專利名稱：一種特別是通過鐘形曲柄控制渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)可變幾何設(shè)備的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)可變幾何設(shè)備的控制的一般領(lǐng)域。本發(fā)明還特別涉及構(gòu)成渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)不同本體部件的幾種設(shè)備的控制優(yōu)化。
背景技術(shù)：
術(shù)語(yǔ)“可變幾何設(shè)備”在此處應(yīng)理解為與控制構(gòu)件相連的設(shè)備，以及該設(shè)備的尺寸、形狀、位置和/或轉(zhuǎn)速都可根據(jù)探測(cè)到的情況或確定的參數(shù)進(jìn)行修改，以便對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作產(chǎn)生作用?？勺儙缀卧O(shè)備的示例包括壓縮器排氣閥(帶可變開口)、帶可變角度的固定式壓縮器葉片、頂部間隙可變的渦輪葉片、可變流量燃油泵，等等。術(shù)語(yǔ)“本體(body) ”傳統(tǒng)上系指渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的分組件，作為主要構(gòu)件，其包括裝配在同一根軸上的壓縮器和渦輪。典型情況下，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)可包括高壓本體和所謂的低壓本體。每個(gè)本體包括壓縮器和渦輪，其葉片都是圍繞其所安裝的軸的軸線被帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。一般來講，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)本體都設(shè)計(jì)成可以彼此獨(dú)立工作。即使它們連接在一起或在某些運(yùn)轉(zhuǎn)速度時(shí)相互關(guān)聯(lián)，但其旋轉(zhuǎn)速度也是獨(dú)立的。因此，通常，因?yàn)闇u輪發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)本體之間的獨(dú)立性，為了控制構(gòu)成各個(gè)不同本體構(gòu)件的可變幾何設(shè)備，這些截然不同的設(shè)備都提供有截然不同的控制系統(tǒng)。為此，控制兩種截然不同本體的兩個(gè)可變幾何設(shè)備通常需要兩個(gè)控制電路、兩個(gè)傳動(dòng)裝置、兩個(gè)動(dòng)力源等等。結(jié)果就是，這些設(shè)備的控制系統(tǒng)的重量、成本和體積都較高。申請(qǐng)人在其歐洲專利申請(qǐng) (申請(qǐng)?zhí)朎P 1 724 474)中介紹了這樣一種結(jié)構(gòu)形式。例如，低壓級(jí)可以包括一個(gè)或多個(gè)排氣閥(通?？s寫為VBV，表示“可變放氣閥門，，)，而高壓級(jí)可包括一個(gè)或多個(gè)可變角度定子葉片級(jí)(通?？s寫為VSV，表示“變距定子葉片”)。為了減輕這些設(shè)備及其控制構(gòu)件的重量，可以設(shè)想不安裝任何可變放氣閥門。盡管采用這種方法所取得的節(jié)約量很大(因?yàn)檫@樣，與其相關(guān)的傳動(dòng)裝置、伺服閥、導(dǎo)管、線束等都省略不用)，但所導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)也很大，尤其是在空轉(zhuǎn)時(shí)，如果水或冰雹進(jìn)入到發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)熄火風(fēng)險(xiǎn)增加。通用電氣公司的專利申請(qǐng)F(tuán)R 2 445 439介紹了只使用一種控制裝置來控制低壓級(jí)排氣閥和高壓級(jí)可變角度定子級(jí)，但是，這種裝置主要是按照順序來控制兩個(gè)設(shè)備，在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作(也就是說，大于空轉(zhuǎn)速度)時(shí)只有定子葉片被驅(qū)動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提出一種帶有可變幾何設(shè)備的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，這種可變幾何設(shè)備屬于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的不同本體，以及優(yōu)化了這些設(shè)備的控制系統(tǒng)。為此，本發(fā)明涉及一種可控制渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的至少兩個(gè)可變幾何設(shè)備的系統(tǒng)，該渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括至少一個(gè)以第一速度運(yùn)轉(zhuǎn)的第一本體和以第二速度運(yùn)轉(zhuǎn)的第二本體，所述第一設(shè)備是第一本體的壓縮器的可變角度定子葉片級(jí)，在空轉(zhuǎn)時(shí)的閉合位置和高速時(shí)的打開位置之間移動(dòng)，所述第二設(shè)備是第二本體的壓縮器的至少一個(gè)排氣閥，在空轉(zhuǎn)時(shí)的打開位置和高速時(shí)的閉合位置之間移動(dòng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括可驅(qū)動(dòng)兩個(gè)設(shè)備的傳動(dòng)裝置。