CN112443364B - 用于同心可变定子静叶的促动组件 - Google Patents

用于同心可变定子静叶的促动组件 Download PDF

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Abstract

一种用于燃气涡轮发动机的旋转构件的同心可变定子静叶的促动组件。该促动组件包括内壳和中间壳，该内壳和中间壳限定内壳与中间壳之间延伸的第一同心流径。促动组件包括外壳，该外壳限定中间壳与外壳之间延伸的第二同心流径。促动组件包括第一可变定子静叶，该第一可变定子静叶从中间壳径向向内延伸到第一同心流径中。促动组件包括第二可变定子静叶，该第二可变定子静叶在第二同心流径内在外壳处的远端与内壳处的近端之间径向延伸，且限定它们之间延伸的腔。第一耳轴从外壳径向向内延伸穿过第二可变定子静叶的腔且传动地联接到第一可变定子静叶。

Description

用于同心可变定子静叶的促动组件
联邦赞助的研究
该发明在政府支持下完成。政府可具有本发明中的某些权利。
技术领域
本主题大体上涉及用于燃气涡轮发动机的可变定子静叶，更特别地涉及用于燃气涡轮发动机的同心流径的可变定子静叶。
背景技术
燃气涡轮发动机大体上包括布置成与彼此流动连通的风扇和核心。此外，燃气涡轮发动机的核心大体上包括以串流顺序的压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段。在操作中，空气从风扇提供至压缩机区段的入口，在该处，一个或多个轴向压缩机逐渐压缩空气，直到其到达燃烧区段。燃料在燃烧区段内与压缩空气混合且燃烧，以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段传送到涡轮区段。通过涡轮区段的燃烧气流驱动涡轮区段，且然后传送穿过排气区段，例如，至大气。涡扇燃气涡轮发动机典型地包括风扇组件，该风扇组件将空气导送至核心燃气涡轮发动机，诸如压缩机区段的入口，且导送至旁通管道。燃气涡轮发动机(诸如涡扇)大体上包括围绕包括风扇叶片的风扇组件的风扇壳。压缩机区段典型地包括带有对应压缩机壳的一个或多个压缩机。另外，涡轮区段典型地包括带有对应涡轮壳的一个或多个具有涡轮。
燃气涡轮发动机的旋转构件，诸如燃气涡轮发动机的任何压缩机或涡轮，可包括旋转构件和静止构件。大体上，轴驱动具有多个环形转子的中心转子筒或轮。构件的转子级在类似数量的静止定子级之间旋转，其中每个转子级包括固定到转子轮的多个转子叶片，且每个定子级包括固定到旋转构件的外壳的多个定子静叶。在操作期间，气流通过压缩机级且顺序压缩，其中每个随后的下游级增加压力，直到空气以最大压力从压缩机出口排出。随后，压缩气流在燃烧区段中燃烧后进入涡轮级。此外，涡轮级中的每个在燃烧气体传送到排气区段以向燃气涡轮发动机提供推进之前，从燃烧气体中提取能量以驱动燃气涡轮发动机的压缩机区段和风扇区段的旋转。
为了改进旋转构件的性能，定子级中的一个或多个可包括构造成绕其纵向轴线或径向轴线旋转的可变定子静叶。此类可变定子静叶大体上通过旋转定子静叶相对于气流定向的角度来控制流入和通过旋转构件的空气量而允许提高效率和增强可操作性。可变定子静叶的旋转大体上通过将杠杆臂附接到每个定子静叶且将杠杆中的每个连结至一致或同步环来实现，该环相对于从可变定子静叶径向向外定位的转子壳基本同心设置。同步环继而联接到促动器，该促动器配置成使环绕旋转构件的中心轴线旋转。当同步环由促动器旋转时，杠杆臂对应地旋转，从而引起每个定子静叶绕其径向或纵向轴线旋转。
某些燃气涡轮发动机可包括用于气流或燃烧产物通过燃气涡轮发动机的多个同心流径。大体上，此类同心流径可相对于彼此径向地定向。此外，同心流径可各自包括可变定子静叶、转子叶片或两者。然而，大体上可难以从杠杆臂(其从燃气涡轮发动机的外同心流径的转子壳径向向外定位)在内同心流径内旋转可变定子静叶。
因而，存在对改进的促动组件的需要，该促动组件用于调整燃气涡轮发动机的同心流径的可变定子静叶。
发明内容
方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或可从描述中清楚，或可通过实施本发明来获悉。
在一方面，本主题涉及一种用于燃气涡轮发动机的旋转构件的同心可变定子静叶的促动组件。燃气涡轮发动机限定沿着轴向方向延伸的中心轴线。促动组件包括内壳和中间壳。内壳和中间壳限定内壳与中间壳之间沿着轴向方向延伸的第一同心流径。促动组件还包括外壳。中间壳和外壳限定第二同心流径，该第二同心流径在中间壳与外壳之间沿着轴向方向延伸。另外，第二同心流径定位在第一同心流径的径向外部。促动组件包括第一可变定子静叶，该第一可变定子静叶从中间壳径向向内延伸到第一同心流径中。此外，促动组件包括第二可变定子静叶，该第二可变定子静叶在第二同心流径内在外壳处的远端与内壳处的近端之间径向地延伸。而且，第二可变定子静叶限定远端与近端之间延伸的腔。促动组件还包括第一耳轴，该第一耳轴从外壳径向向内延伸穿过第二可变定子静叶的腔且传动地联接到第一可变定子静叶。
