[發明專利]一種向心式汽輪機可調噴嘴

有效

• 申請號: 201711067256.4
• 申請日: 2017-11-03
• 公開（公告）號: CN109751089B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 劉樂;王墩金;于照泰
• 申請（專利權）人: 長興永能動力科技有限公司
• 主分類號: F01D9/04
• 分類號: F01D9/04;F01D17/16;F01D15/10;F01D25/00
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 董芙蓉

1.一種向心式汽輪機可調噴嘴，包括汽輪機蝸殼(1)、可調噴嘴葉柵(2)、調節機構(3)和汽輪機葉輪(4)，其特征在于：可調噴嘴葉柵(2)由噴嘴安裝盤(5)以及沿周向均勻布置的多個噴嘴葉片(6)構成，噴嘴安裝盤(5)與汽輪機蝸殼(1)固定；在噴嘴安裝盤(5)相對于噴嘴葉片(6)的另一側安裝有調節機構(3)，調節機構(3)由調節環(7)、撥銷(8)、柱銷(9)和驅動機構(10)構成；其中撥銷(8)固定于噴嘴葉片(6)靠近尾緣的位置并嵌套于調節滑槽(7a)中，柱銷(9)和噴嘴安裝盤(5)固定，并穿過噴嘴葉片(6)靠近前緣處的定位孔(9a)；驅動機構(10)與汽輪機蝸殼(1)固定，通過齒輪來驅動調節環(7)轉動；每個噴嘴葉片(6)通過柱銷(9)與噴嘴安裝盤(5)固定，并能夠繞柱銷(9)轉動；撥銷(8)和調節環(7)的調節滑槽(7a)構成摩擦副，驅動機構(10)通過齒輪驅動調節環(7)轉動，調節環(7)轉動后，通過調節滑槽(7a)驅動撥銷(8)及噴嘴葉片(6)共同繞柱銷(9)轉動，從而實現調節噴嘴葉片(6)相對于圓周切線方向安裝角的目的；所述的可調噴嘴葉柵(2)存在最大和最小開度；所述可調噴嘴葉柵(2)的最大和最小開度分別對應噴嘴葉片(6)相對于圓周切線方向安裝角的最大值和最小值；所述可調噴嘴葉柵(2)的最大和最小開度狀態下，撥銷(8)應分別位于調節滑槽(7a)的兩端位置；所述的調節滑槽(7a)的寬度不小于撥銷(8)的直徑，以保證撥銷(8)在調節滑槽(7a)中移動時有足夠間隙；調節滑槽(7a)的中心軌跡及其在調節環(7)上的位置則通過撥銷(8)在繞柱銷(9)轉動時相對于調節環(7)所形成的移動軌跡來確定；這一軌跡由噴嘴葉片(6)安裝角的變化量、調節環(7)轉動的角度、柱銷(9)的中心距汽輪機軸心的距離以及撥銷(8)和柱銷(9)之間的中心距來確定，具體計算方法如下：

其中，Rc為柱銷(9)中心與汽輪機軸心之間的距離，L為撥銷(8)和柱銷(9)之間的中心距，β0為可調噴嘴葉柵(2)在最大開度時，撥銷(8)和柱銷(9)的中心連線與圓周切線方向形成的夾角；γ為可調噴嘴葉柵(2)在某一開度狀態下，噴嘴葉片(6)的安裝角相比于最大開度時的減小量，α為此開度時調節環(7)相比于最大開度時所轉過的角度，R為此時撥銷(8)中心與汽輪機軸心之間的距離，φ為撥銷(8)中心相比于最大開度時所轉過的角度；當γ值確定時，因α與γ為線性關系，則α值也確定，R和φ值可通過以上兩式計算得到；從可調噴嘴葉柵(2)的最大開度至最小開度，對于每一個確定的γ值，都可計算出相應的R和φ值，這樣就得到了以汽輪機軸心為原點的極坐標系下R＝f(φ)的對應關系，即為撥銷(8)相對于調節環(7)所形成的移動軌跡，從而確定了調節滑槽(7a)的中心軌跡。

2.根據權利要求1所述的向心式汽輪機可調噴嘴，其特征在于：所述的可調噴嘴葉柵(2)在最大開度下，其尾緣位置相對向心式汽輪機軸心的直徑不小于汽輪機葉輪(4)進口直徑的1.015倍，以保證噴嘴和葉輪之間有足夠間隙；所述的可調噴嘴葉柵(2)在最大開度下，其前緣位置相對向心式汽輪機軸心的直徑不大于汽輪機蝸殼的排氣出口處直徑，以保證噴嘴葉片在旋轉時不會受到汽輪機蝸殼的阻擋。

3.根據權利要求1所述的向心式汽輪機可調噴嘴，其特征在于：所述的調節環(7)繞向心式汽輪機軸心轉過一定角度時，通過調節滑槽(7a)驅動噴嘴葉片(6)，使噴嘴葉片(6)相對于圓周切線方向的安裝角也轉至另一角度；所述的噴嘴葉片(6)安裝角的變化量與調節環(7)轉過的角度之間為線性關系。

4.根據權利要求1所述的向心式汽輪機可調噴嘴，其特征在于：所述的調節環(7)具有弧形的調節滑槽(7a)，撥銷(8)嵌套于調節滑槽(7a)中并在繞柱銷(9)轉動時受調節滑槽(7a)形狀和位置的限制；所述的調節滑槽(7a)的數量與噴嘴葉片(6)的數量相同，可驅動所有噴嘴葉片(6)共同改變安裝角，每個調節滑槽相對于汽輪機軸心所形成的角度范圍小于360°/Z，Z為噴嘴葉片(6)的數量。