CN114991881A - 静叶调节机构及包含其的发动机 - Google Patents

静叶调节机构及包含其的发动机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种静叶调节机构及包含其的发动机，其设置于机匣，所述静叶调节机构包括联动件和静叶摇臂，联动件环绕所述机匣设置，并定位于机匣的外侧表面；所述联动件包括若干连接段，所述连接段的两端具有连接孔，所述连接孔沿所述机匣的轴线方向设置，各所述连接段之间通过所述连接孔轴连接，所述静叶摇臂定位于任一所述连接段上，所述静叶摇臂相对所述连接段沿所述机匣的径向方向有活动自由度，通过多个连接段之间的相对活动以大幅降低整个联动件在沿机匣的周向方向上所产生的变形情况。同时，静叶摇臂与连接段之间的连接方案也能够在保证连接段对静叶摇臂沿机匣周向方向的定位准确性，并避免连接段的活动影响静叶摇臂的正常工作。

Description

静叶调节机构及包含其的发动机
技术领域
本发明涉及航空发动机技术领域，特别涉及一种静叶调节机构及包含其的发动机。
背景技术
可调静子叶片(Variable Stator Vane,VSV)的调节机构主要用于改善燃气发动机的工作特性，扩大燃气发动机的稳定工作范围，防止喘振。
如图1所示，现有技术中的静叶调节机构1＇的结构如下，静叶调节机构1＇具有一个刚性的连动环11＇，该连动环11＇的设置在发动机的机匣2＇的外部，各片静叶3＇定位安装在机匣2＇上，各片静叶3＇的末端通过摇臂12＇连接至连动环11＇，连动环11＇在驱动机构的带动下进行转动，以通过摇臂12＇带动静叶3＇实现角度的调整，改善燃气发动机的工作特性。
由于目前的静叶调节机构的连动环采用大直径的环形结构，直径较大，因此在运动过程中容易发生变形，导致分布在机匣周面上的各片静叶的角度调节不一致。同时，在发动机工作时，静叶调节机构四周的环境温度变化幅度较大，也容易使连动环发生变形，影响静叶调节的一致性。为避免连动环在外部因素的影响下变形，需要增大连动环的截面面积，以提高连动环的刚性，但这样会导致静叶调节机构的重量增加，影响对静叶角度的调节准确性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的静叶调节机构受环境等外部因素影响，导致各静叶之间的角度调节一致性差的缺陷，提供一种静叶调节机构及包含其的发动机。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种静叶调节机构，其设置于机匣，所述静叶调节机构包括联动件和静叶摇臂，所述联动件环绕所述机匣设置，并定位于所述机匣的外侧表面；
所述联动件包括若干连接段，所述连接段的两端具有连接孔，所述连接孔沿所述机匣的轴线方向设置，各所述连接段之间通过所述连接孔轴连接，所述静叶摇臂定位于任一所述连接段上，所述静叶摇臂相对所述连接段沿所述机匣的径向方向有活动自由度。
该静叶调节机构，其多个连接段之间轴连接以形成联动件，联动件定位在机匣的外侧表面，以利用机匣对各连接段进行支撑，在联动件受热膨胀或受力变形时，通过多个连接段之间的相对活动以大幅降低整个联动件在沿机匣的周向方向上所产生的变形情况，同时，静叶摇臂与连接段之间的连接方案也能够在保证连接段对静叶摇臂沿机匣周向方向的定位准确性，并避免连接段的活动影响静叶摇臂的正常工作。
该静叶调节机构相比于现有技术中的方案，通过各连接段之间的可活动，在不影响周向方向的定位准确度的前提下，有效缓解静叶调节机构受环境等外部因素影响而产生的变形，保证静叶调节的一致性。同时，该静叶调节机构对联动件的刚度要求大幅降低，联动件无需通过增加材料厚度的方式提升自身刚度，使得静叶调节机构的整体重量能够保持在较低范围内。
较佳地，所述连接段还具有第一定位孔，所述第一定位孔位于两端的两个所述连接孔之间，所述第一定位孔沿所述机匣的径向方向设置，所述静叶摇臂的定位端穿设于所述第一定位孔内。
该结构设置，静叶摇臂通过穿在连接段的第一定位孔内的方式，在保证连接段对静叶摇臂沿周向方向的联动精度的同时，使得静叶摇臂相对连接段可沿径向方向进行活动，以降低各连接段之间的相对活动对静叶摇臂周向定位造成的影响。
