CN111140291A - 致动器 - Google Patents

Abstract

模块化致动器本发明题为“致动器”。一种模块化流体驱动的线性致动器包括致动器支撑件，该致动器支撑件包括被构造用于相对线性运动的第一部件和第二部件，其中该致动器支撑件被构造成将多个可移除致动器模块保持平行并保持在限定在第一部件和第二部件之间的相应模块接收位置中。至少一个致动器模块可移除地安装在致动器支撑件中并保持在多个可移除致动器模块的相应模块接收位置中。第一流体歧管被构造成在被接收在相应模块接收位置中时提供驱动流体给每个致动器模块，以作用于具有相应活塞面积的致动器模块的活塞上以沿第一方向驱动该活塞。通过在致动器支撑件中安装和卸载致动器模块，该模块化致动器的总活塞面积是可变的。

Description

致动器

技术领域

本公开涉及用于可变定子叶片布置结构的模块化致动器。

背景技术

气体涡轮引擎包括若干轴向压缩级。为了使引擎的性能最优化并实现贯穿整个飞行包线的可接受引擎可操作性，定子叶片可被构造成枢转以改变它们相对于通过引擎的环流的节距或入射角。一种用于致动此类定子叶片的已知布置结构是提供联接到定子叶片中每一个定子叶片并且能够围绕引擎的中心轴线旋转以使定子叶片枢转的协调环。具有作用在协调环上的控制杆的一个或多个致动器可围绕协调环设置以驱动旋转。

发明内容

根据一个方面，提供了一种模块化流体驱动的线性致动器，其包括：

致动器支撑件，该致动器支撑件包括被构造用于相对线性运动的第一部件和第二部件，其中该致动器支撑件被构造成将多个可移除致动器模块保持平行并保持在限定在第一部件和第二部件之间的相应模块接收位置中；

至少一个致动器模块，该至少一个致动器模块可移除地安装在致动器支撑件中并保持在多个可移除致动器模块的相应模块接收位置中；和

第一流体歧管，该第一流体歧管被构造成在被接收在相应模块接收位置中时提供驱动流体给每个致动器模块，以作用于具有相应活塞面积的致动器模块的活塞上以沿第一方向驱动该活塞；

其中通过在致动器支撑件中安装和卸载致动器模块，模块化致动器的总活塞面积是可变的。

第一部件可包括多个结构附接点，每个结构附接点被构造成支撑多个可移除致动器模块中的相应一个可移除致动器模块。

第一部件可包括多个支撑臂，每个支撑臂限定用于保持可移除致动器模块的相应结构附接点。第一流体歧管可与第一部件成一整体。

当第一部件包括多个支撑臂时，第一流体歧管可包括延伸穿过支撑臂中的相应支撑臂的多个通道。

第一部件可通过增材制造制成，例如以逐层方式制成。这可允许形成第一部件以包括对应于歧管的复杂内部通道。

第一部件可包括多个复合结构和流体联接件，每个联接件被构造成支撑相应的可移除致动器模块以及将驱动流体从第一流体歧管提供给致动器模块。

每个复合结构和流体联接件可包括螺纹联接件或推入配合联接件。

第一部件可包括用于将可移除致动器模块接收在模块接收位置中的结构附接点、以及用于在被接收在模块接收位置中时提供驱动流体给可移除致动器模块的独立流体端口。

模块接收位置可被限定在围绕致动器支撑件的中心轴分布的阵列中，其中第一部件和第二部件中的一者可滑动地接收在轴上，以用于第一部件和第二部件之间的相对线性运动。

轴可以与第一部件固定地附接或者成一整体。第二部件可以可滑动地接收在轴上。

致动器可包括与每个相应模块接收位置相关联的两个结构附接点，任选地其中两个结构附接点被构造成朝向相对的端部支撑致动器模块。

与每个相应模块接收位置相关联的两个结构附接点中的一个结构附接点可被构造成静态地接收轴承座，该轴承座被构造成在被接收在相应模块接收位置中时支撑致动器模块的可滑动部件，该可滑动部件移动与活塞一起移动。

与活塞一起移动的致动器模块的可滑动部件可以是从活塞延伸的活塞杆(其也可被称为活塞臂)，以在相对于第一部件的运动中驱动第二部件。

在其他示例中，轴承座可设置在致动器模块的致动器主体上(并且其可支撑如上所述的活塞杆或活塞臂)。在此类示例中，轴承座可以不在致动器模块和致动器支撑件的第一部件之间形成结构附接。

第二部件可被构造成附接到每个致动器模块的活塞，使得当多个致动器模块安装在相应模块接收位置中时，活塞中每一个活塞的运动驱动第二部件的运动。

第二部件可被构造成通过卡扣配合连接、螺纹连接或任何合适形式的连接而附接到每个致动器模块的活塞(当被接收在相应模块接收位置中时)。

该至少一个致动器模块的活塞可具有在第一位置和第二位置之间的行程。致动器可包括偏置元件用于偏置至少一个致动器模块的活塞以返回到第一位置，并且其中活塞被构造成在流体通过第一流体歧管被提供给致动器模块时从第一位置移动到第二位置。

在一些示例中，偏置元件可在第一部件和第二部件之间起作用。偏置元件可以被设置在至少一个致动器模块中，以偏置相应致动器模块的活塞以返回到第一位置。

偏置元件可偏置致动器或相应致动器模块，以便驱动至少一个致动器模块的活塞以在与第一方向相反的第二方向上移动。

致动器还可包括第二流体歧管，该第二流体歧管被构造成在被接收在相应模块中时提供驱动流体给每个致动器，以作用于致动器模块的活塞上以沿与第一方向相反的第二方向驱动活塞。

