燃气轮机轴向力调节装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种燃气轮机轴向力调节装置，包括透平轴承座，透平轴承座中设有轴头，所述透平轴承座上开有引气腔，透平轴承座的内壁向内侧凸出形成配合部，所述配合部与所述轴头之间设有轴封环，轴封环的两侧分别是推力平衡腔室和轴承腔，所述引气腔与所述推力平衡腔室连通，所述轴封环上开有节流孔，所述节流孔将所述推力平衡腔室和轴承腔连通；还包括一个可活动的调节板，所述调节板能覆盖在所述轴封环的节流孔上，所述调节板的位置通过驱动机构控制。本发明通过燃气轮机上压气机一侧推力轴承所反馈的温度及载荷信号对所述的调节板位置进行调整，改变气流通过节流孔的面积，从而调节推力平衡腔室内的压力。
【专利说明】
燃气轮机轴向力调节装置
技术领域
[0001]本发明涉及燃气轮机，尤其涉及一种燃气轮机轴向力调节装置。
【背景技术】
[0002]工业燃气轮机主要包括压气机、燃烧室及透平三大部件。空气进入压气机后被压缩成高温高压的空气，然后供给燃烧室燃料燃烧，其产生的高温高压燃气在透平中膨胀做功。
[0003]燃气轮机在运行过程中，气流会对转子叶片及轮盘产生轴向力作用，从而产生轴向上的力，而为了防止转子发生轴向上的移动，推力轴承会承受来自燃气轮机转子的轴向力。目前，燃气轮机一般在压气机前端和透平后端分别设计一个径向轴承，在压气机设计一组主、副推力轴承，所述径向轴承安装的部位设有轴承座(一个压气机轴承座和一个透平轴承座)。转子通过两个径向轴承支撑在静子上，径向轴承只承受径向力。主、副推力轴承主要承受转子的轴向力，主推力轴承一般承受指向压气机出口方向的轴向力，副推力轴承承受指向压气机进口方向的轴向力。
[0004]为了使推力轴承所承受的轴向力不至于过大，现有技术一般是通过从压气机抽气，将具有一定压力的气流直接引入推力平衡腔室中；而通常推力平衡腔室设计定型后，所能提供的轴向力基本固定，无法在不改变后轴头结构的情况下对其进行主动的调节，限制了整个轴向推力系统的裕度。当整机轴向力超过推力轴承所能承受的工作范围时，需通过对推力平衡腔室内的压力进行调节，从而平衡轴向力。
[0005]针对上述问题，需要提供一种结构简单、密封性能可靠并且能精确控制压缩空气流量及压力的可调节装置。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题在于提供一种结构简单、性能可靠并且能精确控制压缩空气流量及压力的燃气轮机轴向力调节装置。
[0007]为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:一种燃气轮机轴向力调节装置，包括透平轴承座，透平轴承座中设有轴头，透平轴承座与轴头之间设有径向轴承，所述透平轴承座上开有引气腔，透平轴承座的内壁向内侧凸出形成配合部，所述配合部与所述轴头之间设有轴封环，所述轴封环的两侧分别是推力平衡腔室和用于放置径向轴承的轴承腔，所述引气腔与所述推力平衡腔室连通，所述轴封环上开有节流孔，所述节流孔将所述推力平衡腔室和轴承腔连通;还包括一个可活动的调节板，所述调节板能覆盖在所述轴封环的节流孔上，所述调节板的位置通过驱动机构控制。
[0008]优选地，所述轴封环的端面上开有限位槽，节流孔穿过限位槽，所述调节板位于所述限位槽中，所述驱动机构包括电机，电机的转轴上连有驱动杆，所述驱动杆的端部设有齿轮，所述调节板上设有齿条，所述齿轮与所述齿条相啮合。
[0009]进一步地，所述调节板上开有长槽，所述齿条沿长槽长度方向设置在长槽中。
[0010]进一步地，所述限位槽的内壁设有限位凸起，通过限位凸起将调节板限制在限位槽中。
[0011]优选地，所述轴封环与轴头之间设有篦齿气封。
[0012]优选地，所述轴封环与轴头之间设有刷式密封。
[0013]优选地，所述节流孔垂直于轴头轴线的截面为圆弧形。
[0014]如上所述，本发明燃气轮机轴向力调节装置，具有以下有益效果:
