CN217925999U - 用于驱动可调导叶的燃气轮机驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种用于驱动可调导叶的燃气轮机驱动装置，该燃气轮机驱动装置包括固定环和多个独立的驱动单元，驱动单元沿固定环的圆周方向分布，驱动单元与可调导叶对应连接，驱动单元输出垂直于固定环的中心方向的驱动力，分别驱动所属的可调导叶沿自身轴线旋转。本申请提出的燃气轮机驱动装置采用独立驱动单元对可调导叶进行单独或者局部调整，调整方式灵活多样，可更好的提升燃机的可操作性，防止压气机失速和喘振。

Description

用于驱动可调导叶的燃气轮机驱动装置

技术领域

本申请涉及燃气轮机领域，尤其涉及一种用于驱动可调导叶的燃气轮机驱动装置。

背景技术

燃气轮机驱动装置用于调节压气机模块中进口可调导叶和可调导叶(以下称为可调导叶)的角度，从而调节压气机进口气体质量流量，以改善燃气轮机可操作性、部分负载性能、波动幅度、减小排放；防止压气机失速和喘振，实现最佳的循环效率。

目前，燃气轮机驱动装置通常采用关节轴承连杆装置，如附图1所示，驱动器101推动或拉动连接在驱动环103上的连杆102，从而使驱动环103绕燃气轮机轴线旋转，通过带有关节轴承的连杆装置105，驱动每级可调导叶104旋转。这种驱动装置存在以下缺点：

1.关节轴承连杆装置的运动需要通过驱动环的旋转来实现，驱动环旋转需要通过驱动器推动或拉动连接在驱动环上的连杆来实现，运动模式复杂，不利于设计初期的理论计算和有效评估；

2.装置涉及零件数量较多，增加了装配的复杂程度，提高了生产装配的时间，并且导致装置的可靠性较差。

专利CN213176145U公开了一种导叶齿轮调节传动机构，如附图2所示，该传动机构齿轮圈202与各齿轮204分别啮合连接，通过齿轮圈202带动多个齿轮204转动，进而实现对导叶206旋转。该装置以齿轮啮合传动的方式代替了连杆装置，结构相对简单，但是不能实现对可调导叶进行独立或者局部调整。

专利CN111140288A公开了一种叶片驱动装置，如附图3所示，致动器108被构造成沿主轴轴线相对于主轴106线性地驱动壳体以致动定子叶片104旋转。该驱动装置可实现对叶片单独调整，但是这种驱动结构较为分散，不适用于集成式进口导叶的调节。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种用于驱动可调导叶的燃气轮机驱动装置，以解决现有技术中的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种用于驱动可调导叶的燃气轮机驱动装置，其特征在于，包括固定环和多个独立的驱动单元，所述驱动单元沿所述固定环的圆周方向分布，所述驱动单元与所述可调导叶对应连接，所述驱动单元输出垂直于所述固定环的中心方向的驱动力，分别驱动所属的所述可调导叶沿自身轴线旋转。

进一步的，所述驱动单元包括动力输出装置、驱动组件以及转轴，所述转轴连接所述可调导叶，所述动力输出装置固定分布在所述固定环的圆周方向，所述动力输出装置与所述驱动组件对应连接，并通过所述转轴驱动所述可调导叶旋转。

进一步的，所述驱动组件包括至少一组齿轮传动结构，所述齿轮传动结构包括主动轮和被动轮，所述主动轮连接所述动力输出装置，所述动力输出装置驱动所述主动轮转动，带动所述被动轮转动。

进一步的，所述被动轮连接所述转轴，所述被动轮通过所述转轴带动所述可调导叶旋转。

进一步的，所述主动轮的旋转轴垂直于所述被动轮的旋转轴。

进一步的，所述驱动组件包括带传动结构，所述带传动结构连接所述齿轮传动结构，在所述齿轮传动结构驱动下，所述带传动结构带动所述可调导叶旋转。

进一步的，所述带传动结构包括第一传动轮、第二传动轮、连接所述第一传动轮和所述第二传动轮的传送带以及与所述第一传动轮连接的输出轴，所述被动轮通过所述输出轴带动所述第一传动轮转动，所述第一传动轮通过所述传送带带动所述第二传动轮转动，并通过所述转轴带动所述可调导叶旋转。

