CN113833535B - 透平动叶片叶尖间隙控制装置及包含其的燃气轮机 - Google Patents

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Abstract

本发明的透平动叶片叶尖间隙控制装置包括：透平壳体，引导燃烧气体流动；致动环，能够旋转地安装于所述透平壳体的外侧；多个透平动叶片，能够旋转地安装于所述透平壳体内部；多个环形片块，安装成围绕所述多个透平动叶片的前端部并且和该前端部之间具有预设间隙；多个旋转轴，一端部连接到所述多个环形片块，另一端部则沿半径方向延伸到所述透平壳体的外部；连杆件，凭借所述致动环的圆周方向旋转运动而使所述旋转轴旋转；及推顶件，设于所述旋转轴的内侧端部，凭借所述旋转轴的旋转而使所述环形片块往半径方向内侧移动。

Description

透平动叶片叶尖间隙控制装置及包含其的燃气轮机
技术领域
本发明揭示一种透平动叶片叶尖间隙控制装置及包含其的燃气轮机。
背景技术
轮机是一种利用蒸汽、气体之类的压缩性流体的流动以冲击力或反动力获得旋转力的机械装置，有利用蒸汽的蒸汽轮机及利用高温燃气的燃气轮机等。
燃气轮机主要包括压气机、燃烧室及透平。所述压气机具备导入空气的空气导入口，压气机外壳内以交替方式配置了多个压气机静叶片与压气机动叶片。
燃烧室对所述压气机所压缩的压缩空气供应燃料并且利用燃烧装置点火而生成高温高压燃烧气体。
透平在透平外壳内交替配置了多个透平静叶片与透平动叶片。而且，以贯穿压气机、燃烧室、透平及排气室的中心部的方式配置了转子。
转子被轴承支持两端部而得以旋转。而且，转子上固定有多个轮盘而得以连接各个动叶片的同时还在排气室侧的端部连接发电机等的驱动轴。
该燃气轮机由于没有诸如四冲程内燃机的活塞之类的往复运动机构而不具备活塞-气缸之类的相互摩擦部位因而使得润滑油的消耗极少，从而大幅减少了往复运动特征之一的振幅，具有得以进行高速运动的优点。
下面简单说明燃气轮机的运行。压气机所压缩的空气和燃料混合后燃烧而产生高温燃烧气体，如此产生的燃烧气体则喷射到透平侧。喷射的燃烧气体在通过所述透平静叶片及透平动叶片时产生旋转力，由此使所述转子旋转。
此时，透平壳体与动叶片之间形成有由叶尖间隙(Tip clearance)定义的间隙。叶尖间隙增大到一定程度以上时，不做工而在透平壳体与动叶片之间泄漏的燃烧气体量增加，使得燃气轮机整体效率下降。与此相反，叶尖间隙减小到一定程度以下时，会发生动叶片刮擦透平壳体内墙的问题。因此，将透平的叶尖间隙调节在一定程度是和提升燃气轮机性能有密切关系的。
现有技术文献
专利文献
注册专利公报第10-1957590号
发明内容
本发明的目的是提供一种透平动叶片叶尖间隙控制装置及包含其的燃气轮机，其通过使安装在透平壳体外部的致动环旋转而使沿着圆周方向配置于透平壳体内的多个环形片块一次性地全体移动，从而能够控制多个透平动叶片全体的叶尖间隙。
为了达到所述目的，本发明的透平动叶片叶尖间隙控制装置包括：透平壳体，引导燃烧气体流动；致动环，能够旋转地安装于所述透平壳体的外侧；多个透平动叶片，能够旋转地安装于所述透平壳体内部；多个环形片块，安装成围绕所述多个透平动叶片的前端部并且和该前端部之间具有预设间隙；多个旋转轴，一端部连接到所述多个环形片块，另一端部则沿半径方向延伸到所述透平壳体的外部；连杆件，凭借所述致动环的圆周方向旋转运动而使所述旋转轴旋转；及推顶件，设于所述旋转轴的内侧端部，凭借所述旋转轴的旋转而使所述环形片块往半径方向内侧移动。
所述致动环可以凭借安装在所述透平壳体外侧的致动器而在预设角度范围进行正转和反转。
所述连杆件可以在所述致动环与所述多个旋转轴外侧端之间以对所述旋转轴及致动环呈偏心的方式连接。
在所述旋转轴的外侧端可设有偏心件，该偏心件和所述旋转轴以一起旋转的方式结合，并且沿垂直于所述旋转轴的方向延伸并且在端部以能够旋转的方式连接所述连杆件。
还可以包括：轴承座，安装于所述环形片块的外侧，并且安装成供所述推顶件通过；和螺旋衬套，以供所述推顶件通过的方式安装于所述轴承座的中心，所述推顶件旋转时使所述推顶件沿半径方向移动。
所述旋转轴下端部***于所述推顶件的上部内侧，所述推顶件相对于所述旋转轴以能够沿轴方向移动但无法相对于所述旋转轴进行相对旋转的方式连接，从而和所述旋转轴一起旋转。
所述螺旋衬套包括形成于中央部贯通孔周围下部面的螺旋凸轮部，所述推顶件在外周面包括和所述螺旋凸轮部能够滑动地结合的螺旋肋部。
还可以包括一对弹性复原装置，其安装于所述轴承座的两侧与所述环形片块之间，凭借收缩的复原力将所述环形片块往半径方向外侧拽拉而使得间隙保持在预设值以上。
所述弹性复原装置可以包括：安装轴，一端结合到所述环形片块而另一端则结合到所述轴承座；弹簧安装件，凭借结合件固定到所述轴承座，形成有供所述安装轴通过的贯通孔；和弹簧，一端结合到所述环形片块而另一端则结合到所述弹簧安装件，配置在所述安装轴周围。
