CN115306770A - 具有开口致动的涡轮发动机压缩机可变几何系统 - Google Patents

具有开口致动的涡轮发动机压缩机可变几何系统 Download PDF

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CN115306770A CN202210355553.3A CN202210355553A CN115306770A CN 115306770 A CN115306770 A CN 115306770A CN 202210355553 A CN202210355553 A CN 202210355553A CN 115306770 A CN115306770 A CN 115306770A
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贾库布·库莱基
莱泽克·雷舒特克
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Abstract

本文公开了具有开口致动的示例可变几何系统。在一个示例中，提供了一种压缩机，其包括压缩机级和致动系统。压缩机级包括沿压缩机级的圆周布置的多个可变定子轮叶。致动系统根据第一计划致动压缩机级的第一可变定子轮叶，并根据第二计划致动压缩机级的第二可变定子轮叶。

Description

具有开口致动的涡轮发动机压缩机可变几何系统
相关申请的交叉引用
本专利要求2021年5月7日提交的波兰专利申请号P.437817的优先权。波兰申请序列号P.437817在此通过引用其整体并入本文。在此要求波兰专利申请序列号P.437817的优先权。
技术领域
本公开大体上涉及可变几何系统，并且更具体地，涉及具有开口致动(splitactuation)的涡轮发动机压缩机可变几何系统。
背景技术
某些轴流式涡轮机，例如燃气涡轮发动机，包括将空气流输送到压缩机中的入口。然后压缩机将空气引导通过压缩机的一系列压缩机级朝向燃烧器。前压缩机定子级可包括可变定子轮叶，可变定子轮叶被致动以控制在压缩机内部流动的空气的流动路径几何形状和压力。
发明内容
公开了用于具有开口致动的可变几何系统的示例方法、设备和制品。
某些示例提供包括压缩机级和致动系统的示例压缩机。压缩机级包括沿压缩机级的圆周布置的多个可变定子轮叶。致动系统根据第一计划致动压缩机级的第一可变定子轮叶，并根据第二计划致动压缩机级的第二可变定子轮叶。
某些示例提供了示例轴流式涡轮机，其包括压缩机、弯曲入口和致动系统。压缩机包括沿压缩机的圆周布置的一排可变定子轮叶。弯曲入口将空气流引导到压缩机中。致动系统根据第一计划致动该一排可变定子轮叶中的第一可变定子轮叶，并根据第二计划致动该一排可变定子轮叶中的第二可变定子轮叶。
某些示例提供了示例设备，该示例设备包括第一致动器和第一联动结构组件，第一联动结构组件将第一致动器与压缩机级中的第一可变定子轮叶联接。该示例设备还包括第二致动器和第二联动结构组件，第二联动结构组件将第二致动器与压缩机级中的第二可变定子轮叶联接。
附图说明
图1示出了示例轴流式涡轮机的局部立体图，该示例轴流式涡轮机接收通过示例入口畸变的空气流。
图2示出了示例轴流式涡轮机的局部立体图，该示例轴流式涡轮机具有不同示例入口，该示例入口具有与图1的示例入口的实施方式不同的实施方式。
图3A示出了示例轴流式涡轮机，该示例轴流式涡轮机包括示例致动环，用于控制示例轴流式涡轮机的示例压缩机内的可变定子轮叶的入射角。
图3B是图3A的示例轴流式涡轮机300的局部横截面视图图示。
图4示出了示例轴流式涡轮机，该示例轴流式涡轮机包括示例低压压缩机和示例高压压缩机。
图5示出了用于致动可变定子轮叶的示例致动系统的局部立体图。
图6A示出了示例轴流式涡轮机，该示例轴流式涡轮机包括用于控制示例轴流式涡轮机的示例压缩机内部的可变定子轮叶的示例开口致动环。
图6B示出了图6A的示例压缩机的示例压缩机级的局部横截面视图。
图6C示出了图6A的示例轴流式涡轮机的放大的局部侧视图。
图7A示出了第一示例致动系统的局部侧视图，该第一示例致动系统包括至少两个示例开口致动环，用于根据第一计划致动一排可变定子轮叶中的第一组轮叶并根据第二计划致动同一排可变定子轮叶中的第二组轮叶。
图7B示出了包括图7A的第一示例致动系统的示例涡轮机的局部横截面视图。
图8A示出了第二示例致动系统的局部侧视图，该第二示例致动系统包括根据本公开中的教导构造的至少两个示例开口致动环。
图8B示出了包括图8A的第二示例致动系统的示例涡轮机的局部横截面视图。
图9A示出了第三示例致动系统的局部侧视图，该第三示例致动系统包括根据本公开中的教导构造的至少两个示例开口致动环。
图9B示出了包括图9A的第二示例致动系统的示例涡轮机的局部横截面视图。
图10是根据本公开中的教导的与两个不同的计划相关联的示例可变几何系统中的轮叶角度和转子速度之间的关系的图形图示。
图11是可以与图6A-6C的示例轴流式涡轮机一起使用的示例致动系统的框图。
通常，在整个附图和随附的书面描述中将使用相同的附图标记来指代相同或相似的部分。如本文所用，连接参考(例如，附接、联接、连接和接合)可以包括由连接参考指代的元件之间的中间构件和/或那些元件之间的相对运动，除非另有说明。因此，连接参考不一定推断两个元件直接连接和/或彼此处于固定关系。如本文所用，陈述任何部分与另一部分“接触”被限定为意味着在这两个部分之间没有中间部分。
除非另有明确说明，否则本文使用诸如“第一”、“第二”、“第三”等的描述语，而不暗示或以其他方式指示优先级、物理顺序、列表中的布置和/或以任何方式排序的任何含义，但仅用作标签和/或任意名称以区分元件以便于理解所公开的示例。在一些示例中，描述语“第一”可以用于指代详细描述中的元件，而在权利要求中可以使用不同的描述语(例如“第二”或“第三”)来指代相同的元件。在这样的情况下，应当理解，这样的描述语仅用于清楚地识别可能例如以其他方式共享相同名称的那些元件。如本文所用，“近似”和“大约”是指由于制造和/或组装公差和/或其他现实世界的缺陷而可能不准确的尺寸。如本文所用，“实质性收缩”是指至少部分地围绕结构的周边以收紧结构的周边或减少结构之间的位移的压缩力。如本文所用，“无螺纹”是指在其表面上不包括螺纹的结构。
