CN116464556A - 排放阀组件 - Google Patents

Abstract

公开了用于可变排放阀组件的方法、装置、系统以及制品。示例可变排放阀组件包括对应于排放端口的可变排放阀(VBV)门和第一协调环，VBV门联接到第一协调环，第一协调环在第一位置和第二位置之间沿周向方向移动，使VBV门在第一位置和第二位置之间移动。

Description

排放阀组件

技术领域

本公开大体上涉及涡轮发动机，并且更具体地涉及各种排放阀组件。

背景技术

涡轮发动机是使用最广泛的发电技术之一，通常用于飞行器和发电应用。涡轮发动机通常包括布置成彼此流动连通的风扇和核心。涡轮发动机的核心通常以串联流动顺序包括压缩机区段、燃烧区段、与压缩机区段位于同一轴上的涡轮区段、以及排气区段。一般而言，壳体或外壳围绕涡轮发动机的核心。

附图说明

图1是示例燃气涡轮发动机的横截面图，其中可实施本文公开的示例。

图2是示例可变排放阀端口的图示，本文公开的示例可针对该示例可变排放阀端口实施。

图3A和3B示出了用于压缩机的示例壳体，包括示例可变排放阀端口，本文公开的示例可针对该示例可变排放阀端口实施。

图4A和4B示出了根据本公开的教导构造的示例可变排放阀组件。

图5A和5B示出了根据本公开的教导的图4A和4B的示例可变排放阀组件的局部径向视图。

图6A和6B示出了根据本公开的教导构造的另一个示例可变排放阀组件。

图7A和7B示出了根据本公开的教导构造的图6A和6B的示例可变排放阀组件的局部周向视图。

图8是根据本公开的教导构造的图6A-6B、7A-7B和/或9A-9B的示例可变排放阀组件的图示。

图9A和9B示出了根据本公开的教导构造的图6A和6B的示例可变排放阀组件。

图10A和10B示出了根据本公开的教导构造的另一个示例可变排放阀组件的变体。

图11A和11B示出了根据本公开的教导的图10A和10B的示例可变排放阀组件的局部径向视图。

图12是表示用于致动可变排放阀组件(诸如图4A-11B的那些VBV组件)的示例方法的流程图。

这些附图不是按比例的。相反，层或区域的厚度可以在附图中被放大。尽管图中显示了具有清晰线条和边界的层和区域，但这些线条和/或边界中的一些或所有可能是理想化的。实际上，边界和/或线条可能是不可观察的、混合的和/或不规则的。一般而言，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。如本专利中所用，说明任何部分(例如，层、膜、区、区域或板)以任何方式在(例如，定位于、位于、设置于或形成于等)另一个部分上，表示指代部分与其他部分接触，或者指代部分位于其他部分之上，一个或多个中间部分位于其间。如本文所用，除非另有说明，否则连接参考(例如，附接、联接、连接以及接合)可包括由那些元件之间的连接参考和/或相对运动指代的元件之间的中间构件。因此，连接参考不一定推断两个元件直接连接和/或彼此具有固定关系。如本文所用，说明任何部分与另一部分“接触”被定义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”等描述符，而不会赋予或以其他方式指示优先级、物理顺序、列表中的排列或以任何方式的顺序的任何含义，而仅用作区分元件的标签和/或任意名称，以便于理解所公开的示例。在一些示例中，描述符“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符(例如“第二”或“第三”)来指代相同的元件。在这种情况下，应当理解的是，这样的描述符仅用于明确地标识可能例如以其他方式共享相同名称的那些元件。

如本文在整个说明书和权利要求书中使用的，近似语言用于修饰任何可以允许变化而不会导致与之相关的基本功能的改变的定量表示。因此，由一个或多个术语(例如“大约”、“近似”和“基本上”)修饰的值不限于指定的精确值。在本文使用的一些示例中，术语“基本上”用于描述在所述关系的三度以内的两个部分之间的关系(例如，基本上共线的关系在线性的三度以内，基本上垂直的关系在垂直的三度以内，基本上相同的关系在相同的三度以内，基本上齐平的关系在齐平的三度以内等)。

术语“上游”和“下游”指的是相对于流体流动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，而“下游”是指流体向其流动的方向。本文使用各种术语来描述特征的取向。通常，附图是参照与特征、力和力矩相关联的运载器的轴向方向、径向方向和周向方向进行注释的。通常，附图用包括轴向轴线A、径向轴线R和周向轴线C的一组轴线进行注释。

在下面的详细描述中，参考了形成其一部分的附图，并且其中通过说明的方式示出了可以实践的具体示例。对这些示例进行了足够详细的描述，以使本领域技术人员能够实践该主题，并且应当理解，可以利用其他示例。因此，提供以下详细描述以描述示例性实施方式，而不应被视为限制本公开中描述的主题的范围。来自以下描述的不同方面的某些特征可以组合以形成以下讨论的主题的又一新方面。

具体实施方式

涡轮发动机，在本文中也称为燃气涡轮发动机，是一种使用大气作为运动流体的内燃机。在操作中，大气经由风扇进入涡轮发动机并流经压缩机区段，在压缩机区段中一个或多个压缩机逐渐压缩(例如，加压)空气直到其到达燃烧区段。在燃烧区段中，加压空气与燃料结合并点燃以在进入涡轮区段之前产生高温、高压气体流(例如，热燃烧气体)。热燃烧气体在流经涡轮区段时膨胀，使一个或多个涡轮的旋转叶片旋转。涡轮的旋转叶片产生线轴功输出，为对应的压缩机提供动力。线轴是压缩机、轴以及涡轮的组合。涡轮发动机通常包括多个线轴，诸如高压线轴(例如，HP压缩机、轴以及涡轮)和低压线轴(例如，LP压缩机、轴以及涡轮)。然而，在附加或可选示例中，涡轮发动机可包括一个线轴或多于两个线轴。

