本發(fā)明涉及一種用于控制渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的變距葉片的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)尤其包括wo-a2-2008/147023和us-a-3,066,488。

渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的變距定子葉片(也被稱為vsv，vsv是可變定子葉片的縮寫)通常由渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)的外部環(huán)形殼體支撐。每個(gè)葉片包括如下葉片，該葉片的徑向外端部通過具有基本圓形輪廓的板連接到圓柱形徑向樞軸，該圓柱形徑向樞軸限定葉片的旋轉(zhuǎn)軸線且在外部殼體的對(duì)應(yīng)的開口中旋轉(zhuǎn)。每個(gè)葉片的葉片徑向內(nèi)端部通常包括第二圓柱形樞軸，第二圓柱形樞軸沿葉片的旋轉(zhuǎn)軸線延伸且在壓氣機(jī)的內(nèi)部殼體的開口中旋轉(zhuǎn)。

每個(gè)葉片的外部樞軸的徑向外端部通過杠桿連接至控制環(huán)，控制環(huán)通過氣缸驅(qū)動(dòng)裝置或類似裝置圍繞外部殼體旋轉(zhuǎn)?？刂骗h(huán)的旋轉(zhuǎn)通過連接桿傳遞至葉片的外部樞軸且使得所述葉片圍繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。

渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的定子葉片的角節(jié)距旨在使壓氣機(jī)的幾何形狀適應(yīng)其操作點(diǎn)，尤其是優(yōu)化所述渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的效率和喘振裕度，以及減少渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)在不同飛行形態(tài)下的燃料消耗。

這些葉片中的每個(gè)葉片可以圍繞其軸線在第一“打開”或“完全打開”位置和第二“關(guān)閉”或“幾乎關(guān)閉”位置之間旋轉(zhuǎn)，在第一“打開”或“完全打開”位置，每個(gè)葉片大致平行于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的縱向軸線延伸，在第二“關(guān)閉”或“幾乎關(guān)閉”位置，葉片相對(duì)于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的軸線傾斜且因此減小通過葉片級(jí)的氣流截面。

控制環(huán)在圍繞其旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)必須被定心和引導(dǎo)。在現(xiàn)有技術(shù)中，外部殼體包括軌道，環(huán)的內(nèi)周可以與軌道摩擦地相互作用。殼體包括用于在軌道上支撐和引導(dǎo)的諸如襯墊的構(gòu)件。首先，襯墊用于通過調(diào)節(jié)襯墊/殼體間隙，確保環(huán)圍繞殼體的同心度，其次，襯墊用于限制在操作期間施加在運(yùn)動(dòng)件上的、變距葉片上的氣動(dòng)力引起的環(huán)的變形。

本發(fā)明提供了對(duì)該現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)方案，該改進(jìn)方案簡(jiǎn)單、有效且經(jīng)濟(jì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的變距葉片的控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括至少一組環(huán)形排列的變距葉片，變距葉片圍繞軸線延伸且每個(gè)變距葉片包括如下葉片，該葉片在其徑向外端部處連接至樞軸，樞軸限定葉片的大致徑向的旋轉(zhuǎn)軸線且樞軸通過杠桿連接至控制裝置，控制裝置圍繞所述軸線延伸，其特征在于，所述控制裝置包括由所述樞軸支撐的第一鏈接件和在所述第一鏈接件之間延伸的第二鏈接件，所述第一鏈接件和第二鏈接件大致在圍繞所述軸線的相同的圓周上延伸且彼此連接并連接至驅(qū)動(dòng)裝置。

