燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构及其燃气轮的制造方法
燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构及其燃气轮的制造方法
【专利摘要】燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构中，驱动组件(10)的压力缸(12)中可容纳压力传递介质。驱动杆(14)设有正向驱动端(142)、反向驱动端(144)、和活塞部(146)，活塞部将压力缸分为正向压力腔(122)和反向压力腔(124)。正向驱动端触发正向限位开关(20)输出正向触发信号。反向驱动端触发反向限位开关(30)输出反向触发信号。正向支路(40)中正向受控阀(42)响应正向触发信号切断正向支路。反向支路(50)中反向受控阀(52)响应反向触发信号切断反向支路。主控阀控制压力传递介质进入正向压力腔，反向压力腔的压力传递介质流出，或者压力传递介质进入反向压力腔，正向压力腔的压力传递介质流出。
【专利说明】燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构及其燃气轮机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于涡轮叶片间隙的间隙补偿机构，尤其涉及一种用于燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构。本实用新型还涉及使用该间隙补偿机构的燃气轮机。
【背景技术】
[0002]燃气轮机中，涡轮与燃气轮机中燃烧室排出的热气体相互作用，从而使得涡轮转动。涡轮包括涡轮轴和连接于涡轮轴的多个涡轮叶片，且涡轮通常设置在燃气轮机的一个壳体内。当涡轮在壳体内转动时，需要控制涡轮叶片与壳体之间的间隙，如果这个间隙过大，热气体将通过这个间隙逃逸而降低涡轮的效率；如果这个间隙过小，涡轮叶片有可能与壳体摩擦，造成涡轮叶片和壳体的损坏。
[0003]为了优化涡轮叶片与壳体之间的间隙，燃气轮机中设有间隙补偿机构。间隙补偿机构能够驱动涡轮叶片运动，从而增加或缩小涡轮叶片与壳体之间的间隙。涡轮叶片可沿一个正向运动以缩小涡轮叶片与壳体之间的间隙，涡轮叶片还可沿一个负向运动以增加涡轮叶片与壳体之间的间隙。现有的间隙补偿机构设有复杂的液压系统和多个电磁阀，使得间隙补偿机构结构和控制十分复杂，降低了间隙补偿机构的可靠性。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是提供一种燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构，以驱动涡轮叶片靠近或远离壳体。
[0005]本实用新型的另一个目的是提供使用上述间隙补偿机构的燃气轮机。
[0006]本实用新型提供了一种燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构，包括一个驱动组件、一个正向限位开关、一个反向限位开关、一个正向支路、一个反向支路和一个主控阀。驱动组件设有一个压力缸和一个驱动杆。压力缸中可容纳压力传递介质。驱动杆设有一个可驱动涡轮叶片正向运动的正向驱动端、一个可驱动涡轮叶片反向运动的反向驱动端、和一个设置于正向驱动端和反向驱动端之间的活塞部，活塞部可将压力缸分隔为一个正向压力腔和一个反向压力腔。正向限位开关可限制涡轮叶片正向运动距离，正向驱动端可触发正向限位开关输出一个正向触发信号。反向限位开关可限制涡轮叶片反向运动距离，反向驱动端可触发反向限位开关输出一个反向触发信号。正向支路连通于正向压力腔，其中串接有一个正向受控阀，正向支路的一端连通于正向压力腔，正向受控阀可响应于正向触发信号切断正向支路。反向支路连通于反向压力腔，其中设有一个反向受控阀，反向支路的一端连通于反向压力腔，反向受控阀可响应于反向触发信号切断反向支路。主控阀连通于正向支路和反向支路另一端，它可控制压力传递介质由正向支路进入正向压力腔，且反向压力腔的压力传递介质由反向支路流出，或者压力传递介质由反向支路进入反向压力腔，且正向压力腔的压力传递介质由正向支路流出。
[0007]在燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构的再一种示意性的实施方式中，间隙补偿机构包括一个存储池、一个第一泵压支路、和一个第二泵压支路。存储池用于存储压力传递介质。第一泵压支路设有一个连通于存储池的第一输入端，和一个连通于主控阀的第一输出端，第一泵压支路串接有一个可将压力传递介质泵送至主控阀的第一压力泵。第二泵压支路设有一个连通于存储池的第二输入端，和一个连通于第一输出端的第二输出端，第二泵压支路串接有一个可将压力传递介质泵送至主控阀的第二压力泵。
[0008]在燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构的另一种示意性的实施方式中，间隙补偿机构包括一个连通于第一输出端的蓄压器。
[0009]在燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构的另一种示意性的实施方式中，间隙补偿机构包括一个连接于第一输出端的限压开关，限压开关设有一个第一阈值和一个第二阈值。若第一输出端的压力传递介质的压力大于第一阈值，限压开关可输出一个关闭信号以关闭第一压力泵和第二压力泵；若第一输出端的压力传递介质的压力小于第二阈值，限压开关可输出一个启动信号以启动第一压力泵。
[0010]在燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构的另一种示意性的实施方式中，限位开关为双位限压开关。
[0011]在燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构的另一种示意性的实施方式中，间隙补偿机构包括一个第三泄压支路，其一端连通于第一输出端，其另一端连通于存储池，第三泄压支路串接有一个第三泄压阀。
[0012]在燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构的另一种示意性的实施方式中，间隙补偿机构包括一个第四泄压支路，其一端连通于蓄压器，其另一端连通于存储池，第四泄压支路串接有一个第四泄压阀。
