CN209483698U - 联动环支撑机构、静子叶片调节机构以及压气机 - Google Patents

Abstract

本实用新型的目的在于提供一种联动环支撑机构、静子叶片调节机构以及压气机。其中，所述联动环支撑机构包括联动环，环绕机匣设置；多个固定导向轴，分布在机匣的周向，固定设置在机匣上；联动环对应多个固定导向轴分别设置有多个长形孔，导向轴插入相应的长形孔，导向轴上固定设置有轴套，轴套与长形孔滑动配合、且与机匣径向方向的相对运动受到约束。所述支撑机构、静子叶片调节机构以及压气机具有支撑稳定、调节精确、气动性能好等的优点。

Description

联动环支撑机构、静子叶片调节机构以及压气机

技术领域

本实用新型属于叶轮机械领域，尤其涉及一种联动环支撑机构、静子叶片调节机构以及压气机。

背景技术

可调静子叶片，简称VSV(Variable Stator Vane)，是可以根据发动机运行工况来改变安装角度的静子叶片。在发动机上应用VSV主要目的是提高发动机的工作稳定性，防止喘振。VSV调节机构用于驱动可调静子叶片转动，改变可调静子叶片安装角，调节叶栅通流流量和栅后气流攻角，以保证高压压气机正常稳定的工作。

VSV调节机构广泛应用于多型航空发动机高压压气机中，一般有扭力杆式VSV调节机构、曲柄连杆式VSV调节机构。在运动过程中，作动筒通过连杆传递扭矩，如图1所示，带动联动环1绕发动机轴线做周向转动，同时摇臂6绕可调静子叶片11旋转轴线L1运动，带动可调静子叶片调节安装角度。联动环1通过摇臂6同可调静子叶片相连。当处于热态时，机匣20的热膨胀大于联动环1的热膨胀，导致机匣20相对于联动环1会沿着径向均匀膨胀。如图1所示，现有的联动环1的支撑结构采取支撑螺钉100插入联动环1以支撑联动环的设置，为防止压气机工作时机匣20的热膨胀导致机匣20与支撑螺钉100发生干涉，导致联动环1与机匣20卡死，因此联动环1上的支撑螺钉100与机匣20在冷态设计时在径向留有较大的径向间隙30，以容纳机匣20的径向热膨胀量，但这导致了在冷态其余各状态点，联动环1与机匣20存在径向活动量，会出现偏心现象，造成了一周的静子叶片转角不均匀，降低了压气机的气动性能。

因此本领域需要一种联动环支撑机构，以稳定支撑联动环，使得静子叶片调节机构可准确调节静子叶片的转角，提高压气机的气动性能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种联动环的支撑机构，可稳定支撑联动环。

本实用新型的另一目的在于提供一种静子叶片调节机构，可准确调节静子叶片的转角。

本实用新型的又一目的在于提供一种压气机，以提高气动性能。

一种联动环支撑机构，包括联动环，环绕机匣设置；多个固定导向轴，分布在机匣的周向，固定设置在机匣上；以及联动环对应多个固定导向轴分别设置有多个长形孔，固定导向轴插入相应的长形孔，导向轴上固定设置有轴套，轴套与长形孔滑动配合、且在机匣径向方向的相对运动受到约束。

在所述支撑结构的实施例中，所述固定导向轴与所述机匣为一体件。

在所述支撑结构的实施例中，所述轴套的材料为固体自润滑材料。

在所述支撑结构的实施例中，所述固体自润滑材料为石墨填充聚酰亚胺。

在所述支撑结构的实施例中，所述轴套在机匣径向方向的两端设置有可夹持所述长形孔的端部。

在所述支撑结构的实施例中，所述固定导向轴与所述轴套为间隙配合。

在所述支撑结构的实施例中，所述多个固定导向轴的数量为至少三个。

一种静子叶片调节机构，包括以上任意一项所述的支撑机构，还包括拉杆以及摇臂，所述拉杆的一端用于接收转动运动且另一端连接所述联动环，以带动所述联动环转动，所述摇臂用于连接静子叶片的轴部和所述联动环，以驱动静子叶片绕其轴转动。

在所述调节机构的实施例中，所述摇臂为长度可变式臂体，所述联动环在所述机匣上的轴向自由度被约束。

一种压气机，包括静子叶片以及以上任意一项所述的静子叶片调节机构。

本实用新型的有益效果包括可以包括下列之一：

(1)采用固定设置于机匣的导向轴取代现有技术中的支撑螺钉，增加了联动环的支撑刚性，同时，在导向轴与联动环的长形孔之间设置有与长形孔滑动配合、径向方向相对运动受约束的轴套，使导向轴可在联动环上的长形孔沿周向在一定范围内运动，机匣受热时沿径向均匀膨胀，联动环在冷、热各设计状态下都可以和机匣之间保持同心，联动环得到稳定地支撑，避免了联动环与机匣存在径向活动量导致的联动环偏心现象。

