CN220816021U - 一种燃气轮机及其静子叶片角度调节机构 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种燃气轮机及其静子叶片角度调节机构，涉及燃气轮机技术领域。静子叶片角度调节机构包括：第一转轴，轴心线平行于压气机匣的轴心线，且所述第一转轴与所述压气机匣形成转动连接；与至少一个联动环一一对应的连接组件；每个连接组件的第一端与所述第一转轴相连接，每个连接组件的第二端与对应的联动环相连接；驱动组件，设置于所述压气机匣，用于驱动所述第一转轴旋转。本申请通过第一转轴带动各个联动环，实现各级静子叶片的联动调节，其除了基础的连接组件之外，大大减少了调节机构其余零部件的数量，既降低了加工难度，也降低了加工成本。

Description

一种燃气轮机及其静子叶片角度调节机构

技术领域

本申请涉及燃气轮机技术领域，具体为一种燃气轮机及其静子叶片角度调节机构。

背景技术

为了增加燃气轮机压气机的喘振裕度和提高压气机性能，一般将前几级静子叶片设计为可调结构。现有技术中一般采用平行连杆联调的方式实现前几级静子叶片的调节，例如公开号为CN209294103U的专利文献中即公开了类似的机构。在平行连杆调节机构中，各级曲柄通过驱动连杆连接和传力，进行协同运动，曲柄带动调节连杆、联动环和摇臂运动，运动逐级传递，带动静子叶片旋转，实现静子叶片角度的调节。

而从机构本身上看，用于调节静子叶片角度的平行连杆机构整体较为复杂，零组件数量多。虽然其占用空间较小，但是综合来说不利于加工、生产和制造。考虑到在燃气轮机的应用场景中对于静子叶片角度调节机构的占用空间并没有特别严格的要求，因此需要有一种技术方案来克服或者减轻现有技术中静子叶片角度调节机构生产加工成本较高、加工难度大的缺陷。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种燃气轮机及其静子叶片角度调节机构，以解决现有技术中静子叶片角度调节机构结构复杂、生产制造成本高的技术问题。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

第一方面，本申请提出一种静子叶片角度调节机构的技术方案，该静子叶片角度调节机构应用于燃气轮机，所述燃气轮机包括至少一个联动环、与联动环对应的多个静子叶片、与多个静子叶片一一对应的Z型连杆；每个Z型连杆的一端与对应的联动环相铰接；每个Z型连杆的另一端与对应的静子叶片相固定，所述静子叶片角度调节机构包括：第一转轴，轴心线平行于压气机匣的轴心线，且所述第一转轴与所述压气机匣形成转动连接；与至少一个联动环一一对应的连接组件；每个连接组件的第一端与所述第一转轴相连接，每个连接组件的第二端与对应的联动环相连接；驱动组件，设置于所述压气机匣，用于驱动所述第一转轴旋转。

作为本申请技术方案中一个具体的方案，所述连接组件包括第一弹簧，所述第一弹簧的第一端与所述第一转轴相铰接，所述第一弹簧的第二端与对应的联动环相铰接。

作为本申请技术方案中一个具体的方案，所述连接组件包括第一连杆，所述第一连杆的第一端与所述第一转轴相铰接，所述第一连杆的第二端与对应的联动环相铰接。

作为本申请技术方案中一个具体的方案，所述连接组件包括：第一连杆；第二连杆，第一端与所述第一转轴相固定；第二端与所述第一连杆的第一端相铰接；第三连杆，第一端与对应的联动环相固定；第二端与所述第一连杆的第二端相铰接。

作为本申请技术方案中一个具体的方案，所述第一连杆为直杆或者曲杆。

作为本申请技术方案中一个具体的方案，所述驱动组件包括电机，所述电机的输出端与所述第一转轴的任意一端固定连接。

作为本申请技术方案中一个具体的方案，所述驱动组件包括：从动齿轮，设置于所述第一转轴，所述从动齿轮的轴心线与所述第一转轴的轴心线重合；主动齿轮，与所述从动齿轮相啮合；第一驱动件，设置于所述压气机匣，用于驱动所述主动齿轮转动。