在涡轮发动机的低速操作期间(例如，在启动和/或停止期间)，调节发动机的平衡。在许多情况下，线轴需要延迟来适应(例如，调整旋转速度用于新的平衡的时间)。然而，压缩机在操作期间不能停止产生用于燃料燃烧的压缩空气。这样的结果可能会使涡轮停止产生转动压缩机的动力，从而使压缩机本身停止压缩空气。因此，节流变化可能导致压缩机不稳定，诸如压缩机失速和/或压缩机喘振。压缩机失速是压缩机内转子叶片的空气动力学失速引起异常气流的情况。压缩机失速使流经压缩机的空气减慢或停滞。在某些情况下，当空气通过压缩机的各个级时气流中断会导致压缩机喘振。压缩机喘振是指导致通过压缩机的气流中断(例如，完全中断、多数中断、其他部分中断等)的失速。

可变排放阀(VBV)常常集成到压缩机中以提高效率并限制可能的失速。VBV使涡轮发动机能够在操作期间从涡轮发动机的压缩机区段排气。示例VBV组件包括在压缩机壳体中的VBV端口(例如，开口、排气槽等)，其经由VBV门的致动打开。换句话说，VBV被配置为一扇门，该门打开以提供排放流动路径以排出在燃气涡轮的增压器(例如，低压压缩机)和核心发动机压缩机之间的压缩空气。例如，VBV门可能会在LP线轴和HP线轴之间的速度-速度失配期间被致动。在启动或停止期间，HP线轴可以以低于LP线轴的速度旋转。打开VBV端口允许LP线轴保持其速度，同时通过将一些气流引导到涡轮排气区域来减少流经轴流式压缩机的空气量。因此，VBV门使LP线轴(例如，增压器)能够在较低的操作线上操作，并进一步远离潜在的不稳定或失速状况。

当VBV处于关闭位置时，VBV门可能不与压缩机壳体齐平，导致排放腔开口到压缩机内的主要流动路径。这会导致主要流动路径中的空气动力学性能损失和/或流动引起的空腔振荡。此外，当前的VBV组件包括许多部件以致动VBV，从而排出压缩空气。部件的这种多样性给VBV设计增加了不必要的重量，并且可能占用比需要更多的空间。附加地，包含额外的部件可能会增加VBV组件的成本。因此，需要一种新的VBV组件来解决上述问题。

本文公开的示例使得能够制造提高涡轮发动机的空气动力学性能和/或效率的VBV组件。某些示例实现了VBV组件，其中当VBV门处于关闭位置时，VBV门的表面与壳体壁齐平。因此，某些示例消除或以其他方式减小排放腔的体积。某些示例能够实现占用更少空间的更轻的VBV组件。因此，某些示例提高了空气动力学效率并且最小化或以其他方式减少了排放腔中的气动声学激励。

本文公开的示例使得能够制造多种VBV组件。在一些示例中，滑动门用于在关闭位置和打开位置之间移动VBV。某些示例包括用于同时致动多个VBV门(例如，阻挡门)的协调环(例如，致动环、排放环等)。在一些示例中，使用多个协调环，使得VBV门的子集能够同时致动。某些示例实现了VBV门的部分致动(例如，VBV门部分打开和/或关闭)。

现在参考附图，其中整个附图中相同的数字表示相同的元件，图1是示例高旁通涡轮风扇型燃气涡轮发动机110(“涡轮风扇发动机110”)的示意性横截面图。虽然所示示例是高旁通涡轮风扇发动机，但本公开的原理也适用于其他类型的发动机，例如低旁通涡轮风扇发动机、涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机等。如图1所示，涡轮风扇发动机110限定了延伸穿过其中的纵向或轴向中心线轴线112以供参考。图1还包括参考轴向方向A、径向方向R以及周向方向C的带注释的方向图。一般而言，如本文所用，轴向方向A是大体上平行于中心线轴线112延伸的方向，径向方向R是从中心线轴线112正交向外延伸的方向，而周向方向C是围绕中心线轴线112同心地延伸的方向。

一般而言，涡轮风扇发动机110包括设置在风扇区段116下游的核心涡轮或燃气涡轮发动机114。核心涡轮114包括限定环形入口120的基本上管状的外壳体118。外壳体118可由单个壳体或多个壳体形成。外壳体118以串联流动关系包围具有增压器或低压压缩机122(“LP压缩机122”)以及高压压缩机124(“HP压缩机124”)的压缩机区段、燃烧区段126、具有高压涡轮128(“HP涡轮128”)和低压涡轮130(“LP涡轮130”)的涡轮区段以及排气区段132。高压轴或线轴134(“HP轴134”)驱动地联接HP涡轮128和HP压缩机124。低压轴或线轴136(“LP轴136”)驱动地联接LP涡轮130和LP压缩机122。LP轴136还可以联接到风扇区段116的风扇线轴或轴138。在一些示例中，LP轴136直接联接到风扇轴138(例如，直接驱动配置)。在可选配置中，LP轴136可以经由减速齿轮139联接到风扇轴138(例如，间接驱动或齿轮驱动配置)。

如图1所示，风扇区段116包括多个风扇叶片140，多个风扇叶片140联接到风扇轴138并从风扇轴138径向向外延伸。环形风扇壳体或机舱142周向包围风扇区段116和/或核心涡轮114的至少一部分。机舱142可由多个周向间隔开的出口导向轮叶144相对于核心涡轮114支撑。此外，机舱142的下游区段146可包围核心涡轮114的外部部分以限定其间的旁通气流通道148。

如图1所示，在涡轮风扇发动机110的操作期间空气150进入涡轮风扇发动机110的入口部分152。空气150的第一部分154流入旁通气流通道148，而空气150的第二部分156流入LP压缩机122的入口120。LP压缩机定子轮叶170和联接到LP轴136的LP压缩机转子叶片172的一个或多个连续级逐渐压缩流经LP压缩机122然后导向到HP压缩机124的空气150的第二部分156。接下来，HP压缩机定子轮叶174和联接到HP轴134的HP压缩机转子叶片176的一个或多个连续级进一步压缩流经HP压缩机124的空气150的第二部分156。这将压缩空气158提供给燃烧区段126，在燃烧区段126其与燃料混合并燃烧以提供燃烧气体160。

