CN109844371B - 驱动叶片定向调节体的机构及包括该机构的飞行器涡轮机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于驱动第一构件(12)和第二构件(18)的机构(10)，该第一构件用于调节涡轮发动机扩散器的第一级(16)的叶片(14)的定向，该第二构件用于调节涡轮发动机扩散器的第二级(16)的叶片(20)的定向，该机构包括同时驱动第一调节构件(12)和第二调节构件(18)的单个驱动轮(24)以及布置在驱动轮(24)和两个调节构件(12，18)之间的齿轮组，其特征在于，齿轮组包括第一齿轮(30)，该第一齿轮与驱动轮(24)以及第一调节构件直接联接，并且该第一齿轮借助于二级齿轮(32)与第二调节构件联接，该二级齿轮与第二调节构件直接联接。

Description

驱动叶片定向调节体的机构及包括该机构的飞行器涡轮机

技术领域

本发明涉及一种用于驱动涡轮机导叶组件的多个级的叶片定向调节装置的机构。

本发明特别地涉及一种用于驱动两个调节装置的机构，该机构能够以一个调节装置相对于另一个调节装置的不同位移速度同时驱动两个调节装置。

背景技术

涡轮机的压缩机和/或涡轮由多个级构成，每个级包括气流导叶组件。

已知的是，可以根据涡轮机的运行条件改变导叶组件的叶片的定向，以优化该涡轮机的效率。

根据一个已知的实施例，借助于致动器来控制对导叶组件的叶片的定向的改变，该致动器包括控制轴，该控制轴与和每个叶片或叶片定向控制箱相关联的装置配合。

尽管使用单个轴来驱动两个导叶组件级的叶片可以限制涡轮机中的部件数量，但该系统的尺寸特别大，使得这种解决方案必须优选用于大型涡轮。

控制箱的使用可以适用于所有涡轮机的尺寸。然而，这种解决方案包括大量部件，并且这由于许多部件之间的积聚间隙和每个部件的变形而降低了系统的精度。

文献FR-3.025.577还公开了一种驱动机构，该驱动机构包括与两个调节装置相关联的单个齿轮和与齿轮啮合的两个齿轮级，每个齿轮级与调节装置相关联。

这种驱动机构相对地简单并且其尺寸有限。

然而，设置起来很复杂，因为两个齿轮级中的每一个必须相对于齿轮精确地定位，并且在涡轮机的运行期间，可以通过驱动机构的部件的不同膨胀来改变该相对位置。

本发明的目的在于公开一种用于叶片定向调节装置的驱动机构，该驱动机构结构紧凑，并且该驱动机构实施起来简单、可靠。

发明内容

本发明公开了一种用于第一调节装置和第二调节装置的驱动机构，该第一调节装置用于调节涡轮机的导叶组件的第一级的叶片的定向，该第二调节装置用于调节涡轮机的导叶组件的第二级的叶片的定向，

该驱动机构包括单个驱动轮，该单个驱动轮同时驱动第一调节装置和第二调节装置和齿轮组，该齿轮组布置在驱动轮和两个调节装置之间，

其特征在于，齿轮组包括第一齿轮，该第一齿轮与驱动轮以及第一调节装置直接联接，并且该第一齿轮通过二级齿轮与第二调节装置联接，该二级齿轮与第二调节装置直接联接。

使用与每个调节装置直接或非直接地联接的第一齿轮可以限制部件相对于彼此的定位困难。此外，该驱动机构具有有限数量的部件，因此减小驱动机构的质量。

优选地，第一齿轮与二级齿轮之间的传动比作为涡轮机中驱动轮的角位置的函数而变化。

优选地，驱动机构包括将第一齿轮与二级齿轮联接以改变传动比的装置。

优选地，联接装置非线性地改变传动比。

优选地，第一齿轮和二级齿轮的旋转轴线彼此平行并且彼此偏移小于两个轮的半径之和的距离，并且两个轮中的一个轮包括凹槽，并且另一个轮包括销，该销沿所述另一个轮的主轴线的轴向方向突出，销适配到凹槽中并且能够与凹槽配合以将扭矩从第一齿轮传递到二级齿轮。

优选地，凹槽形成在第一齿轮中，并且销由二级齿轮承载。

优选地，凹槽主要沿第一齿轮的主轴线的径向方向定向。

本发明还涉及一种飞行器涡轮机，该飞行器涡轮机包括两个导叶组件级，该两个导叶组件级中的叶片的定向能够被改变，其特征在于，每个导叶组件级包括用于调节所述导叶组件级中的叶片的定向的装置，两个调节装置在涡轮机内部围绕涡轮机的主轴线自由旋转并且由根据本发明的驱动机构驱动旋转。