[0015]本发明设有轴封环，并且在轴封环上开设节流孔，还包括一个可移动的调节板，通过推力轴承所反馈的温度及载荷信号对所述的调节板位置进行调整，改变气流通过节流孔的面积，从而调节推力平衡腔室内的压力，保证燃气轮机机组的轴向力平衡。
[0016]通过本发明能够对推力平衡腔室内的压力进行实时调节。此外，本发明中还安装有篦齿气封和刷式密封，从而能有效克服机组震动带来的密封性能不稳定的缺点。轴封环为环状结构，其形式简单、重量轻，省材且便于加工和安装。
【附图说明】
[0017]图1为本发明的结构图。
[0018]图2为图1中A处放大图。
[0019]图3为图2中B向视图。
[0020]图中:1、透平轴承座10、轴承11、引气腔
[0021]12、配合部2、轴头3、轴封环
[0022]31、节流孔32、限位槽33、限位凸起
[0023]41、推力平衡腔室42、轴承腔5、调节板
[0024]51、长槽52、齿条6、驱动机构
[0025]61、电机62、驱动杆63、齿轮
[0026]71、篦齿气封72、刷式密封
【具体实施方式】
[0027]说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
[0028]本发明为一种燃气轮机轴向力调节装置，如图1-图3所示，其包括透平轴承座I，透平轴承座I中设有轴头2，透平轴承座I与轴头2之间设有径向轴承10，所述透平轴承座I上开有引气腔11，透平轴承座I的内壁向内侧凸出形成配合部12，所述配合部12与所述轴头2之间设有轴封环3，所述轴封环3通过螺栓安装在透平轴承座I上。所述轴封环3的两侧分别是推力平衡腔室41和用于放置径向轴承10的轴承腔42，所述引气腔11与所述推力平衡腔室41连通，所述轴封环3上开有节流孔31，所述节流孔31将所述推力平衡腔室41和轴承腔42连通。还包括一个可活动的调节板5，所述调节板5能覆盖在所述轴封环3的节流孔31上，所述调节板5的位置通过驱动机构6控制。
[0029]本发明中的驱动机构6可以有多种形式，例如其包括一个油缸，油缸的活塞杆与调节板5相连接，活塞杆伸缩时带着调节板5—起运动，从而调节板5对节流孔31的覆盖面积，即调节压缩空气通过节流孔31的流量。在本实施例中优选的，如图2和图3所示，所述轴封环3的端面上开有限位槽32，节流孔31穿过限位槽32，所述调节板5位于所述限位槽32中；所述驱动机构6包括电机61，电机61的转轴上连有驱动杆62，所述驱动杆62的端部设有齿轮63，所述电机61通过燃气轮机中的控制器(图中未表示)控制。所述调节板5上设有齿条51，调节板5上还开有长槽52，所述齿条51沿长槽52长度方向设置在长槽51中，所述齿轮63与所述齿条51相啮合。工作时:当电机61工作时，其带着齿轮63转动，齿轮63驱动调节板5在限位槽32中移动。齿轮63转动方向不同时能够让调节板5向不同的方向移动，从而调节节流孔31的开口大小，控制推力平衡腔室41中的压缩空气进入轴承腔42的流量，从而保证燃气轮机机组的轴向力平衡。为了更好的控制电机61的转速，所述电机61和驱动杆62之间连有减速器，通过减速器可有效控制电机61的转速。本实施例中的电机61在推力平衡腔室41 一侧，其安装在所述轴封环3上。
[0030]因为所述轴封环3、轴头2的截面均为圆形，因此在本实施例中，如图3所示，垂直于轴头2轴线的方向上，所述节流孔31的截面为圆弧形、所述限位槽32为圆弧形、所述调节板5为圆弧形，通过这种结构能够让调节板5稳定可靠地移动，有效控制节流孔31的开口大小。此外，本实施例中的节流孔31宽度较小，从而使得节流孔31前后腔室(推力平衡腔室41和轴承腔42)的压力存在压力差；当由引气腔11引入压气机端的压缩空气时，压缩空气进入推力平衡腔室41并作用在腔室壁面产生轴向推力。
[0031]结合图2和图3，为了保证调节板5能够一直有效地覆盖在节流孔31上确保气密性良好，所述限位槽32的内壁设有限位凸起33，通过限位凸起33将调节板5限制在限位槽32中，使得调节板5进能在圆周方向上移动。