进一步的，所述第二传动轮的直径大于所述第一传动轮的直径。

进一步的，所述传送带的内表面分别与所述第一传动轮和所述第二传动轮的外表面形成凹凸配合结构。

进一步的，所述传送带分别与所述第一传动轮和所述第二传动轮形成传动链配合结构。

进一步的，所述燃气轮机驱动装置包括制动装置，当所述制动装置到达制动位置时，所述制动装置抵住所述转轴，对所述可调导叶的旋转角度进行固定。

进一步的，所述制动装置包括凸轮和从动件，所述凸轮转动带动所述从动件沿所述凸轮的轴向移动，所述可调导叶旋转动到预设角度后，所述从动件沿所述凸轮的轴向移动至所述制动位置并抵住所述转轴的端面。

进一步的，所述从动件与所述转轴的接触端面上形成摩擦接触。

进一步的，所述燃气轮机驱动装置包括驱动装置固定部，所述输出轴与所述驱动装置固定部可旋转的连接。

进一步的，所述输出轴远离所述被动轮的端部设有轴承，所述输出轴通过所述轴承连接所述驱动装置固定部。

进一步的，所述固定环包括上固定环和下固定环，所述上固定环和所述下固定环为开合结构，所述上固定环和所述下固定环分别固定在所述驱动装置固定部。

进一步的，所述主动轮和所述被动轮均为锥齿轮结构。

本申请提出的用于驱动可调导叶的燃气轮机驱动装置采用独立驱动单元对可调导叶进行单独或者局部调整，调整方式灵活多样，可更好的提升燃机的可操作性，防止压气机失速和喘振；采用驱动电机和齿轮的驱动方式，降低了动力传递的复杂性，运行更加平稳、可靠性强；设有制动装置，可实现对可调导叶的固定，使在工作状态下进入压气机缸的气流更加的稳定，减少可调导叶颤振的产生；采用齿轮和带传动配合结构，改变驱动单元输出的旋转角度变化速率，使得可调导叶角度调节更加灵活，进一步减缓可调导叶的旋转速率，缓解压气机部件失速和喘振的问题；传送带与传动轮之间设置传动配合结构，避免传动打滑。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了现有技术中轴承连杆驱动装置；

图2示出了现有技术中可调导叶齿轮调节传动机构的结构示意图；

图3示出了现有技术中叶片驱动装置的结构示意图；

图4示出了本申请实施例1中的燃气轮机驱动装置整体结构示意图；

图5示出了本申请实施例1中的驱动单元的结构示意图；

图6示出了本申请实施例1中的制动装置以及驱动装置固定部的结构示意图；

图7示出了本申请实施例2中的燃气轮机驱动装置整体结构示意图；

图8示出了本申请实施例2中的驱动单元的结构示意图；

图9示出了本申请实施例2中的驱动装置固定部的结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

以下结合具体实施例对本实用新型作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本实用新型所要求保护的范围。

实施例1

本申请提出了一种用于驱动可调导叶的燃气轮机驱动装置，用于燃气轮机压气机进口可调导叶和可调导叶(以下统称为可调导叶)的角度调整。该驱动装置实现了对可调导叶的单独或者局部调整，从而灵活满足进气量变化需求，减少燃气轮机压气机部件失速和喘振的发生。

如图4所示，该燃气轮机驱动装置1包括固定环10和多个独立的驱动单元20，驱动单元20沿固定环10的圆周方向分布，并且与可调导叶对应连接，以实现对可调导叶的独立调整。驱动单元20输出垂直于固定环10的中心方向的驱动力，分别驱动所属的可调导叶沿自身轴线旋转。

