可以调整所有级可转导叶的初始与最终的位置，第二螺旋松紧器可以调整单级可转导叶的初始与最终的位置，第一螺杆可以调节所有级可转导叶的转角范围，第二螺杆可以调节单级可转导叶的转角范围。

进一步的，转动轴包括轴承、轴承座、第一环、第二环、止动环；转动轴通过第一螺杆承受作动筒传递的力，进而通过第二螺杆将力传递到每一级可转导叶的联动环处，所述转动轴通过其两侧凸肩安装轴承固定在机匣上的轴承座内，第一环与第二环对转动轴的轴向位置进行调整，同时采用止动环对其进行轴向定位。

进一步的，联动环分为上下两半的结构，对扣到机匣的外表面，采用两个拨叉通过定位销钉将其联接为整圆环，安装到联动环上的滚柱，其环槽结构与机匣外表面的耐磨合金凸台相配合，使联动环的圆心与燃气轮机的轴心重合，保证每一可转导叶均有相同的转角。

进一步的，联动环内安装的衬套与摇臂一端的球头相配合，摇臂的另一端与可转导叶连接，联动环周向转动使摇臂带动可转导叶沿着其圆柄轴心进行转动，联动环转动过程中，指针绕着可转导叶的圆柄中心一同转动，安装在机匣外表面的刻度盘作为可转导叶角度的反馈。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

本发明结构采用燃气轮机外部对称布置两气动作动筒作为动力源推动可转导叶执行机构转动，作动筒的动力源来自压气机内部的引气，燃气轮机工况升高主辅作动筒的动力活塞推动转动轴旋转，转动轴上安装每一级别的螺杆通过螺旋松紧器带动拨叉与联动环沿着机匣外壁面周向旋转，联动环支撑在压气机机匣外表面的凸台上，均匀的带动可转叶片转动，通过引入燃气轮机压气机高低压两处气体，分别与主作动筒和辅助作动筒的高低压腔室相联通，利用两处气体的压差变化推动可转导叶转动机构，进而实现带动可转导叶随着燃气轮机工况的变化精确的旋转，既保证两作动筒推动可转导叶转动机构的一致性，同时减少了动力源的冗余性。

(四)附图说明

图1可转导叶转动机构示意图；

图2转动轴示意图；

图3转动机构主视图。

(五)具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本专利作进一步的说明：

参照图1，一种燃气轮机压气机可转导叶转动机构的控制作动筒，包括主作动筒1、第一螺旋松紧器2、第一螺杆3、第二螺杆4、第二螺旋松紧器5、拨叉6、滚柱7、联动环8、衬套9、定位销钉10、转动轴11、辅作动筒12；经过净化与冷却的高低压气体引入到主作动筒1与辅作动筒12的动力腔室内，随着燃气轮机工况的升高，引入的高低压气体压差逐渐增大，直至压缩动力弹簧，使动力活塞推动螺旋松紧器2与第一螺杆3绕着转动轴11进行旋转，转动轴11旋转在另一端使第二螺杆4推动螺旋松紧器5带着拨叉6与联动环8一起周向转动，滚柱7沿着机匣23表面耐磨合金轨道滑动，联动环8与滚柱7受轨道的约束，使联动环8周向转动的中心线与燃气轮机轴线重合，保证了每一级可转导叶的转动角度相同。

参照图2转动轴11、包括轴承13、轴承座14、第一环15、第二环16、止动环17；转动轴11通过第一螺杆3承受作动筒传递的力，进而通过第二螺杆4将力传递到每一级可转导叶的联动环8处，通过调整第一螺杆3的长度可调节所有级别可转导叶的转动行程，调整第二螺杆4的长度可调节每一级别可转导叶的转动行程，转动轴11作为传递转动力的主要结构件，通过其两侧凸肩安装轴承13固定在机匣23上的轴承座14内，第一环15与第二环16对转动轴11的轴向位置进行调整，同时采用止动环17对其进行轴向定位。

参照图3包括转动轴11、第二螺旋松紧器5、拨叉18、联动环8、衬套9、摇臂19、可转导叶20、指针21、刻度盘22、机匣23。转动轴11在作动筒的推动下，带动第二螺旋松紧器5与拨叉18进行周向旋转。联动环8内安装的衬套9与摇臂19一端的球头相配合，摇臂19的另一端与可转导叶20连接，联动环8周向转动使摇臂19带动可转导叶20沿着其圆柄轴心进行转动。联动环8转动过程中，指针21绕着可转导叶20的圆柄中心一同转动，安装在机匣23外表面的刻度盘22作为可转导叶角度的反馈。

本专利的工作原理：利用燃气轮机的工况升高，压气机同一部位的压力差增大的情况，当压力差形成的作用力达到甚至超过作动筒的弹簧弹力时，可推动作动筒的动力活塞动作，进而利用转动机构的转动轴绕着自身的轴心旋转，在拨叉端形成的运行轨迹不同，可实现推动拨叉与联动环进行周向转动，带动摇臂以可转导叶圆柄为轴心进行周向旋转，从而实现可转导叶的角度变动，本发明可应用于燃气轮机及航空发动机的可转导叶的执行机构。