在一个实施例中，第一可变定子静叶的定向和第二可变定子静叶的定向可独立地调整。在另一实施例中，第一可变定子静叶和第二可变定子静叶可径向对准。在另外的实施例中，促动组件还可包括第一旋转装置，该第一旋转装置定位在外壳处且传动地联接到第一耳轴，使得第一旋转装置的旋转改变第一可变定子静叶的定向。在另一实施例中，促动组件还可包括第二耳轴，该第二耳轴从外壳径向向内延伸且传动地联接到第二可变定子静叶。而且，第二耳轴可限定径向延伸穿过第二耳轴的开孔，使得第一耳轴穿过第二耳轴的开孔延伸到第一可变定子静叶。在一个此类实施例中，促动组件还可包括衬套，该衬套定位在第一耳轴与第二耳轴之间。在另一此类实施例中，促动组件还可包括第二旋转装置，该第二旋转装置定位在外壳处且传动地联接到第二耳轴，使得第二旋转装置的旋转改变第二可变定子静叶的定向。
在另一实施例中，第一可变定子静叶和第二可变定子静叶可分别限定包括前缘、后缘、压力侧和吸入侧的空气动力学轮廓。在一个实施例中，第一可变定子静叶或第二可变定子静叶中的至少一个可为压缩机静叶。在另外的实施例中，第一可变定子静叶或第二可变定子静叶中的至少一个可为涡轮静叶。在另外的实施例中，第一可变定子静叶或第二可变定子静叶中的一个或多个可构造成用作阀。
在另一方面，本主题涉及一种用于燃气涡轮发动机的旋转构件，该旋转构件限定沿着轴向方向延伸的中心轴线。旋转构件包括内壳和中间壳。内壳和中间壳限定内壳与中间壳之间沿着轴向方向延伸的第一同心流径。旋转构件还包括外壳。中间壳和外壳限定第二同心流径，该第二同心流径在中间壳与外壳之间沿着轴向方向延伸。另外，第二同心流径定位在第一同心流径的径向外部。旋转构件还包括多个转子叶片，多个转子叶片在第一同心流径内周向定向且传动地联接到沿着中心轴线延伸的转子。而且，多个转子叶片从转子径向向外延伸到第一同心流径内的中间壳。旋转构件还包括多个第一可变定子静叶，该多个第一可变定子静叶在第一同心流径内周向定向且从中间壳径向向内延伸到第一同心流径中。另外，多个转子叶片和多个第一可变定子静叶形成旋转构件的级。旋转构件还包括在第二同心流径内周向定向的多个第二可变定子静叶。第二可变定子静叶中的每个在第二同心流径内在外壳处的远端与中间壳处的近端之间径向延伸，且限定远端与近端之间延伸的腔。旋转构件还包括多个第一耳轴。第一耳轴中的每个从外壳径向向内延伸穿过多个第二可变定子静叶中的一个的腔且传动地联接到多个第一可变定子静叶中的一个。
在一个实施例中，旋转构件可为压缩机。在此类实施例中，多个转子叶片中的每个可为压缩机叶片，且多个第一可变定子静叶中的每个可为压缩机静叶。在另一实施例中，旋转构件可为涡轮。在此类实施例中，多个转子叶片中的每个可为涡轮叶片，且多个第一可变定子静叶中的每个为涡轮静叶。在另外的实施例中，多个转子叶片中的每个从转子径向向外延伸到外壳，且包括将第一同心流径与第二同心流径分离的平台。另外，转子叶片中的每个包括在第一同心流径内的第一翼型部分和在第二同心流径内的第二翼型部分。还应理解的是，旋转构件还可包括如本文中描述的额外特征中的任一个。
参照以下描述和所附权利要求书，这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。结合在该说明书中且构成该说明书的一部分的附图示出本发明的实施例，且连同描述一起用来解释本发明的某些原理。
附图说明
针对本领域普通技术人员的包括其最佳模式的本发明的完整且开放的公开内容在参照附图的说明书中阐述，在附图中：
图1示出根据本主题的方面的可用于飞行器内的燃气涡轮发动机的一个实施例的截面图，特别地示出构造为高旁通涡扇喷气发动机的燃气涡轮发动机；
图2示出根据本主题的方面的图1的燃气涡轮发动机的旋转构件的一个实施例的示意图，特别地示出包括多个同心流径的旋转构件。
图3示出根据本主题的方面的图2的促动组件的一个实施例的示意图，特别地示出促动组件的侧视图；
图4示出根据本主题的方面的沿着图3的截面线4-4的促动组件的截面，特别地示出促动组件的耳轴；以及
图5示出根据本公开内容的方面的旋转装置的一个实施例，特别地示出构造成改变旋转构件的多个定子静叶的定向的旋转装置。
本说明书和图中参考符号的重复使用意在表示本发明的相同或相似的特征或元件。
具体实施方式
现在将详细地参照本发明的实施例，其一个或多个示例在图中示出。每个示例通过解释本发明的方式提供，而不限制本发明。实际上，本领域的技术人员将清楚的是，可在本发明中作出各种修改和变型，而不脱离本发明的范围或精神。例如，示出或描述为一个实施例的一部分的特征可结合另一实施例使用以产生又一实施例。因此，期望本发明覆盖归入所附权利要求和其等同物的范围内的此类修改和变型。
如本文中使用的，用语“第一”、“第二”和“第三”可互换使用以将一个构件与另一个区分开，且不意在表示各个构件的位置或重要性。
用语“上游”和“下游”表示相对于流体通路中的流体流的相对方向。例如，“上游”表示流体流自的方向，且“下游”表示流体流向的方向。
除非本文中另外规定，否则用语“联接”、“固定”、“附接到”等表示直接联接、固定或附接以及通过一个或多个中间构件或特征来间接联接、固定或附接。
用语“通信(communicate)”、“通信(communicating)”、“通信(communicative)”等指的是直接通信以及间接通信，诸如通过存储器系统或另一中间系统。