第一流体歧管和第二流体歧管可在功能上彼此隔离，使得第二流体歧管中的流体压力与第一流体歧管中的流体压力的改变(即，由于驱动流体的上游泵送)隔离，并且反之亦然。

第一流体歧管可具有朝向模块接收位置的第一端部设置的致动器端口，并且被构造成在被接收在相应模块接收位置中时提供驱动流体给致动器模块的第一流体腔室，该第一流体腔室位于活塞的第一侧上。第二流体歧管可具有朝向模块接收位置的第二端部设置的致动器端口，并且可被构造成在被接收在相应模块接收位置中时提供驱动流体给致动器模块的第二流体腔室，该第二流体腔室位于活塞的第二侧上。

至少一个致动器模块可包括：

活塞室，该活塞室可滑动地接收活塞；

第一入口端口，该第一入口端口被构造成从活塞的第一侧上的第一流体歧管的相应致动器端口接收驱动流体，并且将驱动流体提供给活塞的第一侧上的第一流体腔室以作用于活塞上；

第二入口端口，该第二入口端口被构造成从活塞的第一侧上的第二流体歧管的相应致动器端口接收驱动流体；和

旁路通道，该旁路通道被构造成将驱动流体从第二入口端口传送给活塞的相对的第二侧上的第二流体腔室以作用于活塞上。

一个或多个致动器模块可通过允许第二端部支撑件和相应致动器之间的相对枢转运动的接头(诸如万向接头或球接头)被附接到第二端部支撑件。致动器可被构造成例如通过以与一个或多个其他致动器模块不同的速率移动一个或多个致动器模块(即，第一组致动器模块和第二组致动器模块)而导致第二端部支撑件的倾斜。这两组致动器模块可具有不同的活塞面积以便实现不同速率的运动，或者可通过可联接到不同驱动流体源的不同歧管被提供驱动流体。

根据第二方面，提供了一种气体涡轮引擎，其包括根据第一方面的模块化流体驱动的线性致动器。气体涡轮引擎可包括可变定子叶片布置结构，并且模块化流体驱动的线性致动器可被构造成致动可变定子叶片布置结构。

根据第三方面，提供了一种重新构造根据第一方面的流体驱动的线性致动器的方法，该流体驱动的线性致动器可被安装在根据第二方面的气体涡轮引擎中，该方法包括通过以下方式改变致动器的总活塞面积：

将致动器模块安装在模块接收位置中的一个模块接收位置中；并且/或者

卸载被安装在模块接收位置中的一个模块接收位置中的致动器模块。

该方法还可包括在卸载相应致动器模块之后关闭对应于被卸载致动器模块的歧管的流体端口。

该方法可包括将致动器模块安装在模块接收位置中的一个模块接收位置中，对于给定的动力流体压力具有与所安装或先前安装的致动器模块不同的行程或延伸率。因此，具有第一行程或延伸率的致动器模块可被具有第二行程或延伸率的致动器模块替换以改变致动器的性能。此类替换可针对所有先前安装的致动器模块，或者可用于已安装致动器模块的适当子集以便使得能够实现第一部件和第二部件之间的倾斜运动。在一些示例性方法中，没有任何属于第一组致动器模块的致动器模块可被卸载，并且可安装具有不同于第一组中的致动器模块或每个致动器模块的第二行程或延伸率的第二组(其可以由一个构成)致动器模块。

如本文其他地方所述，本公开可涉及气体涡轮引擎。此类气体涡轮引擎可包括引擎核心，该引擎核心包括涡轮、燃烧器、压缩机和将该涡轮连接到该压缩机的芯轴。此类气体涡轮引擎可包括位于引擎核心的上游的（具有风扇叶片的）风扇。

本公开的布置结构可以特别但并非排他地有益于经由齿轮箱驱动的风扇。因此，该气体涡轮引擎可包括齿轮箱，该齿轮箱接收来自芯轴的输入并将驱动输出至风扇，以便以比芯轴低的旋转速度来驱动风扇。至齿轮箱的输入可直接来自芯轴或者间接地来自芯轴，例如经由正齿轮轴和/或齿轮。芯轴可将涡轮和压缩机刚性地连接，使得涡轮和压缩机以相同的速度旋转（其中，风扇以更低的速度旋转）。

如本文所述和/或所要求保护的气体涡轮引擎可具有任何合适的通用架构。例如，气体涡轮引擎可具有将涡轮和压缩机连接的任何所需数量的轴，例如一个轴、两个轴或三个轴。仅以举例的方式，连接到芯轴的涡轮可以是第一涡轮，连接到芯轴的压缩机可以是第一压缩机，并且芯轴可以是第一芯轴。该引擎核心还可包括第二涡轮、第二压缩机和将第二涡轮连接到第二压缩机的第二芯轴。该第二涡轮、第二压缩机和第二芯轴可被布置成以比第一芯轴高的旋转速度旋转。

在此类布置结构中，第二压缩机可轴向定位在第一压缩机的下游。该第二压缩机可被布置成（例如直接接收，例如经由大致环形的管道）从第一压缩机接收流。

齿轮箱可被布置成由被构造成（例如在使用中）以最低旋转速度旋转的芯轴（例如上述示例中的第一芯轴）来驱动。例如，该齿轮箱可被布置成仅由被构造成（例如在使用中）以最低旋转速度旋转的芯轴（例如，在上面的示例中，仅第一芯轴，而不是第二芯轴）来驱动。另选地，该齿轮箱可被布置成由任何一个或多个轴驱动，该任何一个或多个轴例如为上述示例中的第一轴和/或第二轴。

该齿轮箱可以是减速齿轮箱（因为风扇的输出比来自芯轴的输入的旋转速率低）。可以使用任何类型的齿轮箱。例如，齿轮箱可以是“行星式”或“星形”齿轮箱，如本文别处更详细地描述。该齿轮箱可以具有任何期望的减速比（定义为输入轴的旋转速度除以输出轴的旋转速度），例如大于2.5，例如在3至4.2的范围内，例如，大约或至少为3、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4、4.1或4.2。例如，齿轮齿数比可以介于前一句中的任何两个值之间。较高的齿轮齿数比可能更适合“行星”式齿轮箱。在一些布置结构中，该齿轮齿数比可在这些范围之外。

