阅读说明：本技术 一种旋流角可调的变几何旋流器 (Variable geometry swirler with adjustable swirl angle ) 是由 杨家龙 郑洪涛 孔龙 游滨川 李奥宇 巩耀禛 赵宁波 李智明 于 2019-11-08 设计创作，主要内容包括：本发明属于燃气轮机技术领域,具体涉及可以改变二级旋流叶片角度的一种旋流角可调的变几何旋流器。本发明包括一级旋流器1,二级旋流器2,二级旋流器叶片30,旋转顶轴40,二级旋流器的外壁5以及传动盘6,二级旋流器叶片30以可旋转方式安装于一级旋流器1的外壁与二级旋流器2的外壁之间。所述二级旋流器叶片30的顶边和底边相应位置处分别具有上轴孔31和下轴孔34,所述一级旋流器1的环形壁21外表面上周向均匀地设置有向外突出的旋转底轴22。本发明的二级旋流器叶片可以转动一定角度,从而改变旋流器叶片角,改善燃气轮机燃烧室变工况性能,并且结构简单,易于加工。(The invention belongs to the technical field of gas turbines, and particularly relates to a variable geometry swirler with an adjustable swirl angle, wherein the variable geometry swirler can change the angle of a secondary swirl vane. The cyclone separator comprises a primary cyclone 1, a secondary cyclone 2, secondary cyclone blades 30, a rotating top shaft 40, an outer wall 5 of the secondary cyclone and a transmission disc 6, wherein the secondary cyclone blades 30 are rotatably arranged between the outer wall of the primary cyclone 1 and the outer wall of the secondary cyclone 2. The secondary cyclone vanes 30 are respectively provided with an upper shaft hole 31 and a lower shaft hole 34 at corresponding positions of the top edge and the bottom edge, and the outer surface of the annular wall 21 of the primary cyclone 1 is uniformly provided with a rotating bottom shaft 22 which protrudes outwards in the circumferential direction. The two-stage swirler vane can rotate a certain angle, so that the swirler vane angle is changed, the variable working condition performance of the combustion chamber of the gas turbine is improved, and the two-stage swirler vane has a simple structure and is easy to process.)

一种旋流角可调的变几何旋流器

技术领域

本发明属于燃气轮机技术领域，具体涉及可以改变二级旋流叶片角度的一种旋流角可调的变几何旋流器。

背景技术

燃气轮机变工况性能是评价燃气轮机优劣的重要指标。变工况时，燃气轮机燃烧室空气和燃油流量随之改变，这要求旋流器的掺混性能能够适应工况的变化。

传统旋流器的参数固定，不能跟随燃气轮机燃烧室工况变化进行相应调整，会在一定程度上降低掺混和燃烧效率，甚至会使得燃油喷射到燃烧室内壁面，从而烧蚀燃烧室，造成潜在危险。

除燃气轮机之外的其他设备的旋流器也有调整旋流角的需要，因此需要一种能够调节叶片的旋流角的旋流器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种旋流角可调的变几何旋流器。

本发明的目的是这样实现的：

一种旋流角可调的变几何旋流器，包括一级旋流器1，二级旋流器2，二级旋流器叶片30，旋转顶轴40，二级旋流器的外壁5以及传动盘6，二级旋流器叶片30以可旋转方式安装于一级旋流器1的外壁与二级旋流器2的外壁之间。

所述二级旋流器叶片30的顶边和底边相应位置处分别具有上轴孔31和下轴孔34，所述一级旋流器1的环形壁21外表面上周向均匀地设置有向外突出的旋转底轴22，所述旋转底轴22***所述二级旋流器叶片30底边的下轴孔34形成旋转配合，所述二级旋流器2的环形壁52上周向均匀地设置有向环形壁52内突出的旋转顶轴40，所述旋转顶轴40***所述二级旋流器叶片30的上轴孔31形成旋转配合，所述两个旋转配合使得所述二级旋流器叶片30能够围绕所述上轴孔31和所述下轴孔34的共同轴线33转动。

所述二级旋流器叶片30的顶边的一端具有轨迹轴32，所述传动盘6的环形壁62内壁面上设置有轨迹槽63，所述轨迹轴32***所述轨迹槽63中且能够沿着所述轨迹槽63滑动。