大体上提供用于燃气涡轮发动机的促动组件，以与同心地定向在燃气涡轮发动机的旋转构件内的可变定子静叶一起使用。例如，促动组件大体上可用于压缩机、涡轮、风扇区段的同心流径中，或用于燃气涡轮发动机的前述的任何组合中。更特别地，内可变定子静叶可定位在内壳与中间壳之间的内流径内。另外，外可变定子静叶可定位在中间壳与外壳之间的外流径内的内定子静叶的径向外部。定子静叶可在内流径和外流径内大体上径向延伸。另外，外定子静叶可限定外壳与内壳之间延伸的腔。因而，促动组件可包括内耳轴，该内耳轴在外定子静叶的腔内径向延伸且传动地联接到内定子静叶。因而，从外壳的内耳轴的旋转可调整内定子静叶的定向。在各种实施例中，促动组件可包括外耳轴，该外耳轴从外壳径向向内延伸且传动地联接到外定子静叶。因而，从外壳旋转外耳轴可调整外定子静叶的定向。而且，外耳轴可限定径向延伸穿过外耳轴的开孔，使得内耳轴延伸穿过外耳轴的开孔以调整内定子静叶。应认识到的是，以此类嵌套布置的耳轴可允许调整内定子静叶的定向，而不需要围绕内耳轴的外流径内的支柱。因而，本促动组件的实施例可减轻旋转构件的重量，且因此提高燃气涡轮发动机的效率。另外，此类促动组件可允许在外流径内围绕内耳轴的理想空气动力学轮廓，且还增加燃气涡轮发动机的效率。
现在参照图，图1示出根据本主题的方面的可用于飞行器内的燃气涡轮发动机10的一个实施例的截面图。更特别地，对于图1的实施例，燃气涡轮发动机10是高旁通涡扇喷气发动机，其中示出的燃气涡轮发动机10具有纵向或轴向中心线轴线12，该纵向或轴向中心线轴线12沿着轴向方向A延伸穿过其，以用于参考目的。燃气涡轮发动机10还限定从中心轴线12垂直延伸的径向方向R。此外，周向方向C(在图1中示为进/出页面)垂直于中心轴线12和径向方向R两者延伸。虽然示出示例性的涡扇实施例，预期本公开内容大体上可同样适用于涡轮机，诸如开放式转子、涡轮轴、涡轮喷气或涡轮螺旋桨构造，包括船用和工业涡轮发动机以及辅助动力单元。
大体上，燃气涡轮发动机10包括核心燃气涡轮发动机(大体上由参考符号14指示)和定位在其上游的风扇区段16。核心发动机14大体上包括限定环形入口20的基本管状的外壳18。另外，外壳18还可包围和支承低压(LP)压缩机22，以用于将进入核心发动机14的空气的压力升高到第一压力水平。多级轴流式高压(HP)压缩机24然后可从LP压缩机22接收加压空气，且进一步升高此空气的压力。流出HP压缩机24的加压空气然后可流至燃烧器26，燃料在燃烧器内喷射到加压气流中，其中所得的混合物在燃烧器26内燃烧。高能燃烧产物60从燃烧器26沿着发动机10的热气体通路引导至高压(HP)涡轮28，以用于经由高压(HP)轴或转轴30驱动HP压缩机24，且然后引导至低压(LP)涡轮32来用于经由大体上与HP轴30同轴的低压(LP)传动轴或转轴34驱动LP压缩机22和风扇区段16。在驱动涡轮28和32中的每个之后，燃烧产物60可从核心发动机14经由排气喷嘴36排出来提供推进喷气推力。
另外，如图1中示出的，燃气涡轮发动机10的风扇区段16大体上包括构造成由环形风扇壳40围绕的可旋转的轴流风扇转子38。在特定实施例中，LP轴34可直接地连接到风扇转子38或转子盘，诸如以直接驱动构造。在备选实施例中，LP轴34可经由减速装置37连接到风扇转子38上，诸如，间接传动或齿轮传动构造中的减速齿轮齿轮箱。如期望或需要的，此类减速装置可包括于燃气涡轮发动机10内任何合适的轴/转轴之间。另外，风扇转子38和/或转子盘可封闭或形成为风扇毂41的一部分。
应由本领域的普通技术人员了解的是，风扇壳40可构造成关于核心发动机14由多个基本径向延伸的周向间隔的出口引导静叶42支承。因而，风扇壳40可包围风扇38和其对应的风扇转子叶片(风扇叶片44)。而且，风扇壳40的下游区段46可在核心发动机14的外部上延伸，以便限定提供额外的推进喷气推力的副或旁通气流导管48。
在燃气涡轮发动机10的操作期间，应了解的是，初始气流(由箭头50指示)可经由风扇壳40的相关联的入口52进入燃气涡轮发动机10中。气流50然后穿过风扇叶片44，且分流成移动穿过旁通导管48的第一压缩气流(由箭头54指示)和进入LP压缩机22中的第二压缩气流(由箭头56指示)。LP压缩机22可包括由外壳18包围的多个压缩机转子叶片(LP压缩机叶片45)。第二压缩气流56的压力然后增大，且进入HP压缩机24(如由箭头58指示)。另外，HP压缩机24可包括由外壳18包围的多个压缩机转子叶片(HP压缩机叶片47)。在与燃料混合且在燃烧器26内燃烧之后，燃烧产物60流出燃烧器26，且流过HP涡轮28。此外，HP涡轮28可包括多个涡轮转子叶片(HP涡轮叶片49)。此后，燃烧产物60流过第二涡轮32，且流出排气喷嘴36，以向燃气涡轮发动机10提供推力。此外，LP涡轮32可包括多个涡轮转子叶片(LP涡轮叶片51)。
现在参照图2，示意性地示出燃气涡轮发动机10的旋转构件61的一个实施例。特别地，图2示出限定多个同心流径的旋转构件61。如示出的，旋转构件61可限定用于内流体流104的第一同心流径(内流径102)。旋转构件还可限定用于外流体流108的第二同心流径(外流径106)。如描绘的，外流径106可定位在内流径102的径向外部。旋转构件61可包括布置在内流径102内的一个或多个第一可变定子静叶(内定子静叶110)。旋转构件61还可包括布置在外流径106内的一个或多个第二可变定子静叶(外定子静叶112)。另外，外定子静叶112中的每个可与内定子静叶110中的一个径向对准。
