专利名称：用于调节燃气涡轮发动机的流体流的方法和装置的制作方法
技术领域：
本示范性实施例大体涉及燃气涡轮发动机，且更具体而言，涉及 用来调节用于燃气涡轮发动机的流体流的阀组件。
背景技术：
燃气涡轮发动机典型地包括压缩机、燃烧器和至少一个涡轮。压 缩机可压缩空气，该压缩空气可与燃料混合并引向燃烧器。然后，混 合物可被点燃，以便产生热的燃烧气体，并且可将燃烧气体引向涡轮。 涡轮可从燃烧气体吸取能量，用于给燃烧器提供动力，以及产生有用 功来推动飞行器飞行或向负载如发电机提供动力。
燃气涡轮发动机典型地包括绕压缩机和涡轮沿周向地延伸的发 动机壳体。在至少一些公知的发动机中，多个联接到壳体外表面上的 导管和阀用来从发动机的 一个区域引导流体流，以便在发动机的另一 个区域内使用或用于向外排气。例如，这样的导管和阀可形成环境控
制系统(ECS)的一区段。
至少 一些公知的阀组件用来控制处于高温和/或高压的流体流。这 样的阀组件包括联接在导管相邻区段之间的大致圆柱形的阀体。阀体 包括可选择性地定位以控制穿过阀的流体流的阀密封机构。更具体而 言，至少一些公知的阀包括活塞/圆柱体装置，该活塞/圆柱体装置定 位在阀体外部并且联接到阀密封机构上，以提供选择性地定位阀密封 机构所需的原动力。
因为活塞/圆柱体装置与主阀体偏置，故阀组件的重心典型地距阀 体的中心轴线成一定距离。这样的重力偏心可在发动机运行期间使得 弯曲应力施加到阀组件、邻接的管路和支承托架上。根据应用，活塞/圆柱体装置的物理尺寸和重量还可在发动机设计的导管路线安排期 间产生困难。
一些公知的阀组件试图通过在导管中包括通向阀密封机构的弯 曲部来克服这些问题。这种变化的意图是使阀密封机构垂直于活塞定 向，并且使传递力的销垂直于活塞行进方向定向。然而，这种设计需 要使用位于活塞和阀密封机构之间的叉形架装置。该叉形架可引起振 动模式，具有最终不可接受的联接磨损问题或部件应力。该叉形架还 包括用于连接销的槽，这会使污垢和湿气进入促动器腔。
发明内容
在一个示范性实施例中，阀组件可包括具有轴线的本体以及附接 到该本体用于使流体经由其流过的流管，该流管具有第一弯曲部和第 二弯曲部。阀组件可进一步包括附接到具有垂直于轴线的轴的流管上 的阀，以及附接到本体和轴上且平行于轴线的活塞。
在另 一个示范性实施例中，阀组件可包括具有轴线的本体和附接 到本体上用于使流体经由其流过的流管。阀组件可进一步包括附接到 具有大体垂直于轴线的轴的流管上的阀，该轴与平行于其的平面偏置 并且穿过轴线。
图1是示范性燃气涡轮发动机的仰视图。
图2是阀组件的一个示范性实施例的透视图。 图3是阀组件的一个示范性实施例的外部的分解4见图。 图4是阀组件的一个示范性实施例的内部的分解视图。 图5是阀组件的一个示范性实施例的侧视图。 图6是沿着图5中截面线6-6所截取的阀组件的一个示范性实施 例截面一见图。
图7是显示了用于调节流体流的方法的 一个示范性实施例的流程
5图。
零件清单
100燃气涡轮发动机102导管
104阀组件106压缩机
108燃烧器110涡轮
112涡轮114风扇组件
116瞬时放气系统118第一本体
120第二本体122流管
124支承件126第一端部
127第二端部128入口部分
130入口132出口部分
133出口134阀
136轴138轴承组件
140活塞组件142活塞
144端口146密封件
148促动腔150活塞杆
151套管152活塞杆U形夹
154连杆臂156销
157销158轴曲柄臂
164活塞杆165套管
166活塞杆U形夹168连杆臂
170轴曲柄臂172 第一弯曲部174第二弯曲部176传感器
178L托架200步骤
202步骤204步骤
206步骤208步骤
210步骤212步骤
6214 步骤
具体实施例方式
图1是燃气涡轮发动机100的仰视图，该燃气涡轮发动机具有可 包括一个或多个阀组件104的多个导管102。发动机100包括压缩机 106、燃烧器108和涡轮110。发动机100还可包括虚线示出的附加的 涡轮112和风扇组件114。在一个示范性实施例中，导管102和阀组 件104可形成瞬时放气系统116的一部分。更具体而言，导管102和 岡组件104有助于从发动机100的一个区域分别引导和控制处于高温 和/或高压下的流体流而在另一个区域中使用。例如，在一个示范性实 施例中，流过导管102和阀组件104的流体具有大于800° F的工作 温度和/或大于300PSI的工作压力。