所述旋转顶轴40由六角头41、螺纹段42、转轴段43三部分组成，所述旋转顶轴40由外向内穿过螺纹孔53，所述螺纹段42与所述二级旋流器的外壁上的螺纹孔53形成螺纹配合，所述转轴部分43***所述二级旋流器叶片30的上轴孔31形成旋转配合,所述上轴孔31和下轴孔34设置于所述叶片30的顶边和底边的中部位置。

所述旋转底轴22焊接在所述一级旋流器1的外壁面上，所述旋转顶轴40的数量为10个，所述旋转底轴22的数量为10个。

本发明的有益效果在于：本发明的二级旋流器叶片可以转动一定角度，从而改变旋流器叶片角，改善燃气轮机燃烧室变工况性能，并且结构简单，易于加工。

附图说明

图1是一种旋流角可调的变几何旋流器的整体结构示意图；

图2是一种旋流角可调的变几何旋流器的一级旋流器示意图；

图3是一种旋流角可调的变几何旋流器的二级旋流器叶片示意图；

图4是一种旋流角可调的变几何旋流器的旋转顶轴示意图；

图5是一种旋流角可调的变几何旋流器的二级旋流器的外壁示意图；

图6是一种旋流角可调的变几何旋流器的传动盘示意图；

图7是一种旋流角可调的变几何旋流器的二级旋流器叶片相对于一级旋流器的安装示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

1.一级旋流器；2.二级旋流器；30.二级旋流器叶片；40.旋转顶轴；5.二级旋流器的外壁；6.传动盘；21.一级旋流器的环形壁；22.旋转底轴；31.上轴孔；32.轨迹轴；33.共同轴线；34.下轴孔；41.六角头；42.螺纹段；43.转轴段；51.二级旋流器外壁的法兰；52.二级旋流器的环形壁；53.螺纹孔；61.传动盘的法兰；62.传动盘的环形壁；63.轨迹槽。

本领域技术人员应当理解，附图中的元件仅仅是为了简单和清楚起见而示出的，而且不一定是按比例绘制的。例如，附图中某些元件的尺寸可能相对于其他元件放大了，以便有助于提高对本发明实施例的理解。

本发明可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，其中在所有附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分，而且用来进一步举例说明本发明的优选实施例和解释本发明的原理和优点。

在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不意图确定本发明的关键或重要部分，也不意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本发明提出了一种旋流角可调的变几何旋流器，包括：一级旋流器，二级旋流器，多个叶片，以及叶片角度调节装置，其中所述二级旋流器叶片以可旋转方式安装于所述一级旋流器的外壁与所述二级旋流器的外壁之间，所述叶片角度调节装置驱动所述二级旋流器叶片转动指定角度，从而改变所述二级旋流器叶片的旋流角。

进一步地，二级旋流器叶片的顶边和底边相应位置处分别具有上轴孔和下轴孔，一级旋流器的环形壁外表面上周向均匀地设置有向外突出的旋转底轴，所述旋转底轴***所述二级旋流器叶片底边的下轴孔形成旋转配合，二级旋流器的环形壁上周向均匀地设置有向环形壁内突出的旋转顶轴，所述旋转顶轴***所述二级旋流器叶片的上轴孔形成旋转配合，所述两个旋转配合使得所述二级旋流器叶片能够围绕所述上轴孔和所述下轴孔的共同轴线转动以改变旋流角。

进一步地，叶片角度调节装置包括与所述二级旋流器叶片联接的传动盘和驱动所述传动盘转动的液压装置，所述二级旋流器叶片的顶边的一端具有轨迹轴，所述传动盘的环形壁内壁面上设置有轨迹槽，所述轨迹轴***所述轨迹槽中且能够沿着所述轨迹槽滑动，当所述液压装置驱动传动盘转动指定的角度时，所述轨迹轴在所述的轨迹槽内滑动，从而带动所述二级旋流器叶片转动相应的角度。

进一步地，所述旋转顶轴由六角头、螺纹段、转轴段三部分组成，所述旋转顶轴由外向内穿过螺纹孔，所述螺纹段与所述二级旋流器的外壁上的螺纹孔形成螺纹配合，所述转轴部分***所述二级旋流器叶片的上轴孔形成旋转配合。