还可以包括安装于所述透平壳体的外周面并支持所述致动环的内周面的多个滚柱轴承。
所述多个环形片块配置成：在沿着圆周方向排列的8个片块构件上各自安装4～6个环形片块，所述推顶件可结合到各片块构件。
还可以包括：密封板，安装于所述8个片块构件中两个片块构件的圆周方向侧面之间而防止燃气泄漏；和定位销，安装成跨在所述两个片块构件的圆周方向侧面之间而使得两个片块构件在半径方向上同时移动。
本发明的燃气轮机包括：压气机，吸入外部空气并予以压缩；燃烧室，在所述压气机所压缩的空气混合燃料后予以燃烧；透平，在透平壳体内部安装有透平动叶片，凭借从所述燃烧室排出的燃烧气体使所述透平动叶片旋转；及叶尖间隙控制装置，将形成于所述透平壳体与所述透平动叶片之间的叶尖间隙予以控制；所述叶尖间隙控制装置包括：透平壳体，引导燃烧气体流动；致动环，能够旋转地安装于所述透平壳体的外侧；多个透平动叶片，能够旋转地安装于所述透平壳体内部；多个环形片块，安装成围绕所述多个透平动叶片的前端部并且和该前端部之间具有预设间隙；多个旋转轴，一端部连接到所述多个环形片块，另一端部则沿半径方向延伸到所述透平壳体的外部；连杆件，凭借所述致动环的圆周方向旋转运动而使所述旋转轴旋转；及推顶件，设于所述旋转轴的内侧端部，凭借所述旋转轴的旋转而使所述环形片块往半径方向内侧移动。
所述致动环可以凭借安装在所述透平壳体外侧的致动器而在预设角度范围进行正转和反转。
所述连杆件可以在所述致动环与所述多个旋转轴外侧端之间以对所述旋转轴及致动环呈偏心的方式连接。
在所述旋转轴的外侧端设有偏心件，该偏心件和所述旋转轴以一起旋转的方式结合，并且沿垂直于所述旋转轴的方向延伸并且在端部能以能够旋转的方式连接所述连杆件。
还可以包括：轴承座，安装于所述环形片块的外侧，并且安装成供所述推顶件通过；螺旋衬套，以供所述推顶件通过的方式安装于所述轴承座的中心，所述推顶件旋转时使所述推顶件沿半径方向移动。
所述旋转轴下端部***于所述推顶件的上部内侧，所述推顶件相对于所述旋转轴以能够沿轴方向移动但无法相对于所述旋转轴进行相对旋转的方式连接，从而和所述旋转轴一起旋转。
所述螺旋衬套包括形成于中央部贯通孔周围下部面的螺旋凸轮部，所述推顶件在外周面可以包括和所述螺旋凸轮部能够滑动地结合的螺旋肋部。
还包括一对弹性复原装置，其安装于所述轴承座的两侧与所述环形片块之间，凭借收缩的复原力将所述环形片块往半径方向外侧拽拉而使得间隙保持在预设值以上。
所述弹性复原装置可以包括：安装轴，一端结合到所述环形片块而另一端则结合到所述轴承座；弹簧安装件，凭借结合件固定到所述轴承座，形成有供所述安装轴通过的贯通孔；和弹簧，一端结合到所述环形片块而另一端则结合到所述弹簧安装件，配置在所述安装轴周围。
还可以包括安装于所述透平壳体的外周面并支持所述致动环的内周面的多个滚柱轴承。
所述多个环形片块配置成：在沿着圆周方向排列的8个片块构件上各自安装4～6个环形片块，所述推顶件可结合到各片块构件。
还可以包括：密封板，安装于所述8个片块构件中两个片块构件的圆周方向侧面之间而防止燃气泄漏；和定位销，安装成跨在所述两个片块构件的圆周方向侧面之间而使得两个片块构件在半径方向上同时移动。
根据上述本发明的透平动叶片叶尖间隙控制装置及包含其的燃气轮机，通过使安装在透平壳体外部的致动环旋转而使沿着圆周方向配置于透平壳体内的多个环形片块一次性地全体移动，从而能够控制多个透平动叶片全体的叶尖间隙。
附图说明
图1是本发明一个实施例的燃气轮机的局部切割立体图。
图2是示出本发明一个实施例的燃气轮机的概略结构的剖视图。
图3是示出本发明一个实施例的燃气轮机的内部结构的局部剖视图。
图4是示出本发明一个实施例的透平动叶片叶尖间隙控制装置外观的立体图。
图5是将图4所示的一个连杆件周围放大示出的立体图。
图6是以经过图4所示的多个旋转轴的平面剖切的剖视图。
图7是将图6所示的从连杆件到多个环形片块为止的部位的周围放大示出的立体图。
图8是示出多个环形片块结合到片块构件的立体图。
图9是将图8所示的左侧面部位放大示出的立体图。
图10是示出2个片块构件相接部位的立体图。
具体实施方式
本发明可以实行各种变化并且实现各种实施例，下面例示特定实施例并且在发明内容中予以详细说明。但其并不是用来将本发明限定于特定实施形态，本发明的思想及技术范围内所包含的一切变化、等同物乃至替代物均应阐释为属于本发明。
本发明中使用的术语仅为说明特定实施例，并不是用来限定本发明的。除非在句子的脉理中可以明显地加以区分，否则单数表现方式也包括复数的情形。本发明的“包括”或“具有”等术语只是指定说明书上记载的特征、数字、步骤、动作、构成要素、零件或它们的组合的存在，不得视为事先排除了一个或一个以上的其它特征、数字、步骤、动作、构成要素、零件或它们的组合的存在或附加可能性的存在。
下面参考附图详细说明本发明的优选实施例。此时，附图中尽量使用同一符号指示。而且，将省略那些可能混淆本发明的主旨的公知结构或功能的相关说明。根据同样的理由，附图中一部分构成要素可能会夸张地图示或概略地图示或予以省略。