作为本申请技术方案中一个具体的方案，所述驱动组件包括伸缩杆，所述伸缩杆的一端与所述第一转轴相铰接，所述伸缩杆的另一端与所述压气机匣相铰接。

作为本申请技术方案中一个具体的方案，所述驱动组件包括：正向驱动组件，用于驱动所述第一转轴正向旋转；反向驱动组件，用于驱动所述第一转轴反向旋转。

作为本申请技术方案中一个具体的方案，所述正向驱动组件包括：第二转轴，轴心线平行于所述第一转轴的轴心线；且所述第二转轴与所述压气机匣形成转动连接；第二驱动件，设置于所述压气机匣，所述第二驱动件的输出端与所述第二转轴的任意一端固定连接；绳索，第一端与所述第一转轴相连接，第二端与所述第二转轴相连接。

作为本申请技术方案中一个具体的方案，所述反向驱动组件包括第二弹簧，所述第二弹簧的第一端与所述第一转轴相连接，所述第二弹簧的第二端与所述压气机匣相连接，所述第二弹簧储蓄有弹性势能，所述弹性势能用于使所述第一转轴具有反向旋转的趋势。

第二方面，本申请提出一种燃气轮机的技术方案，该燃气轮机包括如第一方面中任意一项所述的静子叶片角度调节机构。

与现有技术相比，本申请的有益效果是：

通过第一转轴带动各个联动环，实现各级静子叶片的联动调节，其除了基础的连接组件之外，大大减少了调节机构其余零部件的数量，既降低了加工难度，也降低了加工成本。

附图说明

图1为本申请实施例所提出的静子叶片结构的立体图；

图2为本申请实施例所提出的三个静子叶片结构联动的立体图(具有一种静子叶片角度调节机构)；

图3为图2的俯视图；

图4为本申请实施例所提出的一种静子叶片角度调节机构的立体图；

图5为本申请实施例所提出的三个静子叶片结构联动的立体图(具有又一种静子叶片角度调节机构)；

图6为本申请实施例所提出的三个静子叶片结构联动的立体图(具有再一种静子叶片角度调节机构)；

图7为本申请实施例所提出的再一种静子叶片角度调节机构的立体图；

图8为本申请实施例所提出的一种连接组件的立体图；

图9为本申请实施例所提出的一种第一连杆的主视图；

图10为本申请实施例所提出的又一种第一连杆的主视图。

图中：1、静子叶片结构；11、压气机匣；12、联动环；13、Z型连杆；14、静子叶片；2、第一转轴；3、连接组件；31、第二连杆；32、第一连杆；33、第三连杆；41、第一驱动件；42、主动齿轮；43、从动齿轮；44、伸缩杆；45、正向驱动组件；451、第二转轴；452、第二驱动件；453、绳索；46、反向驱动组件。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件所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申请的限制。

此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。

应注意的是，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义或说明，则在随后的附图的说明中将不需要再对其进行进一步的具体讨论和描述。

在了解本申请的实施例之前，需要清楚的是，静子叶片角度调节机构主要用于对压气机中静子叶片的角度进行调节，以满足压气机不同转速下的气动性能。具体的，现有技术中的静子叶片结构如图1，其包括联动环12、多个静子叶片14、与多个静子叶片14一一对应的Z型连杆13。联动环12活动套接于压气机匣11的外部。多个静子叶片14沿压气机匣11的周向均匀分布，且每个静子叶片14均能够与压气机匣11转动连接。Z型连杆13的一端与联动环12相铰接，Z型连杆13的另一端与静子叶片14相固定。若转动联动环12，则联动环12能够通过各个Z型连杆13带动各个静子叶片14进行同步转动，从而实现对各个静子叶片14的角度进行调节。

容易理解的是，为了清楚的展示静子叶片结构，图1中只含有一个静子叶片结构。在本申请的实施例中，如图2、图3、图5和图6所示，其均包含有三个静子叶片结构1，其并不代表本申请所提出的静子叶片角度调节机构只适用于含有三个静子叶片结构的燃气轮机。需要理解的是，本申请所提出的静子叶片角度调节机构能够适用于具有至少一个静子叶片结构1的燃气轮机。由前文可知，现有技术中主要通过旋转静子叶片结构1中的联动环12，实现对各个静子叶片14的角度进行调节。也就是说，本申请所提出的静子叶片角度调节机构能够适用于具有至少一个联动环12的燃气轮机。

