包括用于改變運(yùn)動構(gòu)件的共振頻率的裝置的渦輪機(jī)的運(yùn)動構(gòu)件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種航空器渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子(10)，所述轉(zhuǎn)子具有主軸線(A)，所述轉(zhuǎn)子包括：裝置(14)，其用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)子(10)的旋轉(zhuǎn)速度低于或高于預(yù)定的旋轉(zhuǎn)速度來更改所述轉(zhuǎn)子(10)的臨界速度；部件(16)，其能夠根據(jù)所述轉(zhuǎn)子(10)的旋轉(zhuǎn)速度低于高于所述預(yù)定的旋轉(zhuǎn)速度而占據(jù)第一狀態(tài)或第二狀態(tài)，所述部件(16)的每個狀態(tài)對應(yīng)于所述轉(zhuǎn)子(10)的臨界速度；以及驅(qū)動裝置(18)，其用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)子(10)的旋轉(zhuǎn)速度，將所述部件(16)驅(qū)動成所述部件的兩個狀態(tài)中的一個或另一個，其特征在于，用于更改所述轉(zhuǎn)子(10)的臨界速度的裝置(14)還包括部件(38)，所述部件與所述驅(qū)動裝置(18)接合并且能夠在兩個穩(wěn)定形態(tài)中的一個與另一者之間彈性變形，所述兩個穩(wěn)定形態(tài)中的每一個對應(yīng)于所述部件(16)的狀態(tài)。
【專利說明】
包括用于改變運(yùn)動構(gòu)件的共振頻率的裝置的渦輪機(jī)的運(yùn)動構(gòu)件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明提出一種航空器渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子包括用以根據(jù)渦輪機(jī)的操作狀況更改轉(zhuǎn)子的臨界速度的裝置。臨界速度限定為轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率與共振頻率之間的一致。
【背景技術(shù)】
[0002]渦輪機(jī)的運(yùn)動構(gòu)件比如渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子具有其特定的臨界速度。當(dāng)轉(zhuǎn)子以非常接近該臨界速度的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子的振動逐漸增大，這對渦輪機(jī)的效率有害。
[0003]用以限制這些振動的已知的解決方案包含將轉(zhuǎn)子經(jīng)由減震裝置連接至渦輪機(jī)的定子。
[0004]其他已知的解決方案包含減少轉(zhuǎn)子以接近臨界速度的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)的時間。為了實現(xiàn)該目的，迅速地實施轉(zhuǎn)子的加速或減速，這具有對轉(zhuǎn)子和整個渦輪機(jī)組件施加高的機(jī)械應(yīng)力的缺點。
[0005]這些解決方案僅部分地有效，這是由于當(dāng)轉(zhuǎn)子以接近轉(zhuǎn)子的臨界速度旋轉(zhuǎn)時，其仍然使渦輪機(jī)遭受顯著振幅的振動。
[0006]文獻(xiàn)US-2005/152626描述一種用于更改轉(zhuǎn)子的導(dǎo)向軸承支撐件的臨界速度的裝置，該導(dǎo)向軸承支撐件包括結(jié)合的具有不同剛度的兩個機(jī)械結(jié)構(gòu)件以支撐該軸承，兩個機(jī)械結(jié)構(gòu)件的特定的共振頻率不同。該支撐件還包括用于更改結(jié)構(gòu)件相對于彼此的角度位置，使得支撐件的臨界速度等于結(jié)構(gòu)件的兩個臨界速度中的一個或另一個的裝置。
[0007]因此，該文獻(xiàn)描述一種需要控制構(gòu)件的裝置，該控制構(gòu)件觸發(fā)兩個結(jié)構(gòu)件的相對角度位置的改變。