[0032]如图2所示，所述轴封环3与轴头2之间设有篦齿气封71，所述轴封环3与轴头2之间设有刷式密封72。通过篦齿气封71和刷式密封72保证整体的密封性。也就是说，轴封环3的内壁和轴头2的外壁之间设有篦齿气封71和刷式密封72结构。刷式密封72可有效减小由于燃气轮机转子振动和磨损等带来的推力平衡腔室41压力波动。
[0033]结合如图1-图3，当燃气轮机整机轴向力发生改变时通过本发明对推力平衡腔室41内的压力进行调节，具体工作原理是:
[0034]在压气机一侧设有推力轴承(图中未表示)，控制电机61的控制器在接收推力轴承的温度及载荷信号后对电机61发出指令，从而使得齿轮63转动，齿轮63转动驱动齿条52进而改变调节板5的位置，调节板板5移动时改变对节流孔31的覆盖面积，从而控制通过节流孔31的气流量，这样就能对推力平衡腔室41中的压缩空气压力进行有效且稳定的调节，精确控制推力平衡腔室41流入、流出的压缩空气量，调节压力大小，从而保证燃气轮机机组的轴向力平衡。
[0035]综上所述，本发明燃气轮机轴向力调节装置，结构简单、密封性能可靠并且能精确控制压缩空气流量。所以，本发明有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。
[0036]上述实施方式仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。本发明还有许多方面可以在不违背总体思想的前提下进行改进，对于熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，可对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1.一种燃气轮机轴向力调节装置，包括透平轴承座(I)，透平轴承座(I)中设有轴头(2)，透平轴承座(I)与轴头(2)之间设有径向轴承(10)，所述透平轴承座(I)上开有引气腔(11)，其特征在于:透平轴承座(I)的内壁向内侧凸出形成配合部(12)，所述配合部(12)与所述轴头(2)之间设有轴封环(3)，所述轴封环(3)的两侧分别是推力平衡腔室(41)和用于放置径向轴承(10)的轴承腔(42)，所述引气腔(11)与所述推力平衡腔室(41)连通，所述轴封环(3)上开有节流孔(31)，所述节流孔(31)将所述推力平衡腔室(41)和轴承腔(42)连通；还包括一个可活动的调节板(5)，所述调节板(5)能覆盖在所述轴封环(3)的节流孔(31)上，所述调节板(5)的位置通过驱动机构(6)控制。2.根据权利要求1所述的燃气轮机轴向力调节装置，其特征在于:所述轴封环(3)的端面上开有限位槽(32)，节流孔(31)穿过限位槽(32)，所述调节板(5)位于所述限位槽(32)中，所述驱动机构(6)包括电机(61)，电机(61)的转轴上连有驱动杆(62)，所述驱动杆(62)的端部设有齿轮(63)，所述调节板(5)上设有齿条(51)，所述齿轮(63)与所述齿条(51)相啮入口 ο3.根据权利要求2所述的燃气轮机轴向力调节装置，其特征在于:所述调节板(5)上开有长槽(52)，所述齿条(51)沿长槽(51)长度方向设置在长槽(51)中。4.根据权利要求2所述的燃气轮机轴向力调节装置，其特征在于:所述限位槽(32)的内壁设有限位凸起(33)，通过限位凸起(33)将调节板(5)限制在限位槽(32)中。5.根据权利要求1所述的燃气轮机轴向力调节装置，其特征在于:所述轴封环(3)与轴头(2)之间设有篦齿气封(71)。6.根据权利要求1所述的燃气轮机轴向力调节装置，其特征在于:所述轴封环(3)与轴头(2)之间设有刷式密封(72)。7.根据权利要求1所述的燃气轮机轴向力调节装置，其特征在于:所述节流孔(31)垂直于轴头(2)轴线的截面为圆弧形。
【文档编号】F02C9/20GK106014643SQ201610550696
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月13日
【发明人】黄丹萍, 孙博, 计京津
【申请人】上海电气燃气轮机有限公司