來自現(xiàn)有技術(shù)的控制環(huán)因此被類似于鏈條的裝置替代，該裝置包括一系列鏈接件。第一鏈接件由連接至葉片的樞軸的杠桿支撐。第二鏈接件在第一鏈接件之間延伸并連接至第一鏈接件。裝配件連接至驅(qū)動(dòng)裝置，例如驅(qū)動(dòng)器。控制裝置的旋轉(zhuǎn)通過驅(qū)動(dòng)裝置開啟，通過在所述第一鏈接件之間延伸的第二鏈接件，將運(yùn)動(dòng)從第一鏈接件傳遞至與之相鄰的另一個(gè)第一鏈接件。因此，第二鏈接件可以用于使第一鏈接件的運(yùn)動(dòng)同步且因此使葉片圍繞其樞軸的軸線的旋轉(zhuǎn)同步。該技術(shù)使得能夠去除來自現(xiàn)有技術(shù)的引導(dǎo)襯墊，因此簡(jiǎn)化了系統(tǒng)且減小了質(zhì)量、成本以及其組裝過程中的調(diào)節(jié)。

實(shí)際上，對(duì)于環(huán)系統(tǒng)，本發(fā)明使得能夠通過消除首先葉片和其外部殼體以及其次環(huán)之間的不均勻膨脹來節(jié)省調(diào)節(jié)。在操作時(shí)，鏈接件和杠桿具有非常接近葉片和關(guān)聯(lián)的外部殼體的膨脹行為的膨脹行為，這有利于減小控制系統(tǒng)中的力。

根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)可以包括彼此獨(dú)立地或彼此對(duì)比地實(shí)施的以下特征中的一個(gè)或多個(gè)：

-第一鏈接件的數(shù)量等于第二鏈接件的數(shù)量，第二鏈接件的數(shù)量等于杠桿(或葉片)的數(shù)量；

-所述第一鏈接件與所述杠桿形成為單件；

-第一鏈接件和/或第二鏈接件中的每一個(gè)具有細(xì)長(zhǎng)形狀且通過其縱向端部連接至其他鏈接件；

-第一鏈接件通過樞軸和/或回轉(zhuǎn)接頭連接至第二鏈接件；

-第二鏈接件中的每一個(gè)具有大致彎曲的形狀，優(yōu)選地在與以所述軸線為中心的圓周大致相切的平面中具有大致彎曲的形狀；

-第一鏈接件為母型鏈接件，第二鏈接件為公型鏈接件；

-每個(gè)杠桿具有大致細(xì)長(zhǎng)的形狀且包括第一縱向端部和第二縱向端部，第一縱向端部用于連接至葉片的樞軸，第二縱向端部支撐所述第一鏈接件中的一個(gè)；

-杠桿中的至少一個(gè)包括用于連接至所述驅(qū)動(dòng)裝置的縱向延伸部；

-所述縱向延伸部包括通孔或槽，通孔或槽用于以滑動(dòng)的方式引導(dǎo)所述驅(qū)動(dòng)裝置的一個(gè)元件；以及

-所述驅(qū)動(dòng)裝置連接至兩組環(huán)形排列的變距葉片。

本發(fā)明還涉及一種渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括至少一個(gè)如上所述的系統(tǒng)。

附圖說明

通過閱讀參考附圖以非限制性示例的方式給出的以下描述，本發(fā)明將得到更好的理解，且本發(fā)明的其他細(xì)節(jié)、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚，在附圖中：

-圖1是渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的變距葉片級(jí)的軸向剖面的示意性局部半視圖；

-圖2是根據(jù)本發(fā)明的用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的變距葉片的控制系統(tǒng)的示意性局部立體圖；

-圖3是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的控制裝置的兩個(gè)鏈接件之間的連接的示意性放大圖；以及

-圖4是根據(jù)本發(fā)明的用于變距葉片的控制系統(tǒng)的一種變形的完全示意性的視圖。

具體實(shí)施方式

圖1以軸向剖面示意性地示出了渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)尤其是航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓壓氣機(jī)10的一部分，高壓壓氣機(jī)10具有多個(gè)級(jí)，每個(gè)級(jí)包括由渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的定子(未示出)支撐的環(huán)形排列的活動(dòng)葉片12以及環(huán)形排列的固定葉片14，固定葉片14形成由渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的定子的殼體16支撐的引導(dǎo)葉片組件，殼體16能夠調(diào)節(jié)葉片14的角定向以優(yōu)化壓氣機(jī)10中的氣流。