[0008]本發(fā)明的目的是提出一種轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子能夠以與轉(zhuǎn)子的臨界速度始終不同的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明提出一種航空器渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子具有主軸線，所述轉(zhuǎn)子包括裝置，所述裝置用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度低于或高于第一臨界速度與第二臨界速度之間的預(yù)定的旋轉(zhuǎn)速度，而在所述第一臨界速度與所述第二臨界速度之間更改所述轉(zhuǎn)子的臨界速度，
[0010]用于更改所述轉(zhuǎn)子的臨界速度的所述裝置包括:
[0011]-部件，所述部件能夠根據(jù)所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度低于高于所述預(yù)定的旋轉(zhuǎn)速度而占據(jù)第一狀態(tài)或第二狀態(tài)，所述部件的每個狀態(tài)對應(yīng)于所述轉(zhuǎn)子的臨界速度，和
[0012]-驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動裝置用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度將所述部件朝向該部件的兩個狀態(tài)中的一個或另一者驅(qū)動，
[0013]其特征在于，用于更改所述轉(zhuǎn)子的臨界速度的裝置還包括與所述驅(qū)動裝置接合并且能夠在兩個穩(wěn)定形態(tài)中的一個與另一個之間彈性變形的部件，所述兩個穩(wěn)定形態(tài)中的每一個對應(yīng)于所述部件的狀態(tài)。
[0014]在操作期間，渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子的臨界速度的更改允許當(dāng)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度接近臨界速度中的一個時從臨界速度切換至另一速度。
[0015]這防止轉(zhuǎn)子以對應(yīng)于其臨界速度的速度旋轉(zhuǎn)，因此，限制了渦輪機(jī)內(nèi)的機(jī)械應(yīng)力。此外，可以快速地實現(xiàn)切換。
[0016]優(yōu)選地，所述部件由例如柔性反轉(zhuǎn)籠的系統(tǒng)組成，所述柔性反轉(zhuǎn)籠根據(jù)所述部件處于該部件的兩個操作狀態(tài)中的一個或另一個，對用于更改所述轉(zhuǎn)子的臨界速度的所述裝置提供靈活度或不提供靈活度。
[0017]優(yōu)選地，所述驅(qū)動裝置包括至少一個致動構(gòu)件，所述至少一個致動構(gòu)件可移動地安裝，并且當(dāng)所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度高于所述預(yù)定的旋轉(zhuǎn)速度時能夠在離心作用下徑向移動。
[0018]優(yōu)選地，所述驅(qū)動裝置包括插入件，所述插入件能夠沿著所述轉(zhuǎn)子的主軸線移動并且所述插入件能夠與所述部件聯(lián)接以改變所述部件的狀態(tài)。
[0019]優(yōu)選地，所述驅(qū)動裝置包括用于將所述致動構(gòu)件的徑向移動轉(zhuǎn)換為所述插入件的軸向移動的裝置。
[0020]優(yōu)選地，用于轉(zhuǎn)換所述致動構(gòu)件的徑向移動的所述裝置包括面向彼此且相對于彼此運(yùn)動的兩個回轉(zhuǎn)部分，所述致動構(gòu)件定位在所述兩個回轉(zhuǎn)部分之間，并且所述回轉(zhuǎn)部分的面向彼此的支撐表面相對于彼此傾斜。
[0021]優(yōu)選地，所述驅(qū)動裝置包括彈性裝置，所述彈性裝置用于將所述插入件朝向一位置驅(qū)動，該位置對應(yīng)于所述部件的與所述轉(zhuǎn)子的低于所述預(yù)定的旋轉(zhuǎn)速度的臨界速度相關(guān)的狀態(tài)。