优选地，每个调节装置包括与第一齿轮或二级齿轮联接的第一带齿部分，以及与由相关联的导叶组件级的每个叶片支撑的齿轮啮合的第二带齿部分。

优选地，第一带齿部分和第二带齿部分沿着涡轮机的主轴线位于调节装置的同一个端部上，并且位于彼此不同的两个径向尺寸处。

附图说明

在阅读下面给出的参考附图更容易理解的详细描述之后，本发明的其他特征和优点将变得更清楚，其中单个附图是根据本发明的驱动机构的图示。

具体实施方式

单个附图示出了用于调节涡轮机的导叶组件的第一级16中的叶片14的定向的装置12和调节涡轮机的导叶组件的第二级22中的叶片20的定向的装置 18的驱动机构10。

用于调节叶片14、20的定向的每个装置12、18由与导叶组件的每个级16、 22相关联的环构成，该环在涡轮机(未表示)中围绕涡轮机的主轴线自由地旋转运动。每个调节装置12、18的第一轴向端部12a、18a包括带齿部分，该带齿部分与由每个叶片14、20支撑的齿轮配合。

因此，调节装置12、18在涡轮机中的旋转导致与该调节装置相关联的导叶组件的级16、22的所有叶片14、20同时旋转。

当涡轮机的运行条件发生改变时，必须同时改变导叶组件的两个级16、22 的叶片14、20的定向，以优化涡轮机的性能。导叶组件的第一级16的叶片14 以与导叶组件的第二级22的叶片20的枢转角度不同的角度枢转。

调节装置12、18的驱动机构10被设计成同时驱动两个调节装置12、18 的运动，并且使得与导叶组件的第一级16相关联的第一调节装置12的位移幅度不同于与导叶组件的第二级22相关联的第二调节装置18的位移幅度。

为了同时驱动两个调节装置12、18，驱动机构10包括同时驱动两个调节装置12、18的单个驱动轮24和将单个驱动轮24连接到两个调节装置12、18 的齿轮组26。

齿轮组包括第一齿轮30，该第一齿轮直接联接到驱动轮24和第一调节装置12。

第一齿轮30还通过二级齿轮32联接到第二调节装置18。该二级齿轮32 直接联接到第二调节装置18。

因此，第一齿轮30和二级齿轮32彼此配合以将驱动力从驱动轮24传递到第二调节装置12。

为此，每个调节装置12、18的轴向端部12a、18b包括带齿部分44，该带齿部分与第一齿轮30或与该第一齿轮相关联的二级齿轮32配合。

在此情况下，并且非限制性地，导叶组件的第一级16的叶片14和第一齿轮30与第一调节装置12的、位于第一调节装置12的第一轴向端部12a上的两个带齿部分配合。为了实现这一点，第一调节装置12的每个带齿部分在彼此不同的径向位置处位于第一轴向端部12a上。

应当理解，本发明并不限于该实施例，并且导叶组件的第一级16的叶片 14和第一齿轮30可以与第一调节装置12的、位于第一调节装置12的第一轴向端部12a和第二轴向端部12b中的每个上的两个带齿部分配合。

导叶组件的第二级22的叶片20与第二调节装置18的、位于第一调节装置 18的第一轴向端部18a上的带齿部分配合。

由于二级齿轮32存在于第一齿轮30和第二调节装置18之间，因此驱动轮 24和第二调节装置18之间的传动比不同于驱动轮24和第一调节装置12之间的传动比。

根据驱动机构的另一方面，第一齿轮30和二级齿轮32彼此联接，以提供可变的传动比，该可变的传动比作为驱动轮24的角位置的函数而变化，并因此作为第一齿轮30的角位置的函数而变化。

第一齿轮30和二级齿轮32布置成彼此平行，并且该第一齿轮和二级齿轮的相应的旋转轴线36、38是平行的并且沿径向方向彼此偏移。因此，两个齿轮 30、32的旋转轴线之间的距离小于两个齿轮30、32的半径之和。

两个轮32、34通过能够改变传动比的联接装置联接。

在此情况下，这些装置由包括凹槽40和从动销42的组件构成，每个装置由第一齿轮30或二级齿轮32支撑。

根据单个附图上所示的实施例，凹槽40形成在第一齿轮30中，并且该凹槽的主要定向相对于第一齿轮30的旋转轴线36是径向的。销42由二级齿轮 32承载，该销相对于二级齿轮32的面向第一齿轮30的径向面32a轴向地突出。