每個(gè)葉片14包括通過盤或“板”22連接的葉片18以及徑向外部圓柱形樞軸20，盤或“板”22垂直于殼體16的對(duì)應(yīng)的腔室26中的葉片的軸線24延伸。盤的徑向內(nèi)表面28與殼體的內(nèi)壁30對(duì)齊以便不會(huì)對(duì)抗氣流。

在現(xiàn)有技術(shù)中，每個(gè)葉片14的圓柱形樞軸20在殼體16的徑向圓柱形堆疊體32內(nèi)部延伸，每個(gè)葉片14的徑向外端部通過杠桿34連接至控制環(huán)36，控制環(huán)36圍繞殼體16且與驅(qū)動(dòng)裝置(未示出)關(guān)聯(lián)，從而能夠使所述樞軸圍繞殼體16的縱向軸線沿任一方向轉(zhuǎn)動(dòng)，以使得環(huán)形排列的葉片14圍繞其軸線24旋轉(zhuǎn)。

葉片14可圍繞其軸線24在完全關(guān)閉位置和完全打開位置之間旋轉(zhuǎn)。

在完全關(guān)閉位置，葉片的葉片18相對(duì)于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的縱向軸線傾斜，并且在所述葉片之間限定管道中的最小氣流截面。當(dāng)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)或怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，葉片14進(jìn)入該位置，壓氣機(jī)中的氣流的流速因此具有最小值。

在完全打開位置，葉片的葉片18基本平行于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的軸線延伸，使得葉片之間的氣流截面處于最大值。當(dāng)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)加足馬力運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，葉片14進(jìn)入該位置，壓氣機(jī)中的氣流的流速因此具有最大值。

在現(xiàn)有技術(shù)中，殼體16包括位于殼體16的外周的突出軌道38，突出軌道38用于使環(huán)36定心和引導(dǎo)環(huán)36，該軌道在本文中通過虛線示意性地顯示。每個(gè)環(huán)36圍繞其引導(dǎo)軌道或軌道38。附圖標(biāo)記j表示徑向間隙，徑向間隙設(shè)置在環(huán)36和環(huán)36的引導(dǎo)軌道或軌道38之間，提供冷氣。所述間隙j必須足夠大以允許殼體16熱膨脹，但不可能精確地調(diào)節(jié)葉片14的角位置。在控制系統(tǒng)的組裝過程中所述間隙j通過楔形件調(diào)節(jié)。

本發(fā)明通過用一系列鏈接件替換控制環(huán)，尤其能夠簡(jiǎn)化該技術(shù)。

圖2示出了本發(fā)明的實(shí)施方式。

控制裝置40包括一系列鏈接件40a、40b，鏈接件40a、40b在圍繞殼體16的縱向軸線a的相同的圓周上延伸，且鏈接件40a、40b大致端對(duì)端地設(shè)置且互相連接?？刂蒲b置40包括由杠桿34支撐的第一鏈接件40a和在第一鏈接件40a之間延伸的第二鏈接件40b。

每個(gè)杠桿34具有細(xì)長(zhǎng)的形狀且包括連接至葉片的樞軸20的第一縱向端部和連接至第一鏈接件40a的第二縱向端部。在這種情況下，每個(gè)杠桿34的第一端部包括開口42，葉片的樞軸20穿過開口42。杠桿34配置成連接至葉片以與葉片共同旋轉(zhuǎn)，且杠桿34可以包括位于其開口42的區(qū)域中的平坦部或類似裝置，該平坦部或類似裝置旨在與樞軸20相互作用以實(shí)現(xiàn)該結(jié)果。如從圖1中可以看出的，螺母可以旋擰在葉片的樞軸20的螺紋部上，以確保杠桿34與所述樞軸相對(duì)地固定。