[0013]在燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构的另一种示意性的实施方式中，正向受控阀和反向受控阀为两位两通电磁阀，它们处于常态时正向支路和反向支路导通。主控阀为两位四通电磁阀，它的常态为压力传递介质由正向支路进入正向压力腔，且反向压力腔的压力传递介质由反向支路流出。
[0014]在燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构的另一种示意性的实施方式中，间隙补偿机构包括一个第一泄压支路和一个第二泄压支路。第一泄压支路一端连通于正向压力腔，其另一端连通于存储池，泄压支路串接有一个第一泄压阀。第二泄压支路一端连接通于反向压力腔，其另一端连通于存储池，泄压支路串接有一个第二泄压阀。
[0015]本实用新型还提供了一种燃气轮机，包括一个壳体、一个设置于壳体的涡轮和上述间隙补偿机构。涡轮设有复数个涡轮叶片。间隙补偿机构可驱动涡轮叶片靠近或远离壳体。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]以下附图仅对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。
[0017]图1用于说明燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构一种示意性实施方式的结构示意图。
[0018]图2用于说明燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构另一种示意性实施方式的结构示意图。
[0019]标号说明
[0020]10驱动组件[0021]12压力缸
[0022]122正向压力腔
[0023]124反向压力腔
[0024]14驱动杆
[0025]142正向驱动端
[0026]144反向驱动端
[0027]146活塞部
[0028]20正向限位开关
[0029]30反向限位开关
[0030]40正向支路
[0031]42正向受控阀
[0032]50反向支路
[0033]52反向受控阀
[0034]60主控阀
[0035]70存储池
[0036]72第一泵压支路
[0037]722第一输入端
[0038]724第一输出端
[0039]726第一压力泵
[0040]74第二泵压支路
[0041]742第二输入端
[0042]744第二输出端
[0043]746第二压力泵
[0044]76蓄压器
[0045]78限压开关
[0046]80第一泄压支路
[0047]81第一泄压阀
[0048]82第二泄压支路
[0049]83第二泄压阀
[0050]84第三泄压支路
[0051]85第三泄压阀
[0052]86第四泄压支路
[0053]87第四泄压阀。
【具体实施方式】
[0054]为了对实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照【专利附图】
【附图说明】本实用新型的【具体实施方式】，在各图中相同的标号表示相同的部分。
[0055]在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。[0056]为使图面简洁，各图中的只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。
[0057]在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示它们的重要程度及顺序等。
[0058]在本文中，“正向”和“反向”只是用来说明有两个不同的方向，“正向”可以为顺时针方向，也可以为逆时针方向。“反向”亦同。
[0059]图1用于说明燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构一种示意性实施方式的结构示意图。如图1所示，燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构包括一个驱动组件I O、一个正向限位开关20、一个反向限位开关30、一个正向支路40、一个反向支路50和一个主控阀60。
[0060]其中，驱动组件10设有一个压力缸12和一个驱动杆14。压力缸12中可盛放压力传递介质，例如液压油。驱动杆14设有一个正向驱动端142和一个反向驱动端144。正向驱动端142可驱动涡轮叶片正向运动，从而减小涡轮叶片与壳体之间的间距。反向驱动端144可驱动涡轮叶片反向运动，从而增加涡轮叶片与壳体之间的间距。正向驱动端142和反向驱动端144之间设有一个活塞部146，正向驱动端142、活塞部146和反向驱动端144连接在一起。活塞部146可将压力缸12分隔为一个正向压力腔122和一个反向压力腔124。
[0061]当反向压力腔124内压力传递介质的压力大于正向压力腔122内压力传递介质的压力时，活塞部146推动驱动杆14正向运动，从而使得正向驱动端142驱动涡轮叶片正向运动。当反向压力腔124内压力传递介质的压力小于正向压力腔122内压力传递介质的压力时，活塞部146推动驱动杆14反向运动，从而使得反向驱动端144驱动涡轮叶片反向运动。当反向压力腔124内压力传递介质的压力等于正向压力腔122内压力传递介质的压力时，驱动杆14停止运动。
[0062]正向限位开关20设置在正向驱动端142运动的行程中。正向限位开关20设置的位置对应于涡轮叶片与壳体的最小安全间距。当正向驱动端142正向运动并触发正向限位开关20，正向限位开关20可输出一个正向触发信号以停止正向驱动端142的正向运动，从而限制涡轮叶片的正向运动距离。
[0063]反向限位开关30设置在反向驱动端144运动的行程中。反向限位开关30设置的位置对应于涡轮叶片与壳体的最大安全间距。当反向驱动端144反向运动并触发反向限位开关30，反向限位开关30可输出一个反向触发信号以停止反向驱动端144的正向运动，从而限制涡轮叶片的反向运动距离。
[0064]正向支路40的一端与正向压力腔122连通，使得正向压力腔122中的压力传递介质可由正向支路40流出，或者由正向支路40向正向压力腔122中泵入压力传递介质。正向支路40中串接有一个正向受控阀42，它可控制正向支路40的通断。正向受控阀42可响应于正向触发信号而切断正向支路40。此处，正向受控阀响应于正向触发信号，并不限定正向受控阀直接接收正向触发信号。正向触发信号可输出至一个控制器，而后由控制器输出控制正向受控阀切断的信号。在燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构一种示意性实施方式中，正向受控阀由一个两位两通电磁阀实现，且该两位两通电磁阀的处于失电状态(即两位两通电磁阀的常态)时，正向支路导通。两位两通电磁阀为市售产品。