具体实施方式
本文公开了一种可变定子轮叶致动系统。通常，可变定子轮叶可用于控制在涡轮机的压缩机内流动的空气的流动参数，涡轮机例如但不限于飞行器发动机、涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、船用燃气涡轮、油气管道压缩机、工业燃气涡轮等。在一些示例中，可变定子轮叶通过控制压缩机内空气流动的角度来提高涡轮机的效率，并确保空气的稳定流动，从而避免喘振和失速状况。
传统上，可变定子轮叶系统基于流入压缩机的空气的速度和压力根据相同的计划来致动每个压缩机级中的所有轮叶(例如，沿压缩机的圆周布置的轮叶排)。例如，在示例涡轮发动机中，特定压缩机级中的所有可变定子轮叶可以根据相同的计划一起移动到给定的角位置。
然而，在一些示例中，将空气流输送到压缩机中的入口使进入的空气流畸变。例如，入口可能具有弯曲的侧面，这导致空气流沿着入口的横截面具有不均匀的速度和/或压力。
因此，本文公开的示例使得能够根据第一计划致动压缩机级的一排可变定子轮叶中的至少第一可变定子轮叶并根据第二计划致动同一排可变定子轮叶中的至少第二可变定子轮叶。以这种方式，例如，沿压缩机的圆周的不同位置处的可变定子轮叶可以被致动到不同的轮叶角度，以解决空气流的不均匀性。
图1示出了示例轴流式涡轮机100的局部立体图，该示例轴流式涡轮机100通过示例入口102引导空气流。在图1的图示示例中，轴流式涡轮机100对应于逆流涡轮螺旋桨发动机的实施方式。如图1所示示例中所示，示例轴流式涡轮机100包括示例入口102、示例螺旋桨104和示例发动机106。
示例入口102是沿着边界102a和102b所示的路径引导空气流进入示例发动机106的外壳。在图1的图示示例中，示例入口102限定用于空气流的弯曲路径，如边界102a和102b的虚线所示。
示例螺旋桨104包括示例发动机106旋转以在示例入口102内引起空气流的任何螺旋桨结构(例如，风扇)。
图1所示示例的示例发动机106是燃气涡轮发动机，其从示例入口102接收空气流，压缩接收的空气流，然后使用压缩空气来操作燃烧器和动力涡轮以产生使示例螺旋桨104旋转的扭矩。
图2示出了另一个示例轴流式涡轮机200的局部立体图，其具有图1的示例入口102的替代实施方式。在图2的图示示例中，轴流式涡轮机200对应于涡轮风扇发动机的实施方式。如图2所示示例中所示，示例轴流式涡轮机200包括示例入口202和示例发动机206。
示例入口202包括沿着边界202a和202b所示的路径引导空气流进入示例发动机206的任何外壳。如图2所示的示例中所示，示例入口202限定用于空气流的弯曲路径，如示例边界202a和202b所示。
示例发动机206是燃气涡轮发动机，其从示例入口202接收畸变的空气流(例如，由于图2的图示示例中的虚线202a和202b界定的弯曲路径而畸变)，压缩接收的空气流，然后使用压缩空气来操作示例发动机206内的燃烧器(未示出)。
图3A示出了示例轴流式涡轮机300，其包括示例致动环302、304、306，用于控制示例轴流式涡轮机300的示例压缩机310内的可变定子轮叶(未示出)。例如，图3A的示例轴流式涡轮机300包括可变几何系统的示例实施方式，该可变几何系统可用于压缩进入图1-2的示例发动机106和/或206的空气流。在图3A的图示示例中，示例轴流式涡轮机300包括示例致动环302、304、306、示例致动器308和示例压缩机310。
示例致动环302、304和306中的每一个包括在不同区段(例如示例压缩机级310a、310b、310c)处围绕示例压缩机310延伸的联动结构。一般而言，示例致动环302、304、306(连同一个或多个其他联动结构)将示例致动器308联接到示例压缩机310内的可变定子轮叶(未示出)。在图3A的图示示例中，示例致动环302、304、306中的每一个对应于围绕压缩机310延伸(例如，360度)以形成闭合环的协调环(unison ring)。
示例致动器308接收控制信号并基于控制信号根据特定计划经由致动器环302、304、306移动联接到致动器308的可变定子轮叶(未示出)。例如，在时间t＝t0，由致动器308致动的所有轮叶可以移动到对应于特定轮叶角度的“关闭”位置。为此，致动器308包括任何类型的致动器，例如电动致动器、液压致动器、气动致动器等等。
示例压缩机310通过引导空气依次通过示例压缩机级310a、310b和310c来压缩在压缩机310内流动的空气。因此，每个压缩机级310a、310b、310c对应于示例压缩机310的相应区段。在一些示例中，压缩机级310b的横截面尺寸小于压缩机级310a的横截面尺寸，并且级310c的横截面小于级310b的横截面。以这种方式，流过压缩机310的空气可以在其从一个级流到后续级时被压缩。
图3B是图3A的示例轴流式涡轮机300的局部横截面视图图示。在图3B的横截面视图图示中，示例致动环306延伸穿过页面。如图3A所示示例所示，示例轴流式涡轮机300还包括示例杆销312、示例杆314、示例轮叶316、示例壳体318、示例螺母319、示例压缩机转子322、和示例转子叶片324、326。
示例杆销312是联动结构，其将致动运动(例如，由图3A的示例致动器308引起)从示例致动环306传递到示例杆314。例如，杆销312可以基于操作致动器308的控制信号将杆310(相对于环306)枢转到特定位置。
示例杆314又是联动结构，其将致动运动从示例杆销312传递到示例轮叶316。
示例轮叶316在沿着压缩机310的圆周的给定位置处联接到(压缩机310的)示例壳体318。在图3B的图示示例中，示例轮叶316被构造为围绕枢轴线320枢转到由操作致动器308的控制信号限定的特定轮叶角度。举例来说，第一轮叶角度可以与轮叶316的“打开”构造相关联，并且第二轮叶角度可以与轮叶316的“关闭”构造相关联。
