专利名称：可变位置导向叶片致动系统和方法
技术领域：
所公开的发明涉及用于致动涡轮发动机中的可变位置导向叶片的系统和方法。 更具体而言，本发明涉及通过移动与多个可变位置导向叶片处于可操作连通的结构件 (structure)来致动可变位置导向叶片。涡轮发动机的叶片的空气动力效率是发动机的总运行效率中的重要因素。操作员 使叶片转动力图在涡轮机的不同的功率调定(power setting)下改进空气动力性能。在工 业中，改进涡轮发动机中的多个叶片的转动的控制和精确度的系统和方法对于操作员来说 具有价值。
发明内容
本文中公开了一种涡轮可变位置导向叶片致动系统。该系统包括多个可变位置 导向叶片；多个致动器，并且各致动器与多个可变位置导向叶片中的一个处于可操作连通； 以及至少一个与多个致动器中的多个处于可操作连通且可平行于涡轮的轴线而移动的结 构件。本文中还公开了一种致动多个涡轮可变位置导向叶片的方法。该方法包括在平 行于涡轮的轴线的方向中移动结构件；以及转动多个与结构件处于可操作连通的涡轮可变 位置导向叶片。
下文的描述不应被视为以任何方式起限制作用。关于附图，相似元件相似地被编 号图1示出了本文中所公开的涡轮可变位置导向叶片致动系统的局部透视图；图2示出了沿着箭头2-2所剖开的图1的涡轮可变位置导向叶片致动系统的一部 分的截面图；图3示出了本文中所公开的备选的可变位置导向叶片致动系统的局部透视图；以 及图4示出了本文中所公开的另一个备选的可变位置导向叶片致动系统的局部透 视图。部件清单10 涡轮可变导向叶片致动系统14 可变导向叶片18 杆22 板26 涡轮30 轴承34 壳体38 销42 槽46 套管50 壁 部210 涡轮可变导向叶片致动系统312A-C级(stage) 222 板310 涡轮可变导 向叶片致动系统322 板
具体实施例方式本文中通过参看附图举例而非起限制作用来介绍所公开的装置和方法的一个或 多个实施例的详细描述。涡轮发动机(例如，用于发电的燃气涡轮发动机)例如具有静导向叶片和转动导 向叶片。在涡轮的运行期间，压缩的空气流经这两种类型的导向叶片。涡轮的性能可尤其 取决于静导向叶片的角度而变化。然而，在不同的运行状态期间，可优选不同的导向叶片角 度。因而，具有这样的导向叶片(即，其中，导向叶片的角度是可变的)对涡轮操作员来说 具有益处。下文将详细描述用于调节可变的导向叶片的系统和方法。参看图1，示出了本文中所公开的涡轮可变位置导向叶片致动系统10的实施例。 系统10包括多个带有致动器18的可变位置导向叶片14，该致动器18在本文中示为杆、附接至每一个可变位置导向叶片14 ；和至少一个结构件22，该结构件22在本文中示为板、与 多个杆18相接合。板22构造成在与涡轮26的轴线平行的方向中移动，以引起与板22相 接合的各杆18的旋转运动，并且从而使附接至杆18的可变位置导向叶片14转动。参看图2，显示了沿着箭头2-2穿过图1的板22、杆18以及可变位置导向叶片14 中的一个的截面图。轴承30转动地把各可变位置导向叶片14安装至涡轮26的壳体34。 销38自各杆18延伸以与板22的槽42相接合。可选地，套管46可转动地与各销38相接 合，以减少销38和槽42的壁部50之间的摩擦接合。通过平行于涡轮26的轴线而移动板22，可降低在使板22相对于涡轮26周向移 动的典型的系统中所发生的横向或径向不稳定性(视具体情况而定)。与典型系统相比， 本文中所公开的实施例除了减少套管46和板22之间的摩擦之外，还可更容易地控制可变 位置导向叶片14的旋转运动的精确度。这种控制的简易性是由于与板的周向运动相比，板 22的线性运动和可变位置导向叶片14的旋转运动之间的偏移减少。在将在下文所描述的 备选实施例中可保持这种控制精确度。参看图3，示出了本文中所公开的带有板222的涡轮可变位置导向叶片致动系统 210的一个备选实施例。不同于上文中所示与少数杆18起作用地相接合的板22，板222形 成周长上(perimetrically)围绕涡轮26的相当大的部分的环形物。实际上，板222可为 环绕壳体34且致动所有杆18的连续的环形物，或被分割以致动所期望的任意选择的数目 的杆18。为了装配和拆卸目的，将板222分为至少两部分(各自环绕壳体34的近一半)可 为有利的。