现在参考图2至图6,阀组件104可包括第一本体118,该第一 本体可部分或完全地围绕第二本体120。第一本体118和第二本体120 可为环状结构，用于容纳或支承阀组件104的构件。流管122可由支 承件124支承在第二本体120内。第一本体118、第二本体120和流 管122可具有现有技术中公知的任何直径，并且可具有始终相同的直 径或在沿着它们的长度在一个点或多个点处变化。支承件124可以是 现有技术中公知的任何结构，其将允许流管122因流经流管122的流 体温度和压力的变化而膨胀和收缩，并且允许支承因振动引起的负 荷。在一个示范性实施例中，支承件124为金属薄板的成形件，其可在 第一端部126处附接到第二本体120上且在第二端部127处附接到流 管122上。在一个示范性实施例中，支承件124可形成为两件或多件， 其中 一件附接在第二本体120的入口侧，另 一件则附接在第二本体120 的出口侧。
流管122可包括具有入口 130的入口部分128和具有出口 133的 出口部分132,该入口用于接收流经流管122的流体，该出口用于向 流管122的下游输送流体。阀134安方欠在流管122中。阀134可以是现有技术中公知的任何类型。在一个示范性实施例中，阀134是蝶形 阀。阀134可选择性地定位在打开位置、关闭位置以及其间的任何位 置。轴136可将阀134连接到流管122上并且选择性地定位阀134。
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寿由丄jo 口j牙o^j化j丄j4 ^1"且逃1^年田芍、5且'|卞丄)。迁4安:5'j》Tu^' 122上。寿由]36 可大致垂直于第一本体118和第二本体120的轴线。轴136也可与平 行于轴136并且穿过第一本体118和第二本体120的中心的平面偏置。
活塞组件140可用于促动轴136和阀134。活塞142可安放在第 一本体118与第二本体120之间。端口 144可连接到第一本体118上， 用于向活塞142提供促动流体。端口 144可定位成使得流体的压降可 最大限度地减小。多个密封件146可安放在活塞142附近，用于密封 促动腔148。促动腔148可填充有促动流体，用以促动阀134。活塞 142可连接到活塞杆150上。套管151可围绕所述活塞杆150安放。 套管151可引导和密封活塞杆150。活塞杆U形夹152可在与活塞142 相反的一端安放在活塞杆150上。活塞142、活塞杆150、套管151 和活塞杆U形夹152可布置成以便平行于第一本体118和笫二本体 120的轴线。连杆臂154可在一端由销156连接到活塞杆U形夹150 上，并且在另一端由销157连接到轴曲柄臂158上。轴曲柄臂158可 连接到轴136的一端上。轴曲柄臂158可连接成使得轴136当轴曲柄 臂158旋转时而旋转。活塞组件140可具有与活塞杆150成180度安 放的第二活塞杆164，使得围绕活塞142的活塞力平衡。活塞杆164 可以上述的类似布置而连接到活塞142上。套管165、活塞杆U形夹 166、连杆臂168和轴曲柄臂170可与活塞杆164相关联。活塞杆150、 164分别可将活塞142的直线力转换成轴136处的旋转力，致使轴136 旋转，从而使得阀134根据活塞142的运动而打开或关闭。
流管122可包括第一弯曲部172和第二弯曲部174。第一弯曲部 172可允许轴136定位成使得该轴与经过活塞杆150和164的平面偏 置。第二弯曲部174可允许阀134在活塞杆150和164之间居中。这 可允许轴曲柄臂158和170与活塞4干150和164大致对准。这样的布置可允许在轴136与活塞杆150、 164之间的直接连接，而不需要叉 形架组件。
传感器176可邻近活塞组件140安放。传感器176可安放成使其 感测活塞142的位置，以便将有关阀134的位置反馈给发动机。可使 用现有技术中公知的任何位置传感器。在一个示范性实施例中，可使 用线性可变差动传感器(LVDT)。传感器176可利用L托架178而附接 到活塞杆150、 164。应当注意，可使用任何附接布置，只要传感器可 才企测活塞142的位置。