壳体318包括围绕压缩机310和/或涡轮机300的任何部分的任何固体结构(例如，壁等)。例如，设置在压缩机310内部的可变定子轮叶(例如，示例轮叶316)可以以周向布置联接到壳体318。示例螺母319将示例杆314联接到示例轮叶316。
示例压缩机转子322是使示例转子叶片324和326旋转以使在压缩机310内部流动的空气朝向随后的压缩机级(和/或朝向涡轮机300的接收来自压缩机310的压缩空气的燃烧器或其他部件)加速的压缩机转子。
为此，示例转子叶片324和326包括翼型件和/或任何其他类型的结构，其被构造为与压缩机310的可变定子轮叶一起通过围绕压缩机310的转子轴线(未示出)旋转来加速空气流和/或将能量添加到空气流。
图4示出了示例轴流式涡轮机400，其包括示例低压压缩机410和示例高压压缩机420。在图4所示示例中，示例轴流式涡轮机400包括第一示例致动器408、示例低压压缩机410、第二示例致动器418和示例高压压缩机420。图4所示示例的示例涡轮机400代表图3A和3B的示例涡轮机300的实施方式的替代涡轮机实施方式。例如，如图4所示，示例涡轮机400包括多个压缩机410和420。
在图4的图示示例中，致动器408控制示例低压压缩机410的一个或多个压缩机级中的所有轮叶(未示出)的位置。此外，在图4所示示例中，第二示例致动器418控制示例高压压缩机420的一个或多个压缩机级中的所有轮叶(未示出)的位置。
图5示出了用于致动图1-4的示例涡轮机100、200、300和/或400中的任一个中的可变定子轮叶的示例致动系统590的局部立体图。在图5所示的示例中，示例致动系统590包括示例扭矩轴502、示例连杆504、示例致动环506、示例致动器508和示例杆514。
示例扭矩轴502是一种联动结构，其将示例致动器508引起的致动运动(例如，行程(schedule)等)传递到一个或多个连杆，以连杆504为例。连杆504又是一种联动结构，其将致动运动从扭矩轴502传递到一个或多个致动环，例如致动环506。
在一些示例中，致动环506可以类似于图3A的致动环302、304、306中的任何一个。例如，虽然在图5的图示示例中未示出，但致动环506可包括围绕压缩机(未示出)延伸以形成闭合环的协调环。在替代示例中，致动环506包括不延伸以形成闭合环形状的开口环结构(例如，具有间隙或开口的环)。
示例致动器508类似于示例致动器308、408和/或418中的任一个(例如，液压致动器、电动致动器等)。举例来说，致动器508可以接收控制信号，然后基于控制信号移动与示例杆514重叠的轮叶(未示出)，与图3B的描述中的讨论一致。为此，杆514可以类似于图3B的杆314。
图6A示出了示例轴流式涡轮机600，其包括示例开口致动环604、606，用于控制示例轴流式涡轮机600的示例压缩机610内的可变定子轮叶。例如，示例轴流式涡轮机600代表图3-4的示例轴流式涡轮机300和400的替代实施方式，包括示例开口致动环604、606。在图6A的图示示例中，示例轴流式涡轮机600包括示例致动环604和606、示例致动器608和618以及示例压缩机610。
示例致动环604和606是围绕示例压缩机610的圆周的相应部分延伸的联动结构。因此，在图6A的图示示例中，示例致动环604和606是开口环，其围绕示例压缩机310延伸小于360度。
示例致动器608和618包括任何类型的致动器(例如，液压致动器、电动致动器等)。在图6A的所示示例中，示例致动器608和618中的每一个驱动示例压缩机级610c中的不同的一组轮叶。因此，例如，示例致动器608可以根据第一计划经由致动开口环606驱动第一轮叶(未示出)。另外，例如，示例致动器618可以根据第二计划经由致动开口环604驱动第二轮叶(未示出)。为此，在一些示例中，示例致动器608接收与第一计划相关联的第一控制信号，并且示例致动器610接收与第二计划相关联的第二控制信号。
示例压缩机610包括一系列压缩机级610a、610b和610c。每个压缩机级610a、610b、610c对应于压缩机610的区段。在每个压缩机级610a、610b和610c处，一个或多个可变定子轮叶(未显示)由第一示例致动器608致动(经由包括开口环606的第一联动装置组件)，并且一个或多个其他可变定子轮叶(未示出)由第二示例致动器618致动(经由包括开口环604的第二联动装置组件)。
图6B示出了图6A的示例压缩机级610c的局部横截面视图。图6B所示的示例代表图6A所示的示例的示例压缩机级610c的一部分的横截面。
应当注意，示例轴流式涡轮机600可以包括一个或多个附加部件(例如，压缩机转子、压缩机转子叶片等)，为了便于描述，这些附加部件在图6B的图示中被省略。此外，为了便于描述，示例轴流式涡轮机600的一个或多个部件(例如示例致动环604和/或606)的部分被投影到图6B的横截面视图图示上。
如图6B的所示示例所示，示例轴流式涡轮机600还包括多个可变定子轮叶，以示例轮叶616和626为例。此外，如图6B所示，示例轴流式涡轮机600还包括示例杆614和624，以及示例壳体620。
在图6B的所示示例中，包括示例轮叶616和626的多个可变定子轮叶沿示例壳体620的圆周布置。因此，在图6B的所示示例中，多个可变定子轮叶(例如，轮叶616、626等)对应于示例压缩机级610c中的一排可变定子轮叶。示例轮叶616和626中的一个或多个(和/或压缩机级610c的其他可变定子轮叶)可以类似于图3B的示例轮叶316。示例轮叶616和626中的每一个被构造为围绕各自的枢轴线(未示出)枢转，枢轴线类似于例如图3B的枢轴线320，其径向地朝向压缩机310的中心轴线650延伸，和/或在相对于示例壳体620基本垂直的方向(例如，90+/-5度等)上延伸。在图6B的图示示例中，中心轴线650共同延伸通过页面(并且通过图6A的示例压缩机级610a和610b的中心)。
