專利名稱：用于調(diào)節(jié)燃氣渦輪發(fā)動機的流體流的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的示例性實施例大致涉及燃氣渦輪發(fā)動機，更具體地說，
本發(fā)明涉及用于調(diào)節(jié)燃氣渦輪發(fā)動機的流體流(fluid flow)的閥組件。
背景技術(shù)：
燃氣渦輪發(fā)動機典型地包括壓縮機、燃燒器和至少一個渦輪。壓 縮機可以壓縮空氣，此空氣可與燃料混合并被引導(dǎo)至燃燒器。之后， 該混合物可被燃燒，用于產(chǎn)生熱的燃燒氣體，此燃燒氣體可被引導(dǎo)至 渦輪。該渦輪可從燃燒氣體獲取能量，用于給壓縮機提供動力，以及 產(chǎn)生有用功，以促動飛機上的飛行器或給負載如發(fā)電機提供動力。
燃氣渦輪發(fā)動機典型地包括繞壓縮機和渦輪機周向地延伸的發(fā)
動機機罩。在至少一些已知的發(fā)動機中，多個聯(lián)接到此機罩的外表面 的管和閥用于將流體流從發(fā)動機的 一 個區(qū)域引導(dǎo)并用于發(fā)動機的
另一個區(qū)域，或者用于將流體流從發(fā)動機的一個區(qū)域排至發(fā)動機外。 例如，這樣的管和閥可形成環(huán)境控制系統(tǒng)(ECS)的 一部分。
至少一些已知的閥組件被用于控制高溫和Z或高壓的流體流。這樣 的閥組件包括聯(lián)接于管的相鄰部分之間的大致圓柱形的本體。此本體 包括閥密封機構(gòu)，其可選擇性地定位，以用于控制通過閥的流體流。 更具體地說，至少一些已知的閥包括位于本體的外部并聯(lián)接到閥密封 機構(gòu)上的活塞/圓柱(piston/cylinder)布置，用于提供必要的原動力以選 擇性地定位閥密封機構(gòu)。
因為活塞/圓柱裝置偏離主本體，所以，閥組件的重心典型地偏離 本體的中心線軸線一段距離。這樣的偏心(eccentric)的重心可能會導(dǎo)致 在發(fā)動機運轉(zhuǎn)過程中對閥組件、鄰接的管和支撐架的彎曲應(yīng)力。依賴于不同的應(yīng)用，活塞/圓柱裝置的實際體積和重量還可能在發(fā)動機設(shè)計 的管路線安排階段造成困難。
一些已知的閥組件已試圖通過在管上包括通向閥密封機構(gòu)的彎 曲部來克服這些問題。這一變化的目的是使得閥密封機構(gòu)定向成垂直 于活塞，以及使得傳遞力的銷垂直于活塞行程的方向。然而，這一設(shè)
計需要在活塞和閥密封機構(gòu)之間使用叉形架(wishbone)的布置。該叉 形架可能造成振動模式，導(dǎo)致不可接受的連接件磨損或部件應(yīng)力。該 叉形架還包括用于連接銷的槽，這會使灰塵和濕氣可進入促動器腔。

發(fā)明內(nèi)容
在一個示例性實施例中， 一種用于調(diào)節(jié)燃氣渦輪發(fā)動機的流體流 的方法可包括以下步驟提供具有開式閥(openvalve)、第一彎曲部和 第二彎曲部的流管(flow tube);使流體流過流管；促動活塞，使活塞 沿軸向運動；和，利用該活塞的軸向運動來關(guān)閉該閥。
在另 一個示例性實施例中， 一種用于調(diào)節(jié)燃氣渦輪發(fā)動機的流體 流的方法可包括以下步驟提供具有軸線和閥的流管，此閥具有軸， 該軸平行于該軸線，并偏離與其平行且經(jīng)過該軸線的一個平面；使流 體流過流管；促動活塞，使活塞沿軸向運動；利用該活塞的軸向運動 使該軸旋轉(zhuǎn)；和利用該軸的旋轉(zhuǎn)來改變該閥的位置。


圖1是示例性的燃氣渦輪發(fā)動機的底視圖。
圖2是閥組件的一個示例性實施例的透視圖。
圖3是閥組件的一個示例性實施例的外部部分的分解的透視圖。
圖4是閥組件的一個示例性實施例的內(nèi)部部分的分解的透視圖。
圖5是閥組件的一個示例性實施例的側(cè)視圖。
圖6是閥組件的一個示例性實施例沿圖5中的剖面線6-6的截面圖。圖7是圖示說明了一種用于調(diào)節(jié)流體流的方法的一個示例性實施 例的流程圖。
具體實施例方式
圖1是具有多個管102的燃氣渦輪發(fā)動機100的底視圖，管102 可包括一個或多個閥組件104。發(fā)動機100包括壓縮機106、燃燒器 108和渦輪110。發(fā)動機100還可包括另外的渦輪112和風(fēng)扇(fan)組件 114，如虛線所示。在一個示例性實施例中，管102和閥組件104可 形成瞬態(tài)排放系統(tǒng)(transient bleed system)l 16的一部分。更具體地說， 管102和閥組件104分別促進《)導(dǎo)和控制來自發(fā)動機100的 一個區(qū)域 的高溫和Z或高壓的流體流，以用于另一個區(qū)域。例如，在一個示例性 實施例中，流過管102和閥組件104的流體具有大于800°F的工作溫 度和/或大于300 PSI的工作壓力。
