CN114607472A - 具有防锁定耳轴的可变式定子轮叶 - Google Patents

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凯文·李·柯尔肯
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Abstract

公开了具有防锁定耳轴的可变式定子轮叶。本文公开的示例性装置包括设置在燃气涡轮发动机的流动路径内的翼型件，燃气涡轮发动机限定轴向轴线、径向轴线以及周向轴线，外耳轴和内耳轴，内耳轴包括曲面，曲面在轴向‑径向平面内，内耳轴使得翼型件能够可旋转地安装到燃气涡轮发动机的内护罩。

Description

具有防锁定耳轴的可变式定子轮叶
技术领域
本发明大体上涉及可变式定子轮叶，更具体地，涉及具有防锁定耳轴的可变式定子轮叶。
背景技术
燃气涡轮发动机一般包括以串联流动顺序的入口区段、压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段以及排气区段。在操作中，空气进入入口区段并流到压缩机区段，其中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。燃料与压缩空气混合并在燃烧区段内燃烧，从而产生燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段流经限定在涡轮区段内的热气路，然后经由排气区段离开涡轮区段。
燃气涡轮发动机一般包括定子轮叶，定子轮叶使流经其中的空气改变方向，以确保空气以最佳角度接近燃气涡轮发动机的旋转翼型件。可变式定子轮叶(VSV)使得定子轮叶的角度能够在燃气涡轮的操作期间径向旋转。VSV允许动态调节定子轮叶定向，以确保在所有操作条件下转子叶片上的最佳进气角度。另外，可变式定子轮叶通过允许动态调节经由VSV通过压缩机的流量来防止失速/喘振状态。一般来说，VSV增加了压缩机的空气动力稳定性并改善了在非设计速度下的发动机性能。
发明内容
本发明的方面和优点将在下面的描述中部分地阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过实施本发明来获知。在一个方面，本公开涉及一种装置。本文所公开的装置包括翼型件，翼型件设置在燃气涡轮发动机的流动路径内，燃气涡轮发动机限定轴向轴线、径向轴线以及周向轴线，外耳轴和内耳轴，内耳轴包括曲面，曲面在轴向-径向平面中，内耳轴使得翼型件能够可旋转地安装到燃气涡轮发动机的内护罩。
本发明的另一方面涉及一种联接在燃气涡轮发动机内的装置，燃气涡轮发动机限定轴向轴线、径向轴线以及周向轴线。装置包括内护罩段；外护罩段；多个可变式定子轮叶(VSV),多个VSV在内护罩段和外护罩段之间延伸。多个VSV中的第一VSV包括翼型件；外耳轴，外耳轴安装在外护罩段内；以及内耳轴，内耳轴安装在内护罩段内；内耳轴包括曲面，曲面在轴向-径向平面内，内耳轴使得翼型件能够可旋转地安装到内护罩段。
本发明的另一方面涉及一种燃气涡轮发动机，燃气涡轮发动机限定轴向轴线、径向轴线以及周向轴线。该燃气涡轮发动机包括内护罩；翼型件，翼型件设置在燃气涡轮发动机的流动路径内；外耳轴，外耳轴设置在翼型件的顶部边缘处；以及内耳轴，内耳轴包括曲面，曲面在轴向-径向平面内，内耳轴使得翼型件能够可旋转地安装到内护罩。
参考以下描述和所附权利要求，本公开的这些和其他特征、方面以及优点将变得更好地理解。并入本说明书并构成本说明书一部分的附图图示了本公开的各个方面，并且与说明书一起用于解释本公开的原理。
附图说明
在说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的完整且使能的公开，包括其最佳模式，其涉及附图，附图中：
图1是本公开燃气涡轮发动机的实施方式的教导示意性截面图；
图2是包括在现有技术压缩机的流路内的现有技术VSV的分级图；
图3A是图2的现有技术VSV的透视图；
图3B是图2和3A的现有技术VSV联接在现有技术的护罩内的截面图；
图4A是具有球形耳轴的VSV的前视图；
图4B是图1的VSV的横截面图。
图5是包括图4A和4B的VSV的护罩组件和VSV的透视图；