为了解决背景技术中所提出的技术问题，如图2、图3、图5和图6所示，本申请的实施例提出一种静子叶片角度调节机构，该静子叶片角度调节机构主要应用于具有至少一个联动环12的燃气轮机，该静子叶片角度调节机构包括第一转轴2、驱动组件和与至少一个联动环12一一对应的连接组件3。其中，第一转轴2的轴心线平行于压气机匣11的轴心线，且第一转轴2与压气机匣11形成转动连接。驱动组件设置于压气机匣11，用于驱动第一转轴2旋转。每个连接组件3的第一端与第一转轴2相连接，每个连接组件3的第二端与对应的联动环12相连接。

具体的，若需要调节静子叶片14的角度，则通过驱动组件驱动第一转轴2进行旋转，进一步的第一转轴2能够通过连接组件3带动对应的联动环12进行旋转。由前文可知，旋转的联动环12能够通过Z型连杆13对相应的静子叶片14角度进行调节。也就是说，本申请实施例所提出的静子叶片角度调节机构能够通过第一转轴带动各个联动环，实现各级静子叶片的联动调节，其除了基础的连接组件之外，大大减少了调节机构其余零部件的数量，既降低了加工难度，也降低了加工成本。

由前文可知，在本申请的实施例中连接组件3主要起到连接作用，也即连接组件3的一端连接第一转轴2，另一端连接联动环12，以使第一转轴2在进行旋转时，能够通过连接组件3带动联动环12进行旋转。容易理解的是，在本申请的实施例中连接组件3可以是任意能够起到上述作用的连接件。

在本申请的一个实施例中，连接组件3包括第一弹簧(图中未示出)，第一弹簧的第一端与第一转轴2相铰接，第一弹簧的第二端与对应的联动环12相铰接。若第一转轴2旋转，则第一转轴2能够通过第一弹簧带动对应的联动环12进行旋转。

需要清楚的是，弹簧具有一定的弹性，也就是说，若连接组件3为弹簧，则难以对静子叶片14旋转的角度进行精准的调节。为了使得连接组件3能够适用于需要对静子叶片14的旋转角度进行精准调节的应用场景。在本申请的一个实施例中，如图2至图10所示，连接组件3包括第一连杆32，第一连杆32的第一端与第一转轴2相铰接，第一连杆32的第二端与对应的联动环12相铰接。由于第一连杆32不具有弹性，因此能够精准的对静子叶片14的旋转角度进行调节。

需要清楚的是，静子叶片结构1本身的零部件较多，若采用不具有弹性的第一连杆32作为连接组件3，则在第一转轴2旋转过程中，第一连杆32容易与静子叶片结构1中的零部件形成运动干涉。为了避免第一连杆32与静子叶片结构1中的零部件形成运动干涉，在本申请的一个实施例中，如图8所示，连接组件3包括依次线性连接的第二连杆31、第一连杆32和第三连杆33。其中，第二连杆31的第一端与第一转轴2相固定，第二连杆31的第二端与第一连杆32的第一端相铰接。第三连杆33的第一端与对应的联动环12相固定，第三连杆33的第二端与第一连杆32的第二端相铰接。在本实施例中，通过第二连杆31和第三连杆33架高(沿压气机匣11的径向)第一连杆32，能够有效的避免第一连杆32与静子叶片结构1中的零部件形成运动干涉。

容易理解的是，在本申请的实施例中，各级静子叶片14的选择角度取决于第一转轴2的旋转角度以及各个连接组件3本身的形态和构造。例如：若各个联动环12规格一致，且与各个联动环12相对应的连接组件3的规格也一致，则各级静子叶片14的旋转角度始终一致；若各个联动环12规格不一致或者与各个联动环12相对应的连接组件3的规格也不一致，则各级静子叶片14的旋转角度一般也不一致。

需要清楚的是，在大多数的应用场景中，需要各级静子叶片14具有不同的旋转角度。因此，在本申请的实施例中，可以根据各级静子叶片14需求的旋转角度，设计第一连杆32、第二连杆31和第三连杆33。也就是说，第一连杆32、第二连杆31和第三连杆33的形状、构造和相对位置可以根据各级静子叶片14的实际调节规律进行确定。例如：第一连杆32可以如图9中所示的直杆，也可以如图10中所示的曲杆。

由上文可知，在本申请的实施例中驱动组件主要用于驱动第一转轴2进行旋转。也就是说，在本申请的实施例中驱动组件可以为任意能够驱动轴进行旋转的零部件。容易理解的是，在本申请的一个实施例中，驱动组件包括电机，电机的输出端与第一转轴2的任意一端固定连接。通过电机可以带动第一转轴2进行旋转。