示例杆614和624中的每一个是联动结构(例如，类似于图3B的示例杆314)。在图6B的图示示例中，示例杆614将示例轮叶616联接到示例致动环606，并且示例杆624将示例轮叶626联接到示例致动环604。这样，例如，示例致动器608可以根据第一计划致动第一示例轮叶616(经由包括示例致动环606的第一联动结构组件)，并且示例致动器618可以根据第二计划致动第二示例轮叶626(经由包括示例致动环604的第二联动结构组件)。例如，虽然图6B示出示例轮叶616和626具有相似的轮叶角度，但是示例轴向涡轮机600可以替代地将示例轮叶616(例如，经由示例致动器608)枢转到与示例轮叶626的轮叶角度不同的轮叶角度。
示例壳体620可以类似于图3B的壳体318。例如，示例轮叶616和626设置在示例壳体620内，并分别经由示例杆614和624被致动。
图6C示出了图6A的示例轴流式涡轮机600的一部分的放大局部侧视图。在一些示例中，示例杆614使图6B的示例轮叶616围绕第一枢轴线(例如，类似于图3B的枢轴线320)枢转，并且示例杆624使图6B的示例轮叶626围绕第二枢轴线枢转。在图6C的图示示例中，第一枢轴线和第二枢轴线延伸穿过页面(例如，朝向图6B的中心轴线650和/或朝向图6B的壳体620)。
因此，在图6A-6C的布置中，图6A的第一示例致动器608可以根据第一计划经由包括示例致动环606和示例杆614的第一联动装置组件来致动图6B的第一示例轮叶616。此外，利用这种布置，图6A的第二示例致动器618可以根据第二计划(不同于第一计划)经由包括示例致动环604和示例杆626的第二联动装置组件来致动图6B的第二示例轮叶626。例如，第一示例致动器608可以在时间t＝t1时将轮叶616致动(例如，经由包括环606、杆614等的联动装置)至第一轮叶角度v1。例如，时间t1和角度v1可以由第一计划指示。另外，在该示例中，第二示例致动器618可以在时间t＝t2(例如，基于第二计划)将轮叶626致动(例如，经由包括环604、杆624等的联动装置)至不同的第二轮叶角度v2。
虽然在图6A-6C的所示示例中的示例涡轮机600显示为包括开口致动环604和606，但在其他示例中，示例涡轮机600替代地或附加地包括协调致动环(例如，围绕压缩机310延伸的闭合环结构)，例如图3A的致动环302、304和/或306中的任何一个，以将致动器(例如，致动器608和/或618)联接到压缩机级610a、610b和/或610c中的一个或多个中的一个或多个可变定子轮叶。
图7A示出了第一示例致动系统790的局部侧视图，该第一示例致动系统790包括至少两个示例致动环704、706，用于根据第一计划致动一排可变定子轮叶(未示出)中的第一组轮叶(未示出)，并且根据第二计划致动同一排可变定子轮叶中的第二组轮叶(未示出)。在一些示例中，示例致动系统790可用于补充或代替图6A-6C的示例轴流式涡轮机600的一个或多个部件。为此，图7A的局部侧视图图示可以类似于图6C的局部侧视图图示。
在图7A的所示示例中，第一示例致动系统790包括示例致动环704和706，以及以示例杆714和724为例的多个杆。示例杆714将致动运动从示例致动环704传递到第一可变定子轮叶(未示出)。示例杆724用于将致动运动从示例致动环706传递到第二可变定子轮叶(未示出)。
示例致动环704和706可分别类似于图6A-6C的示例致动环604和606。例如，示例致动环704可以包括将致动运动(例如，从第一示例致动器608等)传递到特定压缩机级(例如，压缩机级610c)中的第一组可变定子轮叶的开口环(或协调环)联动结构。此外，示例致动环706可以包括将不同的致动运动(例如，从第二致动器618等)传递到同一特定压缩机级中的第二组可变定子轮叶的开口环(或协调环)联动结构。
为了促进致动运动的传递，图7A所示示例中的多个杆包括从第一示例致动环704延伸到第一组可变定子轮叶(未示出)的第一组杆(以示例杆714为例)，以及从第二示例致动环706延伸到第二组可变定子轮叶(未示出)的第二组杆(以示例杆724为例)。此外，在图7A的图示示例中，第一示例致动环704设置在第二示例致动环706和一排可变定子轮叶(未示出)之间，该一排可变定子轮叶联接到杆714、724等中的相应杆。例如，如图7A所示，示例杆714在给定方向上远离示例致动环704延伸，并且示例杆724在相同给定方向上远离示例致动环706延伸。
图7B示出了包括图7A的第一示例致动系统790的示例涡轮机700的局部横截面视图。例如，示例涡轮机700可类似于图6A-6C的示例涡轮机600。此外，图7B的局部横截面视图可以类似于图3B的局部横截面视图。例如，在图7B的图示示例中，示例致动环704和706延伸穿过页面。
在图7B的图示示例中，示例涡轮机700包括分别类似于图6B的示例轮叶616和示例壳体620的示例可变定子轮叶716和示例壳体718。举例来说，示例可变定子轮叶716对应于同一压缩机级(例如，压缩机级610c)中的一排可变定子轮叶中的第一可变定子轮叶。在该示例中，涡轮机700基于经由包括示例杆714和示例致动环704的第一联动装置组件传递到示例轮叶的致动运动，根据第一计划使示例可变定子轮叶716围绕枢轴线720枢转。此外，在该示例中，涡轮机700基于经由至少包括示例杆724和示例致动环706的第二联动装置组件传递到第二轮叶的致动运动，根据第二计划使该一排可变定子轮叶中的第二轮叶(未示出)围绕第二枢轴线(未示出)枢转。
为此，在图7A和7B的所示示例中，用于致动第一示例可变定子轮叶716的第一联动装置组件(至少包括示例杆714和示例致动环704)与用于致动与第一示例可变定子轮叶716在同一排可变定子轮叶中的第二轮叶(未示出)的第二联动装置组件(至少包括示例杆724和示例致动环706)在运动学上分离。
图8A示出了第二示例致动系统890的局部侧视图，该第二示例致动系统890至少包括两个示例致动环804、806，以根据第一计划致动一排可变定子轮叶(未示出)中的第一组轮叶(未示出)并根据第二计划致动同一排可变定子轮叶中的第二组叶片(未示出)。在一些示例中，示例致动系统890可用于补充或代替图6A-6C的示例轴流式涡轮机600的一个或多个部件。为此，图8A的局部侧视图图示可以类似于图6C的局部侧视图图示。