图6是用于接收图4A和4B的VSV的球形耳轴的护罩环的透视图；以及
图7是包括具有曲面的耳轴的可选VSV的截面图。
附图不是按比例绘制的。相反，在附图中可以放大层的厚度或区域。一般来说，在整个附图和结合的书面描述中将使用相同的附图标记来表示相同或类似的部分。如本专利中所使用的，声明任何部件(例如，区段、结合、面积、区域、或板等)以任何方式在(例如，定位在、位于、设置在、设置围绕，或形成在等)另一部件上，指示所参考的部件与另一部件接触，或指示所参考的部件在另一部件上方，其中一个或多个中间部件位于其之间。除非另有说明，否则连接参考(例如，附接、联接、配合、连接、接合等)将被广泛地解释，并且可以包括元件集合之间的中间构件以及元件之间的相对运动。这样，连接引用不一定推断两个元件直接连接并且彼此成固定关系。陈述任何部件与另一部件“接触”意味着在两个部件之间没有中间部件。
具体实施方式
目前，许多VSV和护罩组件包括两个180°段，当暴露于高振动时，这些段必须保持足够的刚度和耐久性。许多这样的现有技术的VSV和护罩组件在暴露于高操作应力和/或高振动响应模式(例如，士兵模式响应等)时，经历破裂。如本文所用，“士兵模式响应”是指所有VSV翼型件一致地振动的振动响应。尤其是，某些振动响应可导致VSV锁定(例如，抑制VSV旋转等)，这可在VSV上引起高操作应力和/或高振动响应。本文所公开的示例包括球形和半球形VSV内耳轴，其将操作变形与振动和/或应力引起的边界条件分离。这种内耳轴防止VSV锁定，减少过早破裂，并减少VSV和护罩组件的质量。
在下面的详细描述中，参考了构成其一部分的附图，并且在附图中通过说明示出了可以实践的具体示例。充分详细地描述了这些实施例，以使本领域技术人员能够实践本主题，并且应当理解的是，可以使用其他实施例。因此，提供以下详细描述以描述示范性实施方案，且不应将其视为限制本发明中所描述的主题的范围。来自以下描述的不同方面的某些特征可以被组合以形成以下讨论的主题的另外的新的方面。
附图不是按比例绘制的。相反，在附图中可以放大层或区域的厚度。一般来说，在整个附图和结合的书面描述中将使用相同的附图标记来表示相同或类似的部分。如本专利中所使用的，陈述任何部分(例如，层、膜、区、区域或板)以任何方式在(例如，定位在、位于、设置在、或形成在等)另一部件上，指示所参考的部件与另一部件接触，或指示所参考的部件在另一部件上方，其中一个或多个中间部件位于其之间。除非另有说明，否则连接参考(例如，附接、联接、连接和接合等)将被广泛地解释，并且可以包括元件集合之间的中间构件以及元件之间的相对运动。这样，连接引用不一定推断两个元件直接连接并且彼此成固定关系。陈述任何部件与另一部件“接触”意味着在两个部件之间没有中间部件。
描述符“第一”,“第二”,“第三”等在识别可单独提及的多个元件或部件时使用。除非基于其使用上下文另有说明或理解，否则这样的描述符不旨在暗示列表中的优先级，物理顺序或排列的任何含义，或者在时间上的排序，而是仅用作单独用于引用多个元件或部件的标签，以便于理解所公开的示例。在一些示例中，描述符“第一”可用于指代详细描述中的元素，而相同的元素可在权利要求中被指代具有不同的描述符，诸如“第二”或“第三”。在这种情况下，应当理解的是，这样的描述符仅用于容易地引用多个元件或部件。
术语“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体从其流动的方向，“下游”是指流体流到其的方向。
本文使用各种术语来描述特征的取向。如本文所使用的，参照与特征，力和力矩相关的车辆的偏航轴线，俯仰轴线和侧倾轴线来描述特征，力和力矩的定向。一般来说，附图参考与特征，力和力矩相关的燃气涡轮的轴向方向，径向方向和轴向方向进行注释。一般来说，附图用包括轴向轴线A、径向轴线R和周向轴线C的一组轴线来注释。
在本文使用的一些示例中，术语“基本上”用于描述两个部分之间的关系在所述关系的三度内(例如，基本上共线的关系在线性的三度内，基本上垂直的关系在垂直的三度内，基本上平行的关系在平行的三度内等)。如本文所使用的，如果对象具有在对象的平均半径的15％内变化的半径，则对象基本上是特定的。