图1是本发明一个实施例的燃气轮机的局部切割立体图，图2是示出本发明一个实施例的燃气轮机的概略结构的剖视图，图3是示出本发明一个实施例的燃气轮机的内部结构的局部剖视图。
如图1所示，本发明一个实施例的燃气轮机1000包括压气机1100、燃烧室1200和透平1300。压气机1100具备以辐射状安装的多个动叶片1110。压气机1100使动叶片1110旋转，凭借动叶片1110的旋转使空气被压缩并移动。动叶片1110的大小与安装角度可以随着安装位置而不同。在一个实施例中，压气机1100直接或间接连接到透平1300，并且接受透平1300中产生的动力的一部分而用来使动叶片1110旋转。
压气机1100所压缩的空气则移动到燃烧室1200。燃烧室1200包括以环形配置的多个燃烧腔1210和燃料喷嘴模块1220。
如图2所示，本发明一个实施例的燃气轮机1000具备外壳1010，外壳1010的后侧具备将通过了透平的燃烧气体予以排放的扩压器1400。而且，在扩压器1400的前方侧配置燃烧室1200，该燃烧室1200则接受经过压缩的空气后予以燃烧。
以空气的流动方向为基准说明的话，压气机区段1100位于外壳1010上游侧，透平区段1300则配置在下游侧。而且，在压气机区段1100与透平区段1300之间配置扭矩管单元1500，该扭矩管单元1500作为扭矩传递构件将透平区段1300中产生的旋转扭矩传递到压气机区段1100。
压气机区段1100具备多个(例如14个)压气机转子轮盘1120，各个压气机转子轮盘1120被拉杆1600紧固成在轴方向上不分离。
具体地说，各个压气机转子轮盘1120以构成旋转轴的拉杆1600贯穿其大略中央部位的状态互相沿着轴方向对齐。在此，相邻的各个压气机转子轮盘1120由于相对的面被拉杆1600压接而无法相对旋转地配置。
在压气机转子轮盘1120的外周面以辐射状结合多个动叶片1110。各个动叶片1110则具备燕尾部1112而紧固到压气机转子轮盘1120。
各个转子轮盘1120之间具备固定在外壳而配置的静叶片(未图示)。不同于转子轮盘，静叶片固定成不旋转，起到将通过了压气机转子轮盘的动叶片的压缩空气的流动予以整理后将空气导引到位于下游侧的转子轮盘的动叶片的作用。
燕尾部1112的紧固方式有切线式(tangential type)与轴流式(axial type)。可以根据商用燃气轮机的所需结构而选择其方式，可以具备通常所周知的燕尾或枞树形态(Fir-tree)。也可以视情况而利用所述形态以外的其它诸如键或螺栓之类的紧固装置将动叶片紧固到转子轮盘。
拉杆1600以贯穿多个压气机转子轮盘1120及透平转子轮盘1322的中心部的方式配置，拉杆1600可以由一个或多个拉杆构成。拉杆1600的一侧端部紧固在位于最上游侧的压气机转子轮盘内，拉杆1600的另一侧端部则可以凭借固定螺母1450紧固。
拉杆1600的形态可以根据燃气轮机而形成各式各样的结构，因此不必限定于图2所揭示的形态。亦即，可以如图所示地成为一个拉杆贯穿转子轮盘的中央部的形态，也可以是多个拉杆在圆周上配置的形态，也可以将其混用。
虽然没有图示，但燃气轮机的压气机为了将流体压力被提高后进入燃烧室入口的流体流动角和设计流动角对齐而可以在扩压器(diffuser)的下一个位置安装发挥导翼作用的静叶片，将其称为消涡器(deswirler)。
燃烧室1200使流入的压缩空气和燃料混合并燃烧而生成高能量的高温高压燃烧气体，通过等压燃烧过程将燃烧气体温度提高到燃烧室及透平零件能承受的耐热极限。
在以壳体(shell)形态形成的外壳内可以排列多个构成燃气轮机的燃烧***的燃烧室，该燃烧室包括包含燃料喷射喷嘴等的燃烧装置(Burner)、形成燃烧腔的燃烧室火焰筒(Combuster Liner)以及作为燃烧室与透平的连接部的过渡段(Transition Piece)而构成。
具体地说，火焰筒提供燃烧空间，该燃烧空间使燃料喷嘴所喷射的燃料和压气机的压缩空气混合后燃烧。该火焰筒可以包括：筒体，提供燃烧空间，其使和空气混合的燃料燃烧；导流衬套(flow sleeve)，包裹筒体，形成环形空间。而且，燃料喷嘴结合在火焰筒的前端，点火器则结合在侧墙。
另一方面，火焰筒的后端连接有过渡段以便将凭借点火器燃烧的燃烧气体往透平侧移送。该过渡段为了避免被燃烧气体的高温毁损而由压气机所供应的压缩空气冷却外墙部。
为此，过渡段设有用于冷却的孔以便将空气喷射到内部，压缩空气通过孔冷却了内部的本体后往火焰筒侧流动。
冷却了前述过渡段的冷却空气则在火焰筒的环形空间流动，在导流衬套的外部，压缩空气通过设于导流衬套的冷却孔作为冷却空气被供应而和火焰筒的外墙碰撞。
另一方面，出自燃烧室的高温高压燃烧气体被供应到前述透平1300。所供应的高温高压燃烧气体膨胀而碰撞透平的旋转翼并给予反动力引起旋转扭矩，如此得到的旋转扭矩则经过前述扭矩管传递到压气机，超过了用于驱动压气机所需动力的动力则用来驱动发电机等。
