CN1854469B - 用于涡轮机中的叶片倾角的控制杆 - Google Patents

Abstract

一种用于涡轮机中的叶片倾角的控制杆，所述控制杆具有将安装到叶片枢轴上的第一端部，以转动叶片枢轴，所述控制杆还具有第二端部，该第二端部包括用于安装到控制环上的圆柱形栓销，通过卷折栓销的其中一个端部将该栓销固定到控制杆的第二端部的孔中，且该栓销还包括环形凸缘，其中该控制杆的第二端部作用于该环形凸缘，其特征在于：在该控制杆的第二端部和栓销的卷折端部之间设置有应力分布装置。

Description

用于涡轮机中的叶片倾角的控制杆

技术领域

本发明涉及一种用于涡轮机中的叶片倾角的控制杆，尤其涉及一种用于涡轮机压缩机级中的整流器(straightener)倾角(pitchangle)的控制杆。

背景技术

对涡轮机中某些定子叶片倾角的调节，目的是为了优化该涡轮机的效率，并减小其在各种运行形态(flight configuration)中的耗油量。大体上利用控制环(control annulus)对一排或多排叶片来进行这种调节，其中该控制环从外部环绕涡轮机的定子，并且可以利用如凸轮或电机之类的驱动装置绕着定子的纵轴进行转动。该控制环的转动通过连杆型的控制杆传递给上述成排的叶片，其中每个控制杆都在其一端处紧固到叶片上，并在其另一端上承载着栓销(peg)，该该栓销配合于控制环的圆筒形套筒中。

该栓销安装在控制杆的端部的孔中，并通过卷折固定到该控制杆上；上述操作包括将该栓销的端部压扁到控制杆的端部上，其中该控制杆的所述端部抵靠着该栓销的环形凸缘。上述操作使得在控制杆上完成栓销卷折的那一部分中产生非常大的应力，从而使得控制杆的上述部分易于损坏。

当调节叶片倾角时，该控制杆在其承载栓销的端部处承受着弯曲力，并且该栓销承受扭力。

在涡轮机工作一定时间之后，在该控制杆上会出现由该栓销的卷折所引起的控制杆机械强度降低、破裂或开裂，并引起控制杆的断裂；这些都会引起涡轮机的停机，并且因此被认为是非常严重的事故。

发明内容

本发明的目的主要在于消除控制杆发生断裂的危险。因此，本发明提出了一种用于涡轮机中的叶片倾角的控制杆，所述控制杆具有将安装到叶片枢轴上的第一端部，以转动叶片枢轴，所述控制杆还具有第二端部，该第二端部包括用于安装到控制环上的圆柱形栓销，通过卷折栓销的其中一个端部将该栓销固定到控制杆的第二端部的孔中，且该栓销还包括环形凸缘，其中该控制杆的第二端部作用于该环形凸缘，其特征在于：在该控制杆的第二端部和栓销的卷折端部之间设置有应力分布装置。

从而，在将栓销卷折到控制杆上的过程中，该控制杆的表面不再与栓销的卷折部分直接接触，并且卷折应力分布在该控制杆的整个表面面积上，从而足以避免该控制杆变得易于损坏。

根据本发明的特征，该应力分布装置包括垫圈。该垫圈使得卷折应力有可能分布在足够大的表面面积上，并具有简单和非常廉价的优点。

在本发明的第一实施例中，制成垫圈的材料比制成控制杆的材料更具有柔性。这允许该垫圈通过塑性变形来吸收机械卷折载荷，并允许在卷折期间有效地保护控制杆的第二端部不受任何机械冲击。

在本发明的另一实施例中，制成垫圈的材料比制成控制杆的材料更硬。与第一实施例相比，所述垫圈具有较小的变形趋势，并可以更好地分布卷折应力。

在减小控制杆第二端部受到冲击危险的情况下，作用于控制杆第二端部上的垫圈的基本平的环形表面在其外周边处具有凸起的或斜切的环形边缘。

一般而言，本发明的优点是可以简单、有效和廉价地避免控制杆发生断裂的危险，其中该控制杆用于涡轮机中压缩机级的整流器倾角，且上述断裂可能由发生在控制杆端部处的栓销卷折所导致。

附图说明

通过下面对非限制性例子并参照附图给出的描述，本发明的其它优点和特征将变得非常明显，其中：

图1是局部示意图，显示了现有技术中用于涡轮机压缩机级中的整流器倾角的控制杆的安装；

图2和图3是示意性侧视图，说明了在现有技术中将栓销卷折到控制杆上；

图4是本发明所述控制杆的第一实施例的局部示意图；

图5是本发明所述控制杆的第二实施例的局部示意图；

图6和图7是本发明第二实施例的应力分布垫圈的放大轴向截面示意图。

具体实施方式

图1显示了涡轮机的高压压缩机级1的一部分，其中压缩机的每个级都包括安装在定子上的一排叶片2和由转子所承载的一排叶片3。

定子的叶片2是这样的整流器，其角方位可借助于控制杆4进行调节，其中该控制杆4通过由凸轮或电机驱动的控制环5进行转动。

每个控制杆4都通过端部6固定到叶片2的径向枢轴7上，其中该枢轴7可旋转地被引导在轴承8中，且该轴承8安装在壳体9的径向孔中。控制杆4的另一端部10承载着栓销11，其中该闩销被卷折到控制杆4的上述端部10上，并可旋转地被引导在控制环6的圆筒形套管12中。

