连动环支撑机构、静叶调节机构和压气机的制作方法

1.本公开涉及叶轮机械的叶片领域，具体涉及可调叶片结构。


背景技术：

2.可调静叶(variable stator vane,vsv)主要用于改善压气机的工作特性，扩大压气机的稳定工作范围，防止喘振。vsv调节机构主要用于根据不同时刻发动机的工作状态，调节vsv的安装角度，使叶片进口气流攻角接近设计状态，消除叶背的气流分离，使压气机的稳定工作范围更广。
3.为保证叶片调节机构在运动过程中连动环2与机匣3同轴，一般在连动环2的周向安装数个支撑螺钉1’，径向支撑在机匣3上的凸台4。参照图4理解，发动机在工作时，受高温高压的影响，机匣膨胀，支撑螺钉1’与机匣凸台4的间隙t1会减小，因此由机匣冷态至热态过程中，不同工作状态下间隙值将发生变化。因此支撑螺钉1’与凸台4仅存在一个状态点，在该状态点下支撑螺钉1’的一端刚好支撑在凸台4上。若凸台4低于该状态点下的位置，此时间隙t1大于0，连动环与机匣不能保证同心，导致一周的静叶调节角度不一致；若凸台4高于该状态点下的位置，导致凸台4对支撑螺钉1’一端的摩擦力增大，造成连动环2的运动卡滞。