控制系統(tǒng)通過使用一個(gè)傳動(dòng)裝置來控制幾個(gè)(至少兩個(gè))可變幾何設(shè)備，從而減少了渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的部件數(shù)量，從而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。至少很大程度上避免了第二控制系統(tǒng)的重量、體積和成本，因?yàn)榈谝缓偷诙倔w的設(shè)備是通過同一個(gè)傳動(dòng)裝置來驅(qū)動(dòng)的。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，控制系統(tǒng)能夠使用一個(gè)傳動(dòng)裝置來控制兩個(gè)以上可變幾何設(shè)備。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，可變幾何設(shè)備是渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)幾個(gè)本體所共有的。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第一本體以可控制的旋轉(zhuǎn)速度驅(qū)動(dòng)，傳動(dòng)裝置由第一本體的旋轉(zhuǎn)速度來控制。這樣，第二本體的設(shè)備就通過傳動(dòng)裝置由第一本體的旋轉(zhuǎn)速度來控制。根據(jù)具體實(shí)施例，第一本體是高壓本體，第二本體為低壓本體。特別是，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括低壓壓縮器和高壓壓縮器，低壓壓縮器的可變幾何設(shè)備由高壓壓縮器的旋轉(zhuǎn)速度控制。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在帶有高壓本體和低壓本體的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，高壓本體的可變幾何設(shè)備位于低壓本體附近(例如，靠近高壓本體的上游側(cè))。根據(jù)這種情況下的一個(gè)具體實(shí)施例，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)為雙體(dual-body)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，帶有高壓本體和低壓本體。在這種情況下，優(yōu)選地，可變角度定子葉片級(jí)構(gòu)成了高壓本體的組成部分，第一設(shè)備由構(gòu)成渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)低壓本體組成部分的控制系統(tǒng)控制。根據(jù)這種情況下的一個(gè)具體實(shí)施例，葉片級(jí)包括多個(gè)葉片，每個(gè)葉片安裝成可在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)殼體上樞轉(zhuǎn)，以及圍繞殼體的控制環(huán)經(jīng)由杠桿連接到該級(jí)的每個(gè)葉片上，傳動(dòng)裝置能夠通過安裝在殼體上的傳動(dòng)構(gòu)件來帶動(dòng)該級(jí)的控制環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，可變幾何設(shè)備是渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣閥。該設(shè)備可以包括一個(gè)閥或多個(gè)排氣閥。例如，低壓壓縮器上的VBV型排氣閥。本發(fā)明的控制系統(tǒng)還可以適合控制各種類型的設(shè)備。除了上面介紹的設(shè)備外，可變幾何設(shè)備可特別包括如下其中一個(gè)或多個(gè)設(shè)備或構(gòu)成如下其中一個(gè)或多個(gè)設(shè)備的組成部分-帶比例開口的高壓壓縮器的排氣閥，(通常稱之為“過渡引氣閥”(TBV)或“啟動(dòng)引氣閥” (SBV))；-高壓壓縮器的通斷排氣閥(通常稱之為“操縱引氣閥”(HBV))；-用于低壓渦輪間隙控制的空氣流量調(diào)節(jié)閥(通常稱之為“低壓渦輪主動(dòng)間隙控制”(LPTACC))，或用于高壓渦輪間隙控制的空氣流量調(diào)節(jié)閥(通常稱之為“高壓渦輪主動(dòng)間隙控制”(HPTACC))。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在控制系統(tǒng)中，傳動(dòng)裝置包括一個(gè)活動(dòng)控制構(gòu)件，該控制構(gòu)件的位移將控制動(dòng)作傳遞給可變幾何設(shè)備?？刂茦?gòu)件可以(例如)包括作動(dòng)筒的支臂。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該傳動(dòng)裝置布置成通過改變第一設(shè)備傳動(dòng)范圍內(nèi)的參數(shù)來驅(qū)動(dòng)第一可變幾何設(shè)備，該傳動(dòng)裝置布置成通過改變第二設(shè)備傳動(dòng)范圍內(nèi)的同一參數(shù)來驅(qū)動(dòng)第二可變幾何設(shè)備。