燃烧气体160流经HP涡轮128，其中HP涡轮定子轮叶166和联接到HP轴134的HP涡轮转子叶片168的一个或多个连续级从其提取动能和/或热能的第一部分。这种能量提取支持HP压缩机124的操作。燃烧气体160然后流经LP涡轮130，其中LP涡轮定子轮叶162和联接到LP轴136的LP涡轮转子叶片164的一个或多个连续级从其提取热能和/或动能的第二部分。这种能量提取使LP轴136旋转，从而支持LP压缩机122的操作和/或风扇轴138的旋转。然后，燃烧气体160通过其排气区段132离开核心涡轮114。带有整流罩组件的涡轮框架161位于HP涡轮128和LP涡轮130之间。涡轮框架161用作支撑结构，将高压轴的后轴承与涡轮外壳连接，并在HP涡轮128和LP涡轮130之间形成空气动力学过渡管道。整流罩形成高压涡轮和低压涡轮之间的流动路径，并且可以使用金属铸件(例如，镍基铸造金属合金等)形成。

与涡轮风扇发动机110一起，核心涡轮114具有类似的目的并暴露于陆基燃气涡轮、涡轮喷气发动机中的类似环境，其中空气150的第一部分154与空气150的第二部分156之比小于涡轮风扇和其中风扇区段116没有机舱142的无管道式风扇发动机的比。在涡轮风扇发动机、涡轮喷气发动机以及无管道式发动机中的每一个中，减速装置(例如，减速齿轮139)可以包含在任何轴和线轴之间。例如，减速齿轮139设置在LP轴136和风扇区段116的风扇轴138之间。

如上述关于图1所述，涡轮框架161位于HP涡轮128和LP涡轮130之间，以将高压轴的后轴承与涡轮外壳连接，并在HP涡轮128和LP涡轮130之间形成空气动力学过渡管道。因此，空气流经HP涡轮128和LP涡轮130之间的涡轮框架161。

图2是涡轮发动机(例如，图1的涡轮风扇发动机110)的示例压缩机200的局部横截面图，包括示例LP压缩机(例如，增压器)级202和示例HP压缩机级204。图2示出了增压器级202和HP压缩机级204之间的过渡点206处的示例压缩机200。压缩机200包括示例壳体208。在图2的所示示例中，壳体208围绕增压器级202和HP压缩机级204。在附加或可选示例中，增压器级202和HP压缩机级204具有经由联动机构连接的不同壳体208。壳体208围绕压缩机200的转子叶片210。在操作中，转子叶片210旋转，向下游推动空气。壳体208限定用于气流通过压缩机200(例如，和涡轮风扇发动机110)的示例主流流动路径212(例如，第一流动路径)。

图2示出了示例VBV端口(例如，通道、开口、管道等)214，其限定了示例排放流动路径(例如，次级流动路径)216。排放流动路径216包括示例VBV端口出口218。在许多VBV组件中，VBV门220和对应的VBV致动系统222位于VBV端口出口218附近。VBV致动系统222使VBV门220(例如，阻挡门等)移动到覆盖VBV端口出口218的位置，关闭VBV端口214以阻止气流流经排放流动路径216。VBV致动系统222可包括杠杆(例如，钟形曲柄等)和联动装置，这增加了VBV组件的重量和成本并占用不必要的空间。在一些示例中，这种VBV组件在处于关闭位置时导致示例排放腔224，当空气流经主流流动路径212时，这可能会扰乱气流。例如，排放腔224可能会引起声学共振，这会导致压缩机不稳定。

有利地，本文公开的示例消除了VBV致动系统222以增加可用空间并降低VBV组件的重量。本文公开的某些示例包括VBV致动系统222所在的示例VBV门间隙(未结合图2示出；在图4A和4B的示例视图中示出)。VBV门间隙允许VBV门220在打开位置和关闭位置之间滑入和滑出，以消除或以其他方式减小排放腔224的体积。例如，VBV门间隙可允许VBV门220在关闭位置与壳体208保持齐平，从而消除和/或限制排放腔224对主流流动路径212的影响。

图3A和3B示出了用于涡轮发动机(例如，图1和/或图2的涡轮风扇发动机110)的压缩机(例如，图2的压缩机200)的示例壳体(例如，图2的壳体208)的局部横截面图。壳体208在增压器级202和HP压缩机级204之间的过渡点206处围绕压缩机200。因此，壳体208包括一个或多个集成的VBV端口214。例如，壳体208可以包括8到18个VBV端口214。在一些示例中，集成到壳体208中的VBV端口214的数量可以对应于涡轮风扇发动机110的支柱数。在一些示例中，VBV端口214被加工到壳体208中。在一些示例中，VBV端口214由增材制造工艺集成到壳体208中。

图3A是壳体208的示例外表面302的径向横截面图。如图3A所示，多个VBV端口214在基本上相同的轴向和径向位置处围绕壳体208周向间隔开。图3B是沿图3A的线A-A的壳体208的周向横截面图。壳体208的示例厚度304从壳体208的示例内表面306延伸到壳体208的外表面302。如图3B所示，VBV端口214延伸通过壳体208的厚度304。通常，VBV组件集成到壳体208上，其限定可变排放阀。