容易理解的是，在本申请的实施例中，只需要对静子叶片14的角度进行微小调节，也就是说，只需要形成第一转轴2的微小旋转。若驱动组件为电机，则为了能够对第一转轴2的旋转角度进行精准控制，电机可以为伺服电机。在本申请的一个实施例中，为了能够对第一转轴2的旋转角度更加精准的控制，如图2至图5所示，驱动组件包括第一驱动件41和相互啮合的主动齿轮42、从动齿轮43。其中，从动齿轮43设置于第一转轴2，从动齿轮43的轴心线与第一转轴2的轴心线重合。第一驱动件41设置于压气机匣11，用于驱动主动齿轮42转动。容易理解的是，第一驱动件41能够驱动主动齿轮42旋转，而主动齿轮42能够带动从动齿轮43进行旋转，进一步的，从动齿轮43带动第一转轴2旋转。在本申请的实施例中第一驱动件41可以为任意能够带动主动齿轮42进行旋转的零部件，例如：泵或者电机等。可以通过主动齿轮42、从动齿轮43来调节第一驱动件41与第一转轴2的传动比，以实现第一转轴2旋转角度的精准调节。

在本申请的一个实施例中，如图5所示，驱动组件包括伸缩杆44，伸缩杆44的一端与第一转轴2相铰接，伸缩杆44的另一端与压气机匣11相铰接。容易理解的是，通过伸缩杆44的缩短或者伸长也能够带动第一转轴2正向或者反向进行旋转，以调节各级静子叶片14的旋转角度。在本申请的实施例中，伸缩杆44可以为电动伸缩杆或者液压伸缩杆等。

需要清楚的是，驱动组件需要既能够驱动第一转轴2正向旋转，也能够驱动第一转轴2反向旋转。例如前文中所提到的电机、泵或者伸缩杆44等。在本申请的一个实施例中，驱动组件包括用于驱动第一转轴2正向旋转的正向驱动组件45和用于驱动第一转轴2反向旋转的反向驱动组件46。容易理解的是，正向驱动组件45可以为电机、泵或者伸缩杆，当然，反向驱动组件46也可以为电机、泵或者伸缩杆。

在本申请的一个实施例中，如图6和图7所示，正向驱动组件45包括第二转轴451、第二驱动件452和绳索453。其中，第二转轴451的轴心线平行于第一转轴2的轴心线，且第二转轴451与压气机匣11形成转动连接。第二驱动件452设置于压气机匣11，第二驱动件452的输出端与第二转轴451的任意一端固定连接。也就是说，第二驱动件452用于带动第二转轴451进行旋转，容易理解的是，第二驱动件452可以为电机或者泵。绳索453的第一端与第一转轴2相连接，绳索453的第二端与第二转轴451相连接。若第二驱动件452带动第一转轴2进行正向转动，则绳索453缩短，缩短的绳索453能够带动第一转轴2进行正向旋转。

在本申请的实施例中，反向驱动组件46可以类似于正向驱动组件45。在本申请的另一个实施例中，为了简化反向驱动组件46的结构，如图6和图7所示，反向驱动组件46包括第二弹簧，第二弹簧的第一端与第一转轴2相连接，第二弹簧的第二端与压气机匣11相连接，第二弹簧储蓄有弹性势能，弹性势能用于使第一转轴2具有反向旋转的趋势。也就是说，若第二驱动件452带动第一转轴2进行反向转动，则绳索453伸长，也即绳索453对第一转轴2的牵引力减小或者消失。由于第二弹簧储蓄有驱动第一转轴2反向旋转的弹性势能，因此第一转轴2能够反向旋转。

本申请实施例所提出的静子叶片角度调节机构能够通过第一转轴带动各个联动环，实现各级静子叶片的联动调节，其除了基础的连接组件之外，大大减少了调节机构其余零部件的数量，既降低了加工难度，也降低了加工成本。

在介绍完本申请所提出的静子叶片角度调节机构的所有实施例后，下面介绍本申请实施例所提出的燃气轮机。具体的，该燃气轮机，包括如上述任意一项实施例中所提出的静子叶片角度调节机构。