例如，上述傳動(dòng)裝置的參數(shù)可以是傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的位置。為此，該參數(shù)就可以是作動(dòng)筒支臂端部位置。因此，在這種情況下，改變?cè)搮?shù)就意味著移動(dòng)作動(dòng)筒支臂的端部或傳動(dòng)裝置工作端部位置。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)回行構(gòu)件，后者包括至少兩個(gè)支管并安裝成可在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)殼體上活動(dòng)，第一支管驅(qū)動(dòng)第一設(shè)備，第二支管驅(qū)動(dòng)第二設(shè)備。根據(jù)具體實(shí)施例，第二支管在其部分行程中帶動(dòng)第二設(shè)備傳動(dòng)部件旋轉(zhuǎn)，但在其剩余行程中則不帶動(dòng)它旋轉(zhuǎn)，所述部件在端部止動(dòng)塊處保持靜止不動(dòng)。根據(jù)具體實(shí)施例，傳動(dòng)部件是圍繞連接到殼體上的旋轉(zhuǎn)軸線活動(dòng)的杠桿，該杠桿的第一支臂與所述第二支管和所述端部止動(dòng)塊配合，第二支臂經(jīng)由滑動(dòng)接合構(gòu)件驅(qū)動(dòng)第二設(shè)備，構(gòu)成所述第二設(shè)備傳動(dòng)時(shí)的死行程(dead travel) 0當(dāng)傳動(dòng)參數(shù)在設(shè)備傳動(dòng)范圍之外的區(qū)域內(nèi)變化時(shí)，后者則未被傳動(dòng)裝置傳動(dòng)。傳動(dòng)裝置參數(shù)值的這種范圍構(gòu)成了所述設(shè)備的“死行程(dead travel)”，在此情況下，實(shí)際上沒有將任何動(dòng)作施加到有關(guān)設(shè)備上。在這個(gè)范圍內(nèi)，不論參數(shù)變化如何，傳動(dòng)裝置都不會(huì) (或不會(huì)明顯)作用于有關(guān)設(shè)備。根據(jù)具體實(shí)施例，滑動(dòng)接合構(gòu)件包括帶有長(zhǎng)方形孔的第一控制構(gòu)件，由第二控制構(gòu)件支撐的桿在這個(gè)孔中滑動(dòng)。根據(jù)具體實(shí)施例，杠桿的旋轉(zhuǎn)軸線可以沿著所述杠桿的第一支臂位移。根據(jù)具體實(shí)施例，第一控制構(gòu)件通過彈性機(jī)構(gòu)返回到對(duì)應(yīng)于第二支管和傳動(dòng)部件之間無配合的位置。根據(jù)具體實(shí)施例，第一設(shè)備的至少一部分傳動(dòng)范圍位于第二設(shè)備傳動(dòng)范圍之外。兩個(gè)設(shè)備傳動(dòng)范圍并不完全對(duì)應(yīng)，使得只有一個(gè)設(shè)備在公共區(qū)域外被驅(qū)動(dòng)，從而方便了由一個(gè)傳動(dòng)裝置來控制兩個(gè)可變幾何設(shè)備。根據(jù)具體實(shí)施例，第一和第二設(shè)備中其中一個(gè)的傳動(dòng)范圍完全置于另一個(gè)設(shè)備的傳動(dòng)范圍之內(nèi)。在這種情況下，各個(gè)設(shè)備可以同時(shí)在其公共區(qū)域內(nèi)被驅(qū)動(dòng)，根據(jù)設(shè)備特性，這樣就提供了方便。這種實(shí)施例可以提供更大的傳動(dòng)幅度。根據(jù)這種情況下的具體實(shí)施例，其中一個(gè)設(shè)備的傳動(dòng)范圍幅度要大大小于另一個(gè)設(shè)備傳動(dòng)范圍整個(gè)幅度；例如，它可以是這個(gè)范圍的不到20%或不到10%。這樣，當(dāng)帶有縮小了傳動(dòng)范圍的設(shè)備的范圍處于另一設(shè)備的范圍之內(nèi)時(shí)，該設(shè)備的控制動(dòng)作就只會(huì)使另一個(gè)設(shè)備的控制變化變小和/或不敏感。這種布置方便了采用一個(gè)控制系統(tǒng)對(duì)兩個(gè)設(shè)備的控制?？刂葡到y(tǒng)優(yōu)選布置成可使傳動(dòng)裝置參數(shù)在其傳動(dòng)范圍極限值之間的變化足以以足夠的幅度來驅(qū)動(dòng)所述設(shè)備。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，傳動(dòng)裝置和其中一個(gè)設(shè)備之間的連接包括分離裝置，能夠通過傳動(dòng)裝置在傳動(dòng)參數(shù)值范圍上分離該設(shè)備的傳動(dòng)動(dòng)作。因此，該參數(shù)值在有關(guān)設(shè)備傳動(dòng)范圍之外。于是，分離裝置可以儲(chǔ)備一部分傳動(dòng)范圍，以便用于僅控制另一個(gè)或另一些設(shè)備。 當(dāng)有關(guān)設(shè)備必須不受影響時(shí)，這可能是至關(guān)重要的，甚至當(dāng)其它受控設(shè)備中的其中一個(gè)的控制發(fā)生變化時(shí)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，控制系統(tǒng)還包括回行裝置，至少當(dāng)傳動(dòng)裝置參數(shù)在設(shè)備傳動(dòng)范圍之外的區(qū)域內(nèi)變化時(shí)，可使其中一個(gè)設(shè)備的控制構(gòu)件保持在預(yù)定位置。