在一些示例中，VBV组件包括示例控制器(未在本文公开的示例中示出)。控制器可以被构造成监测压缩机200以识别增压器级202和HP压缩机级204之间的速度-速度失配。例如，控制器可以识别增压器级202的线轴和HP压缩机级204的线轴之间的失配。控制器可以是人和/或由诸如计算机的电子计算设备控制的监测电路。响应于识别速度-速度失配，控制器可以构造成致动VBV组件。例如，控制器可以使致动器在关闭位置和打开位置之间移动VBV组件以允许空气从增压器级202(例如，经由VBV端口216)排出。控制器可以被构造成使致动器将VBV组件从打开位置移动到关闭位置以阻止空气从增压器级202排出。

根据本公开的教导的各种示例VBV组件在下面进一步详细地描述。下面公开的示例应用于如图2、3A以及3B中描述的示例涡轮风扇发动机110的示例压缩机200。因此，下面公开的示例包括限定主流流动路径212的示例壳体208和限定示例排放流动路径216的示例VBV端口214。然而，应当理解的是，本文公开的示例可以在一个或多个压缩机(诸如高压压缩机、低压压缩机等)中实施。进一步，本文公开的示例可在具有多种配置(诸如包括一个或多个VBV端口、压缩机级等)的压缩机上实施。进一步，本文公开的示例可应用于多种涡轮发动机，诸如多线轴涡轮发动机、涡轮轴发动机、具有一个压缩机区段的涡轮发动机等。下面公开的示例可以包括控制器以确定致动本文公开的VBV组件。

图4A和4B是根据本公开的教导构造的示例VBV组件400的示意图。示例VBV组件400从示例壳体208径向向外定位，其包括一个或多个VBV端口214。每个VBV端口214限定排放流动路径216，其使排气能够逸出增压器级202。VBV组件400包括至少一个示例VBV门402，其联接到示例协调环404(例如，致动环)。VBV门402被构造成在关闭位置覆盖VBV端口214。协调环404被构造成将VBV门402从第一位置移动到第二位置以露出VBV端口214，允许空气从增压器级202排出。可以包括任何数量的VBV门402。例如，VBV门402的数量可以对应于VBV端口214的数量(例如，8到24个VBV门)。在一些示例中，多个VBV端口214可以共享VBV门402。因此，某些示例具有与VBV端口214不同数量的VBV门402。VBV组件400被构造成从VBV端口214径向向内关闭端VBV口214。因此，VBV组件400包括示例VBV门间隙406。在一些示例中，协调环404可操作地联接到示例致动器408(例如，经由示例致动器杆410)。示例致动器408可以是线性致动器、液压致动器、气动致动器、动力螺杆等。

图4A和4B的示例VBV组件400包括示例钟形曲柄412(例如，和/或另一个中间设备)。钟形曲柄412是在枢轴点处具有连接的两个联动点(例如，在臂的末端处的每一个)的组件。钟形曲柄412被构造成通过角度改变力的方向。例如，具有90度角的L形钟形曲柄412可以通过围绕枢轴点(例如示例固定枢轴点414)旋转臂将钟形曲柄412的第一臂上的轴向拉力传递到第二臂上的径向拉力。然而，应当理解的是，钟形曲柄412可以配置为具有在0度和360度之间的任何角度。力的传递方向可以根据角度而变化。

在图4A和4B的所示示例中，钟形曲柄412从示例壳体208径向向外定位。在一些示例中，钟形曲柄412可以相对于示例协调环404成一定角度定位。示例钟形曲柄412包括三个示例连接点：示例固定枢轴点414、示例VBV门点416以及示例致动点418。示例固定枢轴点414连接到涡轮风扇发动机110，使得钟形曲柄412可以围绕固定枢轴点414枢转。固定枢轴点414可以使用涡轮风扇发动机110的静止连接点(诸如从壳体208径向向外延伸的壁等)连接到涡轮风扇发动机110。在图4A和4B的所示示例中，协调环404可操作地联接到钟形曲柄412的示例VBV门点416。VBV门402的上游端联接到协调环404。致动点418经由示例致动器杆410可操作地联接到致动器408。

在操作中，致动器408在第一位置(例如图4A的关闭位置，使得气流被阻止进入VBV端口214)和第二位置(例如图4B的打开位置，使得气流可以移动进入VBV端口214)之间移动。在一些示例中，致动器408沿轴向方向移动。在一些示例中，致动器408沿轴向-径向方向移动。然而，致动器408可被配置成沿能够使VBV组件400打开和/或关闭VBV端口214的其他方向移动。致动器408从第一位置到第二位置的移动经由致动器杆410拉动钟形曲柄412，钟形曲柄412在该处围绕固定枢轴点414枢转。当钟形曲柄412围绕固定枢轴点414枢转时，钟形曲柄412拉动协调环404，这使协调环404沿周向/轴向分量方向从第一位置移动到第二位置。协调环404从第一(例如，关闭)位置到第二(例如，打开)位置的移动使VBV门402从第一位置移动到第二位置。换句话说，致动器408使钟形曲柄412围绕固定枢轴点414枢转，这拉动和/或推动协调环404和VBV门402。为了朝向打开位置移动，VBV门402从VBV门间隙406周向/轴向向上游滑动。

为了将VBV组件400移动到第一位置，致动器408从第二位置移动到第一位置，这使钟形曲柄412围绕固定枢轴点414枢转，从而在协调环404上产生推力。协调环404上的推力使协调环404沿周向/轴向分量方向从第二位置移动到第一位置，这在VBV门402上施加推力。VBV门402上的推力使VBV门402朝向第一(例如，关闭)位置滑动通过VBV门间隙406。在朝向关闭位置移动的同时，VBV门402沿周向/轴向向下游方向移动。在操作中，VBV组件400可以朝向部分打开位置和/或部分关闭位置移动。也就是说，VBV门402可被致动以部分打开和/或部分关闭。