在如本文所述和/或所要求保护的任何气体涡轮引擎中，燃烧器可被轴向设置在风扇和一个或多个压缩机的下游。例如，在提供第二压缩机的情况下，燃烧器可直接位于第二压缩机的下游（例如在其出口处）。以另一个示例的方式，在提供第二涡轮的情况下，可将燃烧器出口处的流提供至第二涡轮的入口。该燃烧器可设置在一个或多个涡轮的上游。

该压缩机或每个压缩机（例如，如上所述的第一压缩机和第二压缩机）可包括任何数量的级，例如多个级。每一级可包括一排转子叶片和一排定子叶片，该排定子叶片可为可变定子叶片（因为该排定子叶片的入射角可以是可变的）。该排转子叶片和该排定子叶片可彼此轴向偏移。

本文中描述和/或要求保护的风扇叶片和/或风扇叶片的翼面部分可由任何合适的材料或材料组合来制造。例如，风扇叶片和/或翼面的至少一部分可至少部分地由复合材料来制造，该复合材料为例如金属基质复合材料和/或有机基质复合材料，诸如碳纤维。以另外的示例的方式，风扇叶片和/或翼面的至少一部分可以至少部分地由金属来制造，该金属为诸如基于钛的金属或基于铝的材料（诸如铝锂合金）或基于钢的材料。风扇叶片可包括使用不同材料制造的至少两个区域。例如，风扇叶片可具有保护性前缘，该保护性前缘可使用比叶片的其余部分更好地抵抗（例如，来自鸟类、冰或其他物料的）冲击的材料来制造。此类前缘可以例如使用钛或基于钛的合金来制造。因此，仅以举例的方式，该风扇叶片可具有碳纤维或具有带钛前缘的基于铝的主体（诸如铝锂合金）。

如本文所述和/或所要求保护的风扇可包括中央部分，风扇叶片可从该中央部分例如沿径向方向延伸。该风扇叶片可以任何期望的方式附接到中央部分。例如，每个风扇叶片可包括固定件，该固定件可与毂部（或盘状部）中的对应狭槽接合。仅以举例的方式，此类固定件可以是燕尾形式的，其可以插入和/或接合毂部/盘状部中对应的狭槽，以便将风扇叶片固定到毂部/盘状部。

如本文所述和/或要求保护的气体涡轮的风扇可具有任何期望数量的风扇叶片，例如14、16、18、20、22、24或26个风扇叶片。

本领域的技术人员将理解，除非相互排斥，否则关于任何一个上述方面描述的特征或参数可应用于任何其他方面。此外，除非相互排斥，否则本文中描述的任何特征或参数可应用于任何方面以及/或者与本文中描述的任何其他特征或参数组合。

附图说明

现在将参考附图仅以举例的方式来描述实施方案，其中：

图1是气体涡轮引擎的截面侧视图；

图2示意性地示出了气体涡轮引擎中的中间压力压缩机区段的剖面图；

图3示意性地示出了第一示例性模块化流体驱动的线性致动器的透视图；

图4示意性地示出了第一示例性模块化流体驱动的线性致动器的侧视图；

图5和图6示意性地示出了第二示例性模块化流体驱动的线性致动器的横截面侧视图；

图7和图8示意性地示出了第三示例性模块化流体驱动的线性致动器的横截面侧视图；

图9和图10示意性地示出了第四示例性模块化流体驱动的线性致动器的横截面侧视图；

图11和图12示意性地示出了第五示例性模块化流体驱动的线性致动器的横截面侧视图；

图13是重新构造模块化流体驱动的线性致动器的示例性方法的流程图。

具体实施方式

现在将参考附图讨论本公开的方面和实施方案。其他方面和实施方案对于本领域的技术人员而言是显而易见的。

图1示出了具有主旋转轴线9的气体涡轮引擎10。引擎10包括进气口12和推进式风扇23，该推进式风扇产生两股气流：核心气流A和旁路气流B。气体涡轮引擎10包括接收核心气流A的核心11。引擎核心11以轴流式串联包括低压压缩机14、高压压缩机15、燃烧设备16、高压涡轮17、低压涡轮19和核心排气喷嘴20。短舱21围绕气体涡轮引擎10并限定旁路管道22和旁路排气喷嘴18。旁路气流B流过旁路管道22。风扇23经由轴26和周转齿轮箱30附接到低压涡轮19并由该低压涡轮驱动。

在使用中，核心气流A由低压压缩机14加速和压缩，并被引导至高压压缩机15中以进行进一步的压缩。从高压压缩机15排出的压缩空气被引导至燃烧设备16中，在该燃烧设备中压缩空气与燃料混合，并且混合物被燃烧。然后，所得的热燃烧产物在通过核心排气喷嘴20排出之前通过高压涡轮17和低压涡轮19膨胀，从而驱动该高压涡轮17和该低压涡轮19以提供一些推进推力。高压涡轮17通过合适的互连轴27来驱动高压压缩机15。风扇23通常提供大部分推进推力。周转齿轮箱30是减速齿轮箱。

本公开可应用的其他气体涡轮引擎可具有另选构型。例如，此类引擎可具有另选数量的压缩机和/或涡轮和/或另选数量的互连轴。以另外的示例的方式，图1中所示的气体涡轮引擎具有分流喷嘴18、20，这意味着穿过旁路管道22的流具有自己的喷嘴18，该喷嘴与核心排气喷嘴20分开并沿径向位于该核心排气喷嘴的外部。然而，这不是限制性的，并且本公开的任何方面也可应用于如下引擎，在该引擎中，穿过旁路管道22的流和穿过核心11的流在可被称为混流喷嘴的单个喷嘴之前（或上游）混合或组合。一个或两个喷嘴（无论是混合的还是分流的）可具有固定的或可变的面积。虽然所描述的示例涉及涡轮风扇引擎，但是本公开可应用于例如任何类型的气体涡轮引擎，诸如开放式转子（其中风扇级未被短舱围绕）或例如涡轮螺旋桨引擎。在一些布置结构中，气体涡轮引擎10可不包括齿轮箱30。