因此，销42相对于二级齿轮32固定，并且该销与该二级齿轮作为一体件运动。

销42适配到凹槽40中并且与凹槽的内壁接触。

由于两个轮30、32的旋转轴线36、38分别彼此偏移，因此在第一齿轮30 的旋转期间，销42沿着凹槽40移位，从而改变销42和第一齿轮30的旋转轴线36之间的距离。然后，传动比得以改变。

应当理解，本发明并不限于凹槽40和销42的这种独特构造，并且凹槽40 不必相对于第一齿轮30的旋转轴线36是直的或径向定向的。因此，可以限定凹槽40的形状和定向，以便获得给定的将传动比的值定义为驱动轮24的角位置的函数的规律。

此外，根据所示的实施例，驱动轮24的旋转轴线总体上垂直于齿轮30、 32的旋转轴线36、38。根据一个变型实施例，不同轮24、30、32的旋转轴线是平行的。

然后，包括导叶组件级16、22和上面限定的驱动机构10的涡轮机(未示出)的结构更简单。

Claims (10)

1.驱动机构（10），所述驱动机构用于第一调节装置（12）和第二调节装置（18），所述第一调节装置用于调节涡轮机的导叶组件的第一级（16）中的叶片（14）的定向，所述第二调节装置用于调节所述涡轮机的所述导叶组件的第二级（22）中的叶片（20）的定向，

用于调节所述叶片（14，20）的定向的装置（12，18）中的每个由与所述导叶组件的每个级（16，22）相关联的环构成，其中，每个调节装置的第一轴向端部包括带齿部分，所述带齿部分与由每个叶片支撑的齿轮配合，

其中，所述驱动机构包括单个驱动轮（24），所述单个驱动轮同时驱动所述第一调节装置（12）和所述第二调节装置（18）和齿轮组，所述齿轮组布置在所述驱动轮（24）和两个调节装置（12，18）之间，

其特征在于，所述齿轮组包括第一齿轮（30），所述第一齿轮与所述驱动轮（24）以及所述第一调节装置直接联接，并且所述第一齿轮通过二级齿轮（32）与所述第二调节装置联接，所述二级齿轮与所述第二调节装置直接联接。

2.根据权利要求1所述的驱动机构（10），其特征在于，所述第一齿轮（30）与所述二级齿轮（32）之间的传动比作为所述涡轮机中的所述驱动轮（24）的角位置的函数而变化。

3.根据权利要求2所述的驱动机构（10），其特征在于，所述驱动机构包括将所述第一齿轮（30）与所述二级齿轮（32）联接以改变传动比的联接装置（40，42）。

4.根据权利要求3所述的驱动机构（10），其特征在于，所述联接装置非线性地改变传动比。

5.根据权利要求4所述的驱动机构（10），其特征在于，所述第一齿轮（30）和所述二级齿轮（32）的旋转轴线（36，38）彼此平行并且彼此偏移小于所述第一齿轮（30）和所述二级齿轮（32）的半径之和的距离，并且所述第一齿轮（30）和所述二级齿轮（32）中的一个齿轮包括凹槽（40），并且另一个齿轮包括销（42），所述销沿所述另一个齿轮的主轴线的轴向方向突出，所述销（42）适配到所述凹槽（40）中并且能够与所述凹槽（40）配合以将扭矩从所述第一齿轮（30）传递到所述二级齿轮（32）。

6.根据权利要求5所述的驱动机构（10），其特征在于，所述凹槽（40）形成在所述第一齿轮（30）中，并且所述销（42）由所述二级齿轮（32）承载。

7.根据权利要求6所述的驱动机构（10），其特征在于，所述凹槽（40）主要沿所述第一齿轮（30）的所述主轴线（36）的径向方向定向。

8.飞行器涡轮机，包括两个导叶组件级（16，22），所述两个导叶组件级中的所述叶片（14，20）的定向能够被改变，其特征在于，每个导叶组件级包括用于调节所述导叶组件级（16，22）中的所述叶片（14，20）的定向的装置（12，18），两个调节装置（12，18）在所述涡轮机内部围绕所述涡轮机的主轴线自由旋转并且由根据前述权利要求中任一项所述的驱动机构（10）驱动旋转。

9.根据权利要求8所述的涡轮机，其特征在于，每个调节装置（12，18）包括与所述第一齿轮（30）或所述二级齿轮（32）联接的第一带齿部分（44），以及与由相关联的导叶组件级（16，22）的每个叶片（14，20）支撑的齿轮啮合的第二带齿部分。

10.根据前一项权利要求所述的涡轮机，其特征在于，所述第一带齿部分和所述第二带齿部分沿着所述涡轮机的所述主轴线位于调节装置（12）的同一个端部（12a）上，并且位于彼此不同的两个径向尺寸处。

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