图4A和4B的VBV组件400可以配置成多种布置。在一些示例中，单个致动器408可操作地联接到单个钟形曲柄412，单个钟形曲柄412可操作地联接到单个协调环404，单个协调环404可操作地且周向地链接VBV组件400的每个VBV门402。在一些示例中，协调环404可以可操作地联接到多个钟形曲柄412和/或致动器408。在一些此类示例中，多个钟形曲柄412和/或致动器408同时移动以提供额外的力来移动致动器408和VBV门402。在一些示例中，VBV组件400包括多于一个的协调环404，每个协调环404具有对应的致动器408和钟形曲柄412。在一些此类示例中，每个协调环404可以可操作地且周向地链接多个VBV门402。换句话说，一些示例使得VBV门402的子集能够通过不同的协调环404链接和致动。在一些示例中，VBV门402围绕协调环404周向延伸，使得单个协调环404和单个VBV门402可以覆盖多个VBV端口214。在一些示例中，VBV门402围绕协调环404周向延伸以覆盖少于所有VBV端口214的多个VBV端口214。一些此类示例可以包括多于一个的协调环404，每个协调环404具有覆盖一个或多个VBV端口214的VBV门402。

图5A和5B示出了图4A和4B的示例VBV组件400的局部径向向内视图。在一些示例中，VBV组件400包括多个VBV门402，其联接到协调环404并且周向间隔开。在图5A和5B的所示示例中，VBV门402被构造成覆盖多个VBV端口214。在一些示例中，多于一个的VBV门402联接到协调环404，每个VBV门402对应于多于一个的VBV端口214。协调环404可操作地联接到示例钟形曲柄412和示例致动器408。图5A和5B示出了协调环404和VBV门402的周向/轴向运动。

图5A示出了处于关闭位置的示例VBV组件400。在关闭位置，协调环404相对于处于打开位置的协调环404在轴向下游。在操作中，致动器408拉动钟形曲柄412，钟形曲柄412围绕固定枢轴点414拉动协调环404。这样的力使协调环404沿示例周向/轴向向上游方向移动以将协调环404从关闭位置移动到打开位置。协调环404的移动将VBV门402沿周向/轴向向上游方向拉动出示例VBV门间隙(未图示)。

图5B示出了处于打开位置的示例VBV组件400。在打开位置，协调环404相对于处于关闭位置的协调环404在轴向上游。在操作中，致动器408推动钟形曲柄412，钟形曲柄412围绕致动点418推动协调环404。这样的力使协调环404沿周向/轴向向下游方向移动以将协调环404从打开位置移动到关闭位置。协调环404的移动将VBV门402周向/轴向向下游推动进入示例VBV门间隙(未图示)。

图4A-4B和5A-5B的VBV组件400可以配置成多种附加或可选布置。在一些示例中，VBV组件400包括多于一个的协调环404，每个协调环404具有对应的致动器408。在此类示例中，每个协调环404可以可操作地且周向地链接多个VBV门402。换句话说，一些示例使得对应的VBV门402的子集能够经由不同的协调环404链接和致动。

下面公开了附加的和/或可选的示例VBV组件和/或配置。下面公开的示例VBV组件类似于图4A和4B的VBV组件400。因此，部件的细节(例如，壳体208、VBV端口214、VBV门402、协调环404、示例致动器408等)不再结合图6A-12重复。进一步，用于图2-5B所示结构的相同附图标记被用于图6A-12中类似或相同的结构。类似于图2-5B，下面的示例被集成到压缩机200的壳体208上，其限定了用于气流通过涡轮风扇发动机110的主流流动路径212。

图6A和6B是根据本公开的教导构造的另一个示例VBV组件600的示意图。示例VBV组件600从示例壳体208径向向外定位，其包括一个或多个VBV端口214。VBV组件600包括联接到示例协调环404的至少一个示例VBV门402。协调环404被构造成将VBV门402从第一位置移动到第二位置以露出VBV端口214，从而允许空气从增压器级202排出。示例协调环404被构造为同时致动多个VBV门402。

在图6A和6B的所示示例中，协调环404沿周向方向移动。在一些示例中，协调环404在轴向方向上移动(如图9A和9B所示)。在一些示例中，协调环404可操作地联接到示例致动器408(例如，经由示例致动器杆410和示例连接臂602)。致动器408可以处于使致动器能够使协调环404沿周向和/或轴向方向移动的任何位置。在一些示例中，协调环404可操作地联接到多于一个的致动器408。例如，协调环404可以可操作地联接到第一致动器408和第二致动器408，其中第二致动器408是可以用作备用致动器408的附加和/或可选致动器408。

在操作中，VBV组件600在第一位置(例如，图6A的关闭位置，由此阻止气流进入VBV端口214)和第二位置(例如，图6B的打开位置，由此气流可以进入VBV端口214)之间移动。也就是说，致动器408在第一位置和第二位置之间移动，使协调环404在第一位置和第二位置之间(例如，沿周向方向)移动。协调环404从第一位置到第二位置的移动使VBV门402从第一(例如，关闭)位置移动到第二(例如，打开)位置。为了朝向打开位置移动，VBV门402周向滑动以露出VBV端口214。

为了将VBV组件600移动到第一位置，致动器408从第二位置移动到第一位置，这使协调环404从第二位置移动到第一位置(例如，沿周向方向)。这种移动使VBV门402朝向第一(例如，关闭)位置周向地滑动，在该过程中覆盖VBV端口214。在操作中，VBV组件600可朝向部分打开位置和/或部分关闭位置移动。也就是说，VBV门402可被致动以部分打开和/或部分关闭。

图6A和6B的VBV组件600可以配置成多种附加或可选布置。在一些示例中，VBV组件600包括多于一个的协调环404，每个协调环404都具有对应的致动器408。在此类示例中，每个协调环404可以可操作地且周向地链接多个VBV门402。换句话说，一些示例使得对应VBV门402的子集能够经由不同的协调环404链接和致动。进一步，协调环404可以以使协调环404沿周向或轴向方向移动的任何方式被致动。