较佳地，所述静叶摇臂的定位端的尺寸小于所述第一定位孔的尺寸。
该结构设置，保证静叶摇臂的定位端相对连接段的位置调整存在一定余量，提高整体可靠性。
较佳地，所述静叶调节机构还包括驱动件，所述驱动件的驱动端连接于所述联动件，所述驱动端能够带动所述联动件沿所述机匣的周向方向移动。
该结构设置，通过设置驱动件实现带动联动件相对机匣移动的目的，使静叶摇臂在周向方向上的位置同步改变，以调整各静叶所呈的角度。
较佳地，所述驱动端至少定位于任一所述连接段上，所述驱动端相对所述连接段沿所述机匣的径向方向有活动自由度。
该结构设置，提高驱动件带动联动件移动的顺畅性。
较佳地，所述连接段还具有第二定位孔，所述第二定位孔位于两端的两个所述连接孔之间，所述第二定位孔沿所述机匣的径向方向设置，所述驱动端为齿轮，所述齿轮的驱动齿穿设于所述第二定位孔内。
该结构设置，驱动端的齿轮通过穿在连接段的第二定位孔内的方式，在保证驱动端对连接段沿周向方向的联动精度的同时，使得连接段相对驱动端可沿径向方向进行活动，以降低各连接段之间的相对活动对驱动件的驱动端周向定位造成的影响，保证驱动件驱动联动件移动顺畅，避免卡死。
较佳地，所述齿轮的各驱动齿至少穿设于三个所述连接段的所述第二定位孔内。
该结构设置，提高齿轮与联动件之间的啮合可靠性。
较佳地，所述驱动件包括：
转轴，所述齿轮连接于所述转轴上，所述转轴可旋转地定位在所述机匣的外侧表面；
动力输出单元，所述动力输出单元连接于所述转轴，所述动力输出单元能够驱动所述转轴旋转。
该结构设置，提供一种较佳的设置方案，利用动力输出单元带动转轴转动的方式，实现齿轮带动联动件移动的目的。
较佳地，所述动力输出单元的输出类型为直线运动，所述动力输出单元的输出端连接所述转轴的连接点不经过所述转轴的轴线。
该结构设置，提供一种能够输出较高扭矩的方案，保证驱动件驱动联动件移动顺畅。
较佳地，所述转轴定位于所述机匣的定位点分别位于所述联动件的两侧。
该结构设置，保证转轴的定位可靠，提高驱动件对联动件的驱动可靠性。
较佳地，所述静叶调节机构还包括活动定位件，所述活动定位件环绕所述机匣设置，所述活动定位件与所述机匣的外侧表面滚动接触，所述联动件通过所述活动定位件定位于所述机匣的外侧表面。
该结构设置，通过活动定位件对联动件进行定位支撑，同时，活动定位件相对机匣的外侧表面滚动接触，阻力较小，可降低联动件移动时受到的阻力。
较佳地，所述活动定位件包括定位圆环，所述定位圆环与所述机匣同心设置，并位于所述机匣和所述联动件之间，所述定位圆环的内侧表面与所述机匣的外侧表面滚动接触，所述联动件定位于所述定位圆环的外侧表面上。
该结构设置，定位圆环对联动件可提供定位和支撑，使联动件保持相对机匣同心的状态，以进一步提高对静叶的角度调节的一致性。
较佳地，所述活动定位件还包括滚轮，所述滚轮设置于所述定位圆环的内侧表面上，所述滚轮与所述机匣的外侧表面滚动接触。
该结构设置，提供一种较佳的设置方案，在定位圆环和联动件同步移动时，降低定位圆环的内侧相对机匣的外侧表面受到的阻力。
较佳地，所述活动定位件包括导向件，所述导向件固定于所述机匣的外侧表面，并分别位于所述定位圆环的两侧，所述导向件能够引导所述定位圆环沿所述机匣的周向方向移动。
该结构设置，活动定位件能够对定位圆环进行限位，避免定位圆环和联动件朝非周向方向产生位移，提高联动件通过静叶摇臂带动各静叶进行角度调节的准确性和可重复性。
较佳地，所述联动件的各所述连接段相对所述定位圆环沿所述机匣的径向方向有活动自由度。
该结构设置，降低各连接段之间的相对活动对定位圆环相对联动件沿周向方向的定位造成的影响。
较佳地，所述连接段还具有第三定位孔，所述第三定位孔位于两端的两个所述连接孔之间，所述第三定位孔沿所述机匣的径向方向设置，所述定位圆环的表面具有外凸的定位端，所述定位圆环的定位端穿设于所述第三定位孔内。
该结构设置，定位圆环的定位端通过穿在连接段的第三定位孔内的方式，保证定位圆环和联动件能够顺畅的周向移动。
一种发动机，其包括：
机匣；
静叶，所述静叶可旋转地设置于所述机匣上；
如上所述的静叶调节机构，所述静叶调节机构设置于所述机匣，所述静叶摇臂远离所述连接段的一端连接所述静叶。