旋转构件61还可包括用于每对同心可变定子静叶110、112的一个或多个促动组件100，其构造成改变定子静叶110、112的定向。更特别地，促动组件100可允许内定子静叶110的定向独立于外定子静叶112的定向调整。此外，调整内定子静叶110和/或外定子静叶112的定向可允许调整内流径102内的内流体流104和/或外流径106内的外流体流108。。因而，应了解的是，定子静叶110、112可用作阀以控制流径102、106内的流体流104、108。虽然旋转构件61描述为燃气涡轮发动机10的构件，应认识到的是，旋转构件61可用于燃气涡轮发动机的任何合适的构造。例如，旋转构件61可构造为LP压缩机22、HP压缩机24、风扇区段16、HP涡轮28、LP涡轮32和/或燃气涡轮发动机10的任何其它旋转构件61中的一个或多个的一部分。
如图2中描绘的，内流径102限定在内壳118与中间壳120之间，且大体上在内壳118与中间壳120之间在轴向方向A上延伸。应了解的是，中间壳120可为燃气涡轮发动机10的静止构件。此外，内壳118可包括静止构件和旋转构件的组合。例如，如图2中示出的，内壳118可包括转子122的毂66和/或在内定子静叶110的径向内部处的一个或多个平台124。另外，旋转构件61可包括外壳126，该外壳126限定中间壳120与外壳126之间在轴向方向A上延伸的外流径106。
例如，在一个实施例中，旋转构件61的中间壳120可包括核心发动机14的外壳18的至少一部分，且旋转构件61的外壳126可为燃气涡轮发动机10的风扇壳40的一部分。例如，中间壳120可包括压缩机壳或涡轮壳或联接到其的独立构件。在此类实施例中，内流径102可包括通过核心发动机14的流径。因而，内流体流104可包括第二压缩气流56、气流58或燃烧产物60中的一个或多个。而且，外流径106可包括旁通导管48，且外流体流108可包括第一压缩气流54。
在另一实施例中，旋转构件61的外壳126可包括核心发动机14的外壳18的至少一部分。例如，外壳126可包括压缩机壳、涡轮壳、风扇外壳40(例如，风扇容纳壳)或联接到其上的独立构件。而且，中间壳120可为布置在旋转构件61的外壳126与内壳118之间的壳，以便限定内流径102和外流径106。因而，流过核心发动机14的第二压缩气流56、气流58或燃烧产物60中的至少一者可在旋转构件61的上游分成内流体流104和外流体流108。
旋转构件61可在内流径102内包括一组或多组周向定向的转子叶片62，诸如风扇叶片44、LP压缩机叶片45、HP压缩机叶片47、HP涡轮叶片49或LP涡轮叶片51，其从转子122或从附接至内流径102内的转子122或与转子一体形成的毂66径向朝中间壳120径向向外延伸。因而，转子叶片62可传动地联接到转子122，转子可包括或传动地联接到旋转轴(诸如，如图1中示出的HP轴30或LP轴34)。此外，中间壳120可在径向方向R上布置在转子叶片62的外部。转子叶片62中的一个或多个(诸如所有转子叶片62)可由中间壳120外接，使得环形间隙114限定在每个转子叶片62的转子叶片末端63与中间壳120之间。应了解的是，转子叶片62中的一个或多个可分别为压缩机叶片45、47；涡轮叶片49、51；或压缩机22、24、涡轮28、32或风扇区段16的风扇叶片44。
在一个实施例中，转子叶片62中的一个或多个是在内流径102和外流径106两者内延伸的带平台的转子叶片142(其中一个在图2中示出)。例如，转子叶片62中的每个可为带平台的转子叶片142。如示出的，带平台的转子叶片142可从转子122和/或毂66径向向外延伸，穿过中间壳120到达外壳126。应了解的是，带平台的转子叶片142和外壳126可限定带平台的转子叶片142的末端63与外壳126之间的环形间隙144，以允许它们之间的相对旋转。此外，带平台的转子叶片142可包括与中间壳120径向和轴向对准的平台146，以将内流径102与外流径106分离。因而，带平台的转子叶片142可包括在内流径102内的第一翼型部分148和外流径106内的第二翼型部分150。
一组或多组周向间隔的内定子静叶110可邻近每组转子叶片62定位，且与相邻的一组转子叶片62组合形成多个级70中的一个。例如，内定子静叶110可从中间壳120径向向内延伸到内流径102中，且终止于邻近毂66和/或转子122的内平台124处。另外，内定子静叶110可相对于毂66设置，使得环形间隙128限定在内定子静叶110中每个的内平台124与毂66之间。因而，每个级70的内定子静叶110可在内流径102内周向定向。
仍参照图2的示例性实施例，一个或多个外定子静叶112可在外流径106内径向延伸。例如，外定子静叶112可在外壳126和中间壳120之间径向延伸。另外，两个或更多个外定子静叶112可周向布置在外流径106内。如示出的，内定子静叶110和外定子静叶112可在旋转构件61内成对地径向对准。应了解的是，内定子静叶110和外定子静叶112中的一个或多个可限定空气动力学轮廓。例如，内定子静叶110和外定子静叶112中的每个可包括在根部134与末端136之间径向延伸的压力侧130和吸入侧132。此外，静叶110、112中的每个的压力侧130和吸入侧132可在前方的前缘138和后方的后缘140之间延伸。在若干实施例中，内定子静叶110中的一个或多个可为压缩机静叶。例如，内定子静叶110中的每个可为压缩机的压缩机静叶。在其它实施例中，内定子静叶110中的一个或多个可为涡轮静叶。例如，内定子静叶110中的每个可为涡轮的涡轮静叶。类似地，外定子静叶112中的一个或多个可分别为压缩机或涡轮的压缩机静叶或涡轮静叶。在一个特定实施例中，内定子静叶110可为压缩机定子静叶，且外定子静叶112可为布置在旁通导管48内的出口引导静叶。