控制环5绕着其轴的角向运动，转化为由控制杆4绕着枢轴7的轴向进行的转动和叶片2绕着这些轴进行的转动。

图2和图3说明了现有技术中将栓销11卷折在控制杆的端部10上，其中该栓销基本上由钢制成，该控制杆由钛制成。

在进行卷折之前，该栓销为直的圆柱形构件，其表现为在其中一个端部附近具有环形凸缘13。该凸缘13形成了控制杆4的端部10的支承部，其中该端部10包括一个其中配合有栓销的上端部14的孔。栓销11的这一端部包括位于凸缘13上方的圆柱形轴向孔，该轴向孔起到将栓销卷折到控制杆端部10上的作用。通过将适当的工具压配合到上述轴向孔内来实现上述卷折，从而使栓销的上端部14向下翻折并压扁到控制杆的端部10上，如图3中所示。

在进行卷折过程中，作用于栓销的上端部14的凸缘13上的控制杆端部10直接承受着卷折负载，这使得该控制杆端部变得更容易损坏。尽管是可操作的，但是在叶片角度调节过程中，控制杆的这些端部在弯曲状态工作，而栓销在扭转状态工作，并且承受涡轮机的振动，这些都使得控制杆更加易于损坏。这可能最终导致控制杆端部10的断裂。

利用设置在栓销的卷折端部和控制杆4的端部10之间的应力分布装置，本发明有可能消除这种危险。

图4和图5说明了这些应力分布装置的两个实施例，它们由具有环形轮廓的扁平垫圈16、17形成，且所述垫圈具有直径略大于栓销11的轴向圆形孔15。该垫圈的厚度为毫米级，例如1毫米左右，并且该垫圈的外径不超出栓销11的凸缘13的外径。

在图4的实施例中，垫圈16是具有两个相同平行平面的垫圈，并且由这样一种材料制成，该材料比制成控制杆4的材料更具有柔性，也就是该材料的杨氏模量小于控制杆4的材料的杨氏模量，其中该控制杆4基本由钛制成。在不损坏控制杆4同时将应力分布在控制杆4的整个端部10的情况下，例如由聚合物制成的垫圈16能够在卷折期间塑性变形。

在本发明的第二实施例中，如图5所示，设置在栓销的卷折端部和控制杆4之间的垫圈17的材料的杨氏模量，大于控制杆4的材料的杨氏模量。垫圈17的材料可以是例如聚合物或金属。在这种情况下，如图6和图7中进行放大所示，垫圈17具有与控制杆4的端部10相接触的表面18，且该表面18在其整个外周上形成有起凸起的环状边缘19(图6)，或者形成有斜切的外边缘20(图7)。

在卷折期间，垫圈17的这种结构使得有可能不在垫圈外周处的控制杆4中产生应力峰值，且该凸起的倒圆19或倒角20有可能逐渐地释放控制杆4材料中的应力。

Claims (10)

1.一种用于控制涡轮机中的叶片倾角的控制杆，所述控制杆具有将安装到叶片枢轴上的第一端部，以转动叶片枢轴；所述控制杆还具有第二端部，该第二端部被固定到圆柱形栓销用于安装在控制环上；所述栓销包括一端部，其穿过控制杆的第二端部的孔；所述栓销还包括环形凸缘，其中该控制杆的第二端部作用于该环形凸缘，

其特征在于：在控制杆的第二端部上围绕所述栓销的所述端部设置有环形应力分布装置；通过卷折使所述栓销的所述端部固定到控制杆上，以使得所述应力分布装置被置于所述栓销的卷折端部和控制杆之间，并且表面接触着所述卷折的端部与控制杆。

2.根据权利要求1所述的控制杆，其特征在于，该应力分布装置包括垫圈。

3.根据权利要求2所述的控制杆，其特征在于，与控制杆相比，该垫圈由更加柔性的材料制成。

4.根据权利要求3所述的控制杆，其特征在于，该垫圈由聚合物制成。

5.根据权利要求2所述的控制杆，其特征在于，与控制杆相比，该垫圈由更硬的材料制成。

6.根据权利要求5所述的控制杆，其特征在于，该垫圈由聚合物或金属制成。

7.根据权利要求5所述的控制杆，其特征在于，该垫圈包括大致平的环形表面，该环形表面作用于控制杆的第二端部，并在其外周处具有凸起的或斜切的环形边缘。

8.根据权利要求2所述的控制杆，其特征在于，该垫圈的厚度为1毫米左右。

9.根据权利要求2所述的控制杆，其特征在于，该垫圈的外径等于或略小于栓销的凸缘的外径。

10.根据权利要求1所述的控制杆，其特征在于，该控制杆由钛制成，并且该栓销由钢制成。

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