“包含”和“包括”(及其所有形式和状态)在本文中被用作开放式术语。因此，每当权利要求采用任何形式的“包含”或“包括”(例如，包括、包含、具有等)作为前序或在任何种类的权利要求中叙述时，应当理解的是，在不超出相应的权利要求或叙述的范围的情况下，可以存在附加的元素，术语等。如本文所用，当短语“至少”用作例如权利要求的前序部分中的过渡术语时，其是开放式的，与术语“包含”和“包括”是开放式相同的方式。术语“和/或”当例如以诸如A、B和/或C的形式使用时，是指A、B、C的任何组合或子集，诸如(1)仅A，(2)仅B，(3)仅C，(4)A与B，(5)A与C，(6)B与C、和(7)A与B和C。如本文中在描述结构，部件，项目，对象和/或事物的上下文中所使用的，短语“A和B中的至少一个”旨在表示包括以下任何一个的实施方式：(1)至少一个A，(2)至少一个B，和(3)至少一个A和至少一个B。类似地，如本文中在描述结构，部件，项目，对象和/或事物的上下文中所使用的，短语“A或B中的至少一个”旨在表示包括以下任何一个的实施方式：(1)至少一个A，(2)至少一个B，和(3)至少一个A和至少一个B。如本文中在描述过程，指令，动作，活动和/或步骤的施行或执行的上下文中所使用的，短语“A和B中的至少一个”旨在表示包括以下任何一个的实施方式：(1)至少一个A，(2)至少一个B，和(3)至少一个A和至少一个B。类似地，如本文中在描述过程、指令、动作、活动和/或步骤的施行或执行的上下文中所使用的，短语“A或B中的至少一个”表示包括以下任何一个的实施方式：(1)至少一个A，(2)至少一个B，和(3)至少一个A和至少一个B。
如本文所用的，单数引用(例如，“一”,“一个”,“第一”,“第二”等)不排除多个。本文所用的术语“一”或“一个”实体是指该实体中的一个或多个。术语“一”(或“一个”)、“一个或多个”和“至少一个”在本文中可以互换使用。此外，尽管单独列出，但是可以通过例如单个单元或处理器来实现多个装置，元件或方法动作。另外，尽管各个特征可以包括在不同的示例或权利要求中，但是这些特征可以被组合，并且包括在不同的示例或权利要求中并不意味着特征的组合是不可行的和/或有利的。
VSV允许单独定子轮叶围绕其各自的轴线旋转。在一些当前的设计中，VSV和护罩组件由两个180度的段组成，其中，当组装时，这两个180度的段形成单排定子，单排定子与燃气涡轮的压缩机的特定级相关联。在一些示例中，VSV的旋转由设置在压缩机的内护罩和外护罩内的耳轴启动/控制。如本文所使用的，“耳轴”是允许支撑在其上旋转或由其旋转的部件和/或特征的部件和/或特征。在一些这样的当前示例中，内护罩的耳轴是圆柱形的，并且可以包括保持凸缘，以将耳轴保持在护罩和/或密封盒内。在一些当前设计中，振动响应模式(例如，士兵模式响应等)可导致这些圆柱形耳轴中的疲劳和裂纹。例如，在特定的振动和/或热响应期间，耳轴的圆柱形形状可能在引起耳轴的三个点接触护罩的情况下变形，这防止耳轴旋转，从而锁定VSV。另外，耳轴锁定可导致圆柱形耳轴中的疲劳和裂纹。
在本文公开的示例通过球形内耳轴和具有曲面的内耳轴克服了上述缺陷。在本文公开的示例中，具有基本上球形耳轴的VSV解除变形并防止VSV锁定。在本文公开的其他示例中，具有曲面的VSV解除变形并防止VSV锁定。在本文公开的一些示例中，VSV的内耳轴减少和/或消除了在护罩分线组件处的VSV锁定。本文所公开的示例使得分线端轮叶段能够，响应于护罩弯曲而旋转(例如，滚动等)，这减小了外耳轴上的应力。与当前的内耳轴设计相比，本文公开的示例提供了显著的重量减轻，从而降低了发动机的材料成本并提高了发动机效率。在此公开的示例解除耳轴的变形，从而响应于弯曲和剪切载荷而增加轮叶的耐久性。本文所公开的示例使得内耳轴能够摩擦内护罩，从而起到摩擦阻尼器的作用。虽然本文所公开的示例是参考涡轮风扇发动机的压缩机中的定子来描述的，但是本文所公开的示例可以应用于任何类型的燃气涡轮的任何部分中的定子。
现将详细参考本发明的实施例，其一个或多个示例在附图中示出。提供每个示例是为了解释本发明，而不是限制本发明。实际上，对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可以对本发明进行各种修改和变化。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以与另一个实施例一起使用，以产生另一个实施例。因此，本发明旨在覆盖在所附权利要求及其等同物的范围内的这种修改和变化。