在图8A的图示示例中，第二示例致动系统890包括分别类似于示例涡轮机600的示例致动环604和606的示例致动环804和806。此外，在图8A的图示示例中，示例致动系统890包括分别类似于示例涡轮机600的示例杆614和624的示例杆814和824。
在图8A的图示示例中，示例杆814在第一方向上远离示例致动环804延伸，并且示例杆824在不同的第二方向上远离示例致动环806延伸。
图8B示出了包括图8A的示例致动系统890的示例涡轮机800的局部横截面视图。例如，示例涡轮机800可以类似于图6A-6C的示例涡轮机600。此外，图8B的局部横截面视图可以类似于图3B和7B的局部横截面视图。例如，在图8B的图示示例中，示例致动环804和806延伸穿过页面。
在图8B的图示示例中，示例涡轮机800包括示例可变定子轮叶816、示例壳体818和示例枢轴线820，它们分别类似于图7B的示例可变定子轮叶716、示例壳体718和示例枢轴线720。
在图8A和8B的所示示例中，用于致动第一示例可变定子轮叶816的第一联动装置组件(至少包括示例杆814和示例致动环804)与用于致动与第一示例可变定子轮叶816在同一排可变定子轮叶中的第二轮叶(未示出)的第二联动装置组件(至少包括示例杆824和示例致动环806)在运动学上分离。
图9A示出了第三示例致动系统990的局部侧视图，该第三示例致动系统990包括至少两个示例致动环904、906，用于根据第一计划致动一排可变定子轮叶(未示出)中的第一组轮叶(未示出)并根据第二计划致动同一排可变定子轮叶中的第二组轮叶(未示出)。在一些示例中，示例致动系统990可用于补充或代替图6A-6C的示例轴流式涡轮机600的一个或多个部件。为此，图9A的局部侧视图图示可以类似于图6C的局部侧视图图示。
在图9A的图示示例中，示例致动系统990包括示例致动环904和906、以示例杆914和924为例的多个杆以及示例连杆940和942。
在一些示例中，示例致动环904和906可以分别类似于图6A-6C的示例致动环604和606。例如，示例致动环904可以包括将致动运动(例如，从第一示例致动器608等)传递到特定压缩机级(例如，压缩机级610c)中的第一组可变定子轮叶的开口环(或协调环)联动结构。此外，在该示例中，示例致动环906可以包括将不同的致动运动(例如，从第二致动器618等)传递到相同的特定压缩机级中的第二组可变定子轮叶的开口环(或协调环)联动结构。
为了促进这一点，图9A所示示例中的多个杆包括从第一示例致动环904延伸到第一组可变定子轮叶(未示出)的第一组杆(以示例杆914为例)，以及从第二示例致动环906延伸到第二组可变定子轮叶(未示出)的第二组杆(以示例杆924为例)。
另外或替代地，在一些示例中，单个致动器可用于致动联接到第一示例致动环904的第一组可变定子轮叶和联接到第二示例致动环906的第二组可变定子轮叶。为了促进这一点，示例连杆940和942可以传递由单个致动器引起的致动运动：从示例致动环904到示例致动环906，或从示例致动环906到示例致动环904。例如，示例连杆940和/或942(和/或包括示例杆924的第二组杆)的形状和/或结构可以引起联接到示例致动环904的第一组可变定子轮叶的第一轮叶角度与联接到示例致动环906的第二组可变定子轮叶的第二轮叶角度之间的偏移。
示例连杆940和942中的每一个包括被构造为将致动运动从致动环904传递到致动环906(和/或从致动环906传递到致动环904)的任何联动结构。在一些示例中，示例连杆940和942在运动学上联接示例致动环904和906，即使每个环联接到不同致动器。例如，联接到致动环904的第一致动器(例如，示例致动器608)可以通过使第一组轮叶枢转到第一轮叶角度来致动联接到致动环904的第一组轮叶(例如，经由杆914等)，并且第一致动器还可以将联接到环960的第二组轮叶致动(例如，经由连杆940、942和杆924等)到第二(不同的)轮叶角度。附加地或替代地，例如，第二致动器(例如，致动器618等)也可以引起第一组轮叶(例如，经由连杆940、942和杆914等)与第二组轮叶(例如，经由杆924等)不同的运动。更一般地，示例连杆940和942在运动学上联接根据第一计划致动的第一组可变定子轮叶和根据第二计划致动的第二组可变定子轮叶。
图9B示出了包括图9A的示例致动系统990的示例涡轮机900的局部横截面视图。例如，示例涡轮机900可以类似于图6A-6C的示例涡轮机600。此外，图9B的局部横截面视图可以类似于图3B的局部横截面视图。例如，在图9B的图示示例中，示例致动环904和906延伸穿过页面。
在图9B的图示示例中，示例涡轮机900包括示例可变定子轮叶916，其类似于图6B的示例轮叶616。举例来说，示例可变定子轮叶916对应于同一压缩机级(例如，压缩机级610c)的一排可变定子轮叶中的第一可变定子轮叶。在该示例中，涡轮机900基于经由包括示例杆914、示例致动环904、示例连杆940和示例致动环906的联动装置组件传递到示例可变定子轮叶916的致动运动，根据第一计划，使示例可变定子轮叶916围绕枢轴线(例如，类似于枢轴线720和/或820)枢转。
为此，在图9A和9B的图示示例中，用于根据第一计划致动示例可变定子轮叶916的联动装置组件(至少包括示例杆914)在运动学上联接到示例致动环904和示例致动环906两者。此外，与示例可变定子轮叶916相同排的可变定子轮叶的第二轮叶(未示出)在运动学上联接到示例可变定子轮叶916(例如，经由940和942等)，但根据第二(不同的)计划而被致动。