[0022]優(yōu)選地，驅(qū)動裝置包括為軸向凸面且連結(jié)至插入件的主徑向定向壁。所述凸面壁能夠彈性變形且能夠占據(jù)兩個穩(wěn)定形態(tài)，所述兩個穩(wěn)定形態(tài)分布在穿過所述凸面壁的徑向外邊緣的徑向平面的兩側(cè)上。
[0023]優(yōu)選地，用于改變所述轉(zhuǎn)子的臨界速度的所述裝置被制作為:使得當(dāng)所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度高于所述預(yù)定的旋轉(zhuǎn)速度時，該裝置減小所述轉(zhuǎn)子的臨界速度，以及使得當(dāng)所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度低于所述預(yù)定的旋轉(zhuǎn)速度時，該裝置增大所述轉(zhuǎn)子的臨界速度。
[0024]本發(fā)明還提出一種航空器渦輪機(jī)，所述航空器渦輪機(jī)包括根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子配備有當(dāng)所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度高于或低于預(yù)定的旋轉(zhuǎn)速度時能夠更改所述轉(zhuǎn)子的臨界速度的裝置。
【附圖說明】
[0025]通過閱讀以下參照附圖給出的詳細(xì)描述會更佳地理解本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點，在附圖中:
[0026]-圖1是根據(jù)本發(fā)明制造的渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子的一部分的軸向截面的示意性表示；
[0027]-圖2是以分開位置表示的用以聯(lián)接運(yùn)動構(gòu)件與軸的裝置的放大比例的細(xì)節(jié)圖；
[0028]-圖3是類似于圖2的視圖，示出了在聯(lián)接位置的聯(lián)接裝置。
【具體實施方式】
[0029]圖1示出航空器渦輪機(jī)比如渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)子10的一部分。
[0030]應(yīng)理解的是，本發(fā)明不限于轉(zhuǎn)子10，本發(fā)明還可以應(yīng)用于渦輪機(jī)的能夠旋轉(zhuǎn)移動的另一部件，比如動力傳動軸。
[0031]轉(zhuǎn)子10包括軸12，軸12安裝成使得其繞轉(zhuǎn)子10的主軸線A相對于渦輪機(jī)的定子(未示出)旋轉(zhuǎn)移動。軸12支撐轉(zhuǎn)子10的多個部件(未示出)，比如壓縮機(jī)葉片或渦輪葉片。
[0032]在渦輪機(jī)操作期間，不管轉(zhuǎn)子10的動態(tài)平衡如何，轉(zhuǎn)子10和軸12以對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)速度的頻率振動。
[0033]轉(zhuǎn)子10的和軸12的振動的振幅取決于轉(zhuǎn)子10的旋轉(zhuǎn)速度。具體地，振動的振幅隨著轉(zhuǎn)子10的旋轉(zhuǎn)速度接近轉(zhuǎn)子10的臨界速度而增大。臨界速度限定為轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率與共振頻率之間的一致。
[0034]轉(zhuǎn)子10的臨界速度取決于渦輪機(jī)的設(shè)計;具體地，其取決于轉(zhuǎn)子10的部件的質(zhì)量并取決于在定子中旋轉(zhuǎn)的軸12的導(dǎo)向支撐件的位置。
[0035]在轉(zhuǎn)子10以該臨界速度旋轉(zhuǎn)的情況下，轉(zhuǎn)子10的振動具有能夠使轉(zhuǎn)子10或定子損壞的尚振幅。
[0036]為了防止轉(zhuǎn)子10以接近其臨界速度的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子包括裝置14，裝置14用于當(dāng)轉(zhuǎn)子1的旋轉(zhuǎn)速度接近轉(zhuǎn)子1的臨界速度時更改轉(zhuǎn)子1的臨界速度。
