CN204226024U - 一种燃气轮机进口导叶驱动机构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于燃气轮机领域，公开了一种燃气轮机进口导叶驱动机构，包括：风筒、油动机、平动环、多个进口导叶以及与进口导叶对应设置的多个转动单元，油动机与平动环均设置在风筒外侧，油动机设有活塞杆，活塞杆与平动环连接；多个进口导叶旋转连接在风筒上，进口导叶通过转动单元与平动环连接；转动单元与平动环滑动连接。本实用新型通过平动环、滚动轴承、滑杆及摇臂的组合，完成了活塞杆到进口导叶的传动，传动部件组成比较简单，活动部件少，传动误差小，安装方便；传功部件运动方式简单，只有平动和转动；活塞杆的移动距离与进口导叶转动角度属于简单三角函数关系，对进口导叶的转动角度的控制精度较高。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃气轮机技术领域，特别涉及一种燃气轮机进口导叶驱动机构。
背景技术
燃气轮机在非设计工况运行时，需通过调整进口导叶的角度，来提高燃气轮机的功率和热效率。传统方法一般靠一台油动机来提供动力，油动机与进口导叶之间有一套驱动机构，通过这套驱动机构，油动机活塞的直线位移转化为进口导叶的角度位移。图1所示为一种现有的进口导叶驱动机构，主要包括：油动机11、驱动杆12、转动环13、连杆14、摇臂15和进口导叶16。当需要调整进口导叶16的旋转角度时，改变油动机11内的油压，油动机11的活塞上、下运动，通过驱动杆12带动转动环13发生转动，转动环13通过连杆14带动摇臂15的一端发生摆动，摇臂15的另一端与进口导叶16固连在一起，从而使进口导叶16发生旋转，实现调整进口导叶16的旋转角度的目的。
现有技术存在如下缺陷：
对于进口导叶开环控制系统，想要使进口导叶旋转到特定角度，需要定义油动机活塞杆直线位移与进口导叶角度位移之间的函数关系，即油动机活塞杆移动确定的位移数值，相应会得到确定的进口导叶角度数值。
结合图1，油动机11活塞杆的直线位移转化到可转导叶16的角度位移，两者之间的部件相对运动比较复杂，无法得出简单精准的直线位移和角度位移的转化公式，只能等到一个近似公式，对于开环控制系统，因此得出的进口导叶16的转角误差比较大。又由于油动机11与进口导叶16之间的传动部件过多，包括驱动杆12，转动环13，连杆14，三个活动件，每个相邻部件之间的连接会有活动间隙，这些间隙叠加在一起，导致最终获得的进口导叶16的转角误差进一步加大，导致进口导叶旋转角度难以控制。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
本实用新型要解决的技术问题是：为解决现有技术中，为提高燃气轮机在非设计工况下的功率，都是通过将油动机活塞杆的直线运动转化为进口导叶的旋转运动，来实现旋转进口导叶的目的；由于油动机与进口导叶之间通过多个部件连接，部件之间留有活动间隙，这些间隙导致油动机的直线位移与进口导叶的旋转角度之间只能通过一个近似的公式进行转换和计算，最终得到的误差比较大，无法准确控制进口导叶的旋转角度的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种燃气轮机进口导叶驱动机构，包括：风筒、油动机、平动环、多个进口导叶以及与进口导叶对应设置的多个转动单元，所述风筒为筒状结构，油动机设置在风筒外侧，平动环套设在风筒外侧，油动机设有活塞杆，活塞杆与平动环连接，活塞杆可沿风筒的轴线方向作往复运动；多个进口导叶沿风筒的径向旋转连接在风筒上，其一端位于风筒内侧，另一端通过转动单元与平动环连接；转动单元与平动环滑动连接，所述转动单元与平动环接触的一端，相对平动环的滑动方向与平动环的圆周方向一致。
其中，所述转动单元包括摇臂和滑杆，滑杆与平动环滑动连接，滑杆和进口导叶分别固定连接在摇臂的两侧，进口导叶与滑杆平行设置。
其中，所述平动环的内侧设有环形槽，滑杆的端部位于环形槽内。
其中，所述环形槽内对应滑杆设有多个滚动轴承，滑杆与滚动轴承的内圈连接。
其中，所述平动环连接有支架，支架上设有导向杆，风筒上设有导向孔，所述导向杆滑动连接在导向孔内，所述导向杆及导向孔的长度方向均平行于风筒的轴线方向。
其中，所述油动机与风筒固定连接。
其中，所述活塞杆与平动环铰接，活塞杆的长度方向平行于风筒的轴线方向。
(三)有益效果
上述技术方案具有如下优点：本实用新型一种燃气轮机进口导叶驱动机构，通过平动环、滚动轴承、滑杆及摇臂的组合，完成了活塞杆到进口导叶的传动，传动部件组成比较简单，活动部件少，传动误差小，安装方便；传功部件运动方式简单，只有平动和转动；活塞杆的移动距离与进口导叶转动角度属于简单三角函数关系，对进口导叶的转动角度的控制精度较高。
附图说明
图1是现有的燃气轮机进口导叶驱动机构；
图2是本实用新型所述燃气轮机进口导叶驱动机构的侧视剖面图；