图10是根据本公开中的教导的与两个不同的计划相关联的示例可变几何系统中的轮叶角度和转子速度之间的关系的图形图示1000。在图10的图示示例中，第一计划1010将轮叶角度(例如，在角度1002和1004之间)分配给转子速度范围(例如，诸如图3B的示例压缩机转子322的压缩机转子的转子速度)，并且第二计划1020将不同的轮叶角度分配给转子速度范围。在图形图示1000中，角度1002可以对应于轮叶处于“打开”轮叶位置的轮叶角度。此外，角度1004可以对应于“关闭”轮叶位置。
因此，在示例场景中，压缩机级(例如，示例压缩机级610c)中的第一组可变定子轮叶(例如，图6B所示示例中的联接到示例致动环606的轮叶616和其他轮叶)根据第一计划1010被致动，并且同一压缩机级中的第二组可变定子轮叶(例如，图6B所示示例中的联接到示例致动环604的轮叶626和其他轮叶)根据第二计划1020被致动。在该示例中，如图10所示，当转子速度在第一转子速度1006和第二转子速度1008之间的转子速度范围内时，与第一计划1010相关联的第一组轮叶可以被致动到与第二组轮叶不同的轮叶角度。
图11是可以与图6A-6C的示例轴流式涡轮机600一起使用的示例致动系统1100的框图。在图11的图示示例中，示例致动系统1100包括示例控制器1102、第一示例致动器1108、第二示例致动器1118、第一示例联动结构组件1110和第二示例联动结构组件1120。
示例控制器1102(例如，“发动机控制单元”)包括硬件、固件和/或软件的任何组合，以将第一控制信号提供给第一示例致动器1108并且将第二控制信号提供给第二示例致动器1118。示例控制器1102可以使用一个或多个模拟或数字电路、逻辑电路、可编程处理器、可编程控制器、图形处理单元(GPU)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD)和/或现场可编程逻辑器件(FPLD)的任何组合来实施。在图11所示的示例中，示例控制器1102包括示例处理器1150、示例存储器1152和示例通信接口1154。
示例处理器1150可以由来自任何所需系列或制造商的一个或多个集成电路、逻辑电路、微处理器、GPU、DSP或控制器来实现。处理器1150可以是基于半导体的(例如，基于硅的)装置。
示例存储器1152包括任何类型的数据存储和/或存储器实施方式，例如易失性存储器、非易失性存储器等。示例易失性存储器实施方式包括同步动态随机存取存储器(SDRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、
Figure BDA0003582374220000132
动态随机存取存储器
Figure BDA0003582374220000133
和/或任何其他类型的随机存取存储器装置。示例非易失性存储器实施方式包括闪存和/或任何其他所需类型的存储器装置。在一些示例中，示例存储器1152附加地或替代地包括非暂时性计算机可读存储介质，例如CD或DVD。
在一些示例中，本文描述的示例控制器1102的功能通过示例处理器1150执行存储在示例存储器1152中的软件(例如，机器可读指令)来实现。另外或替代地，本文描述的示例控制器1102的任何或所有操作可以由被构造为执行对应的操作的一个或多个硬件电路(例如，离散和/或集成的模拟和/或数字电路、FPGA、ASIC、比较器、运算放大器(op-amp)、逻辑电路等)来实施，而不必执行软件或固件。
示例通信接口1154包括一个或多个硬件或软件元件，其使示例控制器能够发送信号(例如，第一和第二控制信号)和/或从一个或多个外部实体(例如，在示例致动系统1100的内部或外部)接收信号。示例通信接口1154可以通过任何类型的接口标准来实现，例如以太网接口、通用串行总线(USB)、
Figure BDA0003582374220000131
接口、近场通信(NFC)接口和/或PCI快速接口。在一些示例中，示例通信接口1154包括通信装置，例如发射器、接收器、收发器、调制解调器、住宅网关、无线接入点和/或网络接口，以促进经由网络与外部机器(例如，任何类型的计算装置)交换数据。通信可以经由例如以太网连接、数字用户线(DSL)连接、电话线连接、同轴电缆系统、卫星系统、现场无线系统(line-of-wireless system)、蜂窝电话系统等等。在一些示例中，示例通信接口1154包括任何有线或无线连接元件以将示例控制器1102与示例致动系统1100的一个或多个部件(例如，示例致动器1108、1118等)和/或示例致动系统1100外部的的一个或多个部件通信地联接。
在一些示例中，示例控制器1102调制第一控制信号以使第一示例致动器1108根据第一计划(例如，图10的第一计划1010)致动第一组轮叶(例如，经由第一联动结构组件1110)。例如，可以基于压缩机转子(未示出)的转子速度来调制第一控制信号。另外或替代地，在这些示例中，示例控制器1102调制第二控制信号以使第二示例致动器1118根据第二计划(例如，图10的第二计划1020)致动第二组轮叶(例如，经由第二联动结构组件1120)。
第一示例致动器1108和第二示例致动器1118分别类似于图6A的第一示例致动器608和第二示例致动器618。
第一示例联动结构组件1110包括一个或多个联动结构以将由第一示例致动器1108引起的致动运动传递到可变定子轮叶(例如，图6B的轮叶616)。为此，在图11的图示示例中，第一示例联动结构组件1110包括分别类似于图6A-6C的示例致动环606和示例杆624的示例致动环1106和示例杆1124。注意，术语“联动装置”和“联动结构”在本公开中可以互换使用，并且可以包括连杆、致动环、杆和/或任何其他类型的联动结构。
第二示例联动结构组件1120包括一个或多个联动结构以将由第二示例致动器1118引起的致动运动传递到可变定子轮叶(例如，图6B的轮叶626)。为此，在图11的图示示例中，第二示例联动结构组件1120包括分别类似于图6A-6C的示例致动环604和示例杆614的示例致动环1104和示例杆1114。
因此，本文公开的一些示例能够对包括在同一排可变定子轮叶中(和/或在同一压缩机级中)的第一组轮叶和第二组轮叶进行开口致动。通过允许在压缩机级的圆周的不同部分处轮叶具有不同的轮叶角度，在一些场景下，本文公开的示例有助于通过失速和/或喘振避免来提高压缩机稳定性，例如当经由畸变入口(例如，类似于图1-2的示例入口102和/或202)接收到流入压缩机的空气时。
