CN115076150B - 一种多级轴流风机的动叶调节机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多级轴流风机的动叶调节机构，涉及轴流风机结构设计技术领域，包括液压缸、驱动部、调节部、多级叶片部和万向节组件，驱动部驱动液压缸沿轴向移动，调节部与液压缸连接且沿轴向均布设置夹盘，叶片部与夹盘对应设置，一端与夹盘滑动连接，另一端与叶片连接以调节转动角度，万向节组件分别与主轴内壁和调节部连接。本发明提供的多级轴流风机的动叶调节机构，液压缸沿着轴向移动，结构简单便于实现，叶片部用于连接叶片与夹盘，通过设置调节部实现了对多级调节轴流风机全叶片调节，万向节组件对调节部起到定心的作用，确保调节部在轴向移动自由度，能够应用到大尺寸高功率的轴流风机上。

Description

一种多级轴流风机的动叶调节机构

技术领域

本发明涉及轴流风机结构设计技术领域，特别涉及一种多级轴流风机的动叶调节机构。

背景技术

目前，现有的轴流风机、压缩机难以满足一些新型领域对轴流压缩机组大型化的需求，尤其是在实验领域对较宽性能调节范围的超大型动叶可调轴流压缩机的需求。

轴流风机中通过动叶调节机构改变叶片角度以改变风机调节特性曲线，能够在一定程度上减轻了风机的运行磨损和振动。目前国内大型动叶调节轴流风机多为一级调节或二级调节，无法对多级的调节轴流风机的全叶片进行调节。

因此一种能够调节多级轴流风机全动叶的多级轴流风机的动叶调节机构亟待研究。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足之处，本发明提供了一种多级轴流风机的动叶调节机构，解决了现有技术中无法对多级的调节轴流风机的全叶片进行调节的技术问题。

本发明提供了一种多级轴流风机的动叶调节机构，用于多级轴流风机，所述多级轴流风机包括主轴，所述主轴包括主轴头部，主轴尾部和所述主轴头部与所述主轴尾部之间的空腔，包括：

液压缸，所述液压缸设在所述空腔内，所述液压缸内的活塞与所述主轴尾部的内壁固定连接，所述活塞将所述液压缸沿所述主轴轴向分为两个腔室；

驱动部，所述驱动部与所述主轴尾部的外壁固定连接，所述驱动部通过两路油口分别与所述两个腔室连接，所述驱动部通过控制液压油进出以驱动所述液压缸沿轴向移动；

调节部，所述调节部设在所述空腔内，所述调节部与所述液压缸远离所述驱动部的一端连接，所述调节部上沿轴向均布设置有多个第一夹盘；

多级叶片部，所述叶片部与所述第一夹盘对应设置，所述叶片部一端与所述第一夹盘滑动连接，所述叶片部另一端与叶片轴向转动连接，所述叶片部用于以调节所述叶片的转动角度；

万向节组件，所述万向节组件一端与所述主轴的内壁连接，所述万向节组件另一端与所述调节部连接。

可选的，所述调节部包括至少两个沿轴向设置的调节筒，至少两个所述调节筒之间沿所述主轴轴线方向首尾依次螺纹连接。

可选的，所述万向节组件包括多个沿所述调节部周向均布设置的万向轴，所述万向轴一端与所述主轴的内壁连接，所述万向轴另一端与所述调节部远离所述液压缸一侧的外壁连接。

可选的，所述调节部远离所述液压缸一侧的轴向中心连接有导向轴，所述主轴头部的内壁中心开设有滑动槽，所述导向轴与所述滑动槽配合连接，且所述导向轴的中心与所述滑动槽中心重合，所述导向轴在所述滑动槽内沿轴向移动。