[0037]用于更改轉(zhuǎn)子10的臨界速度的裝置14制造成:比如當(dāng)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度超過預(yù)定的旋轉(zhuǎn)速度時或者當(dāng)轉(zhuǎn)子10的旋轉(zhuǎn)速度降低在預(yù)定的旋轉(zhuǎn)速度以下時，以幾乎瞬間的方式改變轉(zhuǎn)子10的臨界速度。
[0038]因此，用于更改臨界速度的裝置14形成稱為“雙穩(wěn)定”的系統(tǒng)，“雙穩(wěn)定”能夠占據(jù)兩個穩(wěn)定操作狀態(tài)，每個穩(wěn)定操作狀態(tài)與轉(zhuǎn)子10的旋轉(zhuǎn)速度高于或低于預(yù)定的旋轉(zhuǎn)速度的范圍相關(guān)。
[0039]該預(yù)定的旋轉(zhuǎn)速度在稱為下臨界速度的第一臨界速度與稱為上臨界速度的第二臨界速度之間，第一臨界速度是當(dāng)用于更改臨界速度的裝置14在第一狀態(tài)時的轉(zhuǎn)子10的臨界速度，第二臨界速度是當(dāng)用于更改臨界速度的裝置14在其第二狀態(tài)時的轉(zhuǎn)子10的臨界速度。
[0040]同樣，用于更改臨界速度的裝置14設(shè)計成使得:當(dāng)轉(zhuǎn)子10以低于預(yù)定的旋轉(zhuǎn)速度的速度旋轉(zhuǎn)時，用于更改臨界速度的裝置14處于其第二狀態(tài)，轉(zhuǎn)子10的臨界速度因而為上臨界速度。轉(zhuǎn)子10的旋轉(zhuǎn)速度因而低于以上限定的上臨界速度。
[0041 ]然而，當(dāng)轉(zhuǎn)子10以高于預(yù)定的旋轉(zhuǎn)速度的速度旋轉(zhuǎn)時，用于更改臨界速度的裝置14處于其第一狀態(tài)，轉(zhuǎn)子10的臨界速度因而為下臨界速度。轉(zhuǎn)子10的旋轉(zhuǎn)速度因而仍高于以上限定的下臨界速度。
[0042]因此，無論轉(zhuǎn)子10的旋轉(zhuǎn)速度如何，由于用于更改臨界速度的裝置14的狀態(tài)的變化，轉(zhuǎn)子1因而不能達(dá)到對應(yīng)于其臨界速度的旋轉(zhuǎn)速度。
[0043]為了更改轉(zhuǎn)子的臨界速度，用于更改臨界速度的裝置14包括部件16，部件16的狀態(tài)根據(jù)用于更改臨界速度的裝置14處于其第一狀態(tài)或處于其第二狀態(tài)而改變。
[0044]根據(jù)一個優(yōu)選實施例，部件16是比如柔性反轉(zhuǎn)籠的系統(tǒng)，S卩，柔性籠聯(lián)接至轉(zhuǎn)子
10。在常規(guī)的柔性籠系統(tǒng)中，柔性籠聯(lián)接至定子。
[0045]柔性籠16的狀態(tài)的改變通過其與插入件40聯(lián)接或無聯(lián)接而實現(xiàn)。如可以在圖中看至|J，插入件40由緊固至轉(zhuǎn)子10的元件組成，該元件在圖1和2表示的插入件和柔性籠16聯(lián)接的聯(lián)接位置與插入件和柔性籠16無聯(lián)接的無聯(lián)接位置之間相對于轉(zhuǎn)子10以及相對于柔性籠16軸向移動。
[0046]柔性籠16設(shè)計成使得:當(dāng)其與插入件40聯(lián)接時，轉(zhuǎn)子10與定子之間的應(yīng)力通過柔性籠16和轉(zhuǎn)子10的導(dǎo)向支撐件在柔性籠的高度處傳遞。這兩個應(yīng)力路徑建立柔性籠16的剛度，這為轉(zhuǎn)子10提供了上臨界速度或下臨界速度。
[0047]因此，當(dāng)插入件40與柔性籠16聯(lián)接時，用于更改臨界速度的裝置14處于其第二狀
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[0048]然而，當(dāng)插入件40與柔性籠16無聯(lián)接時，在柔性籠16的高度處傳遞的應(yīng)力僅經(jīng)由柔性籠16傳遞。該單個應(yīng)力路徑為系統(tǒng)提供靈活性，這為轉(zhuǎn)子10提供其下臨界速度。
[0049]因此，當(dāng)插入件40與柔性籠16無聯(lián)接時，用于更改臨界速度的裝置14處于其第一狀態(tài)。
[0050]如圖1所示，柔性籠16緊固至軸12，例如其通過焊接固定至軸12。