[0065]反向支路50的一端与反向压力腔124连通，使得反向压力腔124中的压力传递介质可由反向支路50流出，或者由反向支路50向反向压力腔124中泵入压力传递介质。反向支路50中串接有一个反向受控阀52，它可控制反向支路50的通断。反向受控阀52可响应于反向触发信号而切断反向支路50。此处，反向受控阀响应于反向触发信号，并不限定反向受控阀直接接收反向触发信号。反向触发信号可输出至一个控制器，而后由控制器输出控制反向受控阀切断的信号。在燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构一种示意性实施方式中，反向受控阀由一个两位两通电磁阀实现，且该两位两通电磁阀的处于失电状态(即两位两通电磁阀的常态)时，反向支路导通。两位两通电磁阀为市售产品。
[0066]主控阀60连通于正向支路40和反向支路50中未与正向压力腔122和反向压力腔124连接的一端。主控阀60可控制压力传递介质由正向支路40流入正向压力腔122，而反向压力腔124中的压力传递介质由反向支路50流出，此时正向压力腔122内压力传递介质的压力大于反向压力腔124内压力传递介质的压力，从而驱动杆14带动反向驱动端144反向运动。另外，主控阀60可控制压力传递介质由反向支路50流入反向压力腔124，而正向压力腔122中的压力传递介质由正向支路40流出，此时正向压力腔122内压力传递介质的压力小于反向压力腔124内压力传递介质的压力，从而驱动杆14带动正向驱动端144反向运动。在燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构一种示意性实施方式中，主控阀由一个两位四通电磁阀实现，且该两位四通电磁阀的处于失电状态(即两位四通电磁阀的常态)时，压力传递介质由正向支路40进入正向压力腔122，且反向压力腔124的压力传递介质由反向支路50流出。两位四通电磁阀为市售产品。
[0067]燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构具有简单的系统结构，提高了整个系统的可靠性。通过主控阀可控制驱动杆正向或反向运动，可控制涡轮叶片靠近或远离壳体。通过正向限位开关和反向限位开关，以及正向受控阀和反向受控阀，可以保证正向驱动端和反向驱动端的运动行程，有效地避免涡轮叶片与壳体接触。
[0068]图2用于说明燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构另一种示意性实施方式的结构示意图。图2中与图1相同的结构在此不再赘述。参见图1和图2，燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构包括一个存储池70、一个第一泵压支路72和一个第二泵压支路74。
[0069]其中，存储池70用于存储压力传递介质。第一泵压支路72设有一个第一输入端722和一个第一输出端724,且串设有一个第一压力泵726。第一输入端722可连通于存储池70，第一输出端724连通于主控阀60。第一压力泵726可将存储池70中的压力传递介质泵送至主控阀60，且主控阀60可控制这些压力传递介质进入正向支路40或反向支路50。第一压力泵为市售产品。
[0070]第二泵压支路74设有一个第二输入端742和一个第二输出端744,且串设有一个第二压力泵746。第二输入端742可连通于存储池70,第二输出端744可连通于第一输出端724。第二压力泵746可作为第一压力泵726的备份，且第二压力泵746可将存储池70中的压力传递介质泵送至主控阀60，且主控阀60可控制这些压力传递介质进入正向支路40或反向支路50。第二压力泵为市售产品。
[0071]参见图1和图2，燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构包括一个蓄压器76，它连通于第一输出端724。蓄压器76能够储存压力传递介质的能量，吸收压力脉动与冲击压力。蓄压器为市售产品。
[0072]参见图1和图2，燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构包括一个限压开关78，在图2所示的实施方式中，限压开关为一个双位限压开关。限压开关78连接于第一输出端724，且限压开关78设有一个第一阈值和一个第二阈值。当第一输出端724中压力传递介质的压力大于第一阈值时，限压开关78可输出一个用于关闭第一压力泵726和第二压力泵746的关闭信号；当第一输出端724中压力传递介质的压力小于第二阈值时，限压开关78可输出一个用于启动第一压力泵726的启动信号。双位限压开关为市售产品。
[0073]参见图1和图2，燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构包括一个第一泄压支路80和一个第二泄压支路82。
[0074]第一泄压支路80的一端连通于正向压力腔122，且另一端连通于存储池70。第一泄压支路80中串接由一个第一泄压阀81。当正向压力腔122中压力传递介质的压力超过第一泄压阀81的泄放压力时，正向压力腔122中压力传递介质可通过第一泄压支路80流动至存储池70。第一泄压阀为市售产品。
[0075]第二泄压支路82的一端连通于反向压力腔124，且另一端连通于存储池70。第二泄压支路82中串接由一个第二泄压阀83。当反向压力腔124中压力传递介质的压力超过第二泄压阀83的泄放压力时，反向压力腔124中压力传递介质可通过第二泄压支路82流动至存储池70。第二泄压阀为市售产品。
[0076]参见图1和图2，燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构包括一个第三泄压支路84和一个第四泄压支路86。
[0077]第三泄压支路84的一端连通于第一输出端724，另一端连通于存储池70，第三泄压支路84中串接有一个第三泄压阀85。当第一输出端724中压力传递介质的压力超过第三泄压阀85的泄放压力时，第一输出端724中压力传递介质可通过第三泄压支路84流动至存储池70。第三泄压阀为市售产品。
[0078]第四泄压支路86的一端连通于蓄压器76，另一端连通于存储池70，第四泄压支路86中串接有一个第四泄压阀87。当蓄压器76的压力传递介质的压力超过第四泄压阀87的泄放压力时，蓄压器76的压力传递介质可通过第四泄压支路86流动至存储池70。第四泄压阀为市售产品。