(2)稳定支撑的联动环，可以精确地调节静子叶片的转角，避免了联动环与机匣偏心所导致的静子叶片调节机构调节的周向的所有静子叶片转角不均匀性的问题。

(3)压气机中周向的所有静子叶片的转角均匀一致，提高了其气动性能。

附图说明

本实用新型的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1为现有技术的联动环支撑机构的结构示意图。

图2为联动环支撑机构的一实施例的结构示意图。

图3为根据图2的实施例中联动环与固定导向轴连接部分的俯视结构示意图。

图4为压气机中静子叶片以及静子叶片调节机构的一实施例的结构示意图。

部分附图标记：

1、2、3、4、5-联动环

6、7、8、9、10-摇臂

11-静子叶片

20-机匣

200-固定导向轴

300-长形孔

400-轴套

401、402-轴套端部

具体实施方式

下述公开了多种不同的实施所述的主题技术方案的实施方式或者实施例。为简化公开内容，下面描述了各元件和排列的具体实例，当然，这些仅仅为例子而已，并非是对本实用新型的保护范围进行限制。例如在说明书中随后记载的第一特征在第二特征上方或者上面形成，可以包括第一和第二特征通过直接联系的方式形成的实施方式，也可包括在第一和第二特征之间形成附加特征的实施方式，从而第一和第二特征之间可以不直接联系。另外，这些公开内容中可能会在不同的例子中重复附图标记和/或字母。该重复是为了简要和清楚，其本身不表示要讨论的各实施方式和/或结构间的关系。进一步地，当第一元件是用与第二元件相连或结合的方式描述的，该说明包括第一和第二元件直接相连或彼此结合的实施方式，也包括采用一个或多个其他介入元件加入使第一和第二元件间接地相连或彼此结合。

另外，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此也不能理解为对本实用新型保护范围的限制。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

需要注意的是，这些附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本实用新型实际要求的保护范围构成限制。

如图4示，在一实施例中，压气机包括有静子叶片11以及静子叶片调节机构。其中包括，联动环1、2、3、4、5，拉杆12以及摇臂6、7、8、9、10，每个联动环的构造和运动原理实质上是相同，每一摇臂的构造和运动原理实质上也是相同的，在后面的说明中，以联动环1、摇臂6为例进行说明，这些说明也适合于联动环2、3、4、5，摇臂7、8、9、10。

继续参考图4，拉杆12用于接受转动运动并将其输出至联动环1，拉杆12的一端，在图4的一实施例中为拉杆12的下端，用于接收转动运动，转动运动由扭力杆13提供，拉杆12的另一端，上端另一端联动环1，以带动联动环1转动。扭力杆13通过作动筒14驱动。扭力杆13可以同步带动多个拉杆12，扭力杆13的驱动也可以通过电机或者其他转动驱动装置来实现。

参考图2，在静子叶片调节机构的一实施例中，联动环1环绕机匣20设置，上且能在周向转动，摇臂6用于连接静子叶片11的轴部和联动环1，静子叶片11的轴部转动配合于机匣20的孔中，机匣20在图4中为了便于清楚地显示静子叶片调节机构的目的而被省略。静子叶片11的本体位于机匣20的内侧，静子叶片调节机构包括的联动环1、拉杆12、摇臂6位于机匣20的外侧。在图2中，轴线X1为压气机轴线。摇臂6大致平行于轴线X1，联动环1大致垂直于轴线X1，联动环1的轴线、机匣20的轴线以及轴线X1三者大致重合。

继续参考图2，在一些实施例中，摇臂6为长度可变式臂体，具体结构可以是摇臂6包括第一臂体61和第二臂体62，第一臂体61和第二臂体62通过套筒连接，同时联动环1在机匣20上的轴向自由度被约束，其有益效果在于，运动时只发生周向旋转，使得联动环和拉杆的运动简化为平面运动，整个调节结构运动传递得以简化，提高了调节机构的设计精度。具体实现的原理以及有益效果的记载，可以参考申请号为201510611086.6的中国发明专利申请所公开的内容，此处不再赘述。

继续参考图2以及图3，在联动环支撑机构的一实施例中，包括环绕机匣20设置的联动环1，分布在机匣20的周向，固定设置在机匣20上的多个固定导向轴200，图2以一处的固定导向轴200为例，联动环1上对应每个固定导向轴200开设有对应的长形孔300，导向轴200上固定设置有轴套400，轴套400与长形孔300滑动配合，且两者在机匣径向方向，即垂直与轴线X1的方向的相对运动受到约束。长形孔300的形状可以是如图3所示的腰形，但不以此为限，也可以是其它提供轴套400沿机联动环1的周向滑动空间的形状。通过在机匣20上固定设置固定导向轴200，联动环1上开设长形孔300，以及两者之间通过轴套400相连的设置，其有益效果在于，消除了在多个点消除了联动环1与机匣20之间的径向间隙，避免联动环1与机匣20之间可能的偏心现象，从而保证了联动环1的支撑稳定性，同时，轴套400的设置，使得固定导向轴200的轴向热膨胀为轴套400所吸收，轴套400与长形孔300的滑动配合，容许了联动环1与机匣20之间的周向转动，避免了机匣20以及固定导向轴200的热膨胀导致与联动环1发生热态干涉卡死的现象。在一些实施例中，上述多个固定导向轴200的数量为至少三个，根据三点定心原理，如此可以更为稳固地支撑联动环1。另外，在一些实施例中，固定导向轴200与轴套400为轴孔间隙配合，可以降低固定导向轴200与轴套400之间的接触面的磨损。