現(xiàn)在參見圖2-6,閥組件104可包括第一本體118,其可部分地 或完全地繞第二本體120。第一本體118和第二本體120可以為環(huán)狀 結(jié)構(gòu)，用于容納和支撐閥組件104的構(gòu)件。流管122可被支撐件124 支撐于第二本體120內(nèi)。第一本體118、第二本體120和流管122可 以具有本領(lǐng)域所知的任意直徑，并可以沿其長度而一直是同一直徑或
者可在一點或多個點處改變其直徑。支撐件124可以為本領(lǐng)域所知的 任意結(jié)構(gòu)，只要此結(jié)構(gòu)使得流管122能由于流過流管122的流體的溫 度和壓力變化而伸展或者收縮并能支撐引起振動的負載。在一個示例 性實施例中，支撐件124是成形的金屬片，其可以在第一末端126附 連于第二本體120，并在第二末端127附連于流管122。在一個示例 性實施例中，支撐件124可以形成為兩片或更多片，其中， 一片附連 在第二本體120的入口側(cè)，其中另一片附連在第二本體120的出口側(cè)。 流管122可包括具有入口 130的入口部分128,用于接收流過流 管122的流體，和具有出口 133的出口部分132,用于使流體流向流 管122的下游。閥134設(shè)置于流管122內(nèi)。閥134可以為本領(lǐng)域所知的任何類型的閥。在一個示例性實施例中，閥134是蝶形閥。閥134 可選擇性地定位于打開位置、關(guān)閉位置之間以及它們之間的任意位 置。軸136可將閥134連接到流管122并選擇性地定位閥134。軸136 可以穿過閥134并通過軸承組件138連接到流管122。軸136可以大 致垂直于第一本體118和第二本體120的軸線。軸136還可以偏離與 軸136平行并經(jīng)過第一本體118和第二本體120的中心的平面。
活塞組件140可用于促動軸136和閥134。活塞142可設(shè)置于第 一本體118和第二本體120之間。端口 144可連接到第一本體118， 用于提供促動流體給活塞142。端口 144可被定位使得流體的壓降減 小。多個密封件146可設(shè)置于靠近活塞142,用于密封促動腔148。 促動腔148可填充促動流體，用于促動閥134?；钊?42可連接到活 塞桿150。襯套151可被設(shè)置于所述活塞桿150周圍。襯套15可引 導(dǎo)和密封活塞桿150?；钊麠UU形夾(clevis)152可在與活塞142相反 的一端設(shè)置于活塞桿150上?；钊?42、活塞桿150、襯套151和活 塞桿U形夾152可以被布置成平行于第一本體U8和第二本體120的 軸線。連桿臂154在一端可以通過銷156連接到活塞桿U形夾150上， 在另一端通過銷157連接到軸曲臂(axle crank arm)158。軸曲臂158可 連接到軸136的一端。軸曲臂158可被連接成使得當軸曲臂158旋轉(zhuǎn) 時，軸136也旋轉(zhuǎn)?；钊M件140可具有第二活塞桿164,其離活塞 桿150成180度地設(shè)置，從而可以平衡活塞142周圍的活塞力?；钊?桿164可通過與以上所述相似的布置連接到活塞142。襯套165、活 塞桿U形夾166、連桿臂168和軸曲臂170可與活塞桿164相關(guān)聯(lián)。 活塞桿150，164各自可將活塞142的直線力轉(zhuǎn)換為軸136的旋轉(zhuǎn)力， 使得軸136旋轉(zhuǎn)，從而使得閥134根據(jù)活塞142的運動打開或關(guān)閉。
流管122可包括第一彎曲部172和第二彎曲部174。第一彎曲部 172可允許軸136定位成偏離經(jīng)過活塞桿150和164的平面。第二彎 曲部174可允許閥134居中地置于活塞桿150和164之間。這就允許 軸曲臂158和170與活塞桿150和164大致對準。這樣的布置可使得軸136和活塞桿150,164之間直接地連接，而不需要叉形架組件。
傳感器176可設(shè)置于鄰近活塞組件140。傳感器176可被設(shè)置成 使得它檢測活塞142的位置，以便提供反饋給發(fā)動機關(guān)于閥134的位 置的信息。任何本領(lǐng)域所知的位置傳感器都可被使用。在一個示例性 實施例中，可使用線性可變差動傳感器(LVDT)。傳感器176可利用L 形支架附連于活塞桿150,162上。應(yīng)該注意到，可以采用任何附連布 置，只要傳感器能夠檢測活塞142的位置。
如圖7所示，在使用中，在步驟200，流體可流過流管122的入 口 130。在步驟202,流體可在流管122內(nèi)于第一彎曲部172處改變 方向。在步驟204，流體可在流管122內(nèi)于第二彎曲部174處再次改 變方向。在步驟206,促動流體可從端口 144流至促動腔148。可使 用本領(lǐng)域所知的任何促動流體。在步驟208，促動流體將促使活塞142 沿軸向地移向閥134。在步驟210，活塞桿150,164和活塞桿U形夾 152,166也將隨著活塞142的運動而沿軸向地移向閥134。在步驟212， 直線力還可通過連桿臂154,168被傳送至軸曲臂158,170。在步驟214， 軸曲臂158,170的直線力將被作為旋轉(zhuǎn)力而傳遞至軸136,從而使得 軸136和附連的閥134旋轉(zhuǎn)。閥34可被促動而從打開變至關(guān)閉、從 關(guān)閉變至打開或它們之間的位置。第二端口 180可提供促動流體給促 動腔148,使得端口 144作為出口使用，從而使得閥134關(guān)閉。閥134 可以因多個原因被促動，包括但不限于，失速情況、重新分配高壓流 至發(fā)動機后部、至燃燒器的更低的入口壓力、發(fā)動機防冰、機翼防冰、 控制葉片端間隙、提供空氣給環(huán)境控制系統(tǒng)和/或飛機上輔助動力單元 或它們的任意組合。初始位置可以為打開的或關(guān)閉的。由于活塞142、 活塞桿150、活塞桿U形夾152、連桿臂154和軸曲臂158是軸向地 對準的，因此，傳遞至軸和閥的力可以更為直接和平衡，從而減小了 施加于閥的瞬態(tài)力。