图1是现有技术的涡轮风扇式燃气涡轮发动机100(“涡轮风扇100”)的示意性截面图。如图1所示，涡轮风扇100限定了延伸穿过其中以供参考的纵向或轴向中心线轴线102。一般来说，涡轮风扇100可包括设置在风扇区段106下游的核心区段104。
核心区段104一般包括限定环形入口110的基本上管状的外壳108。外壳108可以由单个外壳或多个外壳形成。外壳108以串联流动关系包绕：压缩机区段，压缩机区段具有增压或低压压缩机112(“LP压缩机112”)和高压压缩机114(“HP压缩机114”)；燃烧区段116；涡轮区段，涡轮区段具有高压涡轮118(“HP涡轮118”)和低压涡轮120(“LP涡轮120”)；以及排气区段122。高压轴或线轴124(“HP轴124”)驱动地联接HP涡轮118和HP压缩机114。低压轴或线轴126(“LP轴126”)驱动地联接LP涡轮120和LP压缩机112。LP轴126也可以联接到风扇区段106的风扇线轴或轴128。在一些示例中，LP轴126可直接联接到风扇轴128(例如，直接驱动配置)。在可选配置中，LP轴126可以经由减速齿轮130联接到风扇轴128(例如，间接驱动或齿轮驱动配置)。
如图1所示，风扇区段106包括多个风扇轮叶132，多个风扇轮叶132联接到风扇轴128并从风扇轴128径向向外延伸。环形风扇壳体或机舱134周向包绕风扇区段106和/或核心区段104的至少一部分。机舱134由多个周向间隔开的出口导向轮叶136相对于核心区段104支撑。此外，机舱134的下游区段138可以包围核心区段104的外部，以在其间限定旁通气流通道140。
如图1所示，空气142在其操作期间进入涡轮风扇100的入口区段144。空气142的第一部分146流入旁通流动通道140，而空气142的第二部分148流入LP压缩机112的入口110。与LP轴126联接的LP压缩机定子轮叶150和LP压缩机转子叶片152的一个或多个顺序级，逐渐压缩流经LP压缩机112的空气142的第二部分148，导通到HP压缩机114。接下来，与HP轴124联接的HP压缩机定子轮叶154和HP压缩机转子叶片156的一个或多个顺序级，进一步压缩流经HP压缩机114的空气142的第二部分148。这将压缩空气158提供给燃烧区段116，其中，压缩空气158与燃料混合并燃烧来提供燃烧气体160。
燃烧气体160流经HP涡轮118，其中，与HP轴124联接的HP涡轮定子轮叶162和HP涡轮转子叶片164的一个或多个顺序级，从燃烧气体160中提取第一部分的动能和/或热能。该能量提取支持HP压缩机114的操作。燃烧气体160然后流经LP涡轮120，其中，与LP轴126联接的LP涡轮定子轮叶166和LP涡轮转子叶片168的一个或多个顺序级，从那里提取第二部分的热能和/或动能。该能量提取使得LP轴126旋转，从而支持LP压缩机112的操作和/或风扇轴128的旋转。燃烧气体160然后通过其排气区段122离开核心区段104。
与涡轮风扇100一起，核心区段104起到类似的作用，并且在陆地用燃气涡轮，其中空气142的第一部分146与空气142的第二部分148的比率小于涡轮风扇的比率的涡轮喷气发动机，以及其中风扇区段106没有机舱134的无管道风扇发动机中看到类似的环境。在涡轮风扇，涡轮喷气发动机以及无管道发动机中的每一个中，减速装置(例如，减速齿轮箱130)可以被包括在任何轴和线轴之间。例如，减速齿轮箱130可以设置在LP轴126和风扇区段106的风扇轴128之间。
图2示出了图1所示的涡轮风扇100的HP压缩机114的示例性截面侧视图。HP压缩机114包括一个或多个顺序级。图2所示的示例包括第一级206；第二级208，第二级208位于第一级206轴向下游；第三级210，第三级210位于第二级208轴向下游；以及第四级212，第四级212位于第三级210轴向下游。尽管HP压缩机114可以根据需要或期望包括更多或更少的级。
