CN213478763U - 轴流高压压气机及可调静叶的调节机构 - Google Patents

Abstract

提供轴流高压压气机及可调静叶的调节机构，在可调静叶的调节机构中，可调静叶的转轴，径向外端设置有外螺纹，并且在该调节机构中，在机匣上设置的轴套，供转轴穿过并容许转轴转动；发条弹簧一端连接转轴，另一端连接轴套的内壁；限位件具有穿孔；发条弹簧设置成随转轴的转动施加偏力矩于转轴，限位件位于轴套的径向外端，穿孔由转轴的径向外端穿过并连接固定。

Description

轴流高压压气机及可调静叶的调节机构

技术领域

本实用新型涉及燃气轮机的轴流高压压气机、可调静叶的调节机构。

背景技术

高压比多级轴流高压压气机一般采用可调静叶和调节机构系统，调节高压压气机气流流量和攻角，稳定气流，匹配流通能力，避免发动机产生喘振或失速等不稳定状态。

可调静叶和调节机构系统的工作原理是在作动筒中的活塞推动驱动臂，驱动臂推动联动环绕发动机轴线转动，然后联动环带着摇臂，摇臂带动可调静子叶片，使其绕自身转动轴转动，从而实现静子叶片角度的调节。相应的多级联调调节机构已经广泛应用于多型航空发动机，图1中列出了常见的曲柄连杆式多级联调调节机构1以及被该机构推动的可调静叶2，其包括作动筒、驱动臂、联动环、摇臂、连杆和反馈传感器等零组件，零组件数量繁多，结构复杂，且本身重量较大，势必增大整个发动机的空间和重量。

一种可调静叶的调节机构，通过发条弹簧在静叶的转轴上施加偏力矩，其可省略联动环，但调节机构的径向定位需要改进，以进一步提升径向定位性能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可调静叶的调节机构，其可省略联动环，并且其装配结构有利于使得整个调节机构能准确地进行径向定位。

本实用新型的另一目的在于提供一种轴流高压压气机，其结构简单。

为使所述目的，在可调静叶的调节机构的一实施方式中，在机匣上设置的轴套，供所述转轴穿过并容许所述转轴转动；发条弹簧套在所述转轴上，一端连接所述转轴，另一端连接所述轴套的内壁；限位件具有穿孔；所述发条弹簧设置成随所述转轴的转动施加偏力矩于所述转轴，所述限位件位于所述轴套的径向外端，所述穿孔由所述转轴的所述径向外端穿过并连接固定。

在一实施方式中，所述转轴的径向外端设置有外螺纹，所述限位件的所述穿孔与所述转轴的所述径向外端螺纹连接。

在一实施方式中，该调节机构还包括外衬套和内衬套，所述外衬套在所述轴套的径向外端被夹所述转轴和所述轴套的内壁之间，所述内衬套在所述轴套的径向内端被夹所述转轴和所述轴套的内壁之间。

在一实施方式中，所述外衬套具有外法兰边，所述内衬套具有内法兰边；所述内法兰边夹在所述机匣的内表面和所述翼型件的径向外端之间；所述外法兰边夹在所述限位件的端面和所述轴套的径向外端面之间。

在一实施方式中，该调节机构还包括位于所述机匣上的导向槽，所述可调静叶还包括翼型件，所述翼型件上设置有导向凸起，所述导向凸起嵌入所述导向槽并可滑动，所述导向槽以所述转轴为中心成圆弧形并且弧长根据可调静叶的关闭和极开两个状态的位置限定。

在一实施方式中，所述轴套的内壁包括引导类榫槽、过渡类榫槽和定位类榫槽，所述发条弹簧的所述另一端连接类榫块，所述引导类榫槽和所述定位类榫槽在所述轴套的径向外端和所述径向内端之间延伸，所述过渡类榫槽连接所述引导类榫槽和所述定位类榫槽，所述引导类榫槽提供所述类榫块的入口，所述类榫块定位于所述定位类榫槽的终点。

在一实施方式中，所述发条弹簧的所述一端焊接于所述转轴，且所述另一端通过类榫槽和所述类榫块的配合定位。

为实现所述目的的轴流高压压气机，包括机匣以及沿该机匣的周向分别设置的多个可调静叶，所述多个可调静叶分别配置任一项所述的调节机构。

限位件设置在轴套的径向外端，并具有穿孔，转轴的径向外端穿过该穿孔并连接固定限位件。转轴的径向外端由于设置了限位件，限位件与轴套的径向外端相抵，因此转轴无法径向向内移动，同时转轴与翼型件连接，受到翼型件的限制，转轴也无法径向向外移动，因此静叶得到径向定位，发条弹簧被隐藏在轴套和限位件围成的空间中，不暴露于外，因此不易受外物干扰，可提高产品的生命周期。