[0079]本实用新型还提供了一种燃气轮机，它包括一个壳体、一个涡轮和上述间隙补偿机构。其中，涡轮设置于壳体，涡轮设有复数个涡轮叶片。间隙补偿机构可驱动涡轮叶片靠近或远离壳体。
[0080]应当理解，虽然本说明书是按照各个实施方式描述的，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
[0081]上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构，其特征在于它包括: 一个驱动组件(10)，它设有: 一个压力缸(12)，其中可容纳压力传递介质，和 一个驱动杆(14)，它设有一个可驱动涡轮叶片正向运动的正向驱动端(142)、一个可驱动涡轮叶片反向运动的反向驱动端(144)、和一个设置于所述正向驱动端(142)和所述反向驱动端(144)之间的活塞部(146)，所述活塞部(146)可将所述压力缸(12)分隔为一个正向压力腔(122)和一个反向压力腔(124)； 一个可限制涡轮叶片正向运动距离的正向限位开关(20)，所述正向驱动端(142)可触发所述正向限位开关(20)输出一个正向触发信号； 一个可限制涡轮叶片反向运动距离的反向限位开关(30)，所述反向驱动端(144)可触发所述反向限位开关(30)输出一个反向触发信号； 一个连通于所述正向压力腔(122)的正向支路(40)，其中串接有一个正向受控阀(42)，所述正向支路(40)的一端连通于所述正向压力腔(122)，所述正向受控阀(42)可响应于所述正向触发信号切断所述正向支路(40)； 一个连通于所述反向压力腔(124)的反向支路(50)，其中设有一个反向受控阀(52)，所述反向支路(50)的一端连通于所述反向压力腔(124)，所述反向受控阀(52)可响应于所述反向触发信号切 断所述反向支路(50);和 一个连通于所述正向支路(40)和所述反向支路(50)另一端的主控阀(60)，它可控制压力传递介质由正向支路(40)进入所述正向压力腔(122)，且所述反向压力腔(124)的压力传递介质由反向支路(50)流出，或者压力传递介质由反向支路(50)进入所述反向压力腔(124)，且所述正向压力腔(122)的压力传递介质由正向支路(40)流出。
2.如权利要求1所述的燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构，其特征在于所述间隙补偿机构包括: 一个用于存储压力传递介质的存储池(70)； 一个第一泵压支路(72)，它设有一个连通于所述存储池(70)的第一输入端(722)，和一个连通于所述主控阀(60)的第一输出端(724)，所述第一泵压支路(72)串接有一个可将压力传递介质泵送至所述主控阀(60)的第一压力泵(726);和 一个第二泵压支路(74)，它设有一个连通于所述存储池(70)的第二输入端(742)，和一个连通于所述第一输出端(724)的第二输出端(744)，所述第二泵压支路(74)串接有一个可将压力传递介质泵送至所述主控阀(60)的第二压力泵(746)。
3.如权利要求2所述的燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构，其特征在于所述间隙补偿机构包括一个连通于所述第一输出端(724)的蓄压器(76)。
4.如权利要求2所述的燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构，其特征在于所述间隙补偿机构包括一个连接于所述第一输出端(724)的限压开关(78)，所述限压开关(78)设有一个第一阈值和一个第二阈值， 若所述第一输出端(724)的压力传递介质的压力大于第一阈值，所述限压开关(78)可输出一个关闭信号以关闭所述第一压力泵(726)和所述第二压力泵(746);若所述第一输出端(724)的压力传递介质的压力小于第二阈值，所述限压开关(78)可输出一个启动信号以启动所述第一压力泵(726)。
5.如权利要求4所述的燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构，其特征在于所述限位开关(78)为双位限压开关。
6.如权利要求2所述的燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构，其特征在于所述间隙补偿机构包括一个第三泄压支路(84)，其一端连通于所述第一输出端(724)，其另一端连通于所述存储池(70)，所述第三泄压支路(84)串接有一个第三泄压阀(85)。
7.如权利要求3所述的燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构，其特征在于所述间隙补偿机构包括一个第四泄压支路(86)，其一端连通于所述蓄压器(76)，其另一端连通于所述存储池(70)，所述第四泄压支路(86)串接有一个第四泄压阀(87)。
8.如权利要求1所述的燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构，其特征在于所述正向受控阀(42)和所述反向受控阀(52)为两位两通电磁阀，它们处于常态时所述正向支路(40)和所述反向支路(50)导通， 所述主控阀(60)为两位四通电磁阀，它的常态为压力传递介质由所述正向支路(40)进入所述正向压力腔(122)，且所述反向压力腔(124)的压力传递介质由所述反向支路(50)流出。
9.如权利要求2所述的燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构，其特征在于所述间隙补偿机构包括: 一个第一泄压支路(80)，其一端连通于所述正向压力腔(122)，其另一端连通于所述存储池(70)，所述泄压支路(80)串接有一个第一泄压阀(81)，和 一个第二泄压支 路(82)，其一端连接通于所述反向压力腔(124)，其另一端连通于所述存储池(70)，所述泄压支路(82)串接有一个第二泄压阀(83)。
10.燃气轮机，其特征在于它包括: 一个壳体； 一个设置于所述壳体的涡轮，其设有复数个涡轮叶片；和 如权利要求1至9任意一项所述的间隙补偿机构，它可驱动所述涡轮叶片靠近或远离所述壳体。
【文档编号】F01D5/14GK203809058SQ201420139437
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年3月26日 优先权日:2014年3月26日