气体涡轮引擎10的几何形状及其部件由传统的轴系限定，包括轴向（与旋转轴线9对准）、径向（在图1中从下到上的方向）和周向（垂直于图1视图中的页面）。轴向、径向和周向相互垂直。

图2示出了气体涡轮引擎的示例性中间压力压缩机34的剖面图。在该示例中，中间压力压缩机34具有壳体36和四个连续压缩级，每一个压缩级包括一组定子叶片38和该组定子叶片38下游的一组转子叶片40。

每组定子叶片38包括围绕其圆周枢转地安装到壳体36并且从壳体36径向向内延伸的多个定子叶片38。每组转子叶片40包括朝向壳体36的径向中心安装到轴(未示出)上的可旋转支撑件并且能够围绕引擎10的旋转轴线9在壳体36内旋转的多个转子叶片40。

定子叶片38为可变定子叶片，使得定子叶片38的节距(或入射角、攻角)可在使用期间改变以优化性能和管理引擎10的可操作性。在该示例中，定子叶片38各自包括从定子叶片38的径向外端延伸并穿过壳体36中的衬套轴承44的叶片杆42。叶片杆42各自借助于壳体36外部的螺栓33联接到相应的杠杆46，杠杆46从叶片杆42垂直地延伸出。

协调环48围绕壳体36周向地延伸，并且能够在箭头50所示的圆周方向上由曲轴或曲轴柄围绕壳体36旋转。每个压缩级具有对应的协调环48。压缩级中固定到定子叶片38的杠杆46各自通过销52可枢转地联接到相应压缩级的对应协调环48。

为了改变可变定子叶片38的节距，协调环48围绕壳体36在圆周方向上(如箭头50所示)旋转，从而使杠杆46枢转，并且因此使定子叶片38枢转并改变节距。

如上所述的可变定子叶片布置结构可以由通过合适的机械连杆联接到协调环的致动器致动以旋转。在一些示例中，致动器可以是线性致动器。

图3示出了适于致动气体涡轮的可变定子叶片布置结构并且可安装在图2的示例性可变定子叶片布置结构中以用于安装在如上参考图1所述的气体涡轮引擎中的第一示例性流体驱动的模块化线性致动器300的简化透视图。例如，线性致动器可经由机械连杆联接到协调环以用于致动一个或多个可变定子叶片的旋转。

可变定子叶片布置结构的致动代表气体涡轮引擎中的一个示例性用途。本文所述的线性致动器可用于致动气体涡轮引擎或其他机器中的其他机构。

如图3所示，致动器300包括能够相对于彼此移动并在它们之间限定多个模块接收位置用于接收致动器模块330的第一部件和第二部件。在该示例中，存在四个平行的模块接收位置，其中接收三个致动器模块330。第一部件包括被构造成支撑接收在相应模块接收位置中的致动器模块的第一端部的第一端部支撑件312。在该示例中，第一端部支撑件为交叉的形式，其中交叉的每个臂对应于相应致动器模块的支撑件。在其他示例中，可存在任意数量的模块接收位置，并且第一端部支撑件可采取任何合适的形状。

第二部件320包括结构地附接到致动器模块的第二端部的驱动板320。在使用中，致动器模块被操作使得在它们的第一端部和第二端部之间存在相对运动。当致动器模块按平行布置时，使驱动板320(即，第二部件)相对于第一端部支撑件312(即，第一部件)移动。

致动器模块可通过提供驱动流体给内部腔室以作用于活塞来操作，如将在下文中相对于其他示例更详细地描述。

图4是致动器300的更详细的侧视图。如图4所示，第一部件310包括安装到支撑框架314的第一端部支撑件312。在该示例中，支撑框架在致动器模块下方纵向(即，相对于致动器模块的轴线)延伸，但在其他示例中可采用任何合适的形式。例如，支撑框架可包括围绕致动器模块设置的多个纵向撑条，同时允许在它们之间进入模块接收位置。

第二端部支撑件316朝向致动器模块的相对的第二端部被安装到支撑框架314。在该示例中，第二端部支撑件316承载多个轴承座318，每个轴承座被构造成可滑动地接收相应致动器模块的一个部件，特别是是活塞臂，如将结合以下示例更详细地描述。在一些示例中，轴承座与致动器模块分开，使得当从模块接收位置移除致动器模块时，轴承座保持在第二端部支撑件上。然而，在其他示例中，轴承座可与致动器一体地提供，并且第二端部支撑件可被构造成朝向致动器模块的第二端部接收轴承座或相应致动器模块的另一部件。

每个致动器模块的活塞臂延伸穿过轴承座并且联接到如上所述的驱动元件320。每个活塞臂可以任何合适的方式联接到驱动元件320，例如通过卡扣配合连接。

图5和图6示意性地示出了第二示例性流体驱动的模块化致动器400的横截面侧视图，其中为简单起见示出两个模块接收位置，每个模块接收位置具有相应的致动器模块430接收在其中。图5示出了处于回缩构型的致动器400，而图6示出了处于延展构型的致动器400。

在该示例中，致动器400包括第一部件410，第一部件包括例如通过增材制造一体地形成在一起的第一端部支撑件412和中心轴415。

第一端部支撑件412包括各自与相应模块接收位置相关联的多个支撑臂。在该示例中，第一端部支撑件412一体地包括第一流体歧管413，第一流体歧管包括从第一致动器端口(即，用于将驱动流体接收进入致动器和从致动器排放驱动流体的入口端口和出口端口)延伸到用于相应模块接收位置的模块端口和支撑臂中的相应一个支撑臂中的致动器模块的多个通道。在其他示例中，流体歧管可外部地安装在第一端部支撑件上，或者流体可通过相应管线直接提供给每个致动器。