图7A和7B是图6A和6B的示例VBV组件600的局部周向视图。如图7A和7B所示，示例VBV门402联接到示例协调环404，其围绕示例壳体208。在图7A和7B的所示示例中，协调环404(例如，和VBV门402)围绕壳体208以周向运动移动。在操作中，图7A和7B的协调环404保持在基本上相同的轴向和径向位置。

图7A示出了处于第一(例如，关闭)位置(例如，如图6A所示)的VBV组件600。图7B示出了处于第二(例如，打开)位置(例如，如图6B所示)的VBV组件600。在操作中，协调环404从图7A的第一位置朝向图7B的第二位置周向移动。

图8是图6A-6B、图7A-7B和/或图9A-9B的VBV组件600的局部视图。协调环404可由金属或复合材料制成。例如，协调环404可以使用钛金属制造而制成。在一些示例中，协调环404使用热塑性塑料或有机复合材料制成，诸如聚合物、双马来酰亚胺或聚酰亚胺复合材料。多个VBV门402经由示例联动装置802联接到协调环404。在一些示例中，联动装置802可以包括至少一个紧固件，诸如螺钉、螺栓等。在一些示例中，联动装置802是焊缝。在一些示例中，联动装置802包括铆钉和/或粘合剂粘合。VBV门402可以由复合材料制成。

图9A和9B示出了图6A、6B和/或图8的示例VBV组件600。VBV组件600包括至少一个示例VBV门402、示例协调环404以及示例致动器408。在图9A和9B的所示示例中，VBV组件600被构造为沿轴向方向移动。

在操作中，VBV组件600在第一位置(例如，图9A的关闭位置，由此阻止气流进入VBV端口214)和第二位置(例如，图9B的打开位置，由此气流可以进入VBV端口214)之间移动。也就是说，致动器408在第一位置和第二位置之间移动，使协调环404在第一位置和第二位置之间(例如，沿轴向方向)移动。协调环404从第一位置到第二位置的移动使VBV门402从第一(例如，关闭)位置移动到第二(例如，打开)位置。为了朝向打开位置移动，VBV组件600轴向地滑动以露出VBV端口214。在一些示例中，VBV组件600在VBV端口214的上游轴向地滑动。在其他示例中，VBV组件600在VBV端口214的下游轴向地滑动。

为了将VBV组件600移动到第一位置，致动器408从第二位置移动到第一位置，这使协调环404沿轴向方向从第二位置移动到第一位置。这样的移动使VBV门402朝向第一(例如，关闭)位置轴向地滑动，在该过程中覆盖VBV端口214。在操作中，VBV组件600可朝向部分打开位置和/或部分关闭位置移动。也就是说，VBV门402可被致动以部分打开和/或部分关闭。

图10A和10B示出了根据本公开的教导构造的另一个示例VBV组件1000。VBV组件1000包括示例协调环404、联接到协调环404的至少一个示例VBV门402以及示例致动器408(未示出)。示例壳体208包括至少一个VBV端口214，其限定排放流动路径216。VBV组件1000类似于图6A-6B至9A-9B的VBV组件600。然而，VBV组件1000被构造成从VBV端口214径向向内关闭VBV端口214。因此，VBV组件1000包括示例VBV门间隙406。

在图10A和10B的所示示例中，协调环404从示例壳体208径向向外定位并定位在VBV端口214的上游。在一些示例中，协调环404可以定位在另一个位置，诸如VBV端口214的下游。VBV门402从示例壳体208径向向外定位。在打开位置，VBV门402定位成周向邻近VBV端口214。

图10A示出了垂直联接到协调环404的VBV门402。在这样的示例中，VBV门402可以不与壳体208的壁齐平，从而导致排放腔224。图10B示出了以角度1002联接到协调环404的VBV门402。在一些这样的示例中，角度1002使得VBV门402在关闭位置与壳体208的壁齐平或基本上齐平。例如，基本上齐平的关系可以在齐平的3度以内。然而，角度1002可以是不使VBV门402延伸超出壳体208的任何角度。也就是说，VBV门402可处于阻止空气流经处于关闭位置的VBV端口214的位置。尽管在图10A和10B的所示示例中未示出，但是致动器408可操作地联接到示例协调环404。致动器408可以处于使得致动器能够沿周向方向移动协调环404的任何位置。

图11A和11B示出了图10A和10B的示例VBV组件1000的局部径向向内视图。图11A和11B示出了多个VBV门402，其联接到协调环404并且周向间隔开。协调环404可操作地联接到致动器408(未在图11A和11B的示例视图中示出，但在图6A和6B的示例视图中示出)。图11A和11B示出了协调环404和VBV门402的周向运动。

图11A示出了处于关闭位置的示例VBV组件1000。在关闭位置，协调环404处于与处于打开位置的协调环基本上相同的轴向和径向位置。

在操作中，致动器408在第一位置(例如，气流被阻止进入VBV端口214的关闭位置)和第二位置(例如，气流可以进入VBV端口214的打开位置)之间移动。致动器408从第一位置到第二位置的移动使协调环404沿周向方向从第一(关闭)位置移动到第二(打开)位置。协调环404的移动使VBV门402朝向第二位置沿周向方向从第一位置滑动远离VBV端口214。换句话说，致动器408使协调环404和对应的VBV门402在第一位置和第二位置之间滑动。为了朝向打开位置移动，VBV门402周向滑动远离VBV端口214。

图11B示出了处于打开位置的示例VBV组件1000。为了将VBV组件1000移回到关闭位置，致动器408从第二位置移动到第一位置，这使协调环404沿与将协调环移动到打开位置的周向方向相反的周向方向移动。这种移动使VBV门402朝向第一(关闭)位置周向滑动。在操作中，VBV组件1000可以朝向部分打开位置和/或部分关闭位置移动。也就是说，VBV门402可被致动以部分打开和/或部分关闭。