各级206、208、210、212中的每一个包括定子轮叶202的排214和转子叶片204的排216。排214中的定子轮叶202周向间隔开。在图2中，定子轮叶202是可变式定子轮叶(“VSV”)，并且包括示例现有技术VSV 203。现有技术VSV 203包括定子翼型件205(以下称为“翼型件”)和杆臂30。VSV 203设置在密封箱228的上方并联接到VSV杆臂230。杆臂230互连现有技术VSV 203的围绕径向轴线R的旋转。
排216中的转子叶片204也周向间隔开。在图2所示的示例中，转子叶片204的排216轴向地定位在定子轮叶202的排214的下游。转子叶片204的每一个包括从其径向向内延伸的连接部分，用于与相应的转子盘218联接。连接部分可以是轴向燕尾榫、周向燕尾榫，杉木或任何其他合适的连接部分形状。
各级206、208、210、212中的每一个的定子轮叶202的排214和转子叶片204的排216共同限定了压缩气体路径222，空气142的第二部分148流经该压缩气体路径222。压缩气体路径222由外护罩223和内护罩225限定。尤其是，定子轮叶202将空气142的第二部分148引导到转子叶片204上，转子叶片204将动能传递到空气142的第二部分148中。在这方面，转子叶片204将流经HP压缩机114的空气142的第二部分148转换为压缩空气158。出口导向轮叶，如果包括的话，引导压缩空气158流进入燃烧区段116。
诸如曲径密封件(labyrinth seal)224的联接器定位在每对相邻的转子盘218之间。在图2所示的示例中，例如，第一曲径密封件224定位在第一级206和第二级208的转子盘218之间。第二曲径密封件224定位在第二级208和第三级210的转子盘218之间。第三曲径密封件224定位在第三级210和第四级212的转子盘218之间。第四曲径密封件224定位在第四级212的转子盘218的轴向下游。曲径密封件224防止压缩机级206,208,210,212的空气142的第二部分148的级间泄漏。此外，曲径密封件224允许定子轮叶202的每一排214与相邻转子盘218之间的相对旋转。这允许转子叶片204旋转，同时定子轮叶202保持静止。在其他示例中，联接器可包括刷式密封件(未示出)或其他密封件。在这方面，当HP涡轮118驱动HP轴124时，所有转子盘218一致地旋转。此外，每个曲径密封件224与由此联接的每个相应的相邻成对转子盘218组合限定了转子盘空间220。
图3A是图2的现有技术VSV 203的透视图。在图3A中，现有技术的VSV 203包括外耳轴302，该外耳轴302被配置成设置在外护罩223内。外耳轴302从外平台304径向向外延伸到外护罩223内。现有技术的VSV 203包括现有技术的内耳轴306，其中，该内耳轴306被配置成设置在内护罩225内。内耳轴306从内平台308径向向内延伸到内护罩225中。在图3A所示的示例中，内耳轴306包括保持器凸缘310。
在操作期间，外耳轴302可枢转地联接到图2的杆臂230。当杆臂230致动时(例如，基于发动机速度、失速状态、喘振状态等),VSV 203围绕轴线312旋转，以控制空气的第二部分148在定子翼型件205上的入射角和在转子翼型件204上的空气入口角。
图3B是图2和3A的现有技术VSV 203与现有技术内护罩225联接的截面图。在图3B中，内耳轴306设置在内护罩225内。在图3B中，耳轴306通过保持器310和护罩保持特征314保持在护罩225中。在这样的示例中，保持器310在压缩机112的操作期间保持VSV 203。在一些示例中，在压缩机112的操作期间，VSV 203和/或压缩机112的热条件和/或振动响应可以使得耳轴306以防止VSV 203围绕轴线312旋转的方式变形。例如，耳轴306能够弹性变形，使得耳轴306的三个或更多个点接触保持特征314，这阻止(例如，防止等)耳轴306在护罩225内旋转。这种响应降低了燃气涡轮100的效率，并且使护罩组件和/或VSV 203经受相对大量的应力，这可能导致耳轴306开裂和/或过早地疲劳。VSV 203的锁定可增加施加在外耳轴302上的弯曲应力的量，进一步使VSV 203和护罩223,225疲劳。