【发明者】刘嶅 申请人:西门子（中国）有限公司
【专利摘要】燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构中，驱动组件(10)的压力缸(12)中可容纳压力传递介质。驱动杆(14)设有正向驱动端(142)、反向驱动端(144)、和活塞部(146)，活塞部将压力缸分为正向压力腔(122)和反向压力腔(124)。正向驱动端触发正向限位开关(20)输出正向触发信号。反向驱动端触发反向限位开关(30)输出反向触发信号。正向支路(40)中正向受控阀(42)响应正向触发信号切断正向支路。反向支路(50)中反向受控阀(52)响应反向触发信号切断反向支路。主控阀控制压力传递介质进入正向压力腔，反向压力腔的压力传递介质流出，或者压力传递介质进入反向压力腔，正向压力腔的压力传递介质流出。
【专利说明】燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构及其燃气轮机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于涡轮叶片间隙的间隙补偿机构，尤其涉及一种用于燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构。本实用新型还涉及使用该间隙补偿机构的燃气轮机。
【背景技术】
[0002]燃气轮机中，涡轮与燃气轮机中燃烧室排出的热气体相互作用，从而使得涡轮转动。涡轮包括涡轮轴和连接于涡轮轴的多个涡轮叶片，且涡轮通常设置在燃气轮机的一个壳体内。当涡轮在壳体内转动时，需要控制涡轮叶片与壳体之间的间隙，如果这个间隙过大，热气体将通过这个间隙逃逸而降低涡轮的效率；如果这个间隙过小，涡轮叶片有可能与壳体摩擦，造成涡轮叶片和壳体的损坏。
[0003]为了优化涡轮叶片与壳体之间的间隙，燃气轮机中设有间隙补偿机构。间隙补偿机构能够驱动涡轮叶片运动，从而增加或缩小涡轮叶片与壳体之间的间隙。涡轮叶片可沿一个正向运动以缩小涡轮叶片与壳体之间的间隙，涡轮叶片还可沿一个负向运动以增加涡轮叶片与壳体之间的间隙。现有的间隙补偿机构设有复杂的液压系统和多个电磁阀，使得间隙补偿机构结构和控制十分复杂，降低了间隙补偿机构的可靠性。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是提供一种燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构，以驱动涡轮叶片靠近或远离壳体。
[0005]本实用新型的另一个目的是提供使用上述间隙补偿机构的燃气轮机。
[0006]本实用新型提供了一种燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构，包括一个驱动组件、一个正向限位开关、一个反向限位开关、一个正向支路、一个反向支路和一个主控阀。驱动组件设有一个压力缸和一个驱动杆。压力缸中可容纳压力传递介质。驱动杆设有一个可驱动涡轮叶片正向运动的正向驱动端、一个可驱动涡轮叶片反向运动的反向驱动端、和一个设置于正向驱动端和反向驱动端之间的活塞部，活塞部可将压力缸分隔为一个正向压力腔和一个反向压力腔。正向限位开关可限制涡轮叶片正向运动距离，正向驱动端可触发正向限位开关输出一个正向触发信号。反向限位开关可限制涡轮叶片反向运动距离，反向驱动端可触发反向限位开关输出一个反向触发信号。正向支路连通于正向压力腔，其中串接有一个正向受控阀，正向支路的一端连通于正向压力腔，正向受控阀可响应于正向触发信号切断正向支路。反向支路连通于反向压力腔，其中设有一个反向受控阀，反向支路的一端连通于反向压力腔，反向受控阀可响应于反向触发信号切断反向支路。主控阀连通于正向支路和反向支路另一端，它可控制压力传递介质由正向支路进入正向压力腔，且反向压力腔的压力传递介质由反向支路流出，或者压力传递介质由反向支路进入反向压力腔，且正向压力腔的压力传递介质由正向支路流出。
[0007]在燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构的再一种示意性的实施方式中，间隙补偿机构包括一个存储池、一个第一泵压支路、和一个第二泵压支路。存储池用于存储压力传递介质。第一泵压支路设有一个连通于存储池的第一输入端，和一个连通于主控阀的第一输出端，第一泵压支路串接有一个可将压力传递介质泵送至主控阀的第一压力泵。第二泵压支路设有一个连通于存储池的第二输入端，和一个连通于第一输出端的第二输出端，第二泵压支路串接有一个可将压力传递介质泵送至主控阀的第二压力泵。
[0008]在燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构的另一种示意性的实施方式中，间隙补偿机构包括一个连通于第一输出端的蓄压器。
[0009]在燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构的另一种示意性的实施方式中，间隙补偿机构包括一个连接于第一输出端的限压开关，限压开关设有一个第一阈值和一个第二阈值。若第一输出端的压力传递介质的压力大于第一阈值，限压开关可输出一个关闭信号以关闭第一压力泵和第二压力泵；若第一输出端的压力传递介质的压力小于第二阈值，限压开关可输出一个启动信号以启动第一压力泵。
[0010]在燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构的另一种示意性的实施方式中，限位开关为双位限压开关。
[0011]在燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构的另一种示意性的实施方式中，间隙补偿机构包括一个第三泄压支路，其一端连通于第一输出端，其另一端连通于存储池，第三泄压支路串接有一个第三泄压阀。
[0012]在燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构的另一种示意性的实施方式中，间隙补偿机构包括一个第四泄压支路，其一端连通于蓄压器，其另一端连通于存储池，第四泄压支路串接有一个第四泄压阀。
[0013]在燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构的另一种示意性的实施方式中，正向受控阀和反向受控阀为两位两通电磁阀，它们处于常态时正向支路和反向支路导通。主控阀为两位四通电磁阀，它的常态为压力传递介质由正向支路进入正向压力腔，且反向压力腔的压力传递介质由反向支路流出。