此外，本申请实施例中，固定环10为开合结构，包括上固定环11和下固定环12，便于与压气机缸进行装配。

具体来说，如图5所示，驱动单元20包括动力输出装置21、驱动组件22以及转轴23。动力输出装置21固定分布在固定环10的圆周方向，与可调导叶一一对应。动力输出装置21包括但不限于驱动电机，动力输出装置21与固定环10之间的固定方式不做具体限定。驱动组件22与动力输出装置21对应连接，在动力输出装置21的驱动下驱动组件22转动，并通过连接在可调导叶上的转轴23带动可调导叶旋转。相对于关节轴承连杆装置，该驱动装置结构简单，并且降低了动力输出的复杂性，可快速响应可调导叶的角度调整；相对于齿圈传动装置，该驱动装置的动力输出装置21和驱动组件22与可调导叶一一对应，实现了对可调导叶的独立调整，调节方式更加灵活多样。

在该申请的一个实施例中，驱动组件22采用齿轮传动结构，传动稳定性好、可靠性高。

具体来说，驱动组件22包括至少一组齿轮传动结构221，齿轮传动结构221包括主动轮2211和被动轮2212。主动轮2211连接动力输出装置21，动力输出装置21驱动主动轮2211转动，主动轮2211带动被动轮2212转动。被动轮2212连接转轴23，被动轮2212通过转轴23带动可调导叶旋转。附图仅为示意，驱动组件22中齿轮传动结构221的数量以及齿轮传动结构221中被动轮的数量不做具体限定。

此外，主动轮2211和被动轮2212均为锥齿轮结构，实现了传动方向的变化，使得主动轮2211的旋转轴垂直于被动轮2212的旋转轴，进而保证了可调导叶沿自身轴线旋转。

为保证燃气轮机工作状态下可调导叶的旋转角度固定不变，在该申请的又一个实施例中，如图6所示，燃气轮机驱动装置1设有制动装置30。当可调导叶到达指定角度后，开启制动装置30，并使其到达制动位置，进而抵住转轴23。转轴23与制动装置30的接触端面形成摩擦接触，避免可调导叶在工作状态下发生旋转，从而实现了可调导叶的旋转角度的固定，使进入压气机缸的气流更加的稳定。

具体来说，制动装置30包括凸轮31和从动件32，凸轮31转动可带动从动件32沿凸轮31的轴向移动，向着转轴23的端面靠近。当驱动组件带动可调导叶旋转到预设角度后，从动件32沿凸轮31的轴向移动至制动位置并抵住转轴23的端面。从动件32与转轴23的接触端面上形成摩擦接触。

另外，燃气轮机驱动装置1还设有驱动装置固定部40，用于对燃气轮机驱动装置1进行固定，以保证驱动装置的运行。驱动装置固定部40包括但不限于压气机缸，从动件32与压气机缸可旋转的连接，当从动件32到达制动位置时，压气机缸与从动件32锁死，阻止从动件32继续旋转移动，此时从动件32端面与转轴23之间形成摩擦接触，在摩擦力的作用下，阻止转轴23发生转动，进而避免了工作状态下可调导叶发生转动。本申请中，制动装置30可通过手动或者电机等驱动，在此不做具体限定。

实施例2

本实施例中的燃气轮机驱动装置与实施例1中的结构基本类似，其相同结构部分不再赘述。本实施例中驱动组件在齿轮传动的基础上增加了带传动结构，进一步提高了动力传输的稳定性，使可调导叶旋转调节更加平稳、可靠。

结合图7和图8所示，驱动单元20中的驱动组件22不仅包括齿轮传动结构221，还包括带传动结构222，带传动结构222连接齿轮传动结构221，在齿轮传动结构221驱动下，带传动结构222带动可调导叶旋转。

具体来说，带传动结构222包括第一传动轮2221、第二传动轮2222、连接第一传动轮2221和第二传动轮2222的传送带2223以及与第一传动轮2221连接的输出轴2224。齿轮传动结构221的被动轮2212通过输出轴2224带动第一传动轮2221转动，第一传动轮2221通过传送带2223带动第二传动轮2222转动；第二传动轮2222连接转轴23，通过转轴23带动可调导叶旋转。

采用齿轮和带传动配合结构，可改变驱动单元输出的旋转角度变化速率，使得可调导叶角度调节更加灵活。优选的，第二传动轮2222的直径大于第一传动轮2221的直径，这样降低了第二传动轮2222的转动速率，进而降低了可调导叶的旋转速率，缓解了燃气轮机压气机部件失速和喘振的问题。