本發(fā)明還涉及到裝有上述控制系統(tǒng)的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。


下面結(jié)合附圖，通過介紹渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)和本發(fā)明系統(tǒng)的最佳實(shí)施例，可以更好地理解本發(fā)明，參考附圖如下-圖1為根據(jù)已有技術(shù)控制可變角度定子葉片位置的系統(tǒng)的透視圖；-圖2為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，基于可變角度定子葉片的位置控制，壓縮器排氣閥位置控制裝置示意圖；圖示所述裝置的位置對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)(定子葉片打開，排氣閥關(guān)閉)；-圖3為發(fā)動(dòng)機(jī)中間轉(zhuǎn)速時(shí)該裝置的示意圖，所示定子葉片在關(guān)閉過程中，而排氣閥仍處于關(guān)閉狀態(tài)；-圖4為發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)行時(shí)同一設(shè)備的示意圖，所示為定子葉片關(guān)閉，排氣閥打開；-圖5和圖6為曲線圖，給出了根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速定子葉片和排氣閥的位置，所示為兩個(gè)設(shè)備打開和關(guān)閉范圍重疊和無重疊情況。
具體實(shí)施例方式眾所周知，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(在此用X-X軸線表示)包括(從上游至下游)風(fēng)扇、低壓壓縮器(所屬領(lǐng)域技術(shù)人員常指“助推器”)、高壓壓縮器、燃燒室、高壓渦輪、低壓渦輪和噴射氣體的噴管(圖中未示)。壓縮器和高壓渦輪固定到同一根軸上，稱之為高壓軸，因此屬于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓本體，而壓縮器和低壓渦輪固定到同一根軸上，稱之為低壓軸，因此屬于發(fā)動(dòng)機(jī)的低壓本體。下面，縮寫B(tài)P和HP分別表示低壓和高壓。高壓壓縮器包括至少一個(gè)級(jí)，該級(jí)由一圈動(dòng)葉片和一圈固定葉片(又稱之為定子葉片)構(gòu)成。每個(gè)級(jí)由徑向圍繞渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)X-X軸線布置的多個(gè)葉片構(gòu)成。在典型情況下， 高壓壓縮器包括多個(gè)級(jí)，動(dòng)葉片和固定葉片交替布置。這些葉片封閉在圓柱形殼體12內(nèi)， 后者以渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的軸線X-X為中心。在固定葉片之間，至少一個(gè)級(jí)10包括所謂的變角度葉片14。每個(gè)葉片14安裝成可圍繞軸線16 (或樞軸)樞轉(zhuǎn)，后者穿過殼體12。每個(gè)葉片14的角度位置可以通過驅(qū)動(dòng)其樞軸16轉(zhuǎn)動(dòng)來調(diào)節(jié)。可變角度葉片級(jí)10構(gòu)成了第一可變幾何設(shè)備，屬于高壓本體(因?yàn)槠鋵儆诟邏簤嚎s器)。該設(shè)備的可變參數(shù)是葉片14的角度；在典型情況下，所有葉片14都通過葉片14級(jí) 10的控制環(huán)22被同時(shí)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)?？刂骗h(huán)22呈整體環(huán)形；其圍繞殼體12，并以渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的軸線X-X為中心。通過控制環(huán)22圍繞渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)軸線X-X旋轉(zhuǎn)，從而以已知方式可獲得葉片14角度位置的同步修正。渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括第二可變幾何設(shè)備110。在典型情況下，是指VBV型排氣閥(如此處圖中所示)。該設(shè)備110的可變參數(shù)是排氣閥110的打開角度。該設(shè)備110屬于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的低壓本體。VBV閥110的作用就是排放該低壓壓縮器出口處的空氣，以減少該壓縮器在特定條件下運(yùn)行時(shí)工作不良的風(fēng)險(xiǎn)。顯然，眾所周知，第二設(shè)備110可以包括多個(gè)這樣的閥門。控制系統(tǒng)設(shè)置為控制可變角度葉片(第一設(shè)備10)級(jí)10的控制環(huán)22的轉(zhuǎn)動(dòng)，以及控制第二設(shè)備Iio的控制構(gòu)件115的位移。為此，控制系統(tǒng)包括傳動(dòng)裝置M，在該示例中，是指作動(dòng)筒對(duì)，該傳動(dòng)裝置機(jī)械地連接到第一設(shè)備10和第二設(shè)備110上，帶動(dòng)其運(yùn)轉(zhuǎn)。這樣，一個(gè)傳動(dòng)裝置M便可帶動(dòng)兩個(gè)截然不同本體的可變幾何設(shè)備10和110。