可选的，所述液压缸靠近所述驱动部一侧的外壁上设置有第二夹盘，所述第二夹盘与靠近所述液压缸一侧的叶片部对应连接。

可选的，所述叶片部包括沿所述第一夹盘周向均布设置的多个叶片轴组。

可选的，所述叶片轴组包括叶片轴、调节臂和滑块，所述叶片通过所述叶片轴与所述调节臂的一端连接，所述调节臂的另一端连接有滑块，所述滑块与所述第一夹盘滑动连接。

可选的，所述调节臂为曲柄。

可选的，所述动叶调节机构还包括导杆，所述导杆依次穿过所述驱动部和所述主轴尾部与所述液压缸连接，所述导杆远离所述液压缸的一侧的外壁面上连接有位置传感器。

可选的，所述动叶调节机构还包括比例阀，所述比例阀分别与所述两路油口连接，所述比例阀用于控制所述两个腔室内的供油量以及供油方向。

本发明提供的多级轴流风机的动叶调节机构，驱动部通过两路油口控制液压缸的两个腔室内液压油的进出，由于活塞与主轴固定连接，进而使得液压缸在液压油的作用下沿着轴向往复移动，结构简单便于实现；调节部与液压缸连接，使得调节部在液压缸的带动下同样沿着轴向往复移动，多级叶片部沿轴向安装在多级轴流风机主轴的预留孔中，每一第一夹盘对应连接同一圆周上的每一叶片部，叶片部用于连接叶片与第一夹盘，以使第一夹盘随调节部沿轴向运动进而带动叶片部转动以调节叶片的转动角度，调节部的设置实现了对多级调节轴流风机的全叶片调节；设置万向节组件对调节部起到定心的作用，以确保调节部在轴向上移动的自由度，本申请提供的动叶调节机构能够应用到大尺寸、高功率的轴流风机上。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种多级轴流风机的动叶调节机构的整体结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种多级轴流风机的动叶调节机构的部分结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种多级轴流风机的动叶调节机构中叶片轴组的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种多级轴流风机的动叶调节机构中导向轴与主轴连接的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种多级轴流风机的动叶调节机构中调节筒连接的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种多级轴流风机的动叶调节机构中调节部与叶片部连接的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种多级轴流风机的动叶调节机构中叶片部与主轴安装的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的一种多级轴流风机的动叶调节机构中万向轴连接的结构示意图。

图中：

1、驱动部；101、位置传感器；2、液压缸；201、活塞；3、调节部；301、第一夹盘；302、第一调节筒；303、第二调节筒；304、第三调节筒；305、第四调节筒；306、调节板；307、第二夹盘；4、叶片部；401、叶片轴；402、调节臂；403、滑块；404、密封组件；405、连接外壳；5、万向节组件；501、万向轴；6、导向轴；7、主轴；701、主轴头部；702、主轴尾部。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供了一种多级轴流风机的动叶调节机构，用于多级轴流风机，多级轴流风机包括主轴7，主轴7包括主轴头部701，主轴尾部702和主轴头部701与主轴尾部702之间的空腔，参见图1和图2，包括液压缸2、驱动部1、调节部3、多级叶片部4和万向节组件5，液压缸2设在空腔内，液压缸2内的活塞201与主轴尾部702的内壁固定连接，活塞201将液压缸2沿主轴7轴向分为两个腔室，驱动部1与主轴尾部702的外壁固定连接，驱动部1通过两路油口分别与两个腔室连接，驱动部1通过控制液压油进出以驱动液压缸2沿轴向移动，调节部3设在空腔内，调节部3与液压缸2远离驱动部1的一端连接，调节部3上沿轴向均布设置有多个第一夹盘301，叶片部4与第一夹盘301对应设置，叶片部4一端与第一夹盘301滑动连接，叶片部4另一端与叶片轴向转动连接，叶片部4用于调节叶片的转动角度，万向节组件5一端与主轴7的内壁连接，万向节组件5另一端与调节部3连接。

本发明提供的多级轴流风机的动叶调节机构，驱动部1通过两路油口控制液压缸2的两个腔室内液压油的进出，由于活塞201与主轴7固定连接，进而使得液压缸2在液压油的作用下沿着轴向往复移动，结构简单便于实现；调节部3与液压缸2连接，使得调节部3在液压缸2的带动下同样沿着轴向往复移动，多级叶片部4沿轴向安装在多级轴流风机主轴7的预留孔中，每一第一夹盘301对应连接同一圆周上的每一叶片部4，叶片部4用于连接叶片与第一夹盘301，以使第一夹盘301随调节部3沿轴向运动进而带动叶片部4转动以调节叶片的转动角度，调节部3的设置实现了对多级调节轴流风机的全叶片调节；设置万向节组件5对调节部3起到定心的作用，以确保调节部3在轴向上移动的自由度，本申请提供的动叶调节机构能够应用到大尺寸、高功率的轴流风机上。