在示出的示例中，每個(gè)杠桿34的第二端部與第一鏈接件40a形成為單件。

每個(gè)第一鏈接件40a具有細(xì)長(zhǎng)的形狀，第一鏈接件40a的細(xì)長(zhǎng)部分的軸線基本垂直于對(duì)應(yīng)的杠桿34的軸線。在這種情況下，每個(gè)第一鏈接件40a為母型且每個(gè)第一鏈接件40a包括位于其每個(gè)縱向端部處、用于連接至尤其是用于接合至與之相鄰的第二鏈接件40b的裝置。第一鏈接件40a的每個(gè)縱向端部形成母型u形夾，該母型u形夾包括彼此平行且相距一定距離的兩個(gè)凸耳44，所述凸耳44包括組裝開口，組裝開口具有接合第二鏈接件40b的大致徑向的軸線46。

在這種情況下，每個(gè)第二鏈接件40b具有細(xì)長(zhǎng)的且稍微彎曲的形狀。每個(gè)第二鏈接件40b在與以軸線a為中心的圓周大致相切的平面中彎曲。如從圖2中可以看出的，第二鏈接件40b的凹面全部沿相同的縱向方向定向。

在這種情況下，每個(gè)第二鏈接件40b為公型且每個(gè)第二鏈接件40b包括位于其每個(gè)縱向端部、用于連接至尤其是用于接合至與之相鄰的第一鏈接件40a的裝置。第二鏈接件40b的每個(gè)縱向端部形成公型u形夾，該公型u形夾包括凸耳47，凸耳47包括由上述軸線46穿過的開口。

優(yōu)選地，如圖3所示，第一鏈接件40a和第二鏈接件40b通過回轉(zhuǎn)接頭互相連接。每個(gè)回轉(zhuǎn)接頭包括外環(huán)48，外環(huán)48接合在且束縛在第二鏈接件40b的凸耳47的開口中且外環(huán)48包括球形內(nèi)部腔室，呈部分球形式的頭部50以旋轉(zhuǎn)的方式安裝在該腔室內(nèi)部。頭部50包括圓柱形腔室52，形成軸線46的指狀物穿過圓柱形腔室52，圓柱形腔室52的縱向端部分別固定至第一鏈接件40a的凸耳44。形成軸線46的指狀物優(yōu)選地安裝在腔室52中以形成滑動(dòng)樞軸。

杠桿34中的至少一個(gè)杠桿具有大于其他杠桿的縱向尺寸且該至少一個(gè)杠桿包括位于其上述第二縱向端部的一側(cè)上的縱向延伸部54，縱向延伸部54用于連接至驅(qū)動(dòng)裝置，更具體地，連接至示出的示例中的驅(qū)動(dòng)器56的活塞桿58。所述縱向延伸部54通過其自由端連接至驅(qū)動(dòng)桿58。

在這種情況下，驅(qū)動(dòng)器本體56具有母型驅(qū)動(dòng)桿58，母型驅(qū)動(dòng)桿58包括彼此平行且相距一定距離的兩個(gè)凸耳，所述凸耳44包括組裝開口，該組裝開口具有軸銷60。杠桿的延伸部54的自由端形成公型u形夾62，公型u形夾62包括具有開口的凸耳，軸銷60穿過該開口。圖3中示出的那種類型的回轉(zhuǎn)接頭可以用于將u形夾62連接至桿58。

當(dāng)組裝杠桿34和鏈接件時(shí)，由于沒有襯墊，所以簡(jiǎn)化了調(diào)節(jié)。葉片及其杠桿有角度地定位，且連接鏈接件，同時(shí)驗(yàn)證了葉片級(jí)中的角位置，同時(shí)驗(yàn)證了鏈接件的側(cè)面匹配預(yù)期結(jié)果的各種角位置。這種驗(yàn)證在原理上是已知的，但是在這種情況下，由于鏈接件，而沒有選擇襯墊，因此避免了調(diào)節(jié)操作。