[0014]在燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构的另一种示意性的实施方式中，间隙补偿机构包括一个第一泄压支路和一个第二泄压支路。第一泄压支路一端连通于正向压力腔，其另一端连通于存储池，泄压支路串接有一个第一泄压阀。第二泄压支路一端连接通于反向压力腔，其另一端连通于存储池，泄压支路串接有一个第二泄压阀。
[0015]本实用新型还提供了一种燃气轮机，包括一个壳体、一个设置于壳体的涡轮和上述间隙补偿机构。涡轮设有复数个涡轮叶片。间隙补偿机构可驱动涡轮叶片靠近或远离壳体。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]以下附图仅对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。
[0017]图1用于说明燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构一种示意性实施方式的结构示意图。
[0018]图2用于说明燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构另一种示意性实施方式的结构示意图。
[0019]标号说明
[0020]10驱动组件[0021]12压力缸
[0022]122正向压力腔
[0023]124反向压力腔
[0024]14驱动杆
[0025]142正向驱动端
[0026]144反向驱动端
[0027]146活塞部
[0028]20正向限位开关
[0029]30反向限位开关
[0030]40正向支路
[0031]42正向受控阀
[0032]50反向支路
[0033]52反向受控阀
[0034]60主控阀
[0035]70存储池
[0036]72第一泵压支路
[0037]722第一输入端
[0038]724第一输出端
[0039]726第一压力泵
[0040]74第二泵压支路
[0041]742第二输入端
[0042]744第二输出端
[0043]746第二压力泵
[0044]76蓄压器
[0045]78限压开关
[0046]80第一泄压支路
[0047]81第一泄压阀
[0048]82第二泄压支路
[0049]83第二泄压阀
[0050]84第三泄压支路
[0051]85第三泄压阀
[0052]86第四泄压支路
[0053]87第四泄压阀。
【具体实施方式】
[0054]为了对实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照【专利附图】
【附图说明】本实用新型的【具体实施方式】，在各图中相同的标号表示相同的部分。
[0055]在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。[0056]为使图面简洁，各图中的只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。
[0057]在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示它们的重要程度及顺序等。
[0058]在本文中，“正向”和“反向”只是用来说明有两个不同的方向，“正向”可以为顺时针方向，也可以为逆时针方向。“反向”亦同。
[0059]图1用于说明燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构一种示意性实施方式的结构示意图。如图1所示，燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构包括一个驱动组件I O、一个正向限位开关20、一个反向限位开关30、一个正向支路40、一个反向支路50和一个主控阀60。
[0060]其中，驱动组件10设有一个压力缸12和一个驱动杆14。压力缸12中可盛放压力传递介质，例如液压油。驱动杆14设有一个正向驱动端142和一个反向驱动端144。正向驱动端142可驱动涡轮叶片正向运动，从而减小涡轮叶片与壳体之间的间距。反向驱动端144可驱动涡轮叶片反向运动，从而增加涡轮叶片与壳体之间的间距。正向驱动端142和反向驱动端144之间设有一个活塞部146，正向驱动端142、活塞部146和反向驱动端144连接在一起。活塞部146可将压力缸12分隔为一个正向压力腔122和一个反向压力腔124。
[0061]当反向压力腔124内压力传递介质的压力大于正向压力腔122内压力传递介质的压力时，活塞部146推动驱动杆14正向运动，从而使得正向驱动端142驱动涡轮叶片正向运动。当反向压力腔124内压力传递介质的压力小于正向压力腔122内压力传递介质的压力时，活塞部146推动驱动杆14反向运动，从而使得反向驱动端144驱动涡轮叶片反向运动。当反向压力腔124内压力传递介质的压力等于正向压力腔122内压力传递介质的压力时，驱动杆14停止运动。
[0062]正向限位开关20设置在正向驱动端142运动的行程中。正向限位开关20设置的位置对应于涡轮叶片与壳体的最小安全间距。当正向驱动端142正向运动并触发正向限位开关20，正向限位开关20可输出一个正向触发信号以停止正向驱动端142的正向运动，从而限制涡轮叶片的正向运动距离。
[0063]反向限位开关30设置在反向驱动端144运动的行程中。反向限位开关30设置的位置对应于涡轮叶片与壳体的最大安全间距。当反向驱动端144反向运动并触发反向限位开关30，反向限位开关30可输出一个反向触发信号以停止反向驱动端144的正向运动，从而限制涡轮叶片的反向运动距离。
[0064]正向支路40的一端与正向压力腔122连通，使得正向压力腔122中的压力传递介质可由正向支路40流出，或者由正向支路40向正向压力腔122中泵入压力传递介质。正向支路40中串接有一个正向受控阀42，它可控制正向支路40的通断。正向受控阀42可响应于正向触发信号而切断正向支路40。此处，正向受控阀响应于正向触发信号，并不限定正向受控阀直接接收正向触发信号。正向触发信号可输出至一个控制器，而后由控制器输出控制正向受控阀切断的信号。在燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构一种示意性实施方式中，正向受控阀由一个两位两通电磁阀实现，且该两位两通电磁阀的处于失电状态(即两位两通电磁阀的常态)时，正向支路导通。两位两通电磁阀为市售产品。