在该示例中，每个支撑臂包括用于安装相应致动器模块的第一端部的结构附接点，例如卡扣配合附接点，或任何其他合适的安装点。在一些示例中，附接点可以是螺纹连接件。

第一端部支撑件的每个结构附接点可为复合结构和流体联接器，以便将第一端部支撑件412附接到致动器模块的相应第一端部，并且还提供第一流体歧管和致动器模块430的腔室之间的流体连通，如将在下文详细描述的。在其他示例中，流体联接件可与结构附接件分开。

在该示例中，第一端部支撑件412包括四个支撑臂，用于安装围绕第一部件410的中心轴415设置的四个致动器模块。中心轴415沿纵向长度(即，与接收在模块接收位置中的致动器模块的轴线平行)延伸，纵向长度基本上对应于致动器400在回缩构型中的纵向范围。

第二部件420包括驱动板422和可滑动地安装在第一部件的中心轴415上的一体轴衬圈424。中心轴415和轴衬圈424配合以将第二部件420约束成相对于第一部件的线性运动。驱动板从轴衬圈的远离第一部件的端部径向延伸。在该示例中，驱动板422呈环形凸缘的形式，但在其他示例中，其可采用任何合适的形状。

第一部件410和第二部件420之间的滑动相对运动由接收在限定在第一部件和第二部件之间的模块接收位置中的一个或多个致动器模块430的线性延伸和/或回缩引起。

为简单起见，下文将描述安装在模块接收位置中的一个示例性致动器模块430，但可以有多个此类致动器模块被接收在相应模块接收位置中。

致动器模块430包括限定腔室的主体，该腔室由活塞432分隔以限定朝向致动器模块430的第一端部(即，朝向第一部件的第一端部支撑件)的第一流体腔室431和朝向致动器模块的相对的第二端部(即，朝向第二部件的驱动板422)的第二流体腔室。活塞432位于该腔室内，并且活塞臂433从活塞432的第二侧延伸并离开该主体以与驱动板422上的结构附接点联接，例如卡扣配合连接。

在该示例中，轴承座440设置在主体的第二端部上，以在相对于主体的滑动运动中引导活塞臂433。在该具体示例中，轴承座440不由致动器支撑件的第一部件或第二部件中的任一者直接支撑。

在使用中，第一流体腔室431充载有驱动流体，并且经由致动器支撑件的第一部件410的第一流体歧管413与动力流体系统流体连通。动力流体系统可以是例如液压系统或气动系统。动力流体系统可以是例如气体涡轮引擎的油压系统，其被构造成在压力下提供燃料作为驱动流体用于相应致动器模块。

在示例性操作方法中，致动器400以回缩构型开始，如图5所示。动力流体系统的控制器确定引起致动器延伸(例如，响应于确定使可变定子叶片布置结构的定子叶片枢转)以及使动力流体系统在压力下提供驱动流体给致动器。例如，动力流体系统可打开与致动器的第一致动器端口连通的控制阀一段预定时间段，以在压力下提供驱动流体给致动器。

驱动流体流过第一流体歧管413以被接收在相应致动器模块的每个第一流体腔室431中，由此作用于活塞432上并使各个致动器模块沿第一方向延伸。延伸的致动器模块的活塞臂在驱动板422处连接，并使驱动板422的对应延伸以达到图6所示的延伸构型。

在一些示例中，动力流体系统可被构造成可控地从第一流体腔室431排出驱动流体，以使相应致动器模块沿相反的第二方向回缩。例如，动力流体系统可打开与致动器的第一致动器端口连通的控制阀至动力流体系统的低压贮存器，以允许或使得从致动器模块排放驱动流体。在一些示例中，致动器可被偏置以返回至回缩构型和延伸构型中的一者。例如，在第一部件和第二部件之间可以有偏置元件，或者偏置元件设置在每个单独的致动器模块内，以便通过活塞沿第二方向的动作促进从第一流体腔室排放驱动流体。在其他示例中，动力流体系统可被构造成例如通过泵操作而从致动器的第一流体腔室抽吸驱动流体(即，在负压下)，使得动力流体系统可被可控地操作以回缩致动器。

在其他示例中，可以有致动器模块中流体腔室和活塞的另选构型，使得对流体腔室的驱动流体的供应对应于致动器模块的回缩，而驱动流体的排放对应于致动器模块的延伸。例如，流体腔室可设置在活塞的与上文所述相对的一侧上。

图7和图8示出了第三示例性致动器500，其与上文参考图5和图6所述的第二示例性致动器400的不同在于提供了在致动器支撑件的第一部件410和第二部件420之间作用的偏置元件550。在该示例中，偏置元件550被构造成将致动器500偏置到图7的回缩构型。在使用中，驱动流体在压力下被提供给每个相应致动器模块的第一流体腔室431，以便克服偏置元件的偏置力并且驱动致动器移动到延伸构型。为了返回到回缩构型，动力流体系统被操作以允许驱动流体从相应第一流体腔室431排出，并且偏置元件在第一部件和第二部件之间作用，使得相应活塞432移动以减小第一流体腔室431的体积并从第一流体腔室431排放驱动流体。

提供偏置元件就允许致动器在没有外部致动的情况下返回，例如通过允许驱动流体在偏置元件的作用下从相应第一流体腔室431排放。提供偏置元件可进一步控制振动，或衰减被致动部件(例如，定子叶片)的运动。当致动器在定子叶片致动布置结构中使用时，被致动部件的此类运动可源于非正常的引擎状况诸如喘振。提供偏置元件可衰减和/或限制此类运动，使得可减小用于容忍此类非正常引擎状况的致动器行程范围。因此，可被结合到致动布置结构的设计中以适应此类可变条件的结构裕量可减小。

