[實用新型]一種用于主動控制渦輪葉尖間隙的電子機(jī)械式作動裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120402717.0
• 申請日: 2011-10-20
• 公開（公告）號: CN202266303U
• 公開（公告）日: 2012-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張小棟;侯育軍;賈炳輝;景曉璐
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: F01D11/20
• 分類號: F01D11/20
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 陳星

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)動機(jī)葉尖間隙的快速主動控制技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種用于主動控制渦輪葉尖間隙的電子機(jī)械式作動裝置。

背景技術(shù)

航空發(fā)動機(jī)葉尖間隙通常是指軸流式發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子葉片葉尖與機(jī)匣之間的徑向間隙。葉尖間隙的大小對壓氣機(jī)和渦輪，特別是對高壓壓氣機(jī)的后幾級和高壓渦輪的效率有重大影響，進(jìn)而影響整個航空發(fā)動機(jī)的耗油率和品質(zhì)。為了提高現(xiàn)代航空發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，國內(nèi)外很多的研究機(jī)構(gòu)都先后開展了葉尖間隙主動控制技術(shù)方面的研究。這是因為，先進(jìn)的渦輪葉頂間隙主動控制技術(shù)可以顯著地降低燃油消耗率(SFC)和排氣溫度(EGT)；提高了發(fā)動機(jī)效率的同時，還增大了飛機(jī)的飛行半徑和發(fā)動機(jī)的壽命。因此進(jìn)一步開展高壓渦輪葉頂間隙主動控制技術(shù)的研究具有實際的工程意義。

現(xiàn)在常用的渦輪葉尖間隙主動控制方法大都是通過控制氣流的流動來實現(xiàn)的，而這種方法只能將葉尖間隙的變化范圍控制在0.015-0.020英寸之間，而且在整個工況下的控制范圍也較小，相比較而言，機(jī)械式的主動控制可以把葉尖間隙的變化范圍控制在0.010英寸甚至更小。所以在葉尖間隙主動控制中機(jī)械式還是有很大的優(yōu)勢和好處的。

清華大學(xué)的豈興明發(fā)明了一種新型渦輪葉尖間隙快速主動控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)(中國專利101063415，2007年10月31日)，這種執(zhí)行機(jī)構(gòu)是一種采用了凸輪、連桿技術(shù)的機(jī)械式執(zhí)行機(jī)構(gòu)，外部由電機(jī)和齒輪帶動，內(nèi)部通過改變連桿頂部的滑輪與凸輪內(nèi)型面接觸點的半徑大小來控制連桿的作動，從而控制隔板與葉尖之間的葉尖間隙大小，但這種結(jié)構(gòu)要達(dá)到高靈敏度、高精度(微米級)的控制要求，勢必要求部件要有很高的制造精度和裝配精度，這一點是很難實現(xiàn)的；還有這個執(zhí)行機(jī)構(gòu)的缺點是只能針對軸對稱葉尖間隙的變化進(jìn)行控制，無法實現(xiàn)非軸對稱葉尖間隙變化的控制，這使得該執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實用范圍大大的較小。目前在國內(nèi)還沒有應(yīng)用于工程實踐的機(jī)械主動控制系統(tǒng)，所以在機(jī)械控制方面理論和技術(shù)還很薄弱，需要進(jìn)一步深入研究。

發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術(shù)問題

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提出一種用于主動控制渦輪葉尖間隙的電子機(jī)械式作動裝置。

技術(shù)方案

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

所述一種用于主動控制渦輪葉尖間隙的電子機(jī)械式作動裝置，其特征在于：包括封裝外殼、壓電晶體、電極板、絕緣層、液壓放大器、擋板、彈簧和隔板；液壓放大器的壓力輸入活塞桿端面與絕緣層膠粘固定連接；兩個電極板相互平行卡在絕緣層端面卡槽內(nèi)，并且垂直于絕緣層，兩個電極板分別與外部電源連接，在電極板之間形成均勻電場；在兩個電極板之間有長方體型的壓電晶體，壓電晶體與絕緣層膠粘固定連接，并且壓電晶體有兩個相對的側(cè)面與電極板平面平行，壓電晶體的變形面為面向電極板的兩個側(cè)面以及面向絕緣層和背對絕緣層的兩個側(cè)面；液壓放大器的壓力輸出活塞桿穿過外機(jī)匣與隔板固定連接，在外機(jī)匣與液壓放大器之間的壓力輸出活塞桿上套有擋板，擋板與壓力輸出活塞桿過盈配合，在擋板與外機(jī)匣之間的壓力輸出活塞桿上套有彈簧，彈簧處于壓縮狀態(tài)；封裝外殼與外機(jī)匣固定連接，將壓電晶體、電極板和液壓放大器包在封裝外殼內(nèi)，且壓電晶體背對絕緣層的側(cè)面與封裝外殼頂端端面接觸；隔板為圓弧型分段結(jié)構(gòu)，相鄰兩段隔板采用圓弧卡槽配合圓弧連接件方式連接，圓弧卡槽開在隔板端面上，圓弧連接件兩端分別插入相鄰隔板的圓弧卡槽內(nèi)，當(dāng)一段隔板隨液壓放大器的壓力輸出活塞桿運動時，該段隔板兩端沿圓弧連接件運動，且保持隔板與圓弧連接件連接。

所述的一種用于主動控制渦輪葉尖間隙的電子機(jī)械式作動裝置，其特征在于：每個電極板與壓電晶體鄰近一側(cè)側(cè)面的距離為0.1mm～1mm。

所述的一種用于主動控制渦輪葉尖間隙的電子機(jī)械式作動裝置，其特征在于：封裝外殼由三層材料組成，中間層材料采用隔熱材料。

所述的一種用于主動控制渦輪葉尖間隙的電子機(jī)械式作動裝置，其特征在于：隔板由三層材料組成，中間層材料采用隔熱材料，朝向葉片方向的外層材料采用強度小于葉尖材料強度的耐磨材料。

所述的一種用于主動控制渦輪葉尖間隙的電子機(jī)械式作動裝置，其特征在于：圓弧連接件采用隔熱材料。

有益效果