主辅作动筒作为转动机构的动力源，主辅作动筒均布在机匣两侧，且二者动作的状态相同，可平稳的推动转动轴旋转，转动轴的旋转带动螺旋松紧器推动联动环周向转动，联动环的转动使摇臂带着可转导叶沿着可转导叶的圆柄转动，联动环受滚柱的约束，周向转动的中心与燃气轮机轴心重合，可保证每一级的可转导叶转动角度相同。

燃气轮机转动机构的动力源为压气机通流的高低压两处引气，高压气体经过净化与冷却引入主辅作动筒的动力腔，随着燃气轮机工况的升高，燃气轮机喘振裕度降低，引入的高低压气体的压差也逐渐增大，主作动筒的控制作动筒的控制活塞开始动作，随后主辅作动筒的动力活塞推动可转导叶转动机构转动。

燃气轮机压气机可转导叶在转动机构的推动下，可实现不同的压气机工况对应相应的可转导叶角度。主作动筒、辅作动筒转动机构的运动学联接保证叶片转动的同步性，可实现可转导叶的多级联动，使可转导叶具有较大的转角范围。主作动筒与辅作动筒缸体内的高、低压腔室相连接，实现与主作动筒的同步动作。辅作动筒与主作动筒布置在对称的结构上，两者的作用力施加到联动环的对称点上，增加了联动环工作的可靠性。联动环结构设计为上下两部分半圆，联动环切割分为两半圆前与拨叉组合加工定位孔，拨叉可通过定位销钉将分为两部分半圆的联动环联接成整圆。摇臂将联动环内的衬套与可转导叶的圆柄联接一起，摇臂与联动环连接端为球头结构，与安装在联动环内的衬套相配合，摇臂另一端与导叶端的圆柄通过定位销钉连接，联动环周向转动时，球头可沿着安装联动环内的衬套滑动，同时带动可转导叶沿圆柄的中心转动。主辅作动筒与转动轴间的第一螺旋松紧器可调节所有级别可转导叶的初始与最终角度，第一螺旋松紧器伸长可转导叶角度转向正方向，转动轴螺杆与拨叉间的第二螺旋松紧器可调节每一级别可转导叶的初始与最终角度，同样的第二螺旋松紧器伸长可转导叶角度转向正方向。

Claims (5)

1.一种燃气轮机压气机可转导叶转动机构，其特征在于，包括主作动筒(1)、第一螺旋松紧器(2)、第一螺杆(3)、第二螺杆(4)、第二螺旋松紧器(5)、拨叉(6)、滚柱(7)、联动环(8)、衬套(9)、定位销钉(10)、转动轴(11)、辅作动筒(12)；经过净化与冷却的高低压气体引入到主作动筒(1)与辅作动筒(12)的动力腔室内，随着燃气轮机工况的升高，引入的高低压气体压差逐渐增大，直至压缩动力弹簧，使动力活塞推动螺旋松紧器(2)与第一螺杆(3)绕着转动轴(11)进行旋转，转动轴(11)旋转在另一端使第二螺杆(4)推动第二螺旋松紧器(5)带着拨叉(6)与联动环(8)一起周向转动，滚柱(7)沿着机匣(23)表面耐磨合金轨道滑动，联动环(8)与滚柱(7)受轨道的约束，使联动环(8)周向转动的中心线与燃气轮机轴线重合，保证了每一级可转导叶的转动角度相同。

2.根据权利要求1所述的燃气轮机压气机可转导叶转动机构，其特征在于，第一螺旋松紧器(2)可以调整所有级可转导叶(20)的初始与最终的位置，第二螺旋松紧器(5)可以调整单级可转导叶的初始与最终的位置，第一螺杆(3)可以调节所有级可转导叶(20)的转角范围，第二螺杆(4)可以调节单级可转导叶的转角范围。

3.根据权利要求2所述的燃气轮机压气机可转导叶转动机构，其特征在于，转动轴(11)包括轴承(13)、轴承座(14)、第一环(15)、第二环(16)、止动环(17)；转动轴(11)通过第一螺杆(3)承受作动筒传递的力，进而通过第二螺杆(4)将力传递到每一级可转导叶的联动环(8)处，所述转动轴(11)通过其两侧凸肩安装轴承(13)固定在机匣(23)上的轴承座(14)内，第一环(15)与第二环(16)对转动轴(11)的轴向位置进行调整，同时采用止动环(17)对其进行轴向定位。

4.根据权利要求3所述的燃气轮机压气机可转导叶转动机构，其特征在于，联动环(8)分为上下两半的结构，对扣到机匣(23)的外表面，采用两个拨叉(18)通过定位销钉(10)将其联接为整圆环，安装到联动环(8)上的滚柱(7)，其环槽结构与机匣(23)外表面的耐磨合金凸台相配合，使联动环(8)的圆心与燃气轮机的轴心重合，保证每一可转导叶均有相同的转角。

5.根据权利要求4所述的燃气轮机压气机可转导叶转动机构，其特征在于，联动环(8)内安装的衬套(9)与摇臂(19)一端的球头相配合，摇臂(19)的另一端与可转导叶(20)连接，联动环(8)周向转动使摇臂(19)带动可转导叶(20)沿着其圆柄轴心进行转动，联动环(8)转动过程中，指针(21)绕着可转导叶(20)的圆柄中心一同转动，安装在机匣(23)外表面的刻度盘(22)作为可转导叶角度的反馈。

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