[0065]反向支路50的一端与反向压力腔124连通，使得反向压力腔124中的压力传递介质可由反向支路50流出，或者由反向支路50向反向压力腔124中泵入压力传递介质。反向支路50中串接有一个反向受控阀52，它可控制反向支路50的通断。反向受控阀52可响应于反向触发信号而切断反向支路50。此处，反向受控阀响应于反向触发信号，并不限定反向受控阀直接接收反向触发信号。反向触发信号可输出至一个控制器，而后由控制器输出控制反向受控阀切断的信号。在燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构一种示意性实施方式中，反向受控阀由一个两位两通电磁阀实现，且该两位两通电磁阀的处于失电状态(即两位两通电磁阀的常态)时，反向支路导通。两位两通电磁阀为市售产品。
[0066]主控阀60连通于正向支路40和反向支路50中未与正向压力腔122和反向压力腔124连接的一端。主控阀60可控制压力传递介质由正向支路40流入正向压力腔122，而反向压力腔124中的压力传递介质由反向支路50流出，此时正向压力腔122内压力传递介质的压力大于反向压力腔124内压力传递介质的压力，从而驱动杆14带动反向驱动端144反向运动。另外，主控阀60可控制压力传递介质由反向支路50流入反向压力腔124，而正向压力腔122中的压力传递介质由正向支路40流出，此时正向压力腔122内压力传递介质的压力小于反向压力腔124内压力传递介质的压力，从而驱动杆14带动正向驱动端144反向运动。在燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构一种示意性实施方式中，主控阀由一个两位四通电磁阀实现，且该两位四通电磁阀的处于失电状态(即两位四通电磁阀的常态)时，压力传递介质由正向支路40进入正向压力腔122，且反向压力腔124的压力传递介质由反向支路50流出。两位四通电磁阀为市售产品。
[0067]燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构具有简单的系统结构，提高了整个系统的可靠性。通过主控阀可控制驱动杆正向或反向运动，可控制涡轮叶片靠近或远离壳体。通过正向限位开关和反向限位开关，以及正向受控阀和反向受控阀，可以保证正向驱动端和反向驱动端的运动行程，有效地避免涡轮叶片与壳体接触。
[0068]图2用于说明燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构另一种示意性实施方式的结构示意图。图2中与图1相同的结构在此不再赘述。参见图1和图2，燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构包括一个存储池70、一个第一泵压支路72和一个第二泵压支路74。
[0069]其中，存储池70用于存储压力传递介质。第一泵压支路72设有一个第一输入端722和一个第一输出端724,且串设有一个第一压力泵726。第一输入端722可连通于存储池70，第一输出端724连通于主控阀60。第一压力泵726可将存储池70中的压力传递介质泵送至主控阀60，且主控阀60可控制这些压力传递介质进入正向支路40或反向支路50。第一压力泵为市售产品。
[0070]第二泵压支路74设有一个第二输入端742和一个第二输出端744,且串设有一个第二压力泵746。第二输入端742可连通于存储池70,第二输出端744可连通于第一输出端724。第二压力泵746可作为第一压力泵726的备份，且第二压力泵746可将存储池70中的压力传递介质泵送至主控阀60，且主控阀60可控制这些压力传递介质进入正向支路40或反向支路50。第二压力泵为市售产品。
[0071]参见图1和图2，燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构包括一个蓄压器76，它连通于第一输出端724。蓄压器76能够储存压力传递介质的能量，吸收压力脉动与冲击压力。蓄压器为市售产品。
[0072]参见图1和图2，燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构包括一个限压开关78，在图2所示的实施方式中，限压开关为一个双位限压开关。限压开关78连接于第一输出端724，且限压开关78设有一个第一阈值和一个第二阈值。当第一输出端724中压力传递介质的压力大于第一阈值时，限压开关78可输出一个用于关闭第一压力泵726和第二压力泵746的关闭信号；当第一输出端724中压力传递介质的压力小于第二阈值时，限压开关78可输出一个用于启动第一压力泵726的启动信号。双位限压开关为市售产品。
[0073]参见图1和图2，燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构包括一个第一泄压支路80和一个第二泄压支路82。
[0074]第一泄压支路80的一端连通于正向压力腔122，且另一端连通于存储池70。第一泄压支路80中串接由一个第一泄压阀81。当正向压力腔122中压力传递介质的压力超过第一泄压阀81的泄放压力时，正向压力腔122中压力传递介质可通过第一泄压支路80流动至存储池70。第一泄压阀为市售产品。
[0075]第二泄压支路82的一端连通于反向压力腔124，且另一端连通于存储池70。第二泄压支路82中串接由一个第二泄压阀83。当反向压力腔124中压力传递介质的压力超过第二泄压阀83的泄放压力时，反向压力腔124中压力传递介质可通过第二泄压支路82流动至存储池70。第二泄压阀为市售产品。
[0076]参见图1和图2，燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构包括一个第三泄压支路84和一个第四泄压支路86。
[0077]第三泄压支路84的一端连通于第一输出端724，另一端连通于存储池70，第三泄压支路84中串接有一个第三泄压阀85。当第一输出端724中压力传递介质的压力超过第三泄压阀85的泄放压力时，第一输出端724中压力传递介质可通过第三泄压支路84流动至存储池70。第三泄压阀为市售产品。
[0078]第四泄压支路86的一端连通于蓄压器76，另一端连通于存储池70，第四泄压支路86中串接有一个第四泄压阀87。当蓄压器76的压力传递介质的压力超过第四泄压阀87的泄放压力时，蓄压器76的压力传递介质可通过第四泄压支路86流动至存储池70。第四泄压阀为市售产品。