本說明書公開了示例性實施例，包括最佳實施方式，以使得任何 本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠制造及使用這些示例性實施例?？扇〉脤＠?br> 7范圍由權(quán)利要求限定，并可能包括本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠想到的其它 實例。如果這些其它實例具有不偏離權(quán)利要求的書面語言的結(jié)構(gòu)要 素，或者如果它們包括與權(quán)利要求的書面語言無實質(zhì)性差別的等同結(jié) 構(gòu)要素，則它們都屬于權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種用于調(diào)節(jié)燃氣渦輪發(fā)動機的流體流的方法，包括提供流管(122)，其具有開式閥(134)、第一彎曲部(172)和第二彎曲部(174)；使流體流過所述流管(122)；促動活塞(142)，以便所述活塞(142)在軸向上運動；和利用所述活塞(142)的軸向運動關(guān)閉所述閥(134)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于調(diào)節(jié)流體流的方法，還包括 在所述第一彎曲部(172)處改變所述流體的流動方向。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于調(diào)節(jié)流體流的方法，還包括 在所述第二彎曲部(174)處改變所述流體的流動方向。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于調(diào)節(jié)流體流的方法，其特征在于， 所述活塞(142)由所述軸向運動提供直線力。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于調(diào)節(jié)流體流的方法，還包括 將所述直線力轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)力。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于調(diào)節(jié)流體流的方法，其特征在于， 所述旋轉(zhuǎn)力使所述閥(134)關(guān)閉。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于調(diào)節(jié)流體流的方法，還包括 檢測所述活塞(142)的位置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于調(diào)節(jié)流體流的方法，還包括 促動所述活塞(142)，以便所述活塞(142)在相反方向上運動。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于調(diào)節(jié)流體流的方法，還包括 利用所述活塞(142)在相反方向上的運動打開所述閥(134)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于調(diào)節(jié)流體流的方法，還包括 提供促動流體給促動腔(148),以便促動所述活塞(142)。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于調(diào)節(jié)燃氣渦輪發(fā)動機的流體流的方法和裝置。具體而言，本發(fā)明提供了一種用于調(diào)節(jié)燃氣渦輪發(fā)動機的流體流的方法。具體而言，其可包括以下步驟提供具有開式閥(134)、第一彎曲部(172)和第二彎曲部(174)的流管(122)；使流體流過流管(122)；促動活塞(142)使活塞(142)軸向運動；和利用活塞(142)的軸向運動來關(guān)閉閥(134)。
文檔編號F02C9/16GK101520002SQ200910118440
公開日2009年9月2日 申請日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月29日
發(fā)明者M·D·斯溫福德 申請人:通用電氣公司