图9和图10示出了第四示例性模块化流体驱动的线性致动器600，其与上文参考图5和图6所述的第二示例性致动器400的不同之处在于其被构造用于将驱动流体供应给每个致动器模块630的第二流体腔室634以沿第二方向驱动活塞432。

在该示例中，第一部件610包括一体地形成在如上所述第一端部支撑件的支撑臂内的第一流体歧管413、以及朝向致动器的主体的第二端部一体地形成在第二端部支撑件内的另一第二流体歧管619。在该示例中，第二端部支撑件支撑在上文相对于第二示例性致动器400所述的中心轴615上，附加地包括通道617用于将驱动流体从致动器600的第二致动器端口提供给第二流体歧管619。

虽然在图9和图10中未示出，但致动器600的第一致动器端口和第一流体歧管413之间的通道(以实线示出)不同于致动器600的第二致动器端口和第二流体歧管619之间的通道617。在该示例中，第一部件610的流体通道(即，第一流体歧管和第二流体歧管和沿该轴的通道)通过增材制造而与第一部件610一体地形成。然而，在其他示例中，它们可以其他方式形成，例如在铸造工序中，或通过钻孔。如本文别处所述，在另外的示例中，流体可通过外部管线递送。

第二端部支撑件包括被构造成朝向每个相应致动器主体的第二端部接合相应致动器模块630的结构附接点。例如，结构附接点可被构造成借助于卡扣配合来接合相应致动器模块630。

第二端部支撑件还包括第二流体歧管619的多个模块端口。在该示例中，模块端口与结构附接点一体集成以提供复合结构和流体联接件。然而，在其他示例中，模块端口可与结构附接点分开。

该示例的第二部件620包括驱动板622，该驱动板具有对应于每个模块接收位置的结构附接点624。例如，结构附接点624可被构造成与如上所述的致动器模块630的活塞臂433进行卡扣配合连接。该示例的第二部件620与上文对于图5至图8的示例性致动器400、500所述的示例性第二部件420的不同之处在于第二部件不沿第一部件的中心轴滑动以将第二部件相对于第一部件的运动约束成沿纵向轴线的线性方向。在该示例中，由于致动器模块630牢固地保持在第一部件上，包括致动器主体在主体的第一端部和第二端部两者处任选地结构附接到第一部件，此类运动受到约束。在其他示例中，第二部件可以其他方式被约束来相对于第一部件移动，例如通过被接收在密配合外壳中，或设置在与第一部件分开的导轨或其他引导件上。

该示例的致动器模块630如上文相对于第二示例性致动器和第三示例性致动器400、500的致动器模块所述，并且附加地包括设置在活塞432的第二侧上（即相对于第一流体腔室431的相对侧上）的第二流体腔室634。第二流体腔室634被构造成从第二流体歧管619接收驱动流体以及将驱动流体排放到第二流体歧管619。

在该示例中，与每个模块接收位置相关联的轴承座440结构地支撑在第二端部支撑件上并且被构造成可滑动地接收如上所述的相应致动器模块630的可滑动部件。

在使用中，通过提供驱动流体给第一流体腔室431以沿第一方向作用于活塞432，同时允许驱动流体从第二流体腔室634排放，致动器600从图9所示的回缩构型移动到图10的延伸构型。驱动流体可以是相同或不同的。驱动流体的此类供应和排放可由联接到致动器600的第一致动器端口和第二致动器端口的动力流体系统控制。例如，动力流体系统可被控制以打开阀门以将在压力下的第一驱动流体供应给第一致动器端口(用于流过第一流体歧管413并进入第一流体腔室431)达预定时间，并同时以相对较低的压力打开第二致动器端口和驱动流体贮存器之间的控制阀以允许驱动流体从每个致动器模块630的第二流体腔室634排放。

致动器600能以相反方式操作以从延伸构型移动到回缩构型，即，通过经由第二致动器端口和第二流体歧管619将在压力下的驱动流体供应给第二流体腔室634，以及通过允许驱动流体经由第一流体歧管413和第一致动器端口从第一流体腔室431排放，以便致使活塞432沿第二方向移动。

图11和图12示出第五示例性致动器700，其与上文参考图9和图10所述的第四示例性600的不同之处在于第一部件710包括结合第一流体歧管和第二流体歧管713、719两者的第一端部支撑件。第一流体歧管713如上文参考前述示例所述。第二流体歧管719与第一流体歧管713类似之处在于，其具有沿第一端部支撑件712的多个支撑臂中的每一个支撑臂延伸并且终止于每个相应模块接收位置的相应模块端口处的分支。因此，第一端部支撑件的每个支撑臂包括与第一流体歧管713相关联的第一模块端口和与第二流体歧管719相关联的第二模块端口。

为清楚起见，第一流体歧管在与图示的上部模块接收位置相关联的附图的上部中以实线示出，并且第二流体歧管在与图示的下部模块接收位置相关联的附图的下部中以虚线示出。然而，应当理解，每个支撑臂均包括第一流体歧管713和第二流体歧管719两者的这两个部分(即分支)。

第五示例性致动器700与上文参考图9和图10所述的示例性致动器600的不同之处还在于致动器模块730的构造，为了简单起见，下文将参考单个致动器模块730进行描述。

致动器模块730包括致动器主体，该致动器主体具有被构造成与第一流体歧管的相应端口(即，第一致动器端口)流体联接的第一入口端口、和被构造成与第二流体歧管的相应端口(即，第二致动器端口)流体联接的第二入口端口。在该示例中，第一入口端口和第二入口端口两者均设置在致动器主体的相同第一端部处(即，在使用中朝向第一端部支撑件712的端部)。