為此，可變角度葉片14的每個(gè)樞軸16連接到控制連接桿18或杠桿18的一端，而其另一端鉸接至耳軸19周圍，而耳軸則固定到控制環(huán)22上并相對(duì)于控制環(huán)徑向延伸?？刂骗h(huán)包括至少一個(gè)端接頭27，延伸螺桿型的控制桿32的一端就固定到該端接頭上，該端接頭大致呈與控制環(huán)22切向延伸?？刂茥U32的另一端牢固地連接到所謂的傳動(dòng)(因?yàn)槠渲苯舆B接到傳動(dòng)裝置回行構(gòu)件26上，安裝成可在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的殼體12的組件觀上樞轉(zhuǎn)。更確切地說，傳動(dòng)回行構(gòu)件沈?yàn)門形?？刂茥U32固定到T形構(gòu)件的第一支管34的一端，作動(dòng)筒M的控制桿的端部以鉸接方式固定到T形構(gòu)件的傳動(dòng)支管42的端部，后者位于第一支管34的延伸端上。垂直于另外兩個(gè)的第二支管38完成另一個(gè)功能，如下所述。傳動(dòng)回行構(gòu)件26安裝成可圍繞在支管交叉處延伸的軸線50樞轉(zhuǎn)。傳動(dòng)裝置(作動(dòng)筒)M可以通過傳動(dòng)回行構(gòu)件沈帶動(dòng)可變角度葉片級(jí)10的控制環(huán)22轉(zhuǎn)動(dòng)，將作動(dòng)筒M的動(dòng)作傳遞給控制桿32，后者再將該動(dòng)作傳遞給控制環(huán)22，控制桿在平移(曲線)時(shí)牢牢固定到該控制環(huán)上。傳動(dòng)回行構(gòu)件沈和控制桿32是從傳動(dòng)裝置(作動(dòng)筒24)到控制環(huán)22的運(yùn)動(dòng)傳遞鏈的主要部件。作動(dòng)筒M通過電子控制裝置控制。其動(dòng)作取決于高壓壓縮器的旋轉(zhuǎn)速度N2。本發(fā)明介紹了一個(gè)可變角度葉片級(jí)，但是，顯然，其也可采用多個(gè)級(jí)來實(shí)施，這些級(jí)通常都通過第一回行構(gòu)件沈，稱之為傳動(dòng)回行構(gòu)件，和回行構(gòu)件沈’，稱之為第二回行構(gòu)件，經(jīng)由同步桿30驅(qū)動(dòng)?？刂葡到y(tǒng)還通過專用設(shè)備控制第二設(shè)備110的控制構(gòu)件115的位移?，F(xiàn)在參照?qǐng)D2到圖4，圖示了使用可變角度定子葉片的控制系統(tǒng)來驅(qū)動(dòng)排氣閥的裝置60?；匦袠?gòu)件沈在圍繞軸線50旋轉(zhuǎn)時(shí)是活動(dòng)的，可通過其第一支管34引起控制桿32 的位移，并可通過其第二支管38引起同步桿30的位移；另外，該構(gòu)件還通過其支管38帶傳動(dòng)部件65動(dòng)作。該傳動(dòng)部件65呈L形杠桿形狀，在圍繞與殼體12相連的第一軸線51旋轉(zhuǎn)時(shí)處于移動(dòng)狀態(tài)。該部件總是被彈性回行裝置返回(圖中未示)到第二支管38，在不與支管配合動(dòng)作時(shí)，置于端部止動(dòng)件64上。其中一個(gè)支臂能夠與第二支管38配合將回行構(gòu)件沈的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作傳遞給U形蹬形支架126，后者通過第二關(guān)節(jié)52固定到部件65的第二支臂上。U形蹬形支架1 縱向位移時(shí)，回行構(gòu)件沈會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，蹬形支架在位移時(shí)猶如一種桿在以滑動(dòng)方式移動(dòng)。蹬形支架126的兩個(gè)支管穿過可變幾何設(shè)備110的第一控制構(gòu)件115的任意一側(cè)，控制構(gòu)件控制可變幾何設(shè)備Iio沿箭頭A所示方向位移。這個(gè)控制構(gòu)件115呈矩形板形式，帶有長(zhǎng)方形孔124。蹬形支架126的兩個(gè)支管構(gòu)成了第二設(shè)備110的第二控制構(gòu)件， 兩個(gè)支管通過桿122連接，后者穿過長(zhǎng)方形孔124，并在孔中滑動(dòng)。
蹬形支架1 和桿122構(gòu)成了滑動(dòng)接合構(gòu)件120。傳動(dòng)裝置M經(jīng)由該滑動(dòng)接合構(gòu)件120帶動(dòng)第二設(shè)備110，滑動(dòng)接合構(gòu)件的滑動(dòng)限定了死行程(dead travel)D0實(shí)際上，只要桿122在長(zhǎng)方形孔124內(nèi)移動(dòng)，不被鎖定在孔的一端，控制構(gòu)件115就不會(huì)動(dòng)作，話句話說，傳動(dòng)裝置(作動(dòng)筒的動(dòng)作不會(huì)引起設(shè)備110控制構(gòu)件115任何動(dòng)作。在傳動(dòng)部件65上的回行構(gòu)件沈沒有動(dòng)作的情況下，彈簧112推回控制構(gòu)件115 并將第二設(shè)備110保持在對(duì)應(yīng)于排氣閥關(guān)閉位置的位置處。部件65的回行彈簧使得后者圍繞第二關(guān)節(jié)52旋轉(zhuǎn)，直到其與端部止動(dòng)件64相抵，后者限制了傳動(dòng)部件沿定子葉片關(guān)閉方向轉(zhuǎn)動(dòng)。然后，該傳動(dòng)部件通過上述彈性回行機(jī)構(gòu)保持與端部止動(dòng)件64相抵狀態(tài)。最后，如圖2到圖4所示，傳動(dòng)部件65呈L形狀，其兩個(gè)支臂在第一旋轉(zhuǎn)軸線51 處聯(lián)接。