具体的，多级轴流风机的主轴7为空心主轴，具体包括主轴头部701、主轴尾部702以及连接在主轴头部701与主轴尾部702之间的空腔，其中液压缸2和调节部3设置在主轴7的空腔内，驱动部1设置在主轴尾部702一侧。第一夹盘301包括两个沿主轴轴向平行设置的圆环，调节部3上设置有连接件，参见图6，连接件设置在两个圆环之间，并且两个圆环靠近连接件处通过螺纹连接，使得第一夹盘301与调节部3螺纹连接。驱动部1装有动调头，以实现旋转油密封，可在机组运行时持续对转子内部液压缸2供油，液压缸2内的活塞201与主轴7螺纹连接。

具体地，在上述实施例中，参见图5，调节部3包括至少两个沿轴向设置的调节筒，至少两个调节筒之间沿主轴7轴线方向首尾依次螺纹连接。在本实施方式中，调节部3包括多个螺纹连接的调节筒，第一夹盘301套接在调节部3的外壁上，进而连接各级叶片部4，具体可根据叶片部4的级数更改调节部3中调节筒的数量，以实现对每一级叶片部4全叶片的调节，并且每一个调节筒上均开设有多个配重孔，用于减轻调节筒的重量，确保转子转动的稳定性。具体的，当本申请提供的多级轴流风机的动叶调节机构应用于四级轴流风机时，可设置四个沿主轴7轴线通过螺纹连接的调节筒，其中第一调节筒302用于与液压缸2连接；第二调节筒303靠近液压缸2一侧连接有第一夹盘301，用于与第二级叶片部4连接；第三调节筒304远离液压缸2一侧连接有第一夹盘301，用于与第三级叶片部4连接；第四调节筒305远离液压缸2一侧连接有第一夹盘301，用于与第四级叶片部4连接，其中第四调节筒305靠近主轴头部设置，轴向长度最长，实际尺寸超过2.7m，以确保调节筒转动的稳定性以及装配过程中的可行性。

具体地，在上述实施例中，参见图8，万向节组件5包括多个沿调节部3周向均布设置的万向轴501，万向轴501一端与主轴7的内壁连接，万向轴501另一端与调节部3远离液压缸2一侧的外壁连接。在本实施方式中，在主轴7空腔的内壁与靠近主轴头部701的调节部3外壁连接有万向节组件5，万向节组件5的设置确保调节部3在轴向移动的自由度，具体的，万向节组件5包括多个万向轴501，多个万向轴501沿调节部3周向均布设置能够更好的保证万向节组件5起到定心的作用，确保调节部3能够始终保持在轴向中心移动，并且移动过程平稳顺滑。

具体地，在上述实施例中，参见图4，调节部3远离液压缸2一侧的轴向中心连接有导向轴6，主轴头部701的内壁中心开设有滑动槽，导向轴6与滑动槽配合连接，且导向轴6的中心与滑动槽中心重合，导向轴6在滑动槽内沿轴向移动。在本实施方式中，调节部3在液压缸2的带动下沿轴向移动，将导向轴6设置在靠近主轴头部701的调节筒的轴向中心，调节筒靠近主轴头部701的一端连接有调节板306，调节板306与主轴7轴向垂直设置，调节板306中心开设有导向孔，导向孔与导向轴6固定连接，滑动槽为一圆柱形槽，导向轴6以及滑动槽的直径相等，使得导向轴6同样跟随调节部3沿着轴向移动，并在主轴头部701开设的滑动槽内往复运动，导向轴6的设置能够防止万向轴501由于磨损后，导致振动过大对转子造成损坏，当出现转子振动过大以及出现异响后，都需要及时对万向轴501进行检查以及更换，避免对轴流风机造成更大的损坏。