如上文简要描述的，旋转构件61可包括一个或多个促动组件100，其构造成独立地改变内定子静叶110和外定子静叶112的定向。例如，旋转构件61可包括用于每对径向对准的内定子静叶110和外定子静叶112的一个促动组件100。在另一实施例中，旋转构件61的每个级70可包括促动组件100，该促动组件构造成改变该级70内的内定子静叶110和外定子静叶112的定向。促动组件100可包括内壳118和中间壳120，该内壳和中间壳限定它们之间的内流径102。促动组件100还可包括外壳126，外壳126限定中间壳120与外壳126之间的外流径106。而且，促动组件可包括分别定位在内流径102和外流径106内的内定子静叶110和外定子静叶112。如关于图3和图5更详细描述的，促动组件100可包括定位在外壳126处或附近的第一旋转装置(内旋转装置152)。而且，内旋转装置152可构造成改变内定子静叶110的定向。另外，促动组件100可包括定位在外壳126处或附近的第二旋转装置(外旋转装置154)。类似地，外旋转装置154可构造成改变外定子静叶112的定向。
现在参照图3和图4，根据本主题的方面，示出促动组件100的实施例的多个示意图。更特别地，图3示出促动组件100的侧视图。图4示出沿着图3的截面线4-4的截面，其示出促动组件100的耳轴。应了解的是，促动组件100可大体上构造为图2的促动组件。例如，促动组件100大体上可包括内壳118、中间壳120以及限定内流径102和外流径106的外壳126。另外，促动组件100可包括定位在内流径102内的内定子静叶110和定位在外流径106内的外定子静叶112。
如图3中示出的，外定子静叶112可在外流径106内在外壳126处的远端156和中间壳120处的近端158之间径向延伸。例如，在某些实施例中，外定子静叶112可与外壳126和中间壳120两者联接或一体形成。另外，外定子静叶112可限定外定子静叶112的远端156与近端158之间延伸的腔160。例如，腔160可大体上在径向方向R上延伸。而且，如示出的，中间壳120可限定穿过中间壳120的开孔162。例如，开孔162可与外定子静叶112的腔160径向对准。
在示出的实施例中，促动组件100可包括第一耳轴(内耳轴164)，该第一耳轴传动地联接到内定子静叶110，使得内耳轴164的旋转调整内定子静叶110的定向。另外，促动组件100可包括第二耳轴(外耳轴166)，第二耳轴传动地联接到外定子静叶112，使得外耳轴166的旋转调整外定子静叶112的定向。如示出的，外耳轴166可从外壳126径向向内延伸到外定子静叶112。应了解的是，外耳轴166可联接到外定子静叶112，或与外定子静叶112一体地形成。另外，外耳轴166可从外壳126延伸且终止于外定子静叶112的远端156处。然而，在其它实施例中，外耳轴166可通过腔160完全或部分地延伸到外定子静叶112的近端158。
如图3和图4中描绘的，外耳轴166可限定径向延伸穿过外耳轴166的开孔168，使得内耳轴164可穿过外耳轴166的开孔168延伸到内定子静叶110。因而，内耳轴164可嵌套在外耳轴166内。在某些实施例中，内耳轴164可完全延伸穿过外耳轴166的开孔168，该外耳轴沿着外定子静叶112的腔160的整个长度延伸。然而，在其它实施例中，内耳轴164可沿着开孔168的长度以及腔160的至少一部分延伸(直到外定子静叶112的远端156和近端158之间的腔160的全长)。应认识到的是，内耳轴164可延伸穿过中间壳120的开孔162(例如，与腔160和外耳轴166的开孔168径向对准的开孔162)且传动地联接到内定子静叶110。特别地参照图4，促动组件100可包括在外耳轴166的开孔168内的衬套170。更特别地，衬套170可布置在外耳轴166和内耳轴164之间。此外，衬套170可联接到外耳轴166或内耳轴164中的一个，以便减小耳轴164、166之间的摩擦且允许它们之间的相对旋转更容易。在某些实施例中，衬套170还可沿着腔160在内耳轴164和外定子静叶112之间延伸。因而，衬套170可联接到内耳轴164或外定子静叶112中的一个，以便允许内耳轴164和外定子静叶112之间更容易的相对旋转。
特别地参照图3，促动组件100可包括在外壳126处的内旋转装置152，其传动地联接到内耳轴164。类似地，外壳126处的外旋转装置154可传动地联接到外耳轴166。因而，旋转装置152、154可允许内耳轴164和外耳轴166独立地旋转，以便独立地调整内定子静叶110和外定子静叶112的定向。