透平1300的结构和压气机基本相同。亦即，透平1300也具备和压气机1100的转子相似的透平转子1320。因此，透平转子1320包括透平转子轮盘1322、和由其以辐射状配置的多个透平动叶片1324。透平动叶片1324也能以燕尾之类的方式结合在透平转子轮盘1322。
与此同时，透平转子轮盘1322的透平动叶片1324之间也具备固定在透平壳体1312的多个透平静叶片1314，而导引通过了透平动叶片1324的燃烧气体的流动方向。此时，为了和相当于旋转体的透平转子120进行区别，相当于固定体的透平壳体1312与透平静叶片1314也能以较为泛称的透平定子1310予以定义。
通过结合在透平静叶片1314的内侧端部与外侧端部的端壁(endwall)即静叶片夹持件1313，将透平静叶片1314固定地安装于外壳内。与此相反，在和旋转的透平动叶片1324的外侧端部相对的外壳内侧位置，以和透平动叶片1324的外侧端部形成预设间隙的方式安装环形片块110。即，环形片块110与透平动叶片1324的外侧端部之间的间隙构成叶尖间隙(Tip clearance)。
图4是示出本发明一个实施例的透平动叶片叶尖间隙控制装置外观的立体图，图5是将图4所示的一个连杆件周围放大示出的立体图，图6是以经过图4所示的多个旋转轴的平面剖切的剖视图，图7是将图6所示的从连杆件到多个环形片块为止的部位的周围放大示出的立体图。
本发明一个实施例的透平动叶片叶尖间隙控制装置100包括：透平壳体，引导燃烧气体流动；致动环130，可旋转地安装于透平壳体的外侧；多个透平动叶片1324，可旋转地安装于透平壳体内部；多个环形片块110，安装成围绕多个透平动叶片的前端部并且和该前端部之间具有预设间隙；多个旋转轴160，一端部连接到多个环形片块，另一端部则沿半径方向延伸到透平壳体的外部；连杆件150，凭借致动环的圆周方向旋转运动使旋转轴旋转；及推顶件170，设于旋转轴的内侧端部，凭借旋转轴的旋转使环形片块往半径方向内侧移动。
图4概略地示出了围绕一组环形片块的透平壳体，该透平壳体可以是图2中围绕透平壳体1312的透平区段1300的外部壳体部分。透平壳体可以结合到一对支持架而得到支持。
致动环130能旋转地安装于透平壳体的外侧。致动环130可以得到安装于透平壳体的外周面并且支持致动环的内周面的多个滚柱轴承135的支持。致动环130的内周面可以形成有使多个滚柱轴承135的滚柱局部***并给予支持的槽。如图6所示，多个滚柱轴承135能以预设间距在透平壳体的上半部配置3个、在下半部配置3个。
如图6与图7所示，可以将多个环形片块110安装于一个片块构件120。在优选实施例中，能沿圆周方向安装8个片块构件120并且在各片块构件120分别安装4～6个环形片块110。
多个旋转轴160的一端部可以连接到多个环形片块110而另一端部则沿半径方向延伸到透平壳体的外部。具体地说，旋转轴160的外侧端部通过连杆件150连接到致动环130，旋转轴160的内侧端部结合到推顶件170，推顶件170结合到片块构件120而连接到结合于片块构件120的多个环形片块110。
如图5所示，连杆件150可旋转地连接在致动环130与旋转轴160之间，可以凭借致动环130的圆周方向旋转运动来使旋转轴160旋转。
如图7所示，推顶件170设于旋转轴160的内侧端部并且凭借旋转轴160的旋转使环形片块110往半径方向内侧移动。若环形片块110往半径方向内侧移动，则可以减少透平动叶片的叶尖间隙。
如图4所示，致动环130可以凭借安装在透平壳体外侧的致动器140在预设角度范围进行正转、反转。致动器140可安装于托架，该托架固定在支持透平壳体的一对支持架的一侧。致动器140能以凭借电气马达或液压马达使致动杆145进行直线往复运动的方式构成。致动杆145的一端可转动地连接到致动器140而另一端可转动地连接到致动环130。因此，若致动器140运行，则致动杆145推动致动环130的一端部而使得致动环130旋转预设角度。
如图5所示，连杆件150可以在致动环130与多个旋转轴160外侧端之间以对旋转轴160及致动环130呈偏心的方式连接。为此，可以在旋转轴160的外侧端具备偏心件156，该偏心件156以和旋转轴一起旋转的方式结合，并且以垂直于旋转轴的方向延伸并且在端部以可旋转的方式连接连杆件150。
偏心件156的一端以不相对旋转的方式结合到旋转轴160的外侧端部，若偏心件156被连杆件150驱动而旋转，则结合在偏心件156的旋转轴160可旋转。
如图7所示，旋转轴160也可以不是整体作为一个构件形成，而是旋转轴上部以独立的零件构成后结合到旋转轴下部。因此，偏心件156结合到旋转轴上部的上端，旋转轴上部则能旋转地安装于结合到透平壳体的半径方向外侧的轴承盖162。