通过以下结合附图对本发明的最佳实施例的详细说明，本发明的这些以及其他优点将更加明显。

在下文中将结合附图对本发明的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本发明内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。

在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

下面给出的本发明的示例性实施例是运用于燃气轮机的旋流器，但本发明的旋流器不限于燃气轮机，而是可以运用于其他设备，满足变旋流角要求。如图1所示，本发明的优选实施例提供了一种旋流角可调的变几何旋流器，包括：一级旋流器1，二级旋流器2，多个叶片30，以及叶片角度调节装置。二级旋流器2与一级旋流器1同轴并包裹在一级旋流器1外，二级旋流器叶片30以可旋转方式安装在一级旋流器1和二级旋流器2之间的环形空间中，本优选实施例中的可旋转安装方式如下。

参见图2和图7显示的本发明优选实施例的一级旋流器1，其环形壁21的外壁面上周向均匀地设置多个旋转底轴22，旋转底轴22优选地通过焊接的方式固定在环形壁21的外壁面上，旋转底轴22的数量与二级旋流器叶片30的数量相同，比如10个。

参见图3，二级旋流器叶片30的顶边上具有上轴孔31，在底边上相应的位置具有下轴孔34，优选地，上轴孔31和下轴孔34可以设置在大约中部的位置，二者同轴，形成共同轴线33，下文将描述二级旋流器叶片30如何绕该共同轴线33转动。

参见图5，二级旋流器的外壁5通过法兰固定到本优选实施例的燃气轮机燃烧室，其环形壁52上周向均匀地设置有多个螺纹孔53，螺纹孔53的数量与二级旋流器叶片30的数量相同，比如10个。参见图4所示的旋转顶轴40，其包括六角头41、螺纹段42、转轴段43。安装时，旋转顶轴40由外向内穿过二级旋流器的环形壁52上的螺纹孔53，其螺纹段42与螺纹孔53中的螺纹配合，其转轴段43向二级旋流器的环形壁52内突出，***二级旋流器叶片30的上轴孔31，形成旋转配合，如图1所示。同时，一级旋流器1上的旋转底轴22***二级旋流器叶片30的下轴孔34，形成旋转配合，如图7所示。此时，二级旋流器叶片30能够绕旋转底轴22和旋转顶轴40所形成的共同轴线——亦即图3中所示的上轴孔31和下轴孔34所形成的共同轴线33——转动。

下面描述叶片角度调节装置如何驱动二级旋流器叶片30转动以改变旋流角。本优选实施例的叶片角度调节装置包括与二级旋流器叶片30联接的传动盘6和驱动传动盘6的液压装置(未图示)。传动盘6与二级旋流器叶片30的联接如下段所述。

参见图3，二级旋流器叶片30的顶边一端设置有轨迹轴32。再参见图6所示的传动盘，其环形壁62的内壁面上设置有轨迹槽63。安装时，上述二级旋流器叶片30上的轨迹轴32***所述轨迹槽63中且能够沿着所述轨迹槽63滑动。

调整旋流角时，传动盘6转动指定的角度，带动二级旋流器叶片30上的轨迹轴32在所述的轨迹槽63内滑动，从而带动二级旋流器叶片30绕前文所述的共同轴线33转动相应的角度。在本优选实施例中，传动盘6通过其法兰部分61与燃气轮机的液压装置(未图示)连接，从而通过液压装置来驱动传动盘6。

二级旋流器叶片30的转动，完成变工况情况下旋流器叶片角的调整，从而改变燃料和空气的混合状态、旋流状态，完成对燃烧室流场分布和燃烧特性的改变。

与现有技术相比较，本发明的优势在于：

本发明的二级旋流器叶片可以转动一定角度，从而改变旋流器叶片角，改善燃气轮机燃烧室变工况性能，并且结构简单，易于加工。

以上实施例仅作为本发明的示例性实施例，但是本发明并不限于运用在制燃气轮机燃烧室，而是可以运用于其他设备的旋流器，实现变旋流角的目的。

最后应说明的是：以上实施例仅用以示例性说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明及本发明带来的有益效果进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求的范围。