同样，如图8所示，本实施例中燃气轮机驱动装置1包括制动装置30，制动装置30包括凸轮31和从动件32，凸轮31转动可带动从动件32沿凸轮31的轴向移动，向着转轴23的端面靠近。当驱动组件22带动可调导叶旋转到预设角度后，从动件32沿凸轮31的轴向移动至制动位置并抵住转轴23的端面，从动件32与转轴23的接触端面上形成摩擦接触。

另外，如图9所示，燃气轮机驱动装置1还设有驱动装置固定部40，驱动装置固定部40用于对燃气轮机驱动装置1的多个组件进行固定，以保证驱动装置的运行。在该申请中，驱动装置固定部40包括但不限于压气机缸。

在该申请的一个实施例中，从动件32与压气机缸可旋转的连接，当从动件32到达制动位置时，压气机缸与从动件32锁死，阻止从动件32继续向下旋转移动，此时从动件32端面与转轴23之间形成摩擦接触，在摩擦力的作用下，阻止转轴23发生转动，进而避免了工作状态下可调导叶发生转动。

另外，驱动装置固定部40与输出轴2224可旋转的连接，输出轴2224远离所述被动轮2212的端部设有轴承2214(图中未示出)，输出轴2224通过所述轴承2214连接驱动装置固定部40，从而实现被动轮2212一端固定。

此外，为了避免传送带2223与传动轮打滑，传送带2223的内表面分别与第一传动轮2221和第二传动轮2222的外表面形成凹凸配合结构。此外，传送带2223还可以与第一传动轮2221和第二传动轮2222形成传动链配合结构。本申请中不对凹凸配合和传动链结构做具体限定。优选的，传送带2223采用钢带，以提高带传动结构的安全性和稳定性。

本申请提出的燃气轮机驱动装置具有以下优点：①采用独立驱动单元对可调导叶进行单独或者局部调整，调整方式灵活多样，可更好的提升燃机的可操作性，防止压气机失速和喘振；②采用驱动电机和齿轮的驱动方式，降低了动力传递的复杂性，运行更加平稳、可靠性强；③增设有制动装置，可实现对可调导叶的固定，减少可调导叶颤振的产生，使在工作状态下进入压气机缸的气流更加的稳定；④采用齿轮和带传动配合结构，改变驱动单元输出的旋转角度变化速率，使得可调导叶角度调节更加灵活，进一步减缓可调导叶的旋转速率，缓解压气机部件失速和喘振的问题；⑤传送带与传动轮之间设置传动配合结构，避免传动打滑。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

需要说明的是，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

Claims (17)

1.一种用于驱动可调导叶的燃气轮机驱动装置(1)，其特征在于，包括固定环(10)和多个独立的驱动单元(20)，

所述驱动单元(20)沿所述固定环(10)的圆周方向分布，

所述驱动单元(20)与所述可调导叶对应连接，所述驱动单元(20)输出垂直于所述固定环(10)的中心方向的驱动力，分别驱动所属的所述可调导叶沿自身轴线旋转。

2.根据权利要求1所述的用于驱动可调导叶的燃气轮机驱动装置(1)，其特征在于，所述驱动单元(20)包括动力输出装置(21)、驱动组件(22)以及转轴(23)，所述转轴(23)连接所述可调导叶，所述动力输出装置(21)固定分布在所述固定环(10)的圆周方向，所述动力输出装置(21)与所述驱动组件(22)对应连接，并通过所述转轴(23)驱动所述可调导叶旋转。

3.根据权利要求2所述的用于驱动可调导叶的燃气轮机驱动装置(1)，其特征在于，所述驱动组件(22)包括至少一组齿轮传动结构(221)，所述齿轮传动结构(221)包括主动轮(2211)和被动轮(2212)，所述主动轮(2211)连接所述动力输出装置(21)，所述动力输出装置(21)驱动所述主动轮(2211)转动，带动所述被动轮(2212)转动。