“包括”和“包含”(及其所有形式和时态)在本文中用作开放式术语。因此，只要权利要求采用任何形式的“包括”或“包含”(例如，包含、包括、具有等)作为序言或在任何类型的权利要求陈述中，应当理解，在不超出对应权利要求或陈述的范围的情况下，可以存在附加的元件、术语等。如本文所用，当短语“至少”用作例如权利要求的序言中的过渡术语时，其以与术语“包含”和“包括”是开放式的相同的方式是开放式的。例如，当以例如A、B和/或C的形式使用时，术语“和/或”指的是A、B、C的任何组合或子集，例如(1)单独A，(2)单独B，(3)单独C，(4)A与B，(5)A与C，(6)B与C，以及(7)A与B以及与C。如本文在描述结构、部件、项目、对象和/或事物的上下文中使用的，短语“A和B中的至少一个”旨在指代包括(1)至少一个A、(2)至少一个B，以及(3)至少一个A和至少一个B中的任何的实施方式。类似地，如本文在描述结构、部件、项目、对象和/或事物的上下文中使用的，短语“A或B中的至少一个”旨在指代包括(1)至少一个A，(2)至少一个B，以及(3)至少一个A和至少一个B中的任何的实施方式。如本文在描述处理、指令、动作、活动和/或步骤的进行或执行的上下文中使用的，短语“A和B中的至少一个”旨在指代包括(1)至少一个A，(2)至少一个B，以及(3)至少一个A和至少一个B中的任何的实施方式。类似地，如本文在描述处理、指令、动作、活动和/或步骤的进行或执行的上下文中使用的，短语“A或B中的至少一个”旨在指代包括(1)至少一个A，(2)至少一个B，以及(3)至少一个A和至少一个B中的任何的实施方式。
如本文所用，单数参考(例如，“一”、“一种”、“第一”、“第二”等)不排除复数。如本文所用，术语“一”或“一种”实体是指该实体中的一个或多个。术语“一”(或“一种”)、“一个或多个”和“至少一个”在本文中可以互换使用。此外，虽然单独列出，但多个装置、元件或方法动作可以通过例如单个单元或处理器来实施。此外，虽然单独的特征可以包括在不同的示例或权利要求中，但这些可以可能被组合，并且不同示例或权利要求中的包括并不意味着特征的组合是不可行的和/或不利的。
根据前述内容，将理解的是，已经公开了示例方法、设备和制品，它们根据不同的计划致动相同的压缩机级中的不同组的可变定子轮叶。更具体地，本文描述的示例能够根据两个不同的计划对压缩机可变几何系统进行开口致动。
本文公开了开口致动压缩机可变几何系统的示例。其他示例及其组合包括以下内容：
示例1是一种压缩机，包括：压缩机级，所述压缩机级包括沿所述压缩机级的圆周布置的多个可变定子轮叶；和致动系统，所述致动系统根据第一计划致动所述压缩机级的第一可变定子轮叶，并根据第二计划致动所述压缩机级的第二可变定子轮叶。
示例2是根据任何前述条项所述的压缩机，其中所述致动系统包括：第一致动器，所述第一致动器基于第一控制信号根据所述第一计划致动所述第一可变定子轮叶；和第二致动器，所述第二致动器基于第二控制信号根据所述第二计划致动所述第二可变定子轮叶。
示例3是根据任何前述条项所述的压缩机，其中所述致动系统包括：致动器，所述致动器联接到所述第一可变定子轮叶和所述第二可变定子轮叶，所述致动器根据所述第一计划致动所述第一可变定子轮叶，并且所述致动器根据所述第二计划致动所述第二可变定子轮叶；和联动组件，所述联动组件将所述致动器联接到所述第一可变定子轮叶和所述第二可变定子轮叶。
示例4是根据任何前述条项所述的压缩机，其中所述联动组件包括：第一致动环，所述第一致动环围绕所述压缩机级的至少一部分延伸；第一杆，所述第一杆从所述第一致动环朝向所述第一可变定子轮叶延伸；第二致动环，所述第二致动环围绕所述压缩机级的至少一部分延伸；第二杆，所述第二杆从所述第二致动环朝向所述第二可变定子轮叶延伸；和连杆，所述连杆联接所述第一致动环与所述第二致动环。
示例5是根据任何前述条项所述的压缩机，进一步包括：壳体，其中所述多个可变定子轮叶设置在所述壳体内部并且朝向所述压缩机的中心轴线延伸，并且其中所述致动系统致动所述第一可变定子轮叶包括所述致动系统使所述第一可变定子轮叶相对于所述壳体枢转。
示例6是根据任何前述条项所述的压缩机，其中所述致动系统包括：第一致动器，所述第一致动器设置在所述壳体外部并经由第一联动结构组件联接到所述第一可变定子轮叶，所述第一致动器基于第一控制信号根据所述第一计划致动所述第一可变定子轮叶；和第二致动器，所述第二致动器设置在所述壳体外部，所述第二致动器经由第二联动结构组件联接到所述第二可变定子轮叶，所述第二致动器基于第二控制信号根据所述第二计划致动所述第二可变定子轮叶。
示例7是根据任何前述条项所述的压缩机，其中，所述第一联动结构组件包括设置在所述壳体外部的第一开口环和从所述第一开口环延伸至所述第一可变定子轮叶的第一杆，并且其中，所述第二联动结构组件包括设置在所述壳体外部的第二开口环和从所述第二开口环朝向所述第二可变定子轮叶延伸的第二杆。
示例8是根据任何前述条项所述的压缩机，其中所述压缩机被包括在轴流式涡轮机中。
示例9是一种轴流式涡轮机，包括：压缩机，所述压缩机包括沿所述压缩机的圆周布置的一排可变定子轮叶；弯曲入口，所述弯曲入口将空气流引导到所述压缩机中；和致动系统，所述致动系统根据第一计划致动所述一排可变定子轮叶中的第一可变定子轮叶，并根据第二计划致动所述一排可变定子轮叶中的第二可变定子轮叶。
示例10是根据任何前述条项所述的轴流式涡轮机，其中所述致动系统包括：第一致动器，所述第一致动器基于第一控制信号根据所述第一计划致动所述第一可变定子轮叶；和第二致动器，所述第二致动器基于第二控制信号根据所述第二计划致动所述第二可变定子轮叶。
示例11是根据任何前述条项所述的轴流式涡轮机，其中所述致动系统进一步包括：第一联动结构组件，所述第一联动结构组件联接所述第一致动器与所述第一可变定子轮叶；和第二联动结构组件，所述第二联动结构组件联接所述第二致动器与所述第二可变定子轮叶。