推顶件170也能以一个构件形成，但也可以在推顶件170的半径方向内侧端部外周面和作为另一个零件的连接件结合并且使结合件结合到连接件的半径方向内侧。因此，推顶件170的结合件的内侧端部能结合到片块构件120。
如图6与图7所示，本发明的叶尖间隙控制装置还可以包括：轴承座180，安装于环形片块110的外侧，以供推顶件170通过的方式安装；和螺旋衬套190，以供推顶件170通过的方式安装于轴承座的中心，而当推顶件170旋转时使推顶件170沿半径方向移动。
轴承座180可以凭借后述的一对弹性复原装置200安装到旋转轴160与片块构件120之间。轴承座180的中心可以形成有使旋转轴160的下端部与推顶件170通过的贯通孔。
螺旋衬套190以中心形成有使推顶件170通过的贯通孔的圆盘形态形成，可安装于推顶件170的中间外周面。
旋转轴160下端部***推顶件170的上部内侧，推顶件170以能相对于旋转轴160沿轴方向移动但无法相对于旋转轴160进行相对旋转的方式连接，而能够和旋转轴160一起旋转。为此，在旋转轴160下端部的外周面沿长度方向形成有多个槽，推顶件170的上端部内周面则可以形成有对应旋转轴160的槽的多个突出肋。因此，旋转轴160与推顶件170一起旋转并且推顶件170能相对于旋转轴160沿轴方向移动。
螺旋衬套190还可以包括形成于中央部贯通孔周围下部面的螺旋凸轮部197，推顶件170在外周面可以包括和螺旋凸轮部197可滑动地结合的螺旋肋部179。螺旋凸轮部197能以对应螺旋肋部179的方式由具有预设节距的螺纹形态构成。因此，当推顶件170和旋转轴160一起旋转时，推顶件170凭借螺旋衬套190往片块构件120侧移动而使得片块构件120和与其结合的环形片块110往半径方向内侧移动。
另一方面，本发明的叶尖间隙控制装置还可以包括一对弹性复原装置200，其安装于轴承座180的两侧与环形片块110之间，凭借收缩的复原力将环形片块110往半径方向外侧拽拉而使得间隙保持在预设值以上。
如图7所示，弹性复原装置200包括：安装轴202，一端结合到环形片块110而另一端结合到轴承座180；弹簧安装件206，凭借结合件204固定到轴承座180，形成有使安装轴202通过的贯通孔；和弹簧208，一端结合到环形片块110而另一端则结合到弹簧安装件206，配置在安装轴202周围。
轴承座180包括形成有使旋转轴160与推顶件170通过的贯通孔的毂部、和形成有使多个安装轴202***而予以安装的多个贯通孔的翼部，整体上则能以圆盘形态形成。毂部可比翼部更厚地形成。
可以安装2个安装轴202，一端通过螺纹紧固方式结合到环形片块110，另一端则***轴承座180而结合。安装轴202可以给予支持而阻止安装于其周围的弹簧208脱离。一对安装轴202可安装成平行于旋转轴160及推顶件170。
弹簧安装件206以小于轴承座180的圆盘形态形成，其可以紧固到结合件204的下端部而固定，该结合件204则***到形成于轴承座180外侧部的贯通孔而结合。在弹簧安装件206的中心形成有使安装轴202通过的贯通孔，在贯通孔的周围则可以形成有使弹簧208的上端结合的结合槽。
弹簧208的一端结合到形成于环形片块110的结合槽而另一端则结合到弹簧安装件206的结合槽，弹簧208可以是配置在安装轴202周围的螺旋弹簧。在致动环130与旋转轴160不旋转的状态下，弹簧208向收缩的方向发挥复原力而牵拉片块构件120及多个环形片块110，从而使得叶尖间隙保持在预设间隙以上。
图8是示出多个环形片块结合到片块构件的立体图，图9是将图8所示的左侧面部位放大示出的立体图，图10是示出2个片块构件相接部位的立体图。
多个环形片块110以下述方式配置，即，在沿着圆周方向排列的8个片块构件120上各自安装4～6个环形片块110，推顶件170可以结合到各片块构件120。为此，如图8所示，各片块构件120的外周面可以形成有供推顶件170的端部以能够沿着半径方向移动的方式***的孔、和供弹性复原装置200的一对安装轴202结合的一对紧固孔。
图6～图8所示实施例中在各片块构件120安装了4个环形片块110，但也可以在各片块构件120安装6个环形片块110。在圆周上配置8个片块构件120时，一个片块构件120在360度的圆周上各自占有45度。配置8个片块构件120时，前述连杆件150、旋转轴160、推顶件170、弹性复原装置200等也会各自配置8个。
而且，如图8至图10所示，多个片块构件120还可以包括：密封板210，安装于8个片块构件120中两个片块构件120的圆周方向侧面之间而防止燃气泄漏；和定位销220，安装成跨在两个片块构件120的圆周方向侧面之间而使得两个片块构件120在半径方向同时移动。
密封板210安装到两个片块构件120的侧面与两个环形片块110的侧面之间，从而尤其在叶尖间隙变大时能防止燃烧气体在两个环形片块110之间的间隙泄漏。密封板210可以由耐高温的不锈钢材质构成，能以经过了表面处理的部件制作以便减少磨耗与摩擦。