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是轴流高压压气机的部分的示意图。

图2是可调静叶的调节机构的示意图。

图3是可调静叶的调节机构沿发条弹簧进行展开的示意图。

图4是显示了发条弹簧的可调静叶的调节机构的示意图。

图5是图4中方框内的局部放大示意图。

图6是机匣的仰视图。

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，并非是对本发明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。

后述的可调静叶的调节机构用于替代图1中的多级联调调节机构1，各可调静叶单独配置调节机构。

如图2所示，该调节机构包括轴套3、发条弹簧4、限位件5。

轴套3设置在机匣6上，与机匣6一体成形，或者从机匣6上径向凸出设置。“径向”、“周向”等方位术语以发动机轴线或者轴流高压压气机的轴线为中心。

可调静叶包括翼型件12和位于翼型件12高度方向两端的转轴11、13，在后述实施方式中，以可调静叶的径向外端的转轴11为例进行说明。发条弹簧4用于施加旋转力矩，其一端连接转轴11，另一端连接轴套3的内壁，在转轴11和轴套3的一个相对位置，发条弹簧4处于自由状态，在转轴11上不施加旋转力矩。当可调静叶转动一个角度后，发条弹簧4因扭转变形，向转轴11施加旋转力矩。发条弹簧4可以是螺旋弹簧或者卷弹簧，可以是平片状或者圆细条状，只要适合于安装在转轴和轴套之间的空间，并因应转轴11的转动向转轴11施加偏向于使转轴11复位的偏力矩均可以。

限位件5设置在轴套3的径向外端，并具有穿孔，转轴11的径向外端穿过该穿孔并连接固定限位件5。转轴11的径向外端由于设置了限位件5，限位件5与轴套3的径向外端相抵，因此转轴11无法径向向内移动，同时转轴11与翼型件12连接，受到翼型件12的限制，转轴11也无法径向向外移动，因此静叶得到径向定位。

一方面，在机匣上设置的轴套3供转轴11穿过并容许转轴11转动，另一方面，按照发条弹簧自身工作力矩与可调静叶的叶身表面气体压力差自平衡的设计原理，在设计阶段选取合适规格的发条弹簧，使得可调静叶自适应调节转动角度。因此，在发动机或者轴流式高压压气机的工作过程中，由于气流形成的压力场，可调静叶的叶盆压力比叶背表面气体压力大，形成叶身表面压力差，可调静叶可绕上下转动轴转动。而发条弹簧4使得其工作力矩与可调静叶叶身气体表面压力差达到自平衡，在发动机升转过程中，可调静叶叶身表面压力差随转速升高而增大，克服发条力矩而转动角度，而发动机降转过程中，可调静叶叶身表面压力差随转速降低而减小，此时发条已蓄能，可带动可调静叶回转，实现在不同发动机转速下，可调静叶自适应调节转动角度。相对于图1所示的多级联调调节机构1，前述实施方式可省略联动环以及与联动环关联的多个部件，因此占用体积小，结构简单。并且通过在机匣6上设置轴套3，转轴11通过限位件5进行限位，可以可调静叶在径向上准确定位。限位件5在转轴11上的连接固定方式可以是卡接。在一个优选的实施方式中，限位件5具有螺纹孔，相应地转轴11的径向外端具有外螺纹，二者螺纹连接，通过旋转限位件5，可更精确地调整可调静叶的径向位置。如图2所示，限位件5可选自螺母，其外周设置花边，便于施加调节力矩。

继续参照图2，该调节机构还包括外衬套8和内衬套9，外衬套8和内衬套9在轴套3的径向外端、径向内端分别固定。外衬套8在轴套3的径向外端被夹在转轴11和轴套3的内壁之间，内衬套9在轴套3的径向内端被夹在转轴11和轴套3的内壁之间。外衬套8和内衬套9由耐磨材料制成，降低维护时间，并且如果被磨损的情况下，可方便地更换外衬套8或内衬套9。此外，外衬套8和内衬套9与轴套3分体加工，更容易保证加工精度，因此有利于保证支持转轴3进行同心转动。

内衬套9还具有内法兰边91，内法兰边91夹在机匣6的内表面和翼型件12的径向外端之间，内衬套9由耐磨材料制成，因此可以降低翼型件12在转动过程中的磨损。

外衬套8还具有外法兰边81，外法兰边81夹在限位件5的端面和轴套3的径向外端面之间，外衬套8由耐磨材料制成，因此可以降低限位件5和轴套3之间在转动过程中的磨损。

如图3至图6所示，该调节机构还包括位于机匣上的导向槽61，翼型件12上设置有导向凸起121，导向凸起121嵌入导向槽61并可滑动，导向槽61以转轴11为中心成圆弧形并且长度根据可调静叶的关闭和极开两个状态的位置限定。导向槽61与导向凸起121相配合，使得可调静叶的可转动角度在导向槽61的限位弧形角度范围内，例如导向槽61的弧形圆心角角度范围一般为50°-70°。即通过限位结构设计，使得可调静叶在设计转动角度范围内转动，实现高压压气机可调静叶稳定工作。例如，可调静叶的初始安装状态设计为关闭状态，由于发条弹簧4力矩作用，可以使导向凸起121紧靠导向槽61的一端611，导向槽61的另一端610为可调静叶极开状态位置，这样导向槽61与导向凸起121结构起到可调静叶转动限位作用。