具体地，在上述实施例中，参见图2，液压缸2靠近驱动部1一侧的外壁上设置有第二夹盘307，第二夹盘307与靠近液压缸2一侧的叶片部4对应连接。在本实施方式中，在调节部3上的第一夹盘301会与各级叶片部4对应连接，通常靠近液压缸2一侧也会设置有第一级叶片部4，因此也需要在液压缸2靠近主轴尾部702套接有第二夹盘307，用于连接靠近液压缸2一侧的第一级的叶片部4，在液压缸2带动调节部3轴向移动的过程中，使得所有的多级叶片部4同步转动，以同时调节所有叶片的转动角度，第二夹盘307的具体结构以及与液压缸2之间的连接关系参照第一夹盘301。

具体地，在上述实施例中，参见图7，叶片部4包括沿第一夹盘301周向均布设置的多个叶片轴组。在本实施方式中，多级叶片部4的数量至少为4级，现有常规的轴流风机最多只能做到对2级叶片进行调节，而本申请提供的动叶调节机构能够实现多级动叶调节，其中对4级叶片进行调节能够为实现大型轴流机组动叶调节奠定基础。具体地，每一叶片部4包括多个叶片轴组，由于第一夹盘301套接在调节部3的外壁上，叶片部4与第一夹盘301对应设置，因此叶片部4中的多个叶片轴组同样与位于同一圆周内的第一夹盘301对应设置，并且沿第一夹盘301周向均布设置，以实现对叶片转动角度的调节，并且保证对叶片调节效果的一致性。

具体地，在上述实施例中，参见图3，叶片轴组包括叶片轴401、调节臂402和滑块403，叶片通过叶片轴401与调节臂402的一端连接，调节臂402的另一端连接有滑块403，滑块403与第一夹盘301滑动连接。在本实施方式中，叶片轴组用于连接叶片以及调节部3，能够实现调节部3轴向移动到叶片开度变化的转换，具体的，叶片与叶片轴401连接，叶片轴401与调节臂402的一端配合连接后通过螺栓进行紧固，调节臂402的另一端连接有具备自润滑功能的滑块403，滑块403通过与第一夹盘301以及调节臂402间的相对滑动，将调节力矩传递给叶片轴401，叶片轴401靠近调节臂402一侧还套设有密封组件404，密封组件404能够完全满足叶片轴组在各类工况下的使用要求，以确保可使叶片轴组长期处于良好的润滑状态，叶片轴组还包括连接外壳405，密封组件404设置在连接外壳405内，并且连接外壳405与主轴7的内壁螺纹连接，使得叶片轴组穿过预留孔固定在主轴7上，叶片轴组与预留孔一一对应设置。

进一步的，调节臂402为曲柄。在本实施方式中，调节臂402选用曲柄，使得调节臂402一端连接滑块403在第一夹盘301中滑动，另一端沿叶片轴401轴向转动，进而带动叶片轴401向旋转，选用曲柄结构简单，并使得叶片轴401带动叶片的转动更为顺滑。

具体地，在上述实施例中，动叶调节机构还包括导杆，导杆依次穿过驱动部1和主轴尾部702与液压缸2连接，导杆远离液压缸2的一侧的外壁面上连接有位置传感器101。在本实施方式中，导杆穿过主轴尾部702连接驱动部1以及液压缸2，当液压缸2在驱动部1的作用下沿轴向移动时，导杆跟随液压缸2沿轴向移动，位于导杆远离液压缸2一侧的位置传感器101能够探测到与缸体连接的导杆端部位置以获取到导杆的实时位置，进而根据导杆的实时位置推断出液压缸2的实时位置，以模拟计算出叶片的转动角度，具体的，可根据实际测试需要更改调整叶片的转动角度，进而再通过位置传感器101获取导杆实时位置以确认完成调整过程。