其第一支臂的長(zhǎng)度一即與回行構(gòu)件26支管38相配合的支臂一通過移動(dòng)與旋轉(zhuǎn)軸線的固定點(diǎn)而予以縮短。這種位移導(dǎo)致存在于回行構(gòu)件26轉(zhuǎn)動(dòng)和蹬形支架1 位移之間的齒輪傳動(dòng)動(dòng)作被修正。這種齒輪傳動(dòng)修正的幅度由行程B決定，旋轉(zhuǎn)軸線51沿該行程位移。參考圖5和圖6，可以看到可變角度葉片(圖中符號(hào)VSV)和排氣閥(圖中符號(hào) VBV)的相對(duì)打開規(guī)律是高壓本體旋轉(zhuǎn)速度N2的函數(shù)。曲線值越大，對(duì)應(yīng)的可變幾何設(shè)備 10，110打開的角度就越大。葉片VSV14的打開位置對(duì)應(yīng)于葉片允許流入高壓壓縮器3的最大空氣流量的位置；閥門VBV 110的打開位置對(duì)應(yīng)于閥門從低壓壓縮器處吸取最大空氣流
量的位置。在第一階段P1，在低速時(shí)，排氣閥VBV 110是打開的，而可變角度葉片VSV 14是關(guān)閉的。在第二階段P2，在中間速度時(shí)，閥VBV 110隨著高壓本體轉(zhuǎn)速N2的增加而逐漸關(guān)閉， 而葉片VSV 14則隨著高壓本體轉(zhuǎn)速N2的增加而逐漸打開；在第二階段P2結(jié)束時(shí)，閥VBV 110幾乎完全關(guān)閉，而葉片VSV 14則打開了大約三分之二。在第三階段P3，閥VBV 110最終關(guān)閉，而葉片VSV 14的打開隨著高壓本體轉(zhuǎn)速N2的增加而逐漸結(jié)束。這樣，兩個(gè)可變幾何設(shè)備10，110由高壓本體的轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)。特別是，屬于低壓本體的閥VBV 110由高壓本體的轉(zhuǎn)速N2來控制。這樣，就簡(jiǎn)化了打開規(guī)律的限定，保證了可變幾何設(shè)備打開和關(guān)閉之間的良好同步，因?yàn)檫@些打開和關(guān)閉取決于同一個(gè)參數(shù)即高壓本體的轉(zhuǎn)速N2。在圖5所示的方案Vl中，可變角度葉片VSV打開的同時(shí)，排氣閥VBV關(guān)閉，但是在之后結(jié)束，而在圖6所示的方案V2中，其只是在關(guān)閉后才開始。一個(gè)方案的選擇，以及排氣閥開始關(guān)閉的確切時(shí)刻，通過作用于位置和長(zhǎng)方形孔1 的長(zhǎng)度D來確定。該開口的延長(zhǎng)和縮短都會(huì)使得排氣閥的打開沿一個(gè)方向或另一個(gè)方向相對(duì)于可變角度葉片的關(guān)閉而移動(dòng)。如前所述，第一旋轉(zhuǎn)軸線51在傳動(dòng)部件65第一支臂上的位置在行程B范圍內(nèi)的調(diào)整，會(huì)引起回行構(gòu)件26轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的齒輪傳動(dòng)動(dòng)作的改變?？s短L形的臂，會(huì)增加傳動(dòng)部件65針對(duì)回行構(gòu)件沈特定旋轉(zhuǎn)動(dòng)作的轉(zhuǎn)動(dòng)，結(jié)果是排氣閥打開速度加快，圖6中VBV曲線反射點(diǎn)處的切線會(huì)更加垂直。相反，傳動(dòng)部件65第一支臂上的杠桿臂加大，圖6中曲線反射點(diǎn)處的切線則不會(huì)很垂直，排氣閥打開速度會(huì)更緩慢。為了說明控制系統(tǒng)1是如何工作的，圖2到圖4示出了該系統(tǒng)在三個(gè)位置的動(dòng)作情況，對(duì)應(yīng)于作動(dòng)筒M的最大、中間和最小伸展位置。在控制系統(tǒng)1中，作動(dòng)筒M的伸展就是該傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)參數(shù)。
下面，介紹高壓本體旋轉(zhuǎn)速度N2修正期間，定子葉片和排氣閥工作原理，以發(fā)動(dòng)機(jī)從全油門位置減速為例。在這個(gè)初始狀態(tài)(圖幻，作動(dòng)筒處于最大伸展位置；可變角度葉片14處于打開位置，排氣閥關(guān)閉。在傳動(dòng)部件65的彈性回行機(jī)構(gòu)的作用下，回行構(gòu)件沈的支管38遠(yuǎn)離傳動(dòng)部件65第一支臂，傳動(dòng)部件65與端部止動(dòng)塊64相抵。彈簧112將控制構(gòu)件115保持在對(duì)應(yīng)于排氣閥關(guān)閉的位置。從這個(gè)位置開始，作動(dòng)筒M的啟動(dòng)使得傳動(dòng)回行構(gòu)件沈轉(zhuǎn)動(dòng)，并在同步桿30的驅(qū)動(dòng)下，相應(yīng)地帶動(dòng)第二回行構(gòu)件26’轉(zhuǎn)動(dòng)?；匦袠?gòu)件沈圍繞組件觀上的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)而帶動(dòng)了控制桿32，后者又圍繞渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的軸線X-X沿一個(gè)方向或另一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)控制環(huán)22。如前所述，控制環(huán)22的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)經(jīng)由控制杠桿18引起級(jí)10葉片14角度位置的同步修正。