图3是本实用新型所述燃气轮机进口导叶驱动机构的侧视图；
图4是本实用新型所述燃气轮机进口导叶驱动机构的局部结构示意图之一；
图5是本实用新型所述燃气轮机进口导叶驱动机构的局部结构示意图之二；
图6是本实用新型所述平动环与滑杆连接的剖面结构示意图之一；
图7是本实用新型所述平动环与滑杆连接的剖面结构示意图之二；
图8是本实用新型所述活塞杆的推动距离与进口导叶旋转角度的原理图。
其中，11、油动机；12、驱动杆；13、转动环；14、连杆；15、摇臂；16、进口导叶；21、油动机；22、平动环；23、滚动轴承；24、滑杆；25、摇臂；26、进口导叶；31、支架；32、风筒。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
为便于描述，将风筒32连接进口导叶26的一端定义为正面，风筒32的另一端定义为背面；则图4为本实用新型所述燃气轮机进口导叶驱动机构正面视图的局部放大图，图5为本实用新型所述燃气轮机进口导叶驱动机构背面视图的局部放大图。
如图2-6所示，本实用新型一种燃气轮机进口导叶驱动机构，包括：圆筒状的风筒32、安装在风筒32外壁上的油动机21、套设在风筒32外侧的平动环22、多个进口导叶26以及与进口导叶26对应设置的多个转动单元；油动机21设有活塞杆，活塞杆可沿风筒32的轴线方向作往复运动，活塞杆与平动环22铰接连接，带动平动环22沿风筒32的轴线方向作往复运动；多个进口导叶26沿风筒32的径向旋转连接在风筒32上，其一端位于风筒32内侧，另一端穿过风筒32壁，在风筒32壁外侧通过转动单元与平动环22连接；转动单元与平动环22滑动连接；转动单元与平动环22接触的一端，相对平动环22的滑动方向，与平动环22的圆周方向一致。转动单元包括一板状的摇臂25和一根滑杆24，滑杆24和进口导叶26分别固定连接在摇臂25的两侧，进口导叶26与滑杆24平行设置；平动环22的内侧设有环形槽，环形槽内对应滑杆24端部的位置设有多个滚动轴承23，轴承可以在环形槽内滚动，滑杆24与滚动轴承23的内圈连接，平动环22在活塞杆的作用下前后运动时，带动滚动轴承23移动，由于进口导叶26转动连接在风筒32上，滑杆24与摇臂25一起绕进口导叶26的轴心转动，实现进口导叶26的旋转。为保证平动环22的平稳移动，油动机21优选为两个或两个以上均匀设置，导向杆优选为间隔设置在两个相邻油动机21之间。
当然，也可以不设滚动轴承23，直接将滑杆的端部伸入平动环22内侧的环形槽内，如图7这种结构也可以实现滑杆与平动环22的滑动连接，只是滑动效果不同。
为防止平动环22在移动过程中发生转动，在平动环22上连接了支架31，支架31上设有导向杆，风筒32上设有导向孔，所述导向杆滑动连接在导向孔内，导向杆及导向孔的长度方向均平行于风筒32的轴线方向，导向杆的设置限定了平动环22只能沿风筒32的轴线方向运动，不会发生转动；而且支架31的设置还可以限制转动单元的转动范围，避免出现转动单元旋转到极限位置后，活塞杆无法退回的现象。
本实用新型一种燃气轮机进口导叶驱动机构的工作原理如下：
通过油动机21驱动活塞杆沿风筒32的轴线方向作往复运动，进而带动与其铰接的平动环22以及平动环22内的多个滚动轴承23一起往复运动，滚动轴承23带动滑杆24运动；由于滑杆24通过摇臂25与进口导叶26固定连接，进口导叶26旋转连接在风筒32上，因此滑杆24与摇臂25开始绕进口导叶26的轴线转动，带动进口导叶26进行旋转。由于平动环22与风筒32之间设有导向杆和导向孔，风筒32只能做前后直线运动，不会发生转动，确保固定连接在风筒32上的油动机21以及活塞杆不会被损坏。
如图8所示，图中S为活塞杆的移动距离，L为滑杆24与进口导叶26的中心距离，即摇臂25的臂长，θ为进口导叶26的旋转角度，三者的关系式如下：
S＝L*sin(θ)
其中，L为固定值，所以通过活塞杆的运动距离，就可以确定进口导叶26当前的旋转角度，方便进一步调整进口导叶26的旋转角度；进口导叶26与摇臂25、摇臂25与滑杆24均固定连接，滑杆24与进口导叶26平行设置，活塞杆的移动距离通过平动环22和滚动轴承23传递给滑杆24，即活塞杆与进口导叶26之间的传动部件较少，传动过程产生的误差很小，可以根据活塞杆的移动距离，直接确定进口导叶26的转动状态。