具体地，在上述实施例中，动叶调节机构还包括比例阀，比例阀分别与两路油口连接，比例阀用于控制两个腔室内的供油量以及供油方向。在本实施方式中，比例阀设置在多级轴流风机的机壳外部，在调整叶片转动的过程中，比例阀根据液压缸2实时位置信号与目标位置的差额，控制液压缸2内的两个腔室的油量以及进回油的方向，比例阀控制精度高达0.1°，进而根据测试需求按照一定的比例进行分配并向驱动部1提供液压油，驱动部1通过两路油口实现对液压缸2的两个腔室内进油量或回油量的控制，进而实现对液压缸2的双向驱动。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种多级轴流风机的动叶调节机构，用于多级轴流风机，所述多级轴流风机包括主轴(7)，所述主轴(7)包括主轴头部(701)，主轴尾部(702)和所述主轴头部(701)与所述主轴尾部(702)之间的空腔，其特征在于，包括：

液压缸(2)，所述液压缸(2)设在所述空腔内，所述液压缸(2)内的活塞(201)与所述主轴尾部(702)的内壁固定连接，所述活塞(201)将所述液压缸(2)沿所述主轴(7)轴向分为两个腔室；

驱动部(1)，所述驱动部(1)与所述主轴尾部(702)的外壁固定连接，所述驱动部(1)通过两路油口分别与所述两个腔室连接，所述驱动部(1)通过控制液压油进出以驱动所述液压缸(2)沿轴向移动；

调节部(3)，所述调节部(3)设在所述空腔内，所述调节部(3)与所述液压缸(2)远离所述驱动部(1)的一端连接，所述调节部(3)上沿轴向均布设置有多个第一夹盘(301)；

所述调节部(3)包括至少两个沿轴向设置的调节筒，至少两个所述调节筒之间沿所述主轴(7)轴线方向首尾依次螺纹连接；

多级叶片部(4)，所述叶片部(4)与所述第一夹盘(301)对应设置，所述叶片部(4)一端与所述第一夹盘(301)滑动连接，所述叶片部(4)另一端与叶片轴向转动连接，所述叶片部(4)用于调节所述叶片的转动角度；

万向节组件(5)，所述万向节组件(5)一端与所述主轴(7)的内壁连接，所述万向节组件(5)另一端与所述调节部(3)连接；

所述调节部(3)远离所述液压缸(2)一侧的轴向中心连接有导向轴(6)，所述主轴头部(701)的内壁中心开设有滑动槽，所述导向轴(6)与所述滑动槽配合连接，且所述导向轴(6)的中心与所述滑动槽中心重合，所述导向轴(6)在所述滑动槽内沿轴向移动。

2.根据权利要求1所述的多级轴流风机的动叶调节机构，其特征在于，所述万向节组件(5)包括多个沿所述调节部(3)周向均布设置的万向轴(501)，所述万向轴(501)一端与所述主轴(7)的内壁连接，所述万向轴(501)另一端与所述调节部(3)远离所述液压缸(2)一侧的外壁连接。

3.根据权利要求1所述的多级轴流风机的动叶调节机构，其特征在于，所述液压缸(2)靠近所述驱动部(1)一侧的外壁上设置有第二夹盘(307)，所述第二夹盘(307)与靠近所述液压缸(2)一侧的叶片部(4)对应连接。

4.根据权利要求1所述的多级轴流风机的动叶调节机构，其特征在于，所述叶片部(4)包括沿所述第一夹盘(301)周向均布设置的多个叶片轴组。

5.根据权利要求4所述的多级轴流风机的动叶调节机构，其特征在于，所述叶片轴组包括叶片轴(401)、调节臂(402)和滑块(403)，所述叶片通过所述叶片轴(401)与所述调节臂(402)的一端连接，所述调节臂(402)的另一端连接有滑块(403)，所述滑块(403)与所述第一夹盘(301)滑动连接。

6.根据权利要求5所述的多级轴流风机的动叶调节机构，其特征在于，所述调节臂(402)为曲柄。

7.根据权利要求1所述的多级轴流风机的动叶调节机构，其特征在于，所述动叶调节机构还包括导杆，所述导杆依次穿过所述驱动部(1)和所述主轴尾部(702)与所述液压缸(2)连接，所述导杆远离所述液压缸(2)的一侧的外壁面上连接有位置传感器(101)。

8.根据权利要求1所述的多级轴流风机的动叶调节机构，其特征在于，所述动叶调节机构还包括比例阀，所述比例阀分别与所述两路油口连接，所述比例阀用于控制所述两个腔室内的供油量以及供油方向。

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