应了解的是，如图2中示出的，多个促动组件100可构造成与如图3和图4中描绘的促动组件100相同或类似。在某些实施例中，促动组件100中的每个可构造为图3和图4的促动组件100。例如，促动组件100中的每个可包括传动地联接在内定子静叶110和内旋转装置152之间的内耳轴164。此外，每个促动组件100可包括传动地联接在外定子静叶112与外旋转装置154之间的外耳轴166。还应了解的是，促动组件100中的每个可包括独立的内旋转装置152和外旋转装置154。然而，在其它实施例中，旋转构件61(图2)的级70内的促动组件100可包括一个内旋转装置152和一个外旋转装置154，该内旋转装置152传动地联接到此类级70的内定子静叶110中的每个，该外旋转装置154传动地联接到此类级70的外定子静叶112中的每个。
现在参照图5，示出根据本公开内容的方面的旋转装置的一个实施例。更特别地，图5示出旋转装置，该旋转装置构造成改变旋转构件61(图2)的级70内的多个定子110、112的定向。例如，旋转装置152、154中的一个或两个可构造为图5的旋转装置。然而，应了解的是，在其它实施例中，每个定子静叶组合的促动组件100可包括用于定子静叶110、112的独立旋转装置。还应认识到的是，本领域普通技术人员可想到其它合适的旋转装置，用于改变定子静叶110、112的定向。为了清楚，图5中描绘一种用于改变级70的内定子静叶110或外定子静叶112的定向的旋转装置。然而，应认识到的是，每个级70可包括两个旋转装置(例如，内旋转装置152和外旋转装置154)，用于分别旋转内定子静叶110和外定子静叶112。例如，外旋转装置154可从内旋转装置152径向向内定位(例如，见图2和图3)。在额外的或备选的实施例中，一个旋转装置152、154可定位在级70的轴向前方，而另一旋转装置152、154可定位在级70的轴向后方。
如示出的，本主题的旋转装置152、154中的每个大体上包括同步环178，该同步环178构造成促动多个向外延伸的杠杆臂172，该杠杆臂172安装且牢固地附接到旋转构件61的特定级70的每个定子静叶110、112(诸如经由耳轴164、166)。同步环178大体上可通过沿着同步环178的圆周固定的多个附接螺柱或其它合适的紧固件来联接到杠杆臂172。如示出的，促动组件100的每个旋转装置154、156可包括传动地联接到耳轴164、166的多个杠杆臂172。另外，每个杠杆臂172可包括第一端174和第二端176，第一端刚性地附接到与可变定子静叶110、112传动地联接的耳轴164、166，而第二端176与同步环178可旋转地接合且刚性地附接，诸如，经由附接螺柱。大体上，每个杠杆臂172的第一端174可使用任何合适的手段固定到耳轴164、166。
而且，同步环178还可联接到一个或多个合适的促动装置180，该促动装置构造成使同步环178绕旋转构件61的中心轴线12旋转。例如，同步环178可经由任何合适的手段(例如，通过推杆连杆机构182)联接到促动装置180，使得促动装置180使同步环178绕中心轴线12顺时针或逆时针旋转。因此，当同步环178由促动装置180旋转时，杠杆臂172可对应地旋转耳轴164、166。旋转耳轴164、166继而引起定子静叶110、112旋转，从而改变静叶110、112相对于旋转构件61中的内流体流104、108定向的角度。
大体上，旋转装置152、154的同步环178可包括从外壳126径向向外设置且基本与外壳同心的圆形或环状结构(例如，见图2和图3)。在若干实施例中，同步环178可制造为一件式或多件式构造，且可由任何合适的材料形成，诸如不锈钢或能够承受典型地施加到同步环的负载的任何其它材料。另外，同步环178大体上可具有任何合适的截面，诸如矩形、椭圆形或圆形截面。如在所描绘的实施例中特别示出的，同步环178可限定大体上“C形”的截面。因而，同步环178可构造成相对轻量，而不牺牲同步环178的结构完整性。
该书面描述使用示例性实施例来公开本发明(包括最佳模式)，且还使本领域的任何技术人员能够实施本发明，包括制作和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本发明的可取得专利的范围由权利要求书限定，且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例包括不异于权利要求书的字面语言的结构元件，或如果它们包括带有与权利要求书的字面语言无实质的差异的等同结构元件，此类其它示例意在处于权利要求书的范围内。
本发明的另外方面由以下条款的主题提供：
1. 一种用于燃气涡轮发动机的旋转构件的同心可变定子静叶的促动组件，燃气涡轮发动机限定沿着轴向方向延伸的中心轴线，该促动组件包括：内壳；中间壳，其中内壳和中间壳限定内壳与中间壳之间的第一同心流径，第一同心流径沿着轴向方向延伸；外壳，其中中间壳和外壳限定中间壳与外壳之间的第二同心流径，该第二同心流径沿着轴向方向延伸且定位在第一同心流径的径向外部；第一可变定子静叶，该第一可变定子静叶从中间壳径向向内延伸到第一同心流径中；第二可变定子静叶，该第二可变定子静叶在第二同心流径内在外壳处的远端与内壳处的近端之间径向延伸，该第二可变定子静叶限定远端与近端之间延伸的腔；以及第一耳轴，该第一耳轴从外壳径向向内延伸穿过第二可变定子静叶的腔且传动地联接到第一可变定子静叶。
2. 任何前述条款所述的促动组件，其中第一可变定子静叶的定向和第二可变定子静叶的定向可独立地调整。