继续参考图2，在一些实施例中，固定导向轴200固定设置于机匣20的具体结构可以是固定导向轴200与机匣20为一体件，尽管也可以有其它的固定设置方式，例如将固定导向轴200与机匣20采用螺纹紧固连接等方式。两者为一体件，可以简化联动环支撑机构的加工以及装配步骤。

在一些实施例中，轴套400的材料可以选择是固体自润滑材料，如此设置可以促进固定导向轴200在热膨胀时的径向膨胀，以及使得轴套400与长形孔300的滑动更为流畅，从而提升支撑机构的机械效率。具体地，自润滑材料可以是石墨填充聚酰亚胺，其自润滑性能、耐高温、耐辐射以及耐磨性能均较好。本领域技术技术人员可以理解到，也可以采用其它自润滑材料，不以上述介绍的石墨填充聚酰亚胺为限。

继续参考图2以及图3，在一些实施例中，轴套400与长形孔300在机匣20径向方向的相对运动受到约束的具体结构可以是轴套400在机匣20径向方向的两端设置有可夹持长形孔300的轴套端部401、402，通过两轴套端部400、401的对长形孔夹持作用，使得轴套400与长形孔300在机匣20的径向方向相对运动受到约束。可以理解到，还存在其它的具体结构约束两者的径向相对运动。例如在长形孔300内设置环形凹槽以内嵌轴套400等等。采用图2、图3所示的结构，更易于结构的加工、装配以及拆卸替换。

综上，采用上述实施例的联动环支撑机构、静子叶片调节机构以及压气机的有益效果包括可以包括下列之一：

(1)采用固定设置于机匣的导向轴取代现有技术中的支撑螺钉，增加了联动环的支撑刚性，同时，在导向轴与联动环的长形孔之间设置有与长形孔滑动配合、径向方向相对运动受约束的轴套，使导向轴可在联动环上的长形孔沿周向在一定范围内运动，机匣受热时沿径向均匀膨胀，联动环在冷、热各设计状态下都可以和机匣之间保持同心，联动环得到稳定地支撑，避免了联动环与机匣存在径向活动量导致的联动环偏心现象。

(2)稳定支撑的联动环，可以精确地调节静子叶片的转角，避免了联动环与机匣偏心所导致的静子叶片调节机构调节的周向的所有静子叶片转角不均匀性的问题。

(3)压气机中周向的所有静子叶片的转角均匀一致，提高了其气动性能。

本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本实用新型权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (10)

1.联动环支撑机构，其特征在于，包括：

联动环，环绕机匣设置；

多个固定导向轴，分布在机匣的周向，固定设置在机匣上；以及

联动环对应多个固定导向轴分别设置有多个长形孔，固定导向轴插入相应的长形孔，导向轴上固定设置有轴套，轴套与长形孔滑动配合、且在机匣径向方向的相对运动受到约束。

2.如权利要求1所述的支撑机构，其特征在于，所述固定导向轴与所述机匣为一体件。

3.如权利要求1所述的支撑机构，其特征在于，所述轴套的材料为固体自润滑材料。

4.如权利要求3所述的支撑机构，其特征在于，所述固体自润滑材料为石墨填充聚酰亚胺。

5.如权利要求1所述的支撑机构，其特征在于，所述轴套在机匣径向方向的两端设置有可夹持所述长形孔的端部。

6.如权利要求1所述的支撑机构，其特征在于，所述固定导向轴与所述轴套为间隙配合。

7.如权利要求1所述的支撑机构，其特征在于，所述多个固定导向轴的数量为至少三个。

8.一种静子叶片调节机构，其特征在于，包括如权利要求1-7任意一项所述的支撑机构，还包括拉杆以及摇臂，所述拉杆的一端用于接收转动运动且另一端连接所述联动环，以带动所述联动环转动，所述摇臂用于连接静子叶片的轴部和所述联动环，以驱动静子叶片绕其轴转动。

9.如权利要求8所述的静子叶片调节机构，其特征在于，所述摇臂为长度可变式臂体，所述联动环在所述机匣上的轴向自由度被约束。

10.一种压气机，其特征在于，包括静子叶片以及如权利要求8或9所述的静子叶片调节机构。