参看图4，示出了本文中所公开的带有板322的可变位置涡轮导向叶片致动系统 310的又一个备选实施例。板322是结构件22的变型。板322构造成同时致动多个级上 的杆18。板322致动来自涡轮26的不同级312A、312B以及312C的可变位置导向叶片14。 这样的“成组”系统可显著地简化所需用于同时致动多个可变位置涡轮导向叶片的联接。例 如，两个或更多级可被“成组”到一起形成一个或更多的“组”。“成组”系统的这种变型也可 用于板222。虽然已参照示例性的实施例或多个实施例描述本发明，但本领域中的技术人员将 理解的是，在不背离本发明的范围的情况下，可进行各种变化并且可用等同物替代其中的 元件。另外，可进行许多改型以使特定的情形或材料适合本法明的教导，而不背离本发明的 本质范围。因此，意图是，本发明不限于如用于实施本发明而计划的最佳模式所公开的具体 实施例，但是本发明将包括落在权利要求的范围内的所有实施例。同样，在附图和描述中， 已有本发明的所公开的示范性的实施例，并且，尽管已可使用专用术语，但除非另做说明这 些专用术语只以一般的且描述性的意义而使用并且不用于限制的目的，因此，未如此地限 制本发明的范围。再者，第一、第二等术语的使用不表示任何顺序或重要性，而是术语第一、 第二等用来将一个元件与另一个区分开。此外，一、一个等术语的使用不表示数量的限制， 而是表示存在至少一个所提及的物件。
权利要求
一种涡轮可变位置导向叶片致动系统(10)，包括多个可变位置导向叶片(14)；多个致动器(18)，各致动器(18)与所述多个可变位置导向叶片(14)中的一个处于可操作连通；以及至少一个结构件(22)，所述至少一个结构件(22)与所述多个致动器(18)中的多个处于可操作连通、可平行于涡轮(26)的轴线而移动。
2.根据权利要求1所述的涡轮可变位置导向叶片致动系统(10)，其特征在于，所述至 少一个结构件(22)包括多个销(38)，各销(38)与致动器处于可操作连通。
3.根据权利要求2所述的涡轮可变位置导向叶片致动系统(10)，其特征在于，各销 (38)具有转动地安装在其上的套管(46)。
4.根据权利要求2所述的涡轮可变位置导向叶片致动系统(10)，其特征在于，所述多 个致动器(18)的每一个包括可容纳所述多个销(38)中的一个的槽(42)。
5.根据权利要求1所述的涡轮可变位置导向叶片致动系统(10)，其特征在于，所述至 少一个结构件(22)成弓形并且与所述涡轮(26)的壳体(34)基本上同心。
6.根据权利要求1所述的涡轮可变位置导向叶片致动系统(10)，其特征在于，所述至 少一个结构件(22)在平行于所述涡轮(26)的轴线的方向中的运动引起与所述至少一个结 构件(22)处于可操作连通的各致动器(18)的转动。
7.根据权利要求6所述的涡轮可变位置导向叶片致动系统(10)，其特征在于，各致动 器(18)的转动引起与各致动器(18)处于可操作连通的所述可变位置导向叶片(14)中的 一个的转动。
8.根据权利要求1所述的涡轮可变位置导向叶片致动系统(10)，其特征在于，所述多 个致动器(18)为多个杆(18)。
9.根据权利要求1所述的涡轮可变位置导向叶片致动系统(10)，其特征在于，所述多 个可变位置导向叶片(14)来自所述涡轮(26)的多于一个的级(312A-C)。
10.一种致动多个可变位置导向叶片(14)的方法，包括在平行于涡轮(26)的轴线的方向中移动结构件(22)；和转动多个与所述结构件(22)处于可操作连通的涡轮可变位置导向叶片(14)。
全文摘要
本发明涉及可变位置导向叶片致动系统和方法，具体而言，本文中公开了一种涡轮可变位置导向叶片致动系统(10)。该系统(10)包括多个可变位置导向叶片(14)；多个致动器(18)，并且各致动器(18)与多个可变位置导向叶片(14)中的一个处于可操作连通；以及至少一个与多个致动器(18)中的多个处于可操作连通且可平行于涡轮(26)的轴线而移动的结构件(22)。
文档编号F01D17/16GK101922316SQ20101000381
公开日2010年12月22日 申请日期2010年1月6日 优先权日2009年1月6日
发明者S·布哈特纳加 申请人:通用电气公司