[0079]本实用新型还提供了一种燃气轮机，它包括一个壳体、一个涡轮和上述间隙补偿机构。其中，涡轮设置于壳体，涡轮设有复数个涡轮叶片。间隙补偿机构可驱动涡轮叶片靠近或远离壳体。
[0080]应当理解，虽然本说明书是按照各个实施方式描述的，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
[0081]上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构，其特征在于它包括: 一个驱动组件(10)，它设有: 一个压力缸(12)，其中可容纳压力传递介质，和 一个驱动杆(14)，它设有一个可驱动涡轮叶片正向运动的正向驱动端(142)、一个可驱动涡轮叶片反向运动的反向驱动端(144)、和一个设置于所述正向驱动端(142)和所述反向驱动端(144)之间的活塞部(146)，所述活塞部(146)可将所述压力缸(12)分隔为一个正向压力腔(122)和一个反向压力腔(124)； 一个可限制涡轮叶片正向运动距离的正向限位开关(20)，所述正向驱动端(142)可触发所述正向限位开关(20)输出一个正向触发信号； 一个可限制涡轮叶片反向运动距离的反向限位开关(30)，所述反向驱动端(144)可触发所述反向限位开关(30)输出一个反向触发信号； 一个连通于所述正向压力腔(122)的正向支路(40)，其中串接有一个正向受控阀(42)，所述正向支路(40)的一端连通于所述正向压力腔(122)，所述正向受控阀(42)可响应于所述正向触发信号切断所述正向支路(40)； 一个连通于所述反向压力腔(124)的反向支路(50)，其中设有一个反向受控阀(52)，所述反向支路(50)的一端连通于所述反向压力腔(124)，所述反向受控阀(52)可响应于所述反向触发信号切 断所述反向支路(50);和 一个连通于所述正向支路(40)和所述反向支路(50)另一端的主控阀(60)，它可控制压力传递介质由正向支路(40)进入所述正向压力腔(122)，且所述反向压力腔(124)的压力传递介质由反向支路(50)流出，或者压力传递介质由反向支路(50)进入所述反向压力腔(124)，且所述正向压力腔(122)的压力传递介质由正向支路(40)流出。
2.如权利要求1所述的燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构，其特征在于所述间隙补偿机构包括: 一个用于存储压力传递介质的存储池(70)； 一个第一泵压支路(72)，它设有一个连通于所述存储池(70)的第一输入端(722)，和一个连通于所述主控阀(60)的第一输出端(724)，所述第一泵压支路(72)串接有一个可将压力传递介质泵送至所述主控阀(60)的第一压力泵(726);和 一个第二泵压支路(74)，它设有一个连通于所述存储池(70)的第二输入端(742)，和一个连通于所述第一输出端(724)的第二输出端(744)，所述第二泵压支路(74)串接有一个可将压力传递介质泵送至所述主控阀(60)的第二压力泵(746)。
3.如权利要求2所述的燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构，其特征在于所述间隙补偿机构包括一个连通于所述第一输出端(724)的蓄压器(76)。
4.如权利要求2所述的燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构，其特征在于所述间隙补偿机构包括一个连接于所述第一输出端(724)的限压开关(78)，所述限压开关(78)设有一个第一阈值和一个第二阈值， 若所述第一输出端(724)的压力传递介质的压力大于第一阈值，所述限压开关(78)可输出一个关闭信号以关闭所述第一压力泵(726)和所述第二压力泵(746);若所述第一输出端(724)的压力传递介质的压力小于第二阈值，所述限压开关(78)可输出一个启动信号以启动所述第一压力泵(726)。
5.如权利要求4所述的燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构，其特征在于所述限位开关(78)为双位限压开关。
6.如权利要求2所述的燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构，其特征在于所述间隙补偿机构包括一个第三泄压支路(84)，其一端连通于所述第一输出端(724)，其另一端连通于所述存储池(70)，所述第三泄压支路(84)串接有一个第三泄压阀(85)。
7.如权利要求3所述的燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构，其特征在于所述间隙补偿机构包括一个第四泄压支路(86)，其一端连通于所述蓄压器(76)，其另一端连通于所述存储池(70)，所述第四泄压支路(86)串接有一个第四泄压阀(87)。
8.如权利要求1所述的燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构，其特征在于所述正向受控阀(42)和所述反向受控阀(52)为两位两通电磁阀，它们处于常态时所述正向支路(40)和所述反向支路(50)导通， 所述主控阀(60)为两位四通电磁阀，它的常态为压力传递介质由所述正向支路(40)进入所述正向压力腔(122)，且所述反向压力腔(124)的压力传递介质由所述反向支路(50)流出。
9.如权利要求2所述的燃气轮机中涡轮叶片的间隙补偿机构，其特征在于所述间隙补偿机构包括: 一个第一泄压支路(80)，其一端连通于所述正向压力腔(122)，其另一端连通于所述存储池(70)，所述泄压支路(80)串接有一个第一泄压阀(81)，和 一个第二泄压支 路(82)，其一端连接通于所述反向压力腔(124)，其另一端连通于所述存储池(70)，所述泄压支路(82)串接有一个第二泄压阀(83)。
10.燃气轮机，其特征在于它包括: 一个壳体； 一个设置于所述壳体的涡轮，其设有复数个涡轮叶片；和 如权利要求1至9任意一项所述的间隙补偿机构，它可驱动所述涡轮叶片靠近或远离所述壳体。
【文档编号】F01D5/14GK203809058SQ201420139437
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年3月26日 优先权日:2014年3月26日
【发明者】刘嶅 申请人:西门子（中国）有限公司
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