3. 任何前述条款所述的促动组件，其中第一可变定子静叶和第二可变定子静叶径向对准。
4. 任何前述条款所述的促动组件，还包括第一旋转装置，该第一旋转装置定位在外壳处且传动地联接到第一耳轴，使得第一旋转装置的旋转改变第一可变定子静叶的定向。
5. 任何前述条款所述的促动组件，还包括第二耳轴，第二耳轴从外壳径向向内延伸且传动地联接到第二可变定子静叶，第二耳轴限定径向延伸穿过第二耳轴的开孔，使得第一耳轴穿过第二耳轴的开孔延伸到第一可变定子静叶。
6. 任何前述条款所述的促动组件，还包括衬套，该衬套定位在第一耳轴与第二耳轴之间。
7. 任何前述条款所述的促动组件，还包括第二旋转装置，该第二旋转装置定位在外壳处且传动地联接到第二耳轴，使得第二旋转装置的旋转改变第二可变定子静叶的定向。
8. 任何前述条款所述的促动组件，其中第一可变定子静叶和第二可变定子静叶各自限定包括前缘、后缘、压力侧和吸入侧的空气动力学轮廓。
9. 任何前述条款所述的促动组件，其中第一可变定子静叶或第二可变定子静叶中的至少一个为压缩机静叶。
10. 任何前述条款所述的促动组件，其中第一可变定子静叶或第二可变定子静叶中的至少一个为涡轮静叶。
11. 任何前述条款所述的促动组件，其中第一可变定子静叶或第二可变定子静叶中的至少一个构造成用作阀。
12. 一种用于燃气涡轮发动机的旋转构件，燃气涡轮发动机限定沿着轴向方向延伸的中心轴线，该旋转构件包括内壳；中间壳，其中内壳和中间壳限定内壳与中间壳之间的第一同心流径，第一同心流径沿着轴向方向延伸；外壳，其中中间壳和外壳限定中间壳与外壳之间的第二同心流径，该第二同心流径沿着轴向方向延伸且定位在第一同心流径的径向外部；多个转子叶片，其在第一同心流径内周向定向且传动地联接到沿着中心轴线延伸的转子，多个转子叶片从转子径向向外延伸到第一同心流径内的中间壳；多个第一可变定子静叶，其在第一同心流径内周向定向且从中间壳径向向内延伸到第一同心流径中，其中多个转子叶片和多个第一可变定子静叶形成旋转构件的级；多个第二可变定子静叶，其在第二同心流径内周向定向，该第二可变定子静叶中的每个在第二同心流径内在外壳处的远端与中间壳处的近端之间径向延伸，且限定远端与近端之间延伸的腔；以及多个第一耳轴，该第一耳轴中的每个从外壳径向向内延伸穿过多个第二可变定子静叶中的一个的腔且传动地联接到多个第一可变定子静叶中的一个。
13. 任何前述条款所述的旋转构件，其中多个第一可变定子静叶的定向和多个第二可变定子静叶的定向可独立地调整。
14. 任何前述条款所述的旋转构件，其中多个第一可变定子静叶中的每个与多个第二可变定子静叶中的一个径向对准。
15. 任何前述条款所述的旋转构件，还包括多个第二耳轴，该第二耳轴中的每个从外壳径向向内延伸且传动地联接到多个第二可变定子静叶中的一个，该第二耳轴中的每个限定径向延伸穿过第二耳轴的开孔，使得第一耳轴中的一个穿过第二耳轴中的每个的开孔延伸到第一可变定子静叶中的一个。
16. 任何前述条款所述的旋转构件，还包括多个衬套，该多个衬套中的每个定位在第一耳轴中的一个与第二耳轴中的一个之间。
17. 任何前述条款所述的旋转构件，还包括至少一个第一旋转装置，其定位在外壳处且传动地联接到第一耳轴中的每个，使得至少一个第一旋转装置的旋转改变第一可变定子静叶中的每个的定向；以及至少一个第二旋转装置，其定位在外壳处且传动地联接到第二耳轴中的每个，使得至少一个第二旋转装置的旋转改变第二可变定子静叶中的每个的定向。
18. 任何前述条款所述的旋转构件，其中旋转构件为压缩机，且其中多个转子叶片中的每个为压缩机叶片，且多个第一可变定子静叶中的每个为压缩机静叶。
19. 任何前述条款所述的旋转构件，其中旋转构件为涡轮，且其中多个转子叶片中的每个为涡轮叶片，且多个第一可变定子静叶中的每个为涡轮静叶。
20. 任何前述条款所述的旋转构件，其中多个转子叶片中的每个从转子径向向外延伸到外壳，且包括将第一同心流径与第二同心流径分离的平台，且其中转子叶片中的每个包括第一同心流径内的第一翼型部分和第二同心流径内的第二翼型部分。
21. 任何前述条款所述的旋转构件，其中多个第一可变定子静叶或多个第二可变定子静叶中的至少一个定子静叶构造成用作阀。

Claims (20)

1.一种用于燃气涡轮发动机的旋转构件的同心可变定子静叶的促动组件，所述燃气涡轮发动机限定沿着轴向方向延伸的中心轴线，所述促动组件包括：
内壳；
中间壳，其中所述内壳和所述中间壳限定所述内壳与所述中间壳之间的第一同心流径，所述第一同心流径沿着所述轴向方向延伸；
外壳，其中所述中间壳和所述外壳限定所述中间壳与所述外壳之间的第二同心流径，所述第二同心流径沿着所述轴向方向延伸且定位在所述第一同心流径的径向外部；
第一可变定子静叶，所述第一可变定子静叶从所述中间壳径向向内延伸到所述第一同心流径中；
第二可变定子静叶，所述第二可变定子静叶在所述第二同心流径内在所述外壳处的远端与所述中间壳处的近端之间径向延伸，所述第二可变定子静叶限定所述远端与所述近端之间延伸的腔；
第一耳轴，所述第一耳轴从所述外壳径向向内延伸穿过所述第二可变定子静叶的腔且传动地联接到所述第一可变定子静叶；以及
衬套，所述衬套定位在所述第二可变定子静叶和所述第一耳轴之间，并且所述衬套沿着所述腔在所述外壳的径向内部沿径向方向延伸。