技术实现要素：

4.本公开的一个目的是提供一种连动环支撑机构，用于解决发动机工作时机匣因热态膨胀而干扰连动环运动，或冷态收缩无法保证的连动环与机匣同心的问题。
5.在一个或多个实施例中，连动环支撑机构包括多个支撑件，所述多个支撑件沿连动环的周向分布并固定在连动环上。该连动环支撑机构还包括机匣提供的多个限位槽，所述限位槽包括轴向间隔开的两侧壁以及径向底面；每个所述支撑件对应有一个所述限位槽，所述支撑件的径向内端位于所述限位槽中，所述限位槽沿所述支撑件理论运动轨迹开设。在连动环转动过程中，所述支撑件的径向内端与所述限位槽的侧壁相互作用，使限位槽的侧壁对支撑件起到轴向支撑作用，所述限位槽的径向底面与所述支撑件的径向内端的间隙大于所述机匣的最大径向变形量。
6.在一个或多个实施例中，所述机匣包括凸台，所述凸台提供所述限位槽。
7.在一个或多个实施例中，所述机匣包括凸台，所述支撑件与所述限位槽的侧壁的配合方式为滑动副。
8.在一个或多个实施例中，所述支撑件与所述限位槽的侧壁的配合方式为滚动副。
9.本公开的另一个目的是提供一种静叶调节机构，静叶调节机构用于调节沿周向设置的多个可调静子叶片，包括多个摇臂、连动环，所述摇臂用于连接所述连动环和所述可调静子叶片，所述连动环由上述连动环支撑机构提供轴向支撑。
10.本公开的再一个目的是提供一种压气机，该压气机包括上述静叶调节机构。
11.上述连动环支撑机构提供与每一个支撑件限位槽对应的限位槽，在连动环转动过
程中，通过限位槽的侧壁与支撑件的径向内端相互作用，提供对支撑件的轴向支撑作用，并通过该轴向支撑作用限位支撑件的运动，保证连动环与机匣的同轴度；同时，限位槽的径向底面与支撑件的径向内端的间隙大于机匣的最大径向变形量，可在连动环与机匣同心的条件下避免出现机匣因膨胀干扰连动环运动的问题，保证连动环运动顺畅。
附图说明
12.本公开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：
13.图1是可调静叶机构的外部示意图。
14.图2是连动环支撑机构的一个实施例的示意图。
15.图3是连动环
‑
摇臂
‑
可调静子叶片的一个实施例的剖面图
16.图4是常见连动环支撑机构的结构示意图。
17.图5是根据本公开的连动环支撑机构的一个实施例的结构示意图。
18.图6是限位槽的示意图。
19.图7是图6中沿a
‑
a方向所视的示意图。
20.附图标记说明
[0021]1’ꢀ
支撑螺钉
[0022]
1 支撑件
[0023]
2 连动环
[0024]
3 机匣
[0025]
4 凸台
[0026]
6 限位槽
[0027]
7 销钉
[0028]
8 关节轴承
[0029]
9 摇臂
[0030]
10 可调静子叶片
[0031]
61 径向底面
[0032]
62、63 侧壁
具体实施方式
[0033]
下面结合具体实施例和附图对本公开作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本公开，但是本公开显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本公开内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本公开的保护范围。需要注意的是，这些以及后续其他的附图均仅作为示例，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公开实际要求的保护范围构成限制。
[0034]
在以下实施例的叙述中，沿用前述图4的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且选择性地省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参照前述内容，这里不再重复赘述。需要注意的是，本公开所提到的轴向、径向和周
向方向参考连动环的轴向、径向和周向方向。
[0035]
静叶调节机构可参照图1至图4理解，在运动过程中，多个可调静子叶片10固定在机匣3上，连动环2通过销钉7及关节轴承8与摇臂9相连。连动环2通过一周的摇臂9和可调静子叶片10相连，二者可一起转动：作动筒(图中未示出)通过连杆传递扭矩，带动连动环2绕发动机轴线做周向转动，连动环2带动摇臂9绕可调静子叶片10旋转轴线运动，由此带动可调静子叶片10调节安装角度。
[0036]
此外，如图3所示，由于销钉7与摇臂9之间通过关节轴承8连接，摇臂9与连动环2内外侧均有间隙，导致连动环2可能会发生相对于机匣3的偏心，进一步的，导致可调静子叶片10的旋转角度出现不同。
[0037]
为减小连动环2与机匣3的偏心，常见方案是在连动环2上设置支撑螺钉1’，支撑螺钉1’与连动环2固定连接，与机匣3上凸台4相对应，通过一周设置多处支撑螺钉1’，理想情况下，将支撑螺钉1’与机匣3上凸台4的径向间隙t1设置为0，可以实现连动环2与机匣3完全同心。
[0038]
然而，发动机在运转过程中，从停车状态运转至最大状态期间机匣3所受压力与温度不同，致使机匣3变形情况不同，支撑螺钉1’与机匣3上凸台4的径向间隙t1在不同状态下数值不同，这就使得径向间隙t1或者远大于0，从而无法保证两者的同轴度；或小于0，造成对连动环2的运动卡滞。
[0039]
为避免机匣3的冷热态变化产生上述对连动环2的影响，图5至图7所示的实施方式在图1至图4所示的静叶调节机构进行了改进，其在凸台4的基础上形成限位槽6，用于提供对连动环2的轴向支撑，在保证连动环2与机匣3的同轴度的基础上实现机匣3对支撑件1的限位，从而提高静叶调节机构的调节精度。
[0040]
参照图5和图7，改进后的连动环支撑机构包括多个支撑件1和机匣3提供的多个限位槽6，多个支撑件1沿连动环2的周向分布并固定在连动环2上。限位槽6包括轴向间隔开的两侧壁62、63以及径向底面61。本领域技术人员将领会，支撑件1包括但不限于上述所提及的支撑螺栓1’，诸如定位销、定位块等能起到对连动环2定位支撑作用的其它部件也可应用于前述实施方式。
[0041]
继续参照图6，每个支撑件1对应有一个限位槽6，支撑件1的径向内端位于限位槽6中，限位槽6沿支撑件1的理论运动轨迹l开设。在连动环2转动过程中，支撑件1在限位槽6中运动，并沿轴向方向与限位槽6的侧壁62、63相互作用，使侧壁62、63对支撑件1起到支撑作用，在连动环2转动时仍保持连动环2与机匣3的同轴度。
[0042]
由于摇臂9长度不变，连动环2的运动包含周向旋转与轴向移动两部分，因此，通过将限位槽6的形状设置为沿支撑件1的理论运动轨迹l而延伸成的弧状，可以同时满足连动环2在周向和轴向上的移动，避免限位槽6对支撑件1的运动产生影响以干扰连动环2的移动。
[0043]
限位槽6的径向底面61与支撑件1的径向内端的间隙t1’大于机匣3的最大径向变形量，由于支撑件1在径向方向上无支撑需求而受轴向方向的限位，凸台4轴向上受机匣3变形的影响较小，因此轴向间隙t2和t3远小于限定间隙t1’的大小。
[0044]
限定间隙t1’的大小可实现在机匣3因受热或遇冷而产生较大形变时，保证连动环2与机匣3互不干扰，解决机匣3对连动环2造成的运动卡滞的问题。而同时，侧壁62、63对支
撑件1起到轴向支撑作用，以限位支撑件1在轴向方向的移动，保证连动环2与机匣3的同轴度。
[0045]
侧壁62、63与支撑件1相互作用的一个实施例为支撑件1与限位槽6的侧壁62、63的配合方式为滑动副，即支撑件1与侧壁62、63任一个的配合方式为滑动配合，包括但不限于使用诸如滑槽滑块相配合的方式。侧壁62、63与支撑件1相互作用的另一个实施例为支撑件1与限位槽6的侧壁62、63的配合方式为滚动副，即支撑件1与侧壁62、63任一个的配合方式为滚动配合，包括但不限于使用诸如滑轨滚轮相配合的方式。通过上述配合方式，当连动环2与机匣3产生不同心趋势时，支撑件1均会受到限位槽6的限制，从而抑制偏心的发生，且保证连动环2的正常转动。
[0046]
在上述实施例的基础上，机匣3包括凸台4，凸台4提供限位槽6。机匣3厚度较薄，在高温高压的条件下，机匣3径向变形较大。但由于凸台4不受压力影响，且凸台4可以增大厚度，因此将限位槽6设置在凸台4上可满足支撑件1与限位槽6对于径向间隙t2和t3与限定间隙t1’的要求，实现较佳的限位支撑作用。
[0047]
采用上述连动环支撑机构，能够在不同工作状态下保证机匣3上凸台4与连动环2始终保持在小间隙状态，从而提高连动环2与机匣3的同轴度，提高可调静子叶片10调节角度的一致性。
[0048]
同时结合图1至图7，还可以理解到一种改进后的静叶调节机构的各种好处，例如连动环2由上述连动环支撑机构提供轴向支撑，可有效调整可调静叶在不同发动机状态下的运转角度，使叶片进口气流攻角更接近设计状态，消除叶背的气流分离。
[0049]
结合前述实施方式，还可理解到一种改进后的一种压气机，该压气机包括上述静叶调节机构，能实现较佳的静叶运转角度，增加压气机的稳定工作范围。
[0050]
本领域技术人员应体会到，本公开所述的连动环支撑机构包括但不限于应用于航空发动机压气机结构，其他使用可调叶片调节机构的叶轮机械中均可应用本公开，而不脱离本公开的范围。
[0051]
本公开虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本公开，任何本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本公开技术方案的内容，依据本公开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，均落入本公开权利要求所界定的保护范围之内。