致动器主体包括限定腔室的主体739，该腔室由活塞732分隔以限定朝向致动器模块的第一端部(即，朝向第一部件的第一端部支撑件)的第一流体腔室731和朝向致动器模块的相对的第二端部(即，朝向第二部件的驱动板622)的第二流体腔室734。活塞732位于该腔室内，并且活塞臂733从活塞732的第二侧延伸并离开该主体以与驱动板622上的结构附接点联接，例如卡扣配合连接。

致动器主体与前述示例的致动器主体的不同之处在于其附加地包括被构造成将驱动流体从第二入口端口传送给第二流体腔室的旁路通道。在该示例中，旁路通道设置在活塞732被接收在其中的腔室的外部。在一些示例中，旁路通道可与腔室的壁成一整体，或者可以以沿腔室壁的一侧的导管的形式来提供。

致动器主体可通过增材制造制成，以便容易地形成旁路通道和任何其他通道而不进行钻孔(例如，在第一入口端口和第一流体腔室731之间延伸的短通道，如图11所示)。

在功能上，第五示例性致动器700以与如上所述的第四示例性致动器600相同的方式工作。

应当理解，第五示例性致动器700使用比第四示例性致动器600的致动器模块更复杂的致动器模块730，但在致动器支撑件中，特别是第一部件710中，复杂性降低。

虽然该示例的第一部件710包括用于支撑如上所述的第二端部支撑件和轴承座740的中心轴715，但在其他示例中，可以没有中心轴715，并且任选地可以没有第二端部支撑件。如本文别处所述，轴承座740可一体地设置在相应的致动器模块上。

在一些示例中，一个或多个致动器模块可通过允许第二端部支撑件和相应致动器之间相对枢转运动的接头(诸如万向接头或球接头)被附接到第二端部支撑件。致动器可被构造成例如通过以与一个或多个其他致动器模块不同的速率移动一个或多个致动器模块(即，第一组致动器模块和第二组致动器模块)而导致第二端部支撑件的倾斜。这两组致动器模块可具有不同的活塞面积以便实现不同速率的运动，或者可通过可联接到不同驱动流体源的不同歧管被提供驱动流体。此类模块化的流体驱动的致动器的示例性应用包括为可变斜泵板提供倾斜，或允许调节系统(例如，在维修期间)以补偿各部件的变形或不对准。

通过提供如相对于本文示例所述的模块化流体驱动的致动器300、400、500、600、700，通过改变所安装致动器的数量来改变致动器的机械优势就变得可能。具体地讲，应当理解，对于给定的动力流体压力，致动器的力输出是活塞面积的函数。

通过安装附加的致动器模块或移除它们，致动器的总活塞面积可改变，由此允许对于给定的流体入口条件(即，驱动流体的压力和流量)的致动器的力输出改变。

在一些示例中，致动器模块可被替换为具有不同活塞面积的致动器模块，或者可使用各自具有不同的单独活塞面积的多个致动器模块。

本发明人已发现，如本文所述的流体驱动的线性致动器的此类重新构造在机器诸如气体涡轮引擎的测试和开发期间或在动力流体系统重新构造时可以是可用的。

具体地讲，常规的做法是对致动器进行尺寸设定和设计来为给定的动力流体压力提供特定力。然而，在初始设计和测试阶段期间，所需的力可能没有选定，或者驱动流体系统的压力可能没有选定。因此，可能必需的是，一旦经修改的要求变得清楚，或者当驱动流体系统的供应压力被改变或选择完全使用不同的驱动流体系统时，委用另一致动器。致动器的此类重新委用可能是有问题的，尤其是在机器中为致动器分配有限空间的时候。因此，可能需要从头开始设计适当的致动器(而不是使用现货供应的致动器)，或者在系统设计中作出折衷以适应尺寸较小的致动器。

使用如本文所述的模块化线性致动器就使得能够快速重新构造致动器来对于给定压力改变致动力，而不影响致动器的占有面积。在气体涡轮引擎或其他机器的设计中，因此可留出用于致动器的空间以适应合理量的此类轴向变化。此类重新构造可在开发和测试期间以及也可在机器的运行中重新构造期间完成。

图13是重新构造致动器模块的示例性方法1000的流程图，该方法可相对于上文所述的示例性致动器中的任一者执行。该方法包括在框1002中将致动器模块安装到未占用的模块接收位置以增加致动器的总活塞面积、和/或从模块接收位置卸载已安装的致动器模块以减小致动器的总活塞面积。

致动器模块在以下方面可以是相同的：它们各自被构造成被安装在模块接收位置中的任何一个模块接收位置中。致动器模块可彼此不同，例如两个致动器模块可具有不同的活塞面积。使用具有不同活塞面积的致动器模块可使得能够实现对总活塞面积的更大控制，并且由此使得能够实现对致动器作为整体的机械优势的更大控制。例如，如果提供四个相同的致动器模块用于与具有四个模块接收位置的模块化致动器一起使用，则可实现实际上四个不同水平的机械优势。如果提供五个致动器模块用于与同一模块化致动器一起使用，这些致动器模块中的一个致动器模块所具有的有效活塞面积等于任何其他致动器模块的活塞面积的一半，则提供八个不同水平的机械优势就变得可能。

在卸载已安装的致动器模块时，该相应流体歧管或每个相应流体歧管的该相应致动器端口或每个相应致动器端口可被关闭，即图13中的框1004。例如，每个致动器端口可被构造成被可被构造用于推入配合闭合的闭合件(例如，插塞或盖)关闭，或者可被构造成借助于螺纹连接件来关闭。当此类闭合件已安装时，它们可在将致动器模块安装或重新安装在相应模块接收位置之前被移除。

除非相互排斥，否则，每个示例的特征可与每个其他示例的特征组合。

应当理解，本发明不限于上述实施方案，并且在不脱离本文中描述的概念的情况下可进行各种修改和改进。除非相互排斥，否则任何特征可以单独使用或与任何其他特征组合使用，并且本公开扩展到并包括本文中描述的一个或多个特征的所有组合和子组合。