该发动机的静叶调节机构，其多个连接段之间轴连接形成联动件，联动件定位在机匣的外侧表面，以利用机匣对各连接段进行支撑，在联动件受热膨胀或受力变形时，通过多个连接段之间的相对活动以大幅降低整个联动件在沿机匣的周向方向上所产生的变形情况，同时，静叶摇臂与连接段之间的连接方案也能够在保证连接段对静叶摇臂沿机匣周向方向的定位准确性，并避免连接段的活动影响静叶摇臂的正常工作。
本发明的积极进步效果在于：
该静叶调节机构及包含其的发动机，多个连接段之间轴连接形成联动件，联动件定位在机匣的外侧表面，以利用机匣对各连接段进行支撑，在联动件受热膨胀或受力变形时，通过多个连接段之间的相对活动以大幅降低整个联动件在沿机匣的周向方向上所产生的变形情况，同时，静叶摇臂与连接段之间的连接方案也能够在保证连接段对静叶摇臂沿机匣周向方向的定位准确性，并避免连接段的活动影响静叶摇臂的正常工作。
该静叶调节机构相比于现有技术中的方案，通过各连接段之间的可活动，在不影响周向方向的定位准确度的前提下，有效缓解静叶调节机构受环境等外部因素影响而产生的变形，保证静叶调节的一致性。同时，该静叶调节机构对联动件的刚度要求大幅降低，联动件无需通过增加材料厚度的方式提升自身刚度，使得静叶调节机构的整体重量能够保持在较低范围内。
附图说明
图1为现有技术的发动机的局部结构示意图。
图2为本发明一实施例的发动机的局部结构示意图。
图3为本发明一实施例的静叶调节机构的局部结构示意图。
图4为本发明一实施例的静叶调节机构的剖视结构示意图(一)。
图5为本发明一实施例的联动件的单个连接段的结构示意图。
图6为本发明一实施例的静叶调节机构的剖视结构示意图(二)。
附图标记说明：
现有技术
静叶调节机构1＇
连动环11＇
摇臂12＇
机匣2＇
静叶3＇
本发明
静叶调节机构1
联动件11
连接段12，连接孔121
静叶摇臂13
齿轮141
转轴142，定位点1421
动力输出单元143，输出端1431
定位圆环151
滚轮152
机匣2，外侧表面21
静叶3
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
本发明提供一种发动机，如图2所示，其包括机匣2、静叶3以及静叶调节机构1。其中，静叶3沿着机匣2的周向方向C设置在机匣2的内侧，每一片静叶3均可旋转地设置在机匣2上。
静叶调节机构1也设置在机匣2上，该静叶调节机构1具体包括联动件11、静叶摇臂13以及驱动件。联动件11环绕在机匣2的外侧，并定位在机匣2的外侧表面21上，使得机匣2的外侧表面21能够承托和支撑联动件11。该联动件11包括有多个连接段12，每个连接段12的两端均具有连接孔121(参见图5)，连接孔121沿着机匣2的轴线方向A设置，且各个连接段12之间通过连接孔121与其他的连接段12首尾连接，实现多个连接段12之间的轴连接，在这种连接方式下连接段12之间可沿连接孔121的轴线方向A活动，以利用机匣2对各连接段12进行支撑，在联动件11受热膨胀或受力变形时，通过多个连接段12之间的相对活动以大幅降低整个联动件11在沿机匣2的周向方向C上所产生的变形情况。而静叶摇臂13的一端连接于静叶3，另一端定位在各个连接段12上，静叶摇臂13相对连接段12沿着机匣2的径向方向B存在有活动自由度，以保证连接段12对静叶摇臂13沿机匣2周向方向C的定位准确性，并避免各连接段12之间的活动影响静叶摇臂13的正常工作。
当驱动件驱动联动件11沿着机匣2的周向方向C移动时，静叶摇臂13被带动而同步移动，使得静叶3的角度发生偏转。而对于联动件11上的各连接段12而言，即使联动件11在外部因素的作用下产生变形，该变形也能够通过各连接段12之间的相对活动而被消除，有效缓解静叶调节机构1受环境等外部因素影响而产生的变形，保证静叶3调节的一致性。同时，该静叶调节机构1对联动件11的刚度要求大幅降低，联动件11无需通过增加材料厚度的方式提升自身刚度，使得静叶调节机构1的整体重量能够保持在较低范围内。