以下示例涉及燃气涡轮发动机和VSV，类似于参考图1描述的发动机和图2-3B的VSV。除了VSV已经被修改为包括根据本公开的防锁耳轴之外。当在图4A-7中使用与图1-3B中使用的相同的元件编号时，其为相同含义，除非另有说明。
图4A是具有球形耳轴402的VSV 400的正视图。由于球形耳轴402关于旋转轴线312对称，VSV 400能够围绕旋转轴线312旋转。在图4A所示的示例中，球形耳轴402基本上是球形的。即，耳轴402的球形半径不会沿着球形耳轴402的半径变化超过阈值量(例如，25％等)。在图4A的示例中，球形耳轴是来自平台308的球形挤压件。这样，球形耳轴402的顶部(例如，球形耳轴402的沿着径向轴线离压缩机114的中心最远的部分等)一般是平面的(例如，平坦的等)。这样，球形耳轴402的顶部不是完全球形的。在图4A中，球形耳轴402、平台308以及定子翼型件205是一个整体部件。在这样的实例中，VSV 400可以经由增材制造来制造。附加地或可选地，VSV 400可由任何数量的不同部件组成，并通过任何合适的制造方法或其组合来制造。在一些示例中，耳轴402是实心的。在其他示例中，耳轴402是中空的。
耳轴402的球形形状防止耳轴402以锁定VSV 400的旋转的方式变形。尤其是，由于在压缩机114工作期间的热条件和/或振动响应，耳轴402不与护罩223形成三个接触点。在一些示例中，由于与具有相等半径的圆柱体相比球体的体积较小且缺少保持器(例如，图3B的保持器310等)，球形耳轴402具有比图4的耳轴402更低的质量。这样，当与具有现有技术耳轴的燃气涡轮相比，包括具有球形耳轴的VSV(例如，VSV 400等)的燃气涡轮具有较低的重量。
图4B是图4A的VSV 400的横截面图。在图4A所示的示例中，由于耳轴402的球形，球形耳轴402不包括保持器凸缘。即，在图4A的横截面图中，耳轴402的球形在护罩225内比在VSV 400和护罩225之间的界面(例如，图4B的开口403)处径向上更宽。在一些示例中，护罩225和耳轴402之间的接触使得耳轴402能够用作摩擦阻尼器。这样，球形耳轴402消散了在发动机操作期间产生的振动能量。因此，在一些示例中，球形耳轴402通过VSV 400的振动阻尼来改善VSV 400的振动响应。在图4B中，球形耳轴402由护罩环406保持。
图5是护罩组件500的透视图，护照组件500包括图4A和4B的VSV 400。在图5中，护罩组件500包括外护罩环502、内护罩环504以及多个VSV；多个VSV包括图4A的VSV 400。示例性护罩组件500被配置成在端部506,508(例如经由一个或多个紧固件、焊接等)联接到另一个护罩组件，以形成压缩机的定子排(例如，图1的压缩机112等)。在现有技术的示例中，在VSV锁定的情况下，端部506,508经历相对较高的应力和应变量(例如，当与护罩组件500的其余部分相比等)，这可能导致部件疲劳和裂纹。在图5所示的示例中，护罩组件500的相对较暗的区域对应于相对较高应力和应变的区域。为了消除这种应力和应变，护罩组件500包括具有球形耳轴的多个VSV(例如，具有图4A和4B的球形耳轴402的VSV 400等)，以减少应力和应变经历。虽然图5的护罩组件500被描绘为半圆形，但是在其他示例中，护罩组件500可以是定子排的任何合适的部分(例如，第四定子排、第三定子排等)。在这样的示例中，定子排可以包括相应数量的护罩组件(例如，3个部分，4个部分等)。在一些这样的示例中，球形耳轴VSV 400减小了在护罩组件的相应联接点处经受的应力。
图6是容纳图4A和4B的VSV 400的球形耳轴402的耳轴环600的透视图。在图6所示的示例中，耳轴环600包括第一部件602和部件604，其联接在一起形成环600(例如，通过一个或多个紧固件、焊接等)。在图6中，环600包括多个开口，包括第一开口606。开口606成形为容纳和保持球形耳轴402。在一些示例中，开口606的壁与球形耳轴402之间的接触摩擦缓冲振动(例如，在图1的燃气涡轮100的操作期间产生的振动等)。在一些示例中，耳轴环600可以是内护罩环504的部件。