Claims (17)

1.一种模块化流体驱动的线性致动器，包括：

致动器支撑件，所述致动器支撑件包括被构造用于相对线性运动的第一部件和第二部件，其中所述致动器支撑件被构造成将多个可移除致动器模块保持平行并保持在限定在所述第一部件和所述第二部件之间的相应模块接收位置中；

至少一个致动器模块，所述至少一个致动器模块可移除地安装在所述致动器支撑件中并保持在所述多个可移除致动器模块的相应模块接收位置中；和

第一流体歧管，所述第一流体歧管被构造成在被接收在相应模块接收位置中时提供驱动流体给每个致动器模块，以作用于具有相应活塞面积的所述致动器模块的活塞上以沿第一方向驱动所述活塞；

其中通过在所述致动器支撑件中安装和卸载致动器模块，所述模块化致动器的总活塞面积是可变的。

2.根据权利要求1所述的模块化流体驱动的线性致动器，其中所述第一部件包括多个结构附接点，每个结构附接点被构造成支撑所述多个可移除致动器模块中的相应一个可移除致动器模块。

3.根据权利要求1所述的模块化流体驱动的线性致动器，其中所述第一部件包括多个支撑臂，每个支撑臂限定用于保持可移除致动器模块的相应结构附接点。

4.根据权利要求1所述的模块化流体驱动的线性致动器，其中所述第一流体歧管与所述第一部件成一整体。

5.根据权利要求4所述的模块化流体驱动的线性致动器，其中所述第一部件通过增材制造制成。

6.根据权利要求1所述的模块化流体驱动的线性致动器，其中所述第一部件包括多个复合结构和流体联接件，每个复合结构和流体联接件被构造成支撑相应的可移除致动器模块以及将驱动流体从所述第一流体歧管提供给所述致动器模块。

7.根据权利要求1所述的模块化流体驱动的线性致动器，其中所述模块接收位置被限定在围绕所述致动器支撑件的中心轴分布的阵列中，其中所述第一部件和所述第二部件中的一者可滑动地接收在所述中心轴上以用于所述第一部件和所述第二部件之间的相对线性运动。

8.根据权利要求1所述的模块化流体驱动的线性致动器，包括与每个相应模块接收位置相关联的两个结构附接点，任选地其中所述两个结构附接点被构造成朝向相对的端部支撑致动器模块。

9.根据权利要求8所述的模块化流体驱动的线性致动器，其中与每个相应模块接收位置相关联的所述两个结构附接点中的一个结构附接点被构造成静态地接收轴承座，所述轴承座被构造成在被接收在所述相应模块接收位置中时支撑致动器模块的可滑动部件，所述可滑动部件移动与所述活塞一起移动。

10.根据权利要求1所述的模块化流体驱动的线性致动器，其中所述第二部件被构造成附接到每个致动器模块的活塞，使得当多个致动器模块安装在相应模块接收位置中时，所述活塞中的每一个活塞的运动驱动所述第二部件的运动。

11.根据权利要求1所述的模块化流体驱动的线性致动器，其中所述至少一个致动器模块的活塞具有在第一位置和第二位置之间的行程，

其中所述致动器包括偏置元件用于偏置所述至少一个致动器模块的活塞以返回到所述第一位置，并且其中所述活塞被构造成在流体通过所述第一流体歧管被提供给所述致动器模块时从所述第一位置移动到所述第二位置。

12.根据权利要求1所述的模块化流体驱动的线性致动器，还包括第二流体歧管，所述第二流体歧管被构造成在被接收在相应模块中时提供驱动流体给每个致动器，以作用于所述致动器模块的所述活塞上以沿与所述第一方向相反的第二方向驱动所述活塞。

13.根据权利要求12所述的模块化流体驱动的线性致动器，其中所述第一流体歧管具有朝向所述模块接收位置的第一端部设置的出口端口，并且被构造成在被接收在相应模块接收位置中时提供驱动流体给致动器模块的第一流体腔室，所述第一流体腔室位于所述活塞的第一侧上，并且

其中所述第二流体歧管具有朝向所述模块接收位置的第二端部设置的出口端口，并且被构造成在被接收在相应模块接收位置中时提供驱动流体给致动器模块的第二流体腔室，所述第二流体腔室位于所述活塞的第二侧上。

14.根据权利要求12所述的模块化流体驱动的线性致动器，其中所述至少一个致动器模块包括：

活塞室，所述活塞室可滑动地接收所述活塞；

第一入口端口，所述第一入口端口被构造成从所述活塞的第一侧上的所述第一流体歧管的相应出口端口接收驱动流体，并且将所述驱动流体提供给所述活塞的所述第一侧上的第一流体腔室以作用于所述活塞上；

第二入口端口，所述第二入口端口被构造成从所述活塞的所述第一侧上的所述第二流体歧管的相应出口端口接收驱动流体；和

旁路通道，所述旁路通道被构造成将驱动流体从所述第二入口端口传送给所述活塞的相对的第二侧上的第二流体腔室以作用于所述活塞上。

15.一种气体涡轮引擎，包括根据权利要求1所述的模块化流体驱动的线性致动器；

其中所述气体涡轮引擎包括可变定子叶片布置结构，并且其中所述模块化流体驱动的线性致动器被构造成致动所述可变定子叶片布置结构。

16.一种重新构造根据权利要求1所述的流体驱动的线性致动器的方法，所述方法包括通过以下方式改变所述致动器的总活塞面积：

将致动器模块安装在所述模块接收位置中的一个模块接收位置中；并且/或者

卸载被安装在所述模块接收位置中的一个模块接收位置中的致动器模块。

17.根据权利要求16所述的方法，还包括在卸载相应致动器模块之后，关闭对应于卸载的致动器模块的歧管的流体端口。

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