2.根据权利要求1所述的促动组件，其特征在于，所述第一可变定子静叶的定向和所述第二可变定子静叶的定向能够独立地调整。
3.根据权利要求1所述的促动组件，其特征在于，所述第一可变定子静叶和所述第二可变定子静叶径向对准。
4.根据权利要求1所述的促动组件，其特征在于，所述促动组件还包括：
第一旋转装置，所述第一旋转装置定位在所述外壳处且传动地联接到所述第一耳轴，使得所述第一旋转装置的旋转改变所述第一可变定子静叶的定向。
5.根据权利要求1所述的促动组件，其特征在于，所述促动组件还包括：
第二耳轴，所述第二耳轴从所述外壳径向向内延伸且传动地联接到所述第二可变定子静叶，所述第二耳轴限定径向延伸穿过所述第二耳轴的开孔，使得所述第一耳轴穿过所述第二耳轴的开孔延伸到所述第一可变定子静叶。
6.根据权利要求5所述的促动组件，其特征在于，所述促动组件还包括：
衬套，所述衬套定位在所述第一耳轴与所述第二耳轴之间。
7.根据权利要求5所述的促动组件，其特征在于，所述促动组件还包括：第二旋转装置，所述第二旋转装置定位在所述外壳处且传动地联接到所述第二耳轴，使得所述第二旋转装置的旋转改变所述第二可变定子静叶的定向。
8.根据权利要求1所述的促动组件，其特征在于，所述第一可变定子静叶和所述第二可变定子静叶各自限定包括前缘、后缘、压力侧和吸入侧的空气动力学轮廓。
9.根据权利要求1所述的促动组件，其特征在于，所述第一可变定子静叶或所述第二可变定子静叶中的至少一个为压缩机静叶。
10.根据权利要求1所述的促动组件，其特征在于，所述第一可变定子静叶或所述第二可变定子静叶中的至少一个为涡轮静叶。
11.根据权利要求1所述的促动组件，其特征在于，所述第一可变定子静叶或所述第二可变定子静叶中的至少一个构造成用作阀。
12.一种用于燃气涡轮发动机的旋转构件，所述燃气涡轮发动机限定沿着轴向方向延伸的中心轴线，所述旋转构件包括：
内壳；
中间壳，其中所述内壳和所述中间壳限定所述内壳与所述中间壳之间的第一同心流径，所述第一同心流径沿着所述轴向方向延伸；
外壳，其中所述中间壳和所述外壳限定所述中间壳与所述外壳之间的第二同心流径，所述第二同心流径沿着所述轴向方向延伸且定位在所述第一同心流径的径向外部；
多个转子叶片，其在所述第一同心流径内周向定向且传动地联接到沿着所述中心轴线延伸的转子，所述多个转子叶片从所述转子径向向外延伸到所述第一同心流径内的所述中间壳；
多个第一可变定子静叶，其在所述第一同心流径内周向定向且从所述中间壳径向向内延伸到所述第一同心流径中，其中所述多个转子叶片和所述多个第一可变定子静叶形成所述旋转构件的级；
多个第二可变定子静叶，其在所述第二同心流径内周向定向，所述第二可变定子静叶中的每个在所述第二同心流径内在所述外壳处的远端与所述中间壳处的近端之间径向延伸，且限定所述远端与所述近端之间延伸的腔；
多个第一耳轴，所述第一耳轴中的每个从所述外壳径向向内延伸穿过所述多个第二可变定子静叶中的一个的腔且传动地联接到所述多个第一可变定子静叶中的一个；以及
衬套，所述衬套定位在所述第二可变定子静叶和所述第一耳轴之间，并且所述衬套沿着所述腔在所述外壳的径向内部沿径向方向延伸。
13.根据权利要求12所述的旋转构件，其特征在于，所述多个第一可变定子静叶的定向和所述多个第二可变定子静叶的定向能够独立地调整。
14.根据权利要求12所述的旋转构件，其特征在于，所述多个第一可变定子静叶中的每个与所述多个第二可变定子静叶中的一个径向对准。
15.根据权利要求12所述的旋转构件，其特征在于，所述旋转构件还包括：
多个第二耳轴，所述第二耳轴中的每个从所述外壳径向向内延伸且传动地联接到所述多个第二可变定子静叶中的一个，所述第二耳轴中的每个限定径向延伸穿过所述第二耳轴的开孔，使得所述第一耳轴中的一个穿过所述第二耳轴中的每个的开孔延伸到所述第一可变定子静叶中的一个。
16.根据权利要求15所述的旋转构件，其特征在于，所述旋转构件还包括：
多个衬套，所述多个衬套中的每个定位在所述第一耳轴中的一个与所述第二耳轴中的一个之间。
17.根据权利要求15所述的旋转构件，其特征在于，所述旋转构件还包括：
至少一个第一旋转装置，其定位在所述外壳处且传动地联接到所述第一耳轴中的每个，使得所述至少一个第一旋转装置的旋转改变所述第一可变定子静叶中的每个的定向；以及
至少一个第二旋转装置，其定位在所述外壳处且传动地联接到所述第二耳轴中的每个，使得所述至少一个第二旋转装置的旋转改变所述第二可变定子静叶中的每个的定向。
18.根据权利要求12所述的旋转构件，其特征在于，所述旋转构件为压缩机，且其中所述多个转子叶片中的每个为压缩机叶片，且所述多个第一可变定子静叶中的每个为压缩机静叶。
19.根据权利要求12所述的旋转构件，其特征在于，所述旋转构件为涡轮，且其中所述多个转子叶片中的每个为涡轮叶片，且所述多个第一可变定子静叶中的每个为涡轮静叶。
20.根据权利要求12所述的旋转构件，其特征在于，所述多个转子叶片中的每个从所述转子径向向外延伸到所述外壳，且包括将所述第一同心流径与所述第二同心流径分离的平台，且其中所述转子叶片中的每个包括所述第一同心流径内的第一翼型部分和所述第二同心流径内的第二翼型部分。
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