[0051 ]用于更改轉(zhuǎn)子10的臨界速度的裝置14包括用于驅(qū)動插入件40的裝置18，當(dāng)轉(zhuǎn)子10的旋轉(zhuǎn)速度超過或低于預(yù)定的旋轉(zhuǎn)速度時，裝置18觸發(fā)插入件40在其和柔性籠16聯(lián)接的聯(lián)接位置與其和柔性籠16無聯(lián)接的無聯(lián)接位置之間的移動。
[0052]驅(qū)動插入件40的驅(qū)動裝置18在離心力的作用下觸發(fā)插入件40的移動。因此，驅(qū)動裝置18不連接至任何控制裝置，這簡化了用于更改轉(zhuǎn)子10的臨界速度的裝置14的集成。
[0053]如圖中示出，驅(qū)動裝置18包括安裝于軸12上的籠20和連接至插入件40的圓筒形套筒22。
[0054]根據(jù)圖中示出的實施例，圓筒形套筒22安裝成使得其相對于籠20沿著轉(zhuǎn)子10的主軸線A平移地移動。
[0055]籠20和套筒22旋轉(zhuǎn)地緊固至軸12并被銷12橫穿過。
[0056]圓筒形套筒22相對于籠20能夠占據(jù)圖2中示出的第一位置和圖3中示出的第二位置，第一位置對應(yīng)于插入件40和柔性籠16聯(lián)接的聯(lián)接位置，第二位置對應(yīng)于插入件40和柔性籠16無聯(lián)接的無聯(lián)接位置。
[0057]圓筒形套筒22相對于籠20的移動通過緊固至籠20的第一支撐件24導(dǎo)引。
[0058]第一支撐件24經(jīng)由相對于軸線A沿著徑向平面延伸的壁34連接至籠20的其余部分。
[0059]如文中以上規(guī)定的，用于更改轉(zhuǎn)子10的臨界速度的裝置14具有雙穩(wěn)定特征，S卩，裝置14具有兩個穩(wěn)定操作位置。
[0060]在用于更改臨界速度的裝置14的兩個穩(wěn)定操作位置的每一個位置之間的轉(zhuǎn)換通過圓筒形套筒22的驅(qū)動裝置實現(xiàn)，當(dāng)轉(zhuǎn)子10的旋轉(zhuǎn)速度超過或低于預(yù)定的速度時，該驅(qū)動裝置改變套筒22的位置。
[0061]用于更改轉(zhuǎn)子10的臨界速度的裝置14的雙穩(wěn)定特征此外通過籠20的壁38增強(qiáng)，壁38是軸向凸面的并且在其中心處經(jīng)由第二支撐件26連接至圓筒形套筒22。
[0062]第二支撐件26軸向平移地緊固至圓筒形套筒22，壁38能夠在其中心的軸向移動期間彈性變形。
[0063]由于其凸面的形狀，壁38僅能夠占據(jù)圖2和圖3中示出的兩個穩(wěn)定形態(tài)，所述兩個穩(wěn)定形態(tài)分布在經(jīng)過壁38的徑向外邊緣的徑向平面的兩側(cè)上。在兩個穩(wěn)定形態(tài)的每一個中，壁38在一個方向上或在另一個方向上是軸向凸面的。
[0064]當(dāng)壁38以不同于這兩個穩(wěn)定形態(tài)的方式彈性變形時，根據(jù)壁從硬點在一側(cè)或另一側(cè)上變形的情況，壁38具有恢復(fù)至所述兩個形態(tài)中的一個的自然趨勢，所述硬點一般對應(yīng)于這樣的點:在該點處，壁的中心和徑向外邊緣處于相同的軸向高度。
[0065]因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子10的旋轉(zhuǎn)速度超過或低于預(yù)定的速度時，壁38將圓筒形套筒22非常迅速地驅(qū)動至其兩個位置中的一個，使得套筒22和插入件40因此在中間軸向位置停留非常短的時間。
[0066]凸面的壁38為用于更改轉(zhuǎn)子10的臨界速度的裝置14提供不連續(xù)特征。
[0067]致動裝置18設(shè)計成驅(qū)動圓筒形套筒22軸向移動，使得:當(dāng)轉(zhuǎn)子10的旋轉(zhuǎn)速度等于用于更改轉(zhuǎn)子10的臨界速度的裝置14要改變狀態(tài)的預(yù)定的旋轉(zhuǎn)速度時，第二支撐件26經(jīng)過該所謂的硬點。
[0068]用于在相對于籠20的軸向位移中將第二支撐件26與圓筒形套筒22緊固的緊固裝置包括圓筒形套筒22的肩部28，該肩部28在第一方向上(在該情況中，向左)坐靠第二支撐件26的相反的軸向端部。肩部28在該示例中位于圓筒形套筒的距部件16最近的端部22a處。
[0069]用于將第二支撐件26與圓筒形套筒22緊固的裝置還包括彈性裝置，該彈性裝置在第二方向上(即，向右)對第二支撐件26連續(xù)施加背離肩部28的承載力。