密封板210可以包括沿着透平的轴方向较长地形成并配置于环形片块110侧面的横向部、和从横向部向半径方向外侧延伸并且配置于片块构件120侧面的纵向部。至少在两个片块构件120的侧面形成有供密封板210的纵向部***的槽而能够安装纵向部。在两个环形片块110的侧面也形成有供密封板210的横向部***的槽而能够安装横向部。
密封板210的圆周方向一侧固定在一侧的片块构件120，另一侧则以具有非常小的公差的方式***另一侧的片块构件120而被组装。可以根据热膨胀之类的因素设定密封板210的宽度和厚度。
可以在两个片块构件120之间的侧面将2个定位销220***到形成于密封板210的纵向部之间的2个插槽而安装定位销220。定位销220的一侧以过盈配合方式***一侧片块构件120的插槽而固定，另一侧则能以具有非常小的公差的方式***另一侧片块构件120的插槽而被组装。2个定位销220安装成两侧部跨在两个片块构件120的侧面，从而能使两个片块构件120在半径方向同时全体移动。
根据本发明，运行燃气轮机时在过渡区段凭借弹性复原装置将叶尖间隙设定得大，在正常状态下通过运行致动器而将多个透平动叶片叶尖间隙全体减少到最佳状态而能够提高燃气轮机的效率。
前文说明了本发明的一个实施例，但本发明所属技术领域中具备一般知识者能在不脱离权利请求范围所记载的本发明精神的范畴内通过对构成要素的附加、修改、删除或添加等方式将本发明多样化地修改及变化，这些都应当包含于本发明的权利范围内。
符号说明
1000：燃气轮机 1010：外壳
1100：压气机 1110：压气机动叶片
1112：燕尾部 1120：压气机转子轮盘
1200：燃烧室 1300：透平
1310：透平定子 1312：透平壳体
1313：静叶片夹持件 1314：透平静叶片
1320：透平转子 1322：透平转子轮盘
1324：透平动叶片 1400：扩压器
1450：固定螺母 1500：扭矩管单元
1600：拉杆
100：叶尖间隙控制装置
110：环形片块 120：片块构件
130：致动环 135：滚柱轴承
140：致动器 145：致动杆
150：连杆件 156：偏心件
160：旋转轴 162：轴承盖
170：推顶件 179：螺旋肋部
180：轴承座 190：螺旋衬套
197：螺旋凸轮部 200：弹性复原装置
202：安装轴 204：结合件
206：弹簧安装件 208：弹簧
210：密封板 220：定位销

Claims (36)

1.一种透平动叶片叶尖间隙控制装置，其特征在于，
包括：
透平壳体，引导燃烧气体流动；
致动环，能够旋转地安装于所述透平壳体的外侧；
多个透平动叶片，能够旋转地安装于所述透平壳体内部；
多个环形片块，安装成围绕所述多个透平动叶片的前端部并且和该前端部之间具有预设间隙；
多个旋转轴，一端部连接到所述多个环形片块，另一端部则沿半径方向延伸到所述透平壳体的外部；
连杆件，凭借所述致动环的圆周方向旋转运动而使所述旋转轴旋转；
推顶件，设于所述旋转轴的内侧端部，凭借所述旋转轴的旋转而使所述环形片块往半径方向内侧移动，
轴承座，安装于所述环形片块的外侧，并且安装成供所述推顶件通过；和
螺旋衬套，以供所述推顶件通过的方式安装于所述轴承座的中心，所述推顶件旋转时使所述推顶件沿半径方向移动，
所述旋转轴下端部***于所述推顶件的上部内侧，所述推顶件相对于所述旋转轴以能够沿轴方向移动但无法相对于所述旋转轴进行相对旋转的方式连接，从而和所述旋转轴一起旋转，
所述螺旋衬套包括形成于中央部贯通孔周围下部面的螺旋凸轮部，
所述推顶件在外周面包括和所述螺旋凸轮部能够滑动地结合的螺旋肋部。
2.根据权利要求1所述的透平动叶片叶尖间隙控制装置，其特征在于，
所述致动环凭借安装在所述透平壳体外侧的致动器而在预设角度范围进行正转和反转。
3.根据权利要求2所述的透平动叶片叶尖间隙控制装置，其特征在于，
所述连杆件在所述致动环与所述多个旋转轴外侧端之间以对所述旋转轴及致动环呈偏心的方式连接。
4.根据权利要求3所述的透平动叶片叶尖间隙控制装置，其特征在于，
在所述旋转轴的外侧端具备偏心件，该偏心件和所述旋转轴以一起旋转的方式结合，并且沿垂直于所述旋转轴的方向延伸并且在端部以能够旋转的方式连接所述连杆件。
5.根据权利要求1所述的透平动叶片叶尖间隙控制装置，其特征在于，
还包括一对弹性复原装置，其安装于所述轴承座的两侧与所述环形片块之间，凭借收缩的复原力将所述环形片块往半径方向外侧拽拉而使得间隙保持在预设值以上。
6.根据权利要求5所述的透平动叶片叶尖间隙控制装置，其特征在于，
所述弹性复原装置包括：安装轴，一端结合到所述环形片块而另一端则结合到所述轴承座；弹簧安装件，凭借结合件固定到所述轴承座，形成有供所述安装轴通过的贯通孔；和弹簧，一端结合到所述环形片块而另一端则结合到所述弹簧安装件，配置在所述安装轴周围。
7.根据权利要求1所述的透平动叶片叶尖间隙控制装置，其特征在于，
还包括安装于所述透平壳体的外周面并支持所述致动环的内周面的多个滚柱轴承。