联动件11的具体结构如图2-图4所示，在连接段12上具有定位孔(参见图5)，定位孔位于连接段12两端的两个连接孔121之间，且该定位孔是沿着机匣2的径向方向B设置并延伸的，使得静叶摇臂13的定位端131通过穿设在该定位孔内的方式，实现静叶摇臂13相对连接段12的定位，使连接段12沿周向方向C移动时能够带动静叶摇臂13同步移动，同时，使得静叶摇臂13相对连接段12可沿径向方向B进行活动，以在连接段12相对其他连接段12产生相对活动时，降低该连接段12对静叶摇臂13的周向定位造成的影响。为保证静叶摇臂13的定位端131相对连接段12的定位孔的定位和活动的效果，静叶摇臂13的定位端131的尺寸应小于第一定位孔的尺寸。
本实施例中，驱动件的驱动端连接至联动件11上，该驱动端能够带动联动件11沿着机匣2的周向方向C进行移动，其中，驱动端定位在多个连接段12上，并且驱动端相对连接段12也能够沿着机匣2的径向方向B存在能够活动的自由度，以提高驱动件带动联动件11移动的顺畅性。
如图3-图4所示，驱动端为齿轮141，齿轮141的驱动齿穿在连接段12的定位孔内，使得连接段12相对驱动端可沿径向方向B进行活动，以降低各连接段12之间的相对活动对驱动件的驱动端周向定位造成的影响，保证驱动件驱动联动件11移动顺畅，避免卡死。为保证齿轮141带动联动件11移动的可靠性以及齿轮141与联动件11之间的啮合可靠性，齿轮141的各驱动齿至少应穿在三个连接段12的定位孔内。
另外，驱动件还包括转轴142和动力输出单元143。齿轮141连接在转轴142上，转轴142的转动能够带动齿轮141进行旋转，该转轴142也设置在机匣2的外侧表面21上，并相对机匣2可旋转。转轴142定位在机匣2的两个定位点1421分别位于联动件11的左右两侧，保证转轴142的定位可靠，提高驱动件对联动件11的驱动可靠性。而动力输出单元143连接在转轴142上，该动力输出单元143能够驱动转轴142旋转，以利用动力输出单元143带动转轴142转动的方式，实现齿轮141带动联动件11移动的目的。
本实施例中，动力输出单元143的输出类型为直线运动，该动力输出单元143的输出端1431连接在转轴142上，输出端1431的连接点不经过转轴142的轴线，以提供一种能够输出较高扭矩的方案，保证驱动件驱动联动件11移动顺畅。
此外，如图3-图6所示，静叶调节机构1还包括活动定位件，活动定位件环绕机匣2设置，且活动定位件与机匣2的外侧表面21滚动接触，联动件11通过活动定位件定位在机匣2的外侧表面21上，以通过活动定位件对联动件11进行定位支撑，同时，活动定位件相对机匣2的外侧表面21滚动接触，阻力较小，可降低联动件11移动时受到的阻力。
具体的，本实施例中的活动定位件包括有定位圆环151和滚轮152。其中，定位圆环151与机匣2同心设置，并位于机匣2和联动件11之间，联动件11定位在定位圆环151的外侧表面21上。定位圆环151的内侧表面上设置有滚轮152，滚轮152与机匣2的外侧表面21进行滚动接触。通过这种结构设置，使得定位圆环151对联动件11可提供定位和支撑，使联动件11保持相对机匣2同心的状态，以进一步提高对静叶3的角度调节的一致性。
本实施例中，如图4和图6所示，联动件11的各个连接段12相对定位圆环151也沿着机匣2的径向方向B有活动自由度，以降低各连接段12之间的相对活动对定位圆环151相对联动件11沿周向方向C的定位造成的影响。具体的，定位圆环151的表面具有外凸的定位端1511，定位端1511穿在部分连接段12的定位孔内，以保证定位圆环151和联动件11能够顺畅的周向移动。
本实施例中，各连接段12的定位孔分别用于供静叶摇臂13的定位端、齿轮141的驱动齿和定位圆环151的定位端穿过，各连接段12的定位孔尺寸一致，兼容性高。但是，在其他实施例中，连接段12上的定位孔尺寸也可以是不同的，具体可以是对应静叶摇臂13的定位端、齿轮141的驱动齿和定位圆环151的定位端提供不同形状和尺寸的定位孔，以提高联动件11与其他各部件的定位连接效果。
此外，活动定位件还可包括导向件(图中为示出)，导向件可固定在机匣2的外侧表面21上，并分别设置在定位圆环151的左右两侧，导向件用于提供物理限位，以引导定位圆环151和位于定位圆环151内侧的滚轮152沿着机匣2的周向方向C移动，避免定位圆环151和联动件11朝非周向方向C产生位移，提高联动件11通过静叶摇臂13带动各静叶3进行角度调节的准确性和可重复性。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (17)