图11B还示出了示例周向VBV端口长度1102、示例周向VBV门长度1104以及示例周向间隔长度1106。周向VBV端口长度1102是VBV端口214在周向方向上的长度。周向VBV门长度1104是VBV门402在周向方向上的长度。周向VBV端口长度1102等于或小于周向VBV门长度1104。也就是说，周向VBV门长度如果不大于周向VBV端口长度1102，必须至少等于周向VBV端口长度1102，以便在关闭位置覆盖VBV端口214。在一些示例中，VBV门402在轴向方向上不包括统一的长度。例如，VBV门可以在长度上倾斜，朝向协调环404具有更大的长度。在这样的示例中，最小VBV门长度1104如果不大于周向VBV端口长度1102，将至少等于周向VBV端口长度1102以在关闭位置覆盖VBV端口214。在这样的示例中，VBV门长度1104可以朝向更长的VBV门长度倾斜。

周向间隔长度1106大于或等于周向VBV门长度1104。也就是说，周向间隔长度1106必须至少与周向VBV门长度1104大小相同，从而使得VBV门402不与多于一个的VBV端口214重叠。进一步，这种配置允许VBV门402处于VBV门402不覆盖任何VBV端口的位置。

图12是表示控制示例VBV组件(例如，VBV组件400、600、1000)的示例方法1200的流程图。在一些示例中，方法1200开始于块1202，在块1202处控制器监测涡轮发动机(例如，涡轮发动机110)的压缩机(例如，压缩机200)以识别增压器级(例如，增压器级202)和高压压缩机级204(例如HP压缩机)之间的速度-速度失配。控制器可以是人和/或由诸如计算机的电子计算设备控制的监测电路。速度-速度失配可能发生在涡轮发动机110的节流变化期间，诸如在涡轮发动机110的启动和/或停止期间。

在块1204，控制器确定速度-速度失配是否已被识别。如果块1204的回答是否，控制前进返回到块1202，在块1202处控制器继续监测压缩机200。如果块1204的回答是是，控制前进到块1206。在块1206，控制器通过使协调环(例如，协调环404)和对应的VBV门(例如，VBV门402)从第一(例如，关闭)位置移动到第二(例如，打开)位置来致动可变排放阀以从增压器级202排气。在块1208，控制器通过使协调环404和对应的VBV门402从第二(例如，打开)位置移动到第一(例如，关闭)位置来关闭VBV组件400、600、1000。

以上公开的示例VBV组件400、600、1000具有多种特征。在一些示例中，滑动门(例如，VBV门402)用于打开和/或关闭VBV端口214。在一些示例中，VBV门402滑动通过VBV门间隙406。在一些示例中，VBV门402在关闭位置与壳体208齐平。因此，一些示例在关闭位置关闭排放腔224。VBV门402可以沿各种轴向和/或周向分量方向移动。一些示例使VBV组件400、600、1000能够在打开位置和关闭位置之间移动VBV门402的子集。

尽管以上公开的每个示例VBV组件400、600、1000都具有某些特征，但是应当理解的是，一个示例VBV组件400、600、1000的特定特征没有必要专门用于该示例。相反，上述和/或附图中描绘的任何特征可以与任何示例组合，以补充或替代那些示例的任何其他特征。一个示例的特征并不与另一个示例的特征互斥。相反，本公开的范围包含任何特征的任何组合。上面公开的示例VBV组件400、600、1000的特征可以组合、分割、重新布置、省略、消除和/或以任何其他方式实施。

“包含”和“包括”(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“包含”或“包括”(例如，包括、包含、具有等)作为序言或在任何类型的权利要求陈述中采用任何形式的“包含”或“包括”(例如，包括、包含、具有等)，应理解的是，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，它是开放式的，与术语“包括”和“包含”是开放式的相同。术语“和/或”当例如以例如A、B和/或C的形式使用时，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，或(7)A与B并与C。如本文在描述结构、部件、条项、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，或(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，或(3)至少一个A和至少一个B中的任何的实施方式。如本文在描述过程、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，或(3)至少一个A和至少一个B中的任何的实施方式。类似地，如本文在描述过程、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，或(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”、“一个”、“第一”、“第二”等)不排除多个。如本文所用，术语“一”或“一个”对象是指该对象中的一个或多个。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，虽然单独列出，但多个装置、元件或方法动作可以通过例如相同的实体或对象来实施。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，但是这些可以可能地被组合，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/或不利的。

从上文中可以理解，已经公开了能够制造有利的VBV组件的示例系统、装置和制品。本文公开的示例能够致动在关闭位置与壳体齐平的VBV门，从而消除了排放腔。本文公开的示例能够致动限制排放腔对主流气流的影响的VBV门。本文公开的示例使得能够制造可根据特定涡轮发动机配置的多种VBV组件。因此，本文公开的示例能够改进涡轮发动机的可操作性和效率，实现空气动力学益处，并且改进失速裕度。

本公开的进一步方面由以下条项的主题提供：

示例1包括一种装置，包括：可变排放阀(VBV)门，可变排放阀(VBV)门与VBV排放端口相关联；和第一协调环，VBV门联接到第一协调环，第一协调环在第一位置和第二位置之间沿周向方向移动，以在第一位置和第二位置之间移动VBV门。

示例2包括任一项前述条项所述的装置，进一步包括致动器，致动器联接到第一协调环，以使第一协调环在第一位置和第二位置之间移动。

示例3包括任一项前述条项所述的装置，其中第一协调环在第一位置和第二位置之间沿轴向方向移动。

示例4包括任一项前述条项所述的装置，其中VBV门在第一位置和第二位置之间滑动。

示例5包括任一项前述条项所述的装置，其中第一位置是关闭位置，并且第二位置是打开位置。

示例6包括任一项前述条项所述的装置，进一步包括对应于多个VBV排放端口的多个VBV门，多个VBV门中的VBV门与多个VBV排放端口中的相应VBV排放端口相关联，多个VBV门周向间隔开并且联接到第一协调环。