8.根据权利要求1所述的透平动叶片叶尖间隙控制装置，其特征在于，
所述多个环形片块配置成：在沿着圆周方向排列的8个片块构件上各自安装4~6个环形片块，
所述推顶件结合到各片块构件。
9.根据权利要求8所述的透平动叶片叶尖间隙控制装置，其特征在于，
还包括：
密封板，安装于所述8个片块构件中两个片块构件的圆周方向侧面之间而防止燃气泄漏；和
定位销，安装成跨在所述两个片块构件的圆周方向侧面之间而使得两个片块构件在半径方向上同时移动。
10.一种燃气轮机，其特征在于，
包括：
压气机，吸入外部空气并予以压缩；
燃烧室，在所述压气机所压缩的空气混合燃料后予以燃烧；
透平，在透平壳体内部安装有透平动叶片，凭借从所述燃烧室排出的燃烧气体使所述透平动叶片旋转；及
叶尖间隙控制装置，将形成于所述透平壳体与所述透平动叶片之间的叶尖间隙予以控制；
所述叶尖间隙控制装置包括：
透平壳体，引导燃烧气体流动；
致动环，能够旋转地安装于所述透平壳体的外侧；
多个透平动叶片，能够旋转地安装于所述透平壳体内部；
多个环形片块，安装成围绕所述多个透平动叶片的前端部并且和该前端部之间具有预设间隙；
多个旋转轴，一端部连接到所述多个环形片块，另一端部则沿半径方向延伸到所述透平壳体的外部；
连杆件，凭借所述致动环的圆周方向旋转运动而使所述旋转轴旋转；
推顶件，设于所述旋转轴的内侧端部，凭借所述旋转轴的旋转而使所述环形片块往半径方向内侧移动，
轴承座，安装于所述环形片块的外侧，并且安装成供所述推顶件通过；和
螺旋衬套，以供所述推顶件通过的方式安装于所述轴承座的中心，所述推顶件旋转时使所述推顶件沿半径方向移动，
所述旋转轴下端部***于所述推顶件的上部内侧，所述推顶件相对于所述旋转轴以能够沿轴方向移动但无法相对于所述旋转轴进行相对旋转的方式连接，从而和所述旋转轴一起旋转，
所述螺旋衬套包括形成于中央部贯通孔周围下部面的螺旋凸轮部，
所述推顶件在外周面包括和所述螺旋凸轮部能够滑动地结合的螺旋肋部。
11.根据权利要求10所述的燃气轮机，其特征在于，
所述致动环凭借安装在所述透平壳体外侧的致动器而在预设角度范围进行正转和反转。
12.根据权利要求11所述的燃气轮机，其特征在于，
所述连杆件在所述致动环与所述多个旋转轴外侧端之间以对所述旋转轴及致动环呈偏心的方式连接。
13.根据权利要求12所述的燃气轮机，其特征在于，
在所述旋转轴的外侧端设有偏心件，该偏心件和所述旋转轴以一起旋转的方式结合，并且沿垂直于所述旋转轴的方向延伸并且在端部以能够旋转的方式连接所述连杆件。
14.根据权利要求13所述的燃气轮机，其特征在于，
还包括一对弹性复原装置，其安装于所述轴承座的两侧与所述环形片块之间，凭借收缩的复原力将所述环形片块往半径方向外侧拽拉而使得间隙保持在预设值以上。
15.根据权利要求14所述的燃气轮机，其特征在于，
所述弹性复原装置包括：安装轴，一端结合到所述环形片块而另一端则结合到所述轴承座；弹簧安装件，凭借结合件固定到所述轴承座，形成有供所述安装轴通过的贯通孔；和弹簧，一端结合到所述环形片块而另一端则结合到所述弹簧安装件，配置在所述安装轴周围。
16.根据权利要求10所述的燃气轮机，其特征在于，
还包括安装于所述透平壳体的外周面并支持所述致动环的内周面的多个滚柱轴承。
17.根据权利要求10所述的燃气轮机，其特征在于，
所述多个环形片块配置成：在沿着圆周方向排列的8个片块构件上各自安装4~6个环形片块，
所述推顶件结合到各片块构件。
18.根据权利要求17所述的燃气轮机，其特征在于，
还包括：
密封板，安装于所述8个片块构件中两个片块构件的圆周方向侧面之间而防止燃气泄漏；和
定位销，安装成跨在所述两个片块构件的圆周方向侧面之间而使得两个片块构件在半径方向上同时移动。
19.一种透平动叶片叶尖间隙控制装置，其特征在于，
包括：
透平壳体，引导燃烧气体流动；
致动环，能够旋转地安装于所述透平壳体的外侧；
多个透平动叶片，能够旋转地安装于所述透平壳体内部；
多个环形片块，安装成围绕所述多个透平动叶片的前端部并且和该前端部之间具有预设间隙；
多个旋转轴，一端部连接到所述多个环形片块，另一端部则沿半径方向延伸到所述透平壳体的外部；
连杆件，凭借所述致动环的圆周方向旋转运动而使所述旋转轴旋转；
推顶件，设于所述旋转轴的内侧端部，凭借所述旋转轴的旋转而使所述环形片块往半径方向内侧移动，
轴承座，安装于所述环形片块的外侧，并且安装成供所述推顶件通过，
螺旋衬套，以供所述推顶件通过的方式安装于所述轴承座的中心，所述推顶件旋转时使所述推顶件沿半径方向移动，以及
一对弹性复原装置，其安装于所述轴承座的两侧与所述环形片块之间，凭借收缩的复原力将所述环形片块往半径方向外侧拽拉而使得间隙保持在预设值以上。
20.根据权利要求19所述的透平动叶片叶尖间隙控制装置，其特征在于，
所述致动环凭借安装在所述透平壳体外侧的致动器而在预设角度范围进行正转和反转。
21.根据权利要求20所述的透平动叶片叶尖间隙控制装置，其特征在于，