4.根据权利要求3所述的用于驱动可调导叶的燃气轮机驱动装置(1)，其特征在于，所述被动轮(2212)连接所述转轴(23)，所述被动轮(2212)通过所述转轴(23)带动所述可调导叶旋转。

5.根据权利要求3或4所述的用于驱动可调导叶的燃气轮机驱动装置(1)，其特征在于，所述主动轮(2211)的旋转轴垂直于所述被动轮(2212)的旋转轴。

6.根据权利要求3所述的用于驱动可调导叶的燃气轮机驱动装置(1)，其特征在于，所述驱动组件(22)包括带传动结构(222)，所述带传动结构(222)连接所述齿轮传动结构(221)，在所述齿轮传动结构(221)驱动下，所述带传动结构(222)带动所述可调导叶旋转。

7.根据权利要求6所述的用于驱动可调导叶的燃气轮机驱动装置(1)，其特征在于，所述带传动结构(222)包括第一传动轮(2221)、第二传动轮(2222)、连接所述第一传动轮(2221)和所述第二传动轮(2222)的传送带(2223)以及与所述第一传动轮(2221)连接的输出轴(2224)，所述被动轮(2212)通过所述输出轴(2224)带动所述第一传动轮(2221)转动，所述第一传动轮(2221)通过所述传送带(2223)带动所述第二传动轮(2222)转动，并通过所述转轴(23)带动所述可调导叶旋转。

8.根据权利要求7所述的用于驱动可调导叶的燃气轮机驱动装置(1)，其特征在于，所述第二传动轮(2222)的直径大于所述第一传动轮(2221)的直径。

9.根据权利要求7或8所述的用于驱动可调导叶的燃气轮机驱动装置(1)，其特征在于，所述传送带(2223)的内表面分别与所述第一传动轮(2221)和所述第二传动轮(2222)的外表面形成凹凸配合结构。

10.根据权利要求7或8所述的用于驱动可调导叶的燃气轮机驱动装置(1)，其特征在于，所述传送带(2223)分别与所述第一传动轮(2221)和所述第二传动轮(2222)形成传动链配合结构。

11.根据权利要求2-4任一项所述的用于驱动可调导叶的燃气轮机驱动装置(1)，其特征在于，所述燃气轮机驱动装置(1)包括制动装置(30)，当所述制动装置(30)到达制动位置时，所述制动装置(30)抵住所述转轴(23)，对所述可调导叶的旋转角度进行固定。

12.根据权利要求11所述的用于驱动可调导叶的燃气轮机驱动装置(1)，其特征在于，所述制动装置(30)包括凸轮(31)和从动件(32)，所述凸轮(31)转动带动所述从动件(32)沿所述凸轮(31)的轴向移动，所述可调导叶旋转动到预设角度后，所述从动件(32)沿所述凸轮(31)的轴向移动至所述制动位置并抵住所述转轴(23)的端面。

13.根据权利要求12所述的用于驱动可调导叶的燃气轮机驱动装置(1)，其特征在于，所述从动件(32)与所述转轴(23)的接触端面上形成摩擦接触。

14.根据权利要求7或8所述的用于驱动可调导叶的燃气轮机驱动装置(1)，其特征在于，所述燃气轮机驱动装置(1)包括驱动装置固定部(40)，所述输出轴(2224)与所述驱动装置固定部(40)可旋转的连接。

15.根据权利要求14所述的用于驱动可调导叶的燃气轮机驱动装置(1)，其特征在于，所述输出轴(2224)远离所述被动轮(2212)的端部设有轴承(2214)，所述输出轴(2224)通过所述轴承(2214)连接所述驱动装置固定部(40)。

16.根据权利要求14所述的用于驱动可调导叶的燃气轮机驱动装置(1)，其特征在于，所述固定环(10)包括上固定环(11)和下固定环(12)，所述上固定环(11)和所述下固定环(12)为开合结构，所述上固定环(11)和所述下固定环(12)分别固定在所述驱动装置固定部(40)。

17.根据权利要求3或4所述的用于驱动可调导叶的燃气轮机驱动装置(1)，其特征在于，所述主动轮(2211)和所述被动轮(2212)均为锥齿轮结构。

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