[0070]對應(yīng)于用于更改轉(zhuǎn)子10的臨界速度的裝置14的第二狀態(tài)(對于該第二狀態(tài)，轉(zhuǎn)子10的臨界速度為上臨界速度)，彈性裝置30還施加連續(xù)作用，用以朝向圖1和圖2所示的凸面壁38的穩(wěn)定位置驅(qū)動第二支撐件26。
[0071]在該情況下，彈性裝置30由壓縮在兩個支撐件24、26之間的壓縮彈簧組成。
[0072]致動裝置18包括驅(qū)動裝置，當(dāng)轉(zhuǎn)子10的旋轉(zhuǎn)速度大于預(yù)定的速度時，對應(yīng)于用于更改轉(zhuǎn)子10的臨界速度的裝置14的第一狀態(tài)(在該第一狀態(tài)，轉(zhuǎn)子10的臨界速度為下臨界速度)，該驅(qū)動裝置用于驅(qū)動圓筒形套筒22朝向圖3中示出的第二位置軸向位移。
[0073]這些驅(qū)動裝置為離心作用的類型，S卩，其包括相對于軸線A徑向運(yùn)動的至少一個構(gòu)件32，隨著轉(zhuǎn)子10的旋轉(zhuǎn)速度增大，所述至少一個構(gòu)件32通過離心作用逐漸徑向地遠(yuǎn)離軸線A移動。
[0074]在該情況下，驅(qū)動裝置包括多個運(yùn)動構(gòu)件32，所述多個運(yùn)動構(gòu)件32由軸向介于徑向壁34與回轉(zhuǎn)部分36之間的球組成，徑向壁34支撐第一支撐件24，回轉(zhuǎn)部分36由圓筒形套筒22的第二端部22b支撐。
[0075]該回轉(zhuǎn)部分36從圓筒形套筒22的第二端部22b徑向向外延伸并且包括支承表面36a，支承表面36a定位成面向支撐第一支撐件24的徑向壁34的支承表面34a，球32軸向壓靠支承表面36a。
[0076]回轉(zhuǎn)部分36的和徑向壁34的面向支承表面36a、34a相對彼此傾斜，S卩，兩個支承表面36a、34a中的至少一個的形狀是圓錐形，并且支承表面36a、34a之間的距離隨著遠(yuǎn)離主軸線A變小。
[0077]因此，當(dāng)球32徑向向外移動，使得球遠(yuǎn)離主軸線A時，球32壓靠支承表面34a、36a并觸發(fā)圓筒形套筒22相對于籠20朝其第二位置移動。
[0078]經(jīng)由該移動，圓筒形套筒22驅(qū)動第二支撐件26并引起凸面壁38的彈性變形。
[0079]由支承表面34a、36a、球32的尺寸和質(zhì)量、以及彈簧30的尺寸限定的角度定義為預(yù)定的旋轉(zhuǎn)速度的函數(shù)。
[0080]當(dāng)轉(zhuǎn)子10以該預(yù)定的旋轉(zhuǎn)速度或以更高的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)時，球32對面向彼此的壁34a、36a的壓力大于由復(fù)位彈簧30和由凸面壁38施加的力。因此，圓筒形套筒22被朝向其第二位置軸向驅(qū)動，從而觸發(fā)凸面壁38的狀態(tài)變化。
[0081]當(dāng)凸面壁38改變狀態(tài)時，其施加的彈性回程力改變方向，凸面壁38因此與離心驅(qū)動裝置接合以克服由彈簧30施加的回程力驅(qū)動圓筒形套筒22。
[0082 ]因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子1以高于預(yù)定的旋轉(zhuǎn)速度的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)時(S卩，如以上規(guī)定的，旋轉(zhuǎn)速度高于轉(zhuǎn)子10的下臨界速度)，圓筒形套筒22被朝向其第二位置驅(qū)動，對此，插入件40不與柔性籠16聯(lián)接，因此，柔性籠16處于有間隙的狀態(tài)。用于更改臨界速度的裝置14處于其第一狀態(tài)，與轉(zhuǎn)子10的下臨界速度關(guān)聯(lián)。
[0083]因此，轉(zhuǎn)子10以高于轉(zhuǎn)子10的臨界速度的速度旋轉(zhuǎn)。
[0084]然而，當(dāng)轉(zhuǎn)子10的旋轉(zhuǎn)速度變得低于該預(yù)定的旋轉(zhuǎn)速度時，由復(fù)位彈簧30施加的力大于由球32對面向壁34a、36a和由凸面壁38的回程力施加的力。因此，圓筒形套筒22被彈簧30和凸面壁38朝向圖1和圖2所示的位置驅(qū)動。