轴套3的内壁包括引导T形槽31、过渡T形槽32和定位T形槽33，发条弹簧4的另一端连接T形块42，引导T形槽31和定位T形槽33在轴套3的径向外端和径向内端之间延伸，例如沿径向延伸，过渡T形槽32连接引导T形槽31和定位T形槽33，引导T形槽31提供T形块42的入口，T形块42定位于定位T形槽33的终点，该终点的位置大概位置附图标记33的引线的位置。装配时，将可调静叶由下往上推，带动T形块42由T形凹槽起点31嵌入，到达引导T形槽31的顶端后，转动可调静叶，带动T形块42沿着过渡T形凹槽32转动，进入到定位T形槽33后，向下拉，带动T形块42最终稳定在凹槽终点，可以起到稳定发条工作的作用。

在前述实施方式中，T形槽、T形块的横截面呈T形，但在另一个或多个实施方式中，T形槽、T形块可分别替换为类榫槽、类榫块，类榫槽、类榫块的横截面形状为内大外小的渐缩形，例如为梯形。

发条弹簧4的一端41在转轴11上的固定方式可选择为焊接，而另一端通过T形槽和T形块的配合定位，无需其它方式再固定T形槽和T形块，因此装配方式简单。除了通过T形槽和T形块的配合定位外，也可以增加卡扣等结构进一步固定定位。

装配了前述实施方式的调节机构的轴流高压压气机，由于多个可调静叶的调节没有同步环或联动环以及中间的传力部件，因此简化了结构，减重收益显著并减小了体积。

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 (8)

1.可调静叶的调节机构，所述可调静叶包括转轴和翼型件，其特征在于，该调节机构包括：

在机匣上设置的轴套，供所述转轴穿过并容许所述转轴转动；

发条弹簧，套在所述转轴上，一端连接所述转轴，另一端连接所述轴套的内壁；

限位件，具有穿孔；

其中，所述发条弹簧设置成随所述转轴的转动施加偏力矩于所述转轴，所述限位件位于所述轴套的径向外端，所述穿孔由所述转轴的所述径向外端穿过并连接固定。

2.如权利要求1所述的调节机构，其特征在于，所述转轴的径向外端设置有外螺纹，所述限位件的所述穿孔与所述转轴的所述径向外端螺纹连接。

3.如权利要求1所述的调节机构，其特征在于，该调节机构还包括外衬套和内衬套，所述外衬套在所述轴套的径向外端被夹所述转轴和所述轴套的内壁之间，所述内衬套在所述轴套的径向内端被夹所述转轴和所述轴套的内壁之间。

4.如权利要求3所述的调节机构，其特征在于，所述外衬套具有外法兰边，所述内衬套具有内法兰边；所述内法兰边夹在所述机匣的内表面和所述翼型件的径向外端之间；所述外法兰边夹在所述限位件的端面和所述轴套的径向外端面之间。

5.如权利要求1所述的调节机构，其特征在于，该调节机构还包括位于所述机匣上的导向槽，所述可调静叶还包括翼型件，所述翼型件上设置有导向凸起，所述导向凸起嵌入所述导向槽并可滑动，所述导向槽以所述转轴为中心成圆弧形并且弧长根据可调静叶的关闭和极开两个状态的位置限定。

6.如权利要求1所述的调节机构，其特征在于，所述轴套的内壁包括引导类榫槽、过渡类榫槽和定位类榫槽，所述发条弹簧的所述另一端连接类榫块，所述引导类榫槽和所述定位类榫槽在所述轴套的径向外端和所述径向内端之间延伸，所述过渡类榫槽连接所述引导类榫槽和所述定位类榫槽，所述引导类榫槽提供所述类榫块的入口，所述类榫块定位于所述定位类榫槽的终点。

7.如权利要求6所述的调节机构，其特征在于，所述发条弹簧的所述一端焊接于所述转轴，且所述另一端通过类榫槽和所述类榫块的配合定位。

8.轴流高压压气机，包括机匣以及沿该机匣的周向分别设置的多个可调静叶，其特征在于，所述多个可调静叶分别配置如权利要求1至7中任一项所述的调节机构。

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