在操作時(shí)，驅(qū)動(dòng)器56驅(qū)動(dòng)其活塞桿58，這導(dǎo)致杠桿34發(fā)生移位以及對(duì)應(yīng)的葉片14圍繞其樞軸20的軸線24旋轉(zhuǎn)。該旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過鏈接件40a、40b傳遞至相鄰的杠桿34以及其他杠桿34，因此使杠桿和葉片14的移位同步。在操作時(shí)，葉片和關(guān)聯(lián)的外部殼體的膨脹在杠桿和鏈接件中引起較小的力，通過良好的膨脹傳遞，杠桿和鏈接件的膨脹行為很好地匹配了所述殼體和葉片的膨脹行為，同時(shí)保持了預(yù)期的精度。來自于現(xiàn)有技術(shù)的某些控制環(huán)系統(tǒng)的膨脹中的慣性的影響被避免，這有利于在控制系統(tǒng)中使力的傳遞最小化，即使在膨脹的瞬態(tài)階段也有利于以均勻的方式保持精度。

根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)可以包括2至4個(gè)不同的驅(qū)動(dòng)裝置(驅(qū)動(dòng)器)。因此，該系統(tǒng)包括2至4個(gè)杠桿，這2至4個(gè)杠桿中的每一個(gè)杠桿配備有延伸部54。

在圖4中示意性地示出的變形中，驅(qū)動(dòng)裝置連接至環(huán)形排列的變距葉片或兩個(gè)級(jí)，環(huán)形排列的變距葉片或兩個(gè)級(jí)分別為上游64和下游66。

參照?qǐng)D2和圖3，上游環(huán)形排列64的變距葉片大致與以上描述的變距葉片相同。

下游環(huán)形排列66的變距葉片大致與上游環(huán)形排列64類似。只要不抵觸以下內(nèi)容，則以上關(guān)于圖2和圖3的描述適用于所述排列66。

下游排列66的杠桿34朝向上游排列64延伸。此外，第二鏈接件40b的凹面全部沿相同的縱向方向定向，該縱向方向與上游排列64的第二鏈接件的凹面的定向相反。

下游排列66的杠桿34中的至少一個(gè)杠桿具有大于其他杠桿的縱向尺寸，且該至少一個(gè)杠桿包括位于其與葉片相對(duì)的縱向端部的一側(cè)上的縱向延伸部54，縱向延伸部54用于連接至驅(qū)動(dòng)裝置，更具體地，用于連接至上述示例中的驅(qū)動(dòng)器56的活塞桿58。所述縱向延伸部54包括通槽或孔68，由驅(qū)動(dòng)桿58支撐的軸銷70以滑動(dòng)的方式安裝在通槽或孔68中。

在這種情況下，驅(qū)動(dòng)器56的本體具有母型驅(qū)動(dòng)器桿58，母型驅(qū)動(dòng)器桿58包括彼此平行且相距一定距離的兩個(gè)凸耳，所述凸耳包括用于安裝第一軸銷60和第二軸銷70的開口，第一軸銷60用于連接至上游排列64的杠桿34的延伸部54，第二軸銷70用于連接至下游排列66的杠桿34的延伸部。

在操作時(shí)，驅(qū)動(dòng)器或每個(gè)驅(qū)動(dòng)器56驅(qū)動(dòng)其活塞桿58，這導(dǎo)致兩組排列64、66的杠桿34發(fā)生移位以及連接至所述杠桿的葉片圍繞其樞軸的軸線旋轉(zhuǎn)?？?8使得將預(yù)期的角節(jié)距傳遞到排列66的葉片成為可能，這不同于排列64的葉片的情形。旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過鏈接件40a、40b傳遞至兩組排列64、66的相鄰的杠桿34和其他杠桿34，從而使杠桿和葉片14的移位同步。