图7是包括具有曲面704的耳轴702的可选VSV 700的截面图。曲面704在内平台308和耳轴702的径向最内侧部分处的保持器706之间延伸。在图7中，曲面706具有凸椭圆轮廓(例如，卵形轮廓等)。在其他实例中，耳轴702能够具有任何其他合适的轮廓(例如，圆形轮廓、抛物线轮廓、双曲线轮廓，一般为开放的弯曲轮廓等)。在其他示例中，曲面704是凹面的。曲面704在轴向-径向平面(例如，由燃气涡轮的径向方向和轴向方向限定的平面等)中是弯曲的。这样，耳轴702具有基本上椭球形的形状，其具有基本上平坦的端部，即，保持器706和平台304。也就是说，耳轴702具有半球形形状。附加地或可选地，耳轴702可以具有任何其他合适的形状(例如，双曲面形状等)。在图7中，耳轴702、保持器706、平台304以及定子翼型件205是整体部件。在这样的示例中，耳轴702、保持器706、平台304以及定子翼型件205可以通过增材制造来制造。在其他实例中，VSV 700由多个部件形成。VSV 700和/或耳轴702可以由任何合适的材料或其组合(例如，铝，钛，钛合金，镍合金，复合材料等)构成。
与图4A和4B的球形耳轴402类似，耳轴702成形为防止耳轴702变形，从而耳轴702将锁定VSV 700的旋转。尤其是，当受到VSV 700的振动和/或热响应时，耳轴702不与内护罩225形成三个接触点。在一些示例中，护罩225和耳轴702之间的接触摩擦缓冲护罩225和/或耳轴702内的振动。这样，耳轴702消散了在发动机操作期间产生的振动能量。因此，在一些示例中，耳轴702改进了VSV 700的振动响应。本发明的其他方面由以下条项的主题提供：
本发明的其他方面由以下条项的主题提供：
1.一种装置，包括：翼型件，所述翼型件设置在燃气涡轮发动机的流动路径内，所述燃气涡轮发动机限定轴向轴线、径向轴线以及周向轴线；外耳轴；以及内耳轴，所述内耳轴包括曲面，所述曲面在轴向-径向平面内，所述内耳轴使得所述翼型件能够可旋转地安装到所述燃气涡轮发动机的内护罩。
2.根据任一前述条项所述的装置，其中，所述翼型件、所述外耳轴以及所述内耳轴是一体式单元。
3.根据任一前述条项所述的装置，其中，所述内耳轴具有基本上球形形状。
4.根据任一前述条项所述的装置，其中，所述基本上球形形状使得所述内耳轴能够在没有保持器的情况下保持在所述内护罩内。
5.根据任一前述条项所述的装置，其中，所述内耳轴包括中心线，所述曲面具有相对于所述中心线的凸轮廓。
6.根据任一前述条项所述的装置，进一包括保持器，所述保持器将所述内耳轴保持在所述内护罩内。
7.根据任一前述条项所述的装置，其中，所述内耳轴的所述曲面防止振动引起的所述翼型件围绕所述径向轴线旋转的锁定。
8.一种联接在燃气涡轮发动机内的装置，所述燃气涡轮发动机限定轴向轴线、径向轴线以及周向轴线，所述装置包括：内护罩段；外护罩段；多个可变式定子轮叶(VSV)，所述多个VSV在所述内护罩段和所述外护罩段之间延伸，所述多个VSV中的第一VSV包括：翼型件；外耳轴，所述外耳轴安装在所述外护罩段内；以及内耳轴，所述内耳轴安装在所述内护罩段内，所述内耳轴包括曲面，所述曲面在轴向-径向平面内，所述内耳轴使得所述翼型件能够可旋转地安装到所述内护罩段。
9.根据任一前述条项所述的装置，其中,所述内护罩段是第一内护罩段，并且所述外护罩段是第一外护罩段，所述装置进一步包括：第二内护罩段；第二外护罩段；和紧固件，所述紧固件(1)将所述第一内护罩段联接至所述内第二护罩段或(2)将所述第一外护罩段联接至所述第二外护罩段中的至少一个。
10.根据任一前述条项所述的装置，其中，所述第一内护罩段和所述第一外护罩段基本上限定所述燃气涡轮发动机的流动路径的横截面的一半。
11.根据任一前述条项所述的装置，其中，所述内耳轴的所述曲面释放(1)所述第一内护罩段相对于所述第二内护罩段的旋转或(1)所述第一外护罩段相对于所述第二外护罩段的旋转中的至少一个。
12.根据任一前述条项所述的装置，其中，所述内耳轴具有基本上球形形状。
13.根据任一前述条项所述的装置，其中，所述内耳轴包括中心线，所述曲面具有相对于所述中心线的凸轮廓。
14.一种燃气涡轮发动机，所述燃气涡轮发动机限定轴向轴线、径向轴线以及周向轴线，所述燃气涡轮发动机包括：内护罩；翼型件，所述翼型件设置在燃气涡轮发动机的流动路径内；外耳轴，所述外耳轴设置在所述翼型件的顶部边缘；以及内耳轴，所述内耳轴包括曲面，所述曲面在轴向-径向平面内，所述内耳轴使得所述翼型件能够可旋转地安装到所述内护罩。