所述连杆件在所述致动环与所述多个旋转轴外侧端之间以对所述旋转轴及致动环呈偏心的方式连接。
22.根据权利要求21所述的透平动叶片叶尖间隙控制装置，其特征在于，
在所述旋转轴的外侧端具备偏心件，该偏心件和所述旋转轴以一起旋转的方式结合，并且沿垂直于所述旋转轴的方向延伸并且在端部以能够旋转的方式连接所述连杆件。
23.根据权利要求19所述的透平动叶片叶尖间隙控制装置，其特征在于，
所述旋转轴下端部***于所述推顶件的上部内侧，所述推顶件相对于所述旋转轴以能够沿轴方向移动但无法相对于所述旋转轴进行相对旋转的方式连接，从而和所述旋转轴一起旋转。
24.根据权利要求19所述的透平动叶片叶尖间隙控制装置，其特征在于，
所述弹性复原装置包括：安装轴，一端结合到所述环形片块而另一端则结合到所述轴承座；弹簧安装件，凭借结合件固定到所述轴承座，形成有供所述安装轴通过的贯通孔；和弹簧，一端结合到所述环形片块而另一端则结合到所述弹簧安装件，配置在所述安装轴周围。
25.根据权利要求19所述的透平动叶片叶尖间隙控制装置，其特征在于，
还包括安装于所述透平壳体的外周面并支持所述致动环的内周面的多个滚柱轴承。
26.根据权利要求19所述的透平动叶片叶尖间隙控制装置，其特征在于，
所述多个环形片块配置成：在沿着圆周方向排列的8个片块构件上各自安装4~6个环形片块，
所述推顶件结合到各片块构件。
27.根据权利要求26所述的透平动叶片叶尖间隙控制装置，其特征在于，
还包括：
密封板，安装于所述8个片块构件中两个片块构件的圆周方向侧面之间而防止燃气泄漏；和
定位销，安装成跨在所述两个片块构件的圆周方向侧面之间而使得两个片块构件在半径方向上同时移动。
28.一种燃气轮机，其特征在于，
包括：
压气机，吸入外部空气并予以压缩；
燃烧室，在所述压气机所压缩的空气混合燃料后予以燃烧；
透平，在透平壳体内部安装有透平动叶片，凭借从所述燃烧室排出的燃烧气体使所述透平动叶片旋转；及
叶尖间隙控制装置，将形成于所述透平壳体与所述透平动叶片之间的叶尖间隙予以控制；
所述叶尖间隙控制装置包括：
透平壳体，引导燃烧气体流动；
致动环，能够旋转地安装于所述透平壳体的外侧；
多个透平动叶片，能够旋转地安装于所述透平壳体内部；
多个环形片块，安装成围绕所述多个透平动叶片的前端部并且和该前端部之间具有预设间隙；
多个旋转轴，一端部连接到所述多个环形片块，另一端部则沿半径方向延伸到所述透平壳体的外部；
连杆件，凭借所述致动环的圆周方向旋转运动而使所述旋转轴旋转；
推顶件，设于所述旋转轴的内侧端部，凭借所述旋转轴的旋转而使所述环形片块往半径方向内侧移动，
轴承座，安装于所述环形片块的外侧，并且安装成供所述推顶件通过，
螺旋衬套，以供所述推顶件通过的方式安装于所述轴承座的中心，所述推顶件旋转时使所述推顶件沿半径方向移动，以及
一对弹性复原装置，其安装于所述轴承座的两侧与所述环形片块之间，凭借收缩的复原力将所述环形片块往半径方向外侧拽拉而使得间隙保持在预设值以上。
29.根据权利要求28所述的燃气轮机，其特征在于，
所述致动环凭借安装在所述透平壳体外侧的致动器而在预设角度范围进行正转和反转。
30.根据权利要求29所述的燃气轮机，其特征在于，
所述连杆件在所述致动环与所述多个旋转轴外侧端之间以对所述旋转轴及致动环呈偏心的方式连接。
31.根据权利要求30所述的燃气轮机，其特征在于，
在所述旋转轴的外侧端设有偏心件，该偏心件和所述旋转轴以一起旋转的方式结合，并且沿垂直于所述旋转轴的方向延伸并且在端部以能够旋转的方式连接所述连杆件。
32.根据权利要求28所述的燃气轮机，其特征在于，
所述旋转轴下端部***于所述推顶件的上部内侧，所述推顶件相对于所述旋转轴以能够沿轴方向移动但无法相对于所述旋转轴进行相对旋转的方式连接，从而和所述旋转轴一起旋转。
33.根据权利要求28所述的燃气轮机，其特征在于，
所述弹性复原装置包括：安装轴，一端结合到所述环形片块而另一端则结合到所述轴承座；弹簧安装件，凭借结合件固定到所述轴承座，形成有供所述安装轴通过的贯通孔；和弹簧，一端结合到所述环形片块而另一端则结合到所述弹簧安装件，配置在所述安装轴周围。
34.根据权利要求28所述的燃气轮机，其特征在于，
还包括安装于所述透平壳体的外周面并支持所述致动环的内周面的多个滚柱轴承。
35.根据权利要求28所述的燃气轮机，其特征在于，
所述多个环形片块配置成：在沿着圆周方向排列的8个片块构件上各自安装4~6个环形片块，
所述推顶件结合到各片块构件。
36.根据权利要求35所述的燃气轮机，其特征在于，
还包括：
密封板，安装于所述8个片块构件中两个片块构件的圆周方向侧面之间而防止燃气泄漏；和
定位销，安装成跨在所述两个片块构件的圆周方向侧面之间而使得两个片块构件在半径方向上同时移动。
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