1.一种静叶调节机构，其设置于机匣，所述静叶调节机构包括联动件和静叶摇臂，其特征在于，所述联动件环绕所述机匣设置，并定位于所述机匣的外侧表面；
所述联动件包括若干连接段，所述连接段的两端具有连接孔，所述连接孔沿所述机匣的轴线方向设置，各所述连接段之间通过所述连接孔轴连接，所述静叶摇臂定位于任一所述连接段上，所述静叶摇臂相对所述连接段沿所述机匣的径向方向有活动自由度。
2.如权利要求1所述的静叶调节机构，其特征在于，所述连接段还具有第一定位孔，所述第一定位孔位于两端的两个所述连接孔之间，所述第一定位孔沿所述机匣的径向方向设置，所述静叶摇臂的定位端穿设于所述第一定位孔内。
3.如权利要求2所述的静叶调节机构，其特征在于，所述静叶摇臂的定位端的尺寸小于所述第一定位孔的尺寸。
4.如权利要求1所述的静叶调节机构，其特征在于，所述静叶调节机构还包括驱动件，所述驱动件的驱动端连接于所述联动件，所述驱动端能够带动所述联动件沿所述机匣的周向方向移动。
5.如权利要求4所述的静叶调节机构，其特征在于，所述驱动端至少定位于任一所述连接段上，所述驱动端相对所述连接段沿所述机匣的径向方向有活动自由度。
6.如权利要求5所述的静叶调节机构，其特征在于，所述连接段还具有第二定位孔，所述第二定位孔位于两端的两个所述连接孔之间，所述第二定位孔沿所述机匣的径向方向设置，所述驱动端为齿轮，所述齿轮的驱动齿穿设于所述第二定位孔内。
7.如权利要求6所述的静叶调节机构，其特征在于，所述齿轮的各驱动齿至少穿设于三个所述连接段的所述第二定位孔内。
8.如权利要求6所述的静叶调节机构，其特征在于，所述驱动件包括：
转轴，所述齿轮连接于所述转轴上，所述转轴可旋转地定位在所述机匣的外侧表面；
动力输出单元，所述动力输出单元连接于所述转轴，所述动力输出单元能够驱动所述转轴旋转。
9.如权利要求8所述的静叶调节机构，其特征在于，所述动力输出单元的输出类型为直线运动，所述动力输出单元的输出端连接所述转轴的连接点不经过所述转轴的轴线。
10.如权利要求8所述的静叶调节机构，其特征在于，所述转轴定位于所述机匣的定位点分别位于所述联动件的两侧。
11.如权利要求1所述的静叶调节机构，其特征在于，所述静叶调节机构还包括活动定位件，所述活动定位件环绕所述机匣设置，所述活动定位件与所述机匣的外侧表面滚动接触，所述联动件通过所述活动定位件定位于所述机匣的外侧表面。
12.如权利要求11所述的静叶调节机构，其特征在于，所述活动定位件包括定位圆环，所述定位圆环与所述机匣同心设置，并位于所述机匣和所述联动件之间，所述定位圆环的内侧表面与所述机匣的外侧表面滚动接触，所述联动件定位于所述定位圆环的外侧表面上。
13.如权利要求12所述的静叶调节机构，其特征在于，所述活动定位件还包括滚轮，所述滚轮设置于所述定位圆环的内侧表面上，所述滚轮与所述机匣的外侧表面滚动接触。
14.如权利要求12所述的静叶调节机构，其特征在于，所述活动定位件包括导向件，所述导向件固定于所述机匣的外侧表面，并分别位于所述定位圆环的两侧，所述导向件能够引导所述定位圆环沿所述机匣的周向方向移动。
15.如权利要求12所述的静叶调节机构，其特征在于，所述联动件的各所述连接段相对所述定位圆环沿所述机匣的径向方向有活动自由度。
16.如权利要求15所述的静叶调节机构，其特征在于，所述连接段还具有第三定位孔，所述第三定位孔位于两端的两个所述连接孔之间，所述第三定位孔沿所述机匣的径向方向设置，所述定位圆环的表面具有外凸的定位端，所述定位圆环的定位端穿设于所述第三定位孔内。
17.一种发动机，其特征在于，其包括：
机匣；
静叶，所述静叶可旋转地设置于所述机匣上；
如权利要求1-16任一项所述的静叶调节机构，所述静叶调节机构设置于所述机匣，所述静叶摇臂远离所述连接段的一端连接所述静叶。
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