容易理解的是，本申请实施例所提出的静子叶片角度调节机构不光能够应用到燃气轮机当中，在符合背景技术中所提出的应用条件的前提下，其也可以应用至汽车或者飞机的引擎或者汽轮机等。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本申请的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (12)

1.一种静子叶片角度调节机构，应用于燃气轮机，所述燃气轮机包括至少一个联动环(12)、与联动环(12)对应的多个静子叶片(14)、与多个静子叶片(14)一一对应的Z型连杆(13)；每个Z型连杆(13)的一端与对应的联动环(12)相铰接；每个Z型连杆(13)的另一端与对应的静子叶片(14)相固定，其特征在于，所述静子叶片角度调节机构包括：

第一转轴(2)，轴心线平行于压气机匣(11)的轴心线，且所述第一转轴(2)与所述压气机匣(11)形成转动连接；

与至少一个联动环(12)一一对应的连接组件(3)；每个连接组件(3)的第一端与所述第一转轴(2)相连接，每个连接组件(3)的第二端与对应的联动环(12)相连接；

驱动组件，设置于所述压气机匣(11)，用于驱动所述第一转轴(2)旋转。

2.根据权利要求1所述的静子叶片角度调节机构，其特征在于，所述连接组件(3)包括第一弹簧，所述第一弹簧的第一端与所述第一转轴(2)相铰接，所述第一弹簧的第二端与对应的联动环(12)相铰接。

3.根据权利要求1所述的静子叶片角度调节机构，其特征在于，所述连接组件(3)包括第一连杆(32)，所述第一连杆(32)的第一端与所述第一转轴(2)相铰接，所述第一连杆(32)的第二端与对应的联动环(12)相铰接。

4.根据权利要求1所述的静子叶片角度调节机构，其特征在于，所述连接组件(3)包括：

第一连杆(32)；

第二连杆(31)，第一端与所述第一转轴(2)相固定；第二端与所述第一连杆(32)的第一端相铰接；

第三连杆(33)，第一端与对应的联动环(12)相固定；第二端与所述第一连杆(32)的第二端相铰接。

5.根据权利要求4所述的静子叶片角度调节机构，其特征在于，所述第一连杆(32)为直杆或者曲杆。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的静子叶片角度调节机构，其特征在于，所述驱动组件包括电机，所述电机的输出端与所述第一转轴(2)的任意一端固定连接。

7.根据权利要求1至5中任意一项所述的静子叶片角度调节机构，其特征在于，所述驱动组件包括：

从动齿轮(43)，设置于所述第一转轴(2)，所述从动齿轮(43)的轴心线与所述第一转轴(2)的轴心线重合；

主动齿轮(42)，与所述从动齿轮(43)相啮合；

第一驱动件(41)，设置于所述压气机匣(11)，用于驱动所述主动齿轮(42)转动。

8.根据权利要求1至5中任意一项所述的静子叶片角度调节机构，其特征在于，所述驱动组件包括伸缩杆(44)，所述伸缩杆(44)的一端与所述第一转轴(2)相铰接，所述伸缩杆(44)的另一端与所述压气机匣(11)相铰接。

9.根据权利要求1至5中任意一项所述的静子叶片角度调节机构，其特征在于，所述驱动组件包括：

正向驱动组件(45)，用于驱动所述第一转轴(2)正向旋转；

反向驱动组件(46)，用于驱动所述第一转轴(2)反向旋转。

10.根据权利要求9所述的静子叶片角度调节机构，其特征在于，所述正向驱动组件(45)包括：

第二转轴(451)，轴心线平行于所述第一转轴(2)的轴心线；且所述第二转轴(451)与所述压气机匣(11)形成转动连接；

第二驱动件(452)，设置于所述压气机匣(11)，所述第二驱动件(452)的输出端与所述第二转轴(451)的任意一端固定连接；

绳索(453)，第一端与所述第一转轴(2)相连接，第二端与所述第二转轴(451)相连接。

11.根据权利要求10所述的静子叶片角度调节机构，其特征在于，所述反向驱动组件(46)包括第二弹簧，所述第二弹簧的第一端与所述第一转轴(2)相连接，所述第二弹簧的第二端与所述压气机匣(11)相连接，所述第二弹簧储蓄有弹性势能，所述弹性势能用于使所述第一转轴(2)具有反向旋转的趋势。

12.一种燃气轮机，其特征在于，包括如权利要求1至11中任意一项所述的静子叶片角度调节机构。