[0085]因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子1以低于預(yù)定的旋轉(zhuǎn)速度的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)時(S卩，如以上規(guī)定的，旋轉(zhuǎn)速度低于轉(zhuǎn)子10的下臨界速度)，圓筒形套筒22被朝向其位置驅(qū)動，對此，插入件40與柔性籠16聯(lián)接，因此，柔性籠16處于無間隙的狀態(tài)。用于更改臨界速度的裝置14處于其第二狀態(tài)，與轉(zhuǎn)子1的上臨界速度關(guān)聯(lián)。
[0086]因此，轉(zhuǎn)子10以低于轉(zhuǎn)子10的臨界速度的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。
[0087]驅(qū)動裝置在離心作用下與凸面壁38的急彈性變形的結(jié)合允許圓筒形套筒22被朝向圖3示出的位置迅速地驅(qū)動。因此，這允許插入件40從柔性籠16迅速收回，以便更改轉(zhuǎn)子10的臨界速度。
[0088]轉(zhuǎn)子10還包括導(dǎo)向軸承42，在該示例中設(shè)置三個導(dǎo)向軸承，所述三個導(dǎo)向軸承導(dǎo)引軸12、用于更改轉(zhuǎn)子10的臨界速度的裝置14、和旋轉(zhuǎn)的柔性籠16。
[0089]在該情況中位于圖的右手側(cè)，按照氣體在渦輪機(jī)中的流動方向，第一軸承42布置在軸12的上游部分處。第一軸承42位于渦輪機(jī)的進(jìn)氣外殼處。
[0090]其他兩個軸承42布置在渦輪機(jī)的低壓渦輪機(jī)的兩側(cè)上。
[0091]布置在軸12的下游部分處的第二軸承42連接至低壓渦輪機(jī)的排氣外殼。
[0092]位于其他兩個軸承42之間的第三軸承42連接至柔性籠16并連接至渦輪機(jī)內(nèi)殼。
[0093]根據(jù)替代性實施方式，部件16是移動質(zhì)量塊，其可以選擇性地經(jīng)由用于更改臨界速度的裝置14聯(lián)接至軸12或無聯(lián)接至軸12，或者其可以通過用于更改臨界速度的裝置14軸向移動。
[0094]移動質(zhì)量塊16的狀態(tài)變化因此在于選擇的聯(lián)接或移動質(zhì)量塊16的移動，從而如文中以上描述的允許轉(zhuǎn)子10的臨界速度被更改。
【主權(quán)項】
1.一種航空器渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子(10)，所述轉(zhuǎn)子(10)具有主軸線A，所述轉(zhuǎn)子(10)包括裝置(14)，所述裝置(14)用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)子(10)的旋轉(zhuǎn)速度低于或高于第一臨界速度與第二臨界速度之間的預(yù)定的旋轉(zhuǎn)速度，而在所述第一臨界速度與所述第二臨界速度之間更改所述轉(zhuǎn)子(10)的臨界速度， 用于更改所述轉(zhuǎn)子(10)的臨界速度的所述裝置(14)包括:-能夠根據(jù)所述轉(zhuǎn)子(10)的旋轉(zhuǎn)速度低于或高于所述預(yù)定的旋轉(zhuǎn)速度而占據(jù)第一狀態(tài)或第二狀態(tài)的部件(16)，所述部件(16)的每個狀態(tài)對應(yīng)于所述轉(zhuǎn)子(10)的臨界速度，以及 -驅(qū)動裝置(18)，所述驅(qū)動裝置(18)用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)子(10)的旋轉(zhuǎn)速度將所述部件(16)朝向所述部件(16)的兩個狀態(tài)中的一個或另一個驅(qū)動， 其特征在于，用于更改所述轉(zhuǎn)子(10)的臨界速度的裝置(14)還包括與所述驅(qū)動裝置(18)接合并且能夠在兩個穩(wěn)定形態(tài)中的一個與另一個之間彈性變形的部件(38)，所述兩個穩(wěn)定形態(tài)中的每一個對應(yīng)于所述部件(16)的狀態(tài)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子(10)，其特征在于，所述部件(16)由例如柔性反轉(zhuǎn)籠的系統(tǒng)組成，所述柔性反轉(zhuǎn)籠根據(jù)所述部件(16)處于該部件的兩個操作狀態(tài)中的一個或另一個來給用于更改所述轉(zhuǎn)子(10)的臨界速度的所述裝置(14)提供或不提供靈活性。