示例12是根据任何前述条项所述的轴流式涡轮机，其中所述第一联动结构组件包括：第一致动环，所述第一致动环围绕所述压缩机的至少一部分延伸；和第一杆，所述第一杆从所述第一致动环朝向所述第一可变定子轮叶延伸。
示例13是根据任何前述条项所述的轴流式涡轮机，进一步包括：壳体，其中所述一排可变定子轮叶设置在所述壳体内部，并且其中所述致动系统致动所述第一可变定子轮叶包括所述致动系统使所述第一可变定子轮叶相对于所述壳体枢转。
示例14是一种设备，包括：第一致动器；第一联动结构组件，所述第一联动结构组件将所述第一致动器与压缩机级中的第一可变定子轮叶联接；第二致动器；和第二联动结构组件，所述第二联动结构组件将所述第二致动器与所述压缩机级中的第二可变定子轮叶联接。
示例15是根据任何前述条项所述的设备，其中所述第一致动器根据第一计划致动所述第一可变定子轮叶，并且其中，所述第二致动器根据第二计划致动所述第二可变定子轮叶。
示例16是根据任何前述条项所述的设备，其中所述第一联动结构组件包括：第一致动环，所述第一致动环围绕所述压缩机级的圆周的至少一部分延伸；和第一杆，所述第一杆从所述第一致动环延伸到所述第一可变定子轮叶。
示例17包括根据任何前述条项所述的设备，其中所述第二联动结构组件包括：第二致动环；和第二杆，所述第二杆从所述第二致动环朝向所述第二可变定子轮叶延伸。
示例18包括根据任何前述条项所述的设备，其中所述第一杆在第一方向上远离所述第一致动环朝向所述第一可变定子轮叶延伸，并且其中所述第二杆在所述第一方向上远离所述第二致动环朝向所述第二可变定子轮叶延伸。
示例19包括根据任何前述条项所述的设备，其中所述第一杆在第一方向上远离所述第一致动环朝向所述第一可变定子轮叶延伸，并且其中所述第二杆在第二方向上远离所述第二致动环朝向所述第二可变定子轮叶延伸。
示例20包括根据任何前述条项所述的设备，其中所述第一致动环是开口环，所述开口环与所述压缩机级的所述圆周的给定部分重叠。
尽管本文已经公开了某些示例方法、设备和制品，但是本专利的覆盖范围不限于此。相反，本专利涵盖了完全落入本专利权利要求范围内的所有方法、设备和制品。
以下权利要求在此通过引用并入本具体实施方式，其中每个权利要求作为本公开的单独实施例独立存在。

Claims (10)

1.一种压缩机，其特征在于，包括：
压缩机级，所述压缩机级包括沿所述压缩机级的圆周布置的多个可变定子轮叶；和
致动系统，所述致动系统根据第一计划致动所述压缩机级的第一可变定子轮叶，并根据第二计划致动所述压缩机级的第二可变定子轮叶。
2.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，其中所述致动系统包括：
第一致动器，所述第一致动器基于第一控制信号根据所述第一计划致动所述第一可变定子轮叶；和
第二致动器，所述第二致动器基于第二控制信号根据所述第二计划致动所述第二可变定子轮叶。
3.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，其中所述致动系统包括：
致动器，所述致动器联接到所述第一可变定子轮叶和所述第二可变定子轮叶，所述致动器根据所述第一计划致动所述第一可变定子轮叶，并且所述致动器根据所述第二计划致动所述第二可变定子轮叶；和
联动组件，所述联动组件将所述致动器联接到所述第一可变定子轮叶和所述第二可变定子轮叶。
4.根据权利要求3所述的压缩机，其特征在于，其中所述联动组件包括：
第一致动环，所述第一致动环围绕所述压缩机级的至少一部分延伸；
第一杆，所述第一杆从所述第一致动环朝向所述第一可变定子轮叶延伸；
第二致动环，所述第二致动环围绕所述压缩机级的至少一部分延伸；
第二杆，所述第二杆从所述第二致动环朝向所述第二可变定子轮叶延伸；和
连杆，所述连杆联接所述第一致动环与所述第二致动环。
5.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，进一步包括：
壳体，其中所述多个可变定子轮叶设置在所述壳体内部并且朝向所述压缩机的中心轴线延伸，并且其中所述致动系统致动所述第一可变定子轮叶包括所述致动系统使所述第一可变定子轮叶相对于所述壳体枢转。
6.根据权利要求5所述的压缩机，其特征在于，其中所述致动系统包括：
第一致动器，所述第一致动器设置在所述壳体外部并经由第一联动结构组件联接到所述第一可变定子轮叶，所述第一致动器基于第一控制信号根据所述第一计划致动所述第一可变定子轮叶；和
第二致动器，所述第二致动器设置在所述壳体外部，所述第二致动器经由第二联动结构组件联接到所述第二可变定子轮叶，所述第二致动器基于第二控制信号根据所述第二计划致动所述第二可变定子轮叶。
7.根据权利要求6所述的压缩机，其特征在于，
其中，所述第一联动结构组件包括设置在所述壳体外部的第一开口环和从所述第一开口环延伸至所述第一可变定子轮叶的第一杆，并且
其中，所述第二联动结构组件包括设置在所述壳体外部的第二开口环和从所述第二开口环朝向所述第二可变定子轮叶延伸的第二杆。
8.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，其中所述压缩机被包括在轴流式涡轮机中。
9.一种轴流式涡轮机，其特征在于，包括：
压缩机，所述压缩机包括沿所述压缩机的圆周布置的一排可变定子轮叶；
弯曲入口，所述弯曲入口将空气流引导到所述压缩机中；和
致动系统，所述致动系统根据第一计划致动所述一排可变定子轮叶中的第一可变定子轮叶，并根据第二计划致动所述一排可变定子轮叶中的第二可变定子轮叶。
10.根据权利要求9所述的轴流式涡轮机，其特征在于，其中所述致动系统包括：
第一致动器，所述第一致动器基于第一控制信号根据所述第一计划致动所述第一可变定子轮叶；和
第二致动器，所述第二致动器基于第二控制信号根据所述第二计划致动所述第二可变定子轮叶。
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