隨著轉(zhuǎn)速的減小，回行構(gòu)件沈旋轉(zhuǎn)，直到其第二支管38與傳動(dòng)部件65的第一支臂接觸為止，如圖3所示，對(duì)應(yīng)于作動(dòng)筒M縮回期間的特定位置。隨著作動(dòng)筒M進(jìn)一步縮回，回行構(gòu)件沈開始圍繞其旋轉(zhuǎn)軸51轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)部件65， 從而沿箭頭A的方向推動(dòng)長(zhǎng)方形孔124內(nèi)的蹬形支架126的桿122。圖3所示的位置僅限于，其對(duì)應(yīng)于牢牢固定到蹬形支架1 上的桿122沿箭頭A方向(系指控制構(gòu)件115的傳動(dòng)方向)停止在孔1 端部的確切時(shí)刻，從這個(gè)位置，桿122開始帶動(dòng)可變幾何設(shè)備110的控制構(gòu)件(符號(hào)115)。相反，從作動(dòng)筒對(duì)縮回開始，而且就這個(gè)位置而言，控制構(gòu)件115不從其初始位置移動(dòng)(圖幻，盡管蹬形支架126在移動(dòng)。因此，作動(dòng)筒M在其初始位置(圖 2)和圖3的特定中間位置之間的傳動(dòng)范圍構(gòu)成了第二受控制設(shè)備110的死行程D。在這個(gè)動(dòng)作期間，定子的閥門逐漸關(guān)閉，而排氣閥則保持完全關(guān)閉。另一方面，從圖3所示的傳動(dòng)位置開始，作動(dòng)筒M的任何附加縮回動(dòng)作都會(huì)使得牢牢固定到蹬形支架1 上的桿122沿箭頭A方向?qū)⒖刂茦?gòu)件115推回，使得后者位移。在這個(gè)位置上進(jìn)一步回縮的作動(dòng)筒M的位置構(gòu)成了第二設(shè)備110的傳動(dòng)范圍。從而，打開排氣閥。根據(jù)傳動(dòng)部件65的杠桿臂的長(zhǎng)度所保留的調(diào)整范圍B，這個(gè)打開在一定程度上是逐漸的。此外，應(yīng)該注意的是，當(dāng)作動(dòng)筒對(duì)超過了這個(gè)傳動(dòng)位置開始點(diǎn)時(shí)，彈簧112會(huì)作為回行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，將控制構(gòu)件115保持在與桿122始終接觸狀態(tài)。這樣，超過死行程時(shí)，控制構(gòu)件115會(huì)在每一瞬間沿箭頭A方向或相反方向隨桿122的位移而動(dòng)作。相反，在滑動(dòng)接合構(gòu)件120的死行程內(nèi)，在傳動(dòng)部件65的彈性回行機(jī)構(gòu)的作用下，控制構(gòu)件115保持不動(dòng)， 如圖2和圖3所示“左側(cè)”位置。隨著旋轉(zhuǎn)速度繼續(xù)減小，作動(dòng)筒被控制到全縮回，對(duì)應(yīng)于排氣閥完全打開和定子葉片繼續(xù)關(guān)閉，直到完全關(guān)閉(圖4所示位置)。根據(jù)轉(zhuǎn)速N2從空轉(zhuǎn)速度開始增加，作動(dòng)筒M伸出并沿著與此前方向相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)回行構(gòu)件26。在其彈性回行構(gòu)件的作用下，傳動(dòng)部件65回到其端部止動(dòng)塊位置64，并帶動(dòng)蹬形支架126 —起返回。控制構(gòu)件115由于不再承受桿122的壓力，在彈簧112的作用下，與蹬形支架126 —起位移，啟動(dòng)排氣閥關(guān)閉步驟。控制構(gòu)件115的動(dòng)作繼續(xù)，直到彈簧112完全張開，然后，仍由傳動(dòng)部件彈性回行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的桿122沿長(zhǎng)方形孔124運(yùn)行，直到與該孔的另一端相抵為止。由傳動(dòng)部件65、蹬形支架1 和控制構(gòu)件115組成的組件繼續(xù)其行程，直到傳動(dòng)部件65的第一支臂抵住端部止動(dòng)塊64為止。
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在這個(gè)位置，排氣閥完全關(guān)閉。定子葉片的打開動(dòng)作繼續(xù)隨著回行構(gòu)件沈的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行，從這一刻起，回行構(gòu)件的動(dòng)作不再影響排氣閥的動(dòng)作。盡管本發(fā)明已經(jīng)通過幾個(gè)具體實(shí)施例進(jìn)行了介紹，但顯然，本發(fā)明并不僅限于所述實(shí)施例，本發(fā)明包含了所述裝置的所有等同技術(shù)和組合形式，只要它們?cè)诒景l(fā)明技術(shù)說明范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種控制渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)至少兩個(gè)可變幾何設(shè)備(10，110)的系統(tǒng)，所述渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括至少一個(gè)第一本體和第二本體，所述第一設(shè)備(10)為第一本體壓縮器的可變角度定子葉片級(jí)，在空轉(zhuǎn)時(shí)的閉合位置和高速時(shí)的打開位置之間移動(dòng)，所述第二設(shè)備(110)為第二本體壓縮器的至少一個(gè)排氣閥，在空轉(zhuǎn)時(shí)的打開位置和高速時(shí)的閉合位置之間移動(dòng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括可驅(qū)動(dòng)這兩個(gè)設(shè)備的傳動(dòng)裝置04)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，第一本體是高壓本體，第二本體是低壓本體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，傳動(dòng)裝置04)由渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)其中一個(gè)本體的旋轉(zhuǎn)速度控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，傳動(dòng)裝置04)由高壓本體的旋轉(zhuǎn)速度控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，傳動(dòng)裝置04)帶動(dòng)回行構(gòu)件 ( )，后者包括至少兩個(gè)支管并安裝成可在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)殼體(1 上移動(dòng)，第一支管(34)驅(qū)動(dòng)第一設(shè)備(10)，第二支管(38)驅(qū)動(dòng)第二設(shè)備(110)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，第二支管(38)在其部分行程中帶動(dòng)第二設(shè)備(110)的傳動(dòng)部件(6 轉(zhuǎn)動(dòng)，但在其剩余行程中并不驅(qū)動(dòng)后者，所述部件(65)在端部止動(dòng)塊(64)上保持靜止不動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，傳動(dòng)部件(6 是一個(gè)圍繞固定到殼體(1 上的旋轉(zhuǎn)軸線(51)活動(dòng)的杠桿，該杠桿的第一支臂用來與所述第二支管(38) 配合，以及與所述端部止動(dòng)塊(64)配合，第二支臂經(jīng)由滑動(dòng)接合構(gòu)件(120)帶動(dòng)第二設(shè)備 (110)，在所述第二設(shè)備傳動(dòng)過程中形成死行程。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，滑動(dòng)接合構(gòu)件(120)包括帶有長(zhǎng)方形孔(124)的第一控制構(gòu)件(115)，由第二控制構(gòu)件(126)支撐的桿(122)在該長(zhǎng)方形孔內(nèi)滑動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，杠桿(65)的旋轉(zhuǎn)軸線(51)可沿著所述杠桿(6 的第一支臂位移。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，第一控制構(gòu)件(115)通過彈性機(jī)構(gòu)(11 返回到對(duì)應(yīng)于第二支管(38)和傳動(dòng)部件(6 之間無配合的位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求4到9中任意一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，第二設(shè)備(110)的傳動(dòng)范圍在第一設(shè)備(10)的工作范圍之內(nèi)。
12.一種渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及控制渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的至少兩個(gè)可變幾何設(shè)備(10，110)的系統(tǒng)，所述渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括至少一個(gè)第一本體和第二本體，所述第一設(shè)備(10)為第一本體壓縮器的可變角度定子葉片級(jí)，在空轉(zhuǎn)時(shí)的閉合位置和高速時(shí)的打開位置之間移動(dòng)；所述第二設(shè)備(110)為第二本體壓縮器的至少一個(gè)排氣閥，在空轉(zhuǎn)時(shí)的打開位置和高速時(shí)的閉合位置之間移動(dòng)。傳動(dòng)裝置通過傳動(dòng)構(gòu)件(65)驅(qū)動(dòng)第二設(shè)備，傳動(dòng)構(gòu)件在傳動(dòng)裝置的部分行程上被驅(qū)動(dòng)，而在行程的其余部分在端部止動(dòng)塊(64)上表現(xiàn)為靜止。該傳動(dòng)裝置通過滑動(dòng)接合構(gòu)件(120)提供該第二設(shè)備傳動(dòng)過程中的死行程。
文檔編號(hào)F01D17/20GK102171415SQ200980138751
公開日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2009年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月30日
發(fā)明者巴普蒂斯特·貝努特·科洛特, 布魯諾·羅伯特·加利 申請(qǐng)人:斯奈克瑪