15.根据任一前述条项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述翼型件、所述外耳轴以及所述内耳轴是一体式单元。
16.根据任一前述条项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述内耳轴具有基本上球形形状。
17.根据任一前述条项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述基本上球形状使得所述内耳轴能够在没有保持器的情况下保持在所述内护罩内。
18.根据任一前述条项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述内耳轴包括中心线，所述曲面具有相对于所述中心线的凸轮廓。
19.根据任一前述条项所述的燃气涡轮发动机，进一步包括保持器，所述保持器将所述内耳轴保持在所述内护罩内。
20.根据任一前述条项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述内耳轴的所述曲面防止振动引起的所述翼型件围绕所述径向轴线旋转的锁定。
上述的权利要求书通过引用结合到本说明书中，每个权利要求都独立地作为本公开的单独实施例。

Claims (10)

1.一种装置，其特征在于，包括：
翼型件，所述翼型件设置在燃气涡轮发动机的流动路径内，所述燃气涡轮发动机限定轴向轴线、径向轴线以及周向轴线；
外耳轴；以及
内耳轴，所述内耳轴包括曲面，所述曲面在轴向-径向平面内，所述内耳轴使得所述翼型件能够可旋转地安装到所述燃气涡轮发动机的内护罩。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述翼型件、所述外耳轴以及所述内耳轴是一体式单元。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述内耳轴具有基本上球形形状。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述基本上球形形状使得所述内耳轴能够在没有保持器的情况下保持在所述内护罩内。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述内耳轴包括中心线，所述曲面具有相对于所述中心线的凸形轮廓。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，进一包括保持器，所述保持器将所述内耳轴保持在所述内护罩内。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述内耳轴的所述曲面防止振动引起的所述翼型件围绕所述径向轴线旋转的锁定。
8.一种联接在燃气涡轮发动机内的装置，所述燃气涡轮发动机限定轴向轴线、径向轴线以及周向轴线，其特征在于，所述装置包括：
内护罩段；
外护罩段；
多个可变式定子轮叶(VSV)，所述多个可变式定子轮叶在所述内护罩段和所述外护罩段之间延伸，所述多个VSV中的第一VSV包括：
翼型件；
外耳轴，所述外耳轴安装在所述外护罩段内；以及
内耳轴，所述内耳轴安装在所述内护罩段内，所述内耳轴包括曲面，所述曲面在轴向-径向平面内，所述内耳轴使得所述翼型件能够可旋转地安装到所述内护罩段。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述内护罩段是第一内护罩段，并且所述外护罩段是第一外护罩段，所述装置进一步包括：
第二内护罩段；
第二外护罩段；和
紧固件，所述紧固件用于(1)将所述第一内护罩段联接至所述内第二护罩段或(2)将所述第一外护罩段联接至所述第二外护罩段中的至少一个。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第一内护罩段和所述第一外护罩段限定所述燃气涡轮发动机的流动路径的横截面的一半。
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