由以上实施例可以看出，本实用新型通过平动环22、滚动轴承23、滑杆24及摇臂25的组合，完成了活塞杆到进口导叶26的传动，传动部件组成比较简单，活动部件少，传动误差小，安装方便；传功部件运动方式简单，只有平动和转动；活塞杆的移动距离与进口导叶26转动角度属于简单三角函数关系，对进口导叶26的转动角度的控制精度较高。由于平动环22与风筒32之间设有导向杆和导向孔，风筒32只能做前后直线运动，不会发生转动，确保固定连接在风筒32上的油动机21以及活塞杆不会被损坏；当平动环22在活塞杆的带动下运动到一定位置时，支架31就会卡在风筒32上，平动环22无法继续向前移动，平动环22的移动距离被限制在一定范围内，避免滑杆24运动到极限位置后，即图8中的θ变成90度的时候，出现滑杆24无法绕进口导叶26继续转动的现象，确保燃气轮机进口导叶驱动机构的正常运行。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种燃气轮机进口导叶驱动机构，其特征在于，包括：风筒(32)、油动机(21)、平动环(22)、多个进口导叶(26)以及与进口导叶(26)对应设置的多个转动单元，所述风筒(32)为筒状结构，油动机(21)设置在风筒(32)外侧，平动环(22)套设在风筒(32)外侧，油动机(21)设有活塞杆，活塞杆与平动环(22)连接，活塞杆可沿风筒(32)的轴线方向作往复运动；多个进口导叶(26)沿风筒(32)的径向旋转连接在风筒(32)上，其一端位于风筒(32)内侧，另一端通过转动单元与平动环(22)连接；转动单元与平动环(22)滑动连接，所述转动单元与平动环(22)接触的一端，相对平动环(22)的滑动方向与平动环(22)的圆周方向一致。
2.如权利要求1所述的燃气轮机进口导叶驱动机构，其特征在于，所述转动单元包括摇臂(25)和滑杆(24)，滑杆(24)与平动环(22)滑动连接，滑杆(24)和进口导叶(26)分别固定连接在摇臂(25)的两侧，进口导叶(26)与滑杆(24)平行设置。
3.如权利要求2所述的燃气轮机进口导叶驱动机构，其特征在于，所述平动环(22)的内侧设有环形槽，滑杆(24)的端部位于环形槽内。
4.如权利要求3所述的燃气轮机进口导叶驱动机构，其特征在于，所述环形槽内对应滑杆(24)设有多个滚动轴承(23)，滑杆(24)与滚动轴承(23)的内圈连接。
5.如权利要求1所述的燃气轮机进口导叶驱动机构，其特征在于，所述平动环(22)连接有支架(31)，支架(31)上设有导向杆，风筒(32)上设有导向孔，所述导向杆滑动连接在导向孔内，所述导向杆及导向孔的长度方向均平行于风筒(32)的轴线方向。
6.如权利要求1所述的燃气轮机进口导叶驱动机构，其特征在于，所述油动机(21)固定在风筒(32)外壁上。
7.如权利要求1所述的燃气轮机进口导叶驱动机构，其特征在于，所述活塞杆与平动环(22)铰接，活塞杆的长度方向平行于风筒(32)的轴线方向。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108131171A (zh) * | 2017-12-20 | 2018-06-08 | 哈尔滨广瀚燃气轮机有限公司 | 一种燃气轮机进口导叶控制系统 |
| CN111594874A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-08-28 | 杭州汽轮动力集团有限公司 | 一种可调节火焰温度的低排放燃烧室 |
| CN113863992A (zh) * | 2021-10-26 | 2021-12-31 | 中国航发沈阳发动机研究所 | 一种航空发动机中静子叶片转动角度调节机构 |
-
2014
- 2014-10-28 CN CN201420629778.4U patent/CN204226024U/zh not_active Expired - Lifetime
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of utility model: Inlet guide blade driving mechanism of gas turbine Effective date of registration: 20161104 Granted publication date: 20150325 Pledgee: Tsinghua Holdings Co.,Ltd. Pledgor: Beijing Huatsing Gas Turbine & IGCC Technology Co.,Ltd. Registration number: 2016990000853 |
|
| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20191211 Granted publication date: 20150325 Pledgee: Tsinghua Holdings Co.,Ltd. Pledgor: Beijing Huatsing Gas Turbine & IGCC Technology Co.,Ltd. Registration number: 2016990000853 |
|
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20150325 |
|
| CX01 | Expiry of patent term |