3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的轉(zhuǎn)子(10)，其特征在于，所述驅(qū)動裝置(18)包括至少一個致動構(gòu)件(32)，所述至少一個致動構(gòu)件(32)可移動地安裝，并且當(dāng)所述轉(zhuǎn)子(10)的旋轉(zhuǎn)速度高于所述預(yù)定的旋轉(zhuǎn)速度時能夠在離心作用下徑向移動。4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的轉(zhuǎn)子(10)，其特征在于，所述驅(qū)動裝置(18)包括插入件(40)，所述插入件(40)能夠沿著所述轉(zhuǎn)子(10)的主軸線移動并且所述插入件(40)能夠與所述部件(16)聯(lián)接以改變所述部件(16)的狀態(tài)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)子(10)，其特征在于，所述驅(qū)動裝置(18)包括用于將所述致動構(gòu)件(32)的徑向移動轉(zhuǎn)換為所述插入件(40)的軸向移動的裝置(34、36)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的轉(zhuǎn)子(10)，其特征在于，用于轉(zhuǎn)換所述致動構(gòu)件(32)的徑向移動的所述裝置(34、36)包括面向彼此且相對于彼此運(yùn)動的兩個回轉(zhuǎn)部分，所述致動構(gòu)件(32)定位在所述兩個回轉(zhuǎn)部分之間，并且所述回轉(zhuǎn)部分的面向彼此的支撐表面(34a、36a)相對于彼此傾斜。7.根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一項所述的轉(zhuǎn)子(10)，其特征在于，所述驅(qū)動裝置(18)包括彈性裝置，所述彈性裝置用于將所述插入件(40)朝向一位置驅(qū)動，該位置對應(yīng)于所述部件(16)的與所述轉(zhuǎn)子(10)的低于所述預(yù)定的旋轉(zhuǎn)速度的旋轉(zhuǎn)速度相關(guān)的狀態(tài)。8.根據(jù)權(quán)利要求4至7中任一項所述的轉(zhuǎn)子(10)，其特征在于，所述驅(qū)動裝置(18)包括軸向凸面的且連結(jié)至所述插入件(40)的主徑向定向壁(38)，并且，所述凸面壁(38)能夠彈性變形且能夠占據(jù)兩個穩(wěn)定形態(tài)，所述兩個穩(wěn)定形態(tài)分布在穿過所述凸面壁(38)的徑向外邊緣的徑向平面的兩側(cè)上。9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的轉(zhuǎn)子(10)，其特征在于，用于更改所述轉(zhuǎn)子(10)的臨界速度的所述裝置被制作為:使得當(dāng)所述轉(zhuǎn)子(10)的旋轉(zhuǎn)速度高于所述預(yù)定的旋轉(zhuǎn)速度時，該裝置減小所述轉(zhuǎn)子(10)的臨界速度，并且使得當(dāng)所述轉(zhuǎn)子(10)的旋轉(zhuǎn)速度低于所述預(yù)定的旋轉(zhuǎn)速度時，該裝置增大所述轉(zhuǎn)子(10)的臨界速度。10.—種航空器渦輪機(jī)，所述航空器渦輪機(jī)包括根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的轉(zhuǎn)子(10)，所述轉(zhuǎn)子(10)配備有當(dāng)所述轉(zhuǎn)子(10)的旋轉(zhuǎn)速度高于或低于預(yù)定的旋轉(zhuǎn)速度時能夠更改所述轉(zhuǎn)子(10)的臨界速度的裝置(14)。
【文檔編號】F01D5/10GK105917079SQ201580004992
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2015年1月19日
【發(fā)明人】朱利安·米歇爾·帕特里克·克里斯汀·奧斯特瑞
【申請人】斯奈克瑪