如图7中所示，在使用期间，流体在步骤200可流经流管122的 入口 130。在步骤202，流体可在流管122内在第一弯曲部172处改 变方向。在步骤204,流体可在流管122内在第二弯曲部174处第二 次改变方向。在步骤206,促动流体可/人端口 144流到促动腔148。 可使用现有技术中公知的任何促动流体。在步骤208,促动流体将使 得活塞142朝阀134轴向移动。在步-豫210，活塞杆150、 164和活塞 杆U形夹152、 166也将随着活塞142的运动而朝阀134轴向移动。 在步骤212,直线力可进一步通过连杆臂154、 168传递到轴曲柄臂 158、 170。在步骤214,轴曲柄臂157、 170的直线力将作为旋转力传 递到轴136，从而使得轴136和所附接的阀134旋转。阀134可被促 动，以从打开变化到关闭，从关闭变化到打开或变化到打开和关闭之 间的一定位置。第二端口 180可将促动流体提供到促动腔148，使得 端口 144用作出口，致使阀134关闭。阀134可由于多个原因而被促 动，包括但不限于失速条件、将高压流重新分配到发动机的后部，将 较低的入口压力重新分配到燃烧器、发动机抗结冰、翼片抗结水、控 制叶尖间隙、将空气提供到飞机上的环境控制系统和/或辅助动力单元 或其任意组合。初始位置可以是或打开或关闭的。由于活塞142、活 塞杆150、活塞杆U形夹152、连杆臂154和轴曲柄臂158是轴向对 准的，故传递到轴和阀上的力可更为直接和平衡，从而减小了施加到 阀上的瞬时力。本书面描述公开了示范性实施例，包括最佳方式，使得任何本领 域的技术人员能够制造和使用该示范性实施例。可取得专利的范围由 权利要求来限定，并且可包括本领域技术人员所想到的其它示例。如 果这些其它示例不具有不同于权利要求的文字语言的结构性元件，或 者如果它们包括与权利要求的文字语言无实质性区别的等同结构性 元件，则这样的其它示例也视为落在权利要求的范围内。
权利要求
1. 一种阀组件(104)，包括具有轴线的本体(120)；附接到所述本体(120)上用于使流体经由其流过的流管(122)，所述流管(122)具有第一弯曲部(172)和第二弯曲部(174)；附接到所述流管(122)上的阀(134)，所述流管(122)具有垂直于所述轴线的轴(136)；以及附接到所述本体(120)和所述轴(136)上的活塞(142)，所述活塞(142)平行于所述轴线。
2. 根据权利要求1所述的阀组件(104),其特征在于，所述阀组 件(104)还包括安放在所述活塞(142)与所述轴(136)之间的活塞杆(150)。
3. 根据权利要求2所述的阀组件(104)，其特征在于，所述阀组 件(104)还包括安放在所述活塞杆(150)的一端处的活塞杆U形夹(152)。
4. 根据权利要求3所述的阀组件(104)，其特征在于，所述阀组 件(104)还包括安放在所述活塞杆(150)与所述轴(136)之间的连杆臂(154)。
5. 根据权利要求4所述的阀组件(104),其特征在于，所述轴(136) 具有轴曲柄臂(158),以及所述连杆臂(154)在所述活塞杆U形夹(152) 与所述轴曲柄臂(l 58)之间延伸。
6. 根据权利要求5所述的阀组件(104)，其特征在于，所述活塞 杆(150)、连杆臂(154)和轴曲柄臂(158)平4亍于所述轴线。
7. 根据权利要求6所述的阀组件(104)，其特征在于，所述阀组 件(104)还包括附接到所述活塞杆(150)上用于检测所述活塞(142)的位置的传感 器(176)。
8. 根据权利要求1所述的阀组件(104),其特征在于，所述阀组 件(104)还包括安放在所述本体(120)与所述活塞(142)之间的促动腔(148)。
9. 根据权利要求8所述的阀组件(104)，其特征在于，所述阀组 件(104)还包括附接到所述本体(120)上并且与所述促动腔(148)成流体连通的端 口(144)。
10. 根据权利要求1所述的阀组件(104)，其特征在于，所述阀组 件(104)还包括安放在所述本体(120)与所述流管(122)之间的支承件(124)。
全文摘要
本发明涉及用于调节燃气涡轮发动机的流体流的方法和装置。具体而言，一种阀组件(104)可包括具有轴线的本体(120)和附接到该本体(120)上用于使流体经由其流过的流管(122)，该流管(122)具有第一弯曲部(172)和第二弯曲部(174)。阀组件(104)可进一步包括附接到具有垂直于该轴线的轴(136)的流管(122)上的阀(134)，以及附接到本体(120)和轴(136)上且平行于该轴线的活塞(142)。
文档编号F02C9/16GK101520003SQ20091012810
公开日2009年9月2日 申请日期2009年2月27日 优先权日2008年2月29日
发明者M·D·斯温福德 申请人:通用电气公司