示例7包括任一项前述条项所述的装置，其中多个VBV门定位在多个VBV排放端口的后方。

示例8包括任一项前述条项所述的装置，其中多个VBV门包括多个VBV门的第一部分和多个VBV门的第二部分，多个VBV门的第一部分可操作地联接到第一协调环，装置进一步包括：第二协调环，多个VBV门的第二部分可操作地联接到第二协调环；以及第二致动器，第二致动器可操作地联接到第二协调环，第二致动器在第一位置和第二位置之间移动以使第二协调环在第一位置和第二位置之间移动，从而使多个VBV门的第二部分在第一位置和第二位置之间移动。

示例9包括一种涡轮发动机，包括：壳体，壳体具有内表面和外表面，壳体限定用于涡轮发动机的流动路径，壳体具有多个排气槽；和可变排放阀系统，包括：多个VBV门，多个VBV门对应于多个排气槽；以及排放环，多个VBV门中的VBV门联接到排放环，排放环在关闭位置和打开位置之间沿周向方向移动以在关闭位置和打开位置之间移动VBV门。

示例10包括任一项前述条项所述的涡轮发动机，其中在关闭位置，多个VBV门中的VBV门覆盖多个排气槽中的相应排气槽。

示例11包括任一项前述条项所述的涡轮发动机，其中在关闭位置，VBV门基本上与流动路径齐平。

示例12包括任一项前述条项所述的涡轮发动机，其中在打开位置，多个VBV门中的VBV门至少部分地露出多个排气槽中的相应排气槽。

示例13包括任一项前述条项所述的涡轮发动机，其中排放环在关闭位置和打开位置之间沿周向-轴向分量方向移动以在关闭位置和打开位置之间移动VBV门。

示例14包括任一项前述条项所述的涡轮发动机，进一步包括致动器，致动器使排放环在关闭位置和打开位置之间移动。

示例15包括任一项前述条项所述的涡轮发动机，其中排放环是第一排放环，并且其中多个VBV门包括多个VBV门的第一部分和多个VBV门的第二部分，多个VBV门的第一部分联接到第一排放环，涡轮发动机进一步包括：第二排放环，多个VBV门的第二部分联接到第二排放环；以及第二致动器，第二致动器可操作地联接到第二排放环，第二致动器在关闭位置和打开位置之间移动以使第二排放环在关闭位置和打开位置之间移动，从而在关闭位置和打开位置之间移动多个VBV门的第二部分。

示例16包括任一项前述条项所述的涡轮发动机，进一步包括定位在排放环和致动器之间的中间设备，中间设备在第一端可操作地联接到致动器并且在第二端可操作地联接到排放环。

示例17包括任一项前述条项所述的涡轮发动机，其中致动器在打开位置和关闭位置之间移动以使中间设备在打开位置和关闭位置之间移动，从而使排放环和多个VBV门在打开位置和关闭位置之间移动。

示例18包括任一项前述条项所述的涡轮发动机，其中中间设备是钟形曲柄。

示例19包括任一项前述条项所述的涡轮发动机，其中多个VBV门中的VBV门在关闭位置和打开位置之间滑动。

示例20包括一种方法，包括：监测涡轮的压缩机，以识别增压器级和高压级之间的速度-速度失配；响应于识别增压器级和高压级之间的速度-速度失配，通过使具有至少一个VBV门的协调环从第一位置移动到第二位置来致动可变排放阀(VBV)以从增压器级排气；以及通过使具有至少一个VBV门的协调环从第二位置移动到第一位置来关闭VBV以停止从增压器级排气。

尽管本文公开了某些示例系统、装置和制品，但本专利的覆盖范围不限于此。相反，该专利涵盖了完全落入该专利权利要求范围内的所有系统、装置和制品。

所附权利要求在此通过引用并入本详细描述，其中每个权利要求独立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：

可变排放阀(VBV)门，所述可变排放阀(VBV)门与VBV排放端口相关联；和

第一协调环，所述VBV门联接到所述第一协调环，所述第一协调环在第一位置和第二位置之间沿周向方向移动，以在所述第一位置和所述第二位置之间移动所述VBV门。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包括致动器，所述致动器联接到所述第一协调环，以使所述第一协调环在所述第一位置和所述第二位置之间移动。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一协调环在所述第一位置和所述第二位置之间沿轴向方向移动。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述VBV门在所述第一位置和所述第二位置之间滑动。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一位置是关闭位置，并且所述第二位置是打开位置。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包括对应于多个VBV排放端口的多个VBV门，所述多个VBV门中的VBV门与所述多个VBV排放端口中的相应VBV排放端口相关联，所述多个VBV门周向间隔开并且联接到所述第一协调环。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述多个VBV门定位在所述多个VBV排放端口的后方。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述多个VBV门包括所述多个VBV门的第一部分和所述多个VBV门的第二部分，所述多个VBV门的所述第一部分可操作地联接到所述第一协调环，所述装置进一步包括：

第二协调环，所述多个VBV门的所述第二部分可操作地联接到所述第二协调环；以及

第二致动器，所述第二致动器可操作地联接到所述第二协调环，所述第二致动器在所述第一位置和所述第二位置之间移动，以使所述第二协调环在所述第一位置和所述第二位置之间移动，从而使所述多个VBV门的所述第二部分在所述第一位置和所述第二位置之间移动。

9.一种涡轮发动机，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体具有内表面和外表面，所述壳体限定用于所述涡轮发动机的流动路径，所述壳体具有多个排气槽；和

可变排放阀系统，所述可变排放阀系统包括：

多个VBV门，所述多个VBV门对应于所述多个排气槽；和

排放环，所述多个VBV门中的VBV门联接到所述排放环，所述排放环在关闭位置和打开位置之间沿周向方向移动，以在所述关闭位置和所述打开位置之间移动所述VBV门。

10.根据权利要求9所述的涡轮发动机，其特征在于，在所述关闭位置，所述多个VBV门中的所述VBV门覆盖所述多个排气槽中的相应排气槽。