CN101539034B - 周向弯角可调式静叶机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的是一种叶轮机械技术领域的周向弯角可调式静叶机构。包括：叶片、轮毂、导流椎、前盖板，主动齿轮、从动齿轮、契块，从动齿轮和固定在导流椎上的契块构成轮毂，契块后端固定在导流椎上，从动齿轮嵌在契块之间，叶片固定在从动齿轮上，主动齿轮设置在从动齿轮围绕的中心，分别与从动齿轮啮合，前盖板和契块通过螺丝固定在一起。本发明结构简单，设计合理，在保留原有叶轮结构参数的前提下，通过在轮毂内部设置齿轮传动结构，达到叶片的周向弯角可连续调整的目的，同时保证了叶片在轮毂处的相贯线保持不变。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种叶轮机械技术领域的机构，具体是一种周向弯角可调式静叶机构。
背景技术
在压缩机、航空发动机等叶轮机械中往往存在多级叶片，其动静叶片间的相互干涉，将引起叶轮机械气动性能的下降和噪声的增大。尤其在航空发动机上，进气风扇与外涵道的一级静叶之间的干涉噪声是航空发动机的主要噪声，弯掠叶片技术已成功应用于进气风扇上，一级静叶结构也应该做相应的调整，其周向弯角应该和前面的动叶相匹配。
经对现有技术的文献检索发现，叶片适当的周向弯曲能有效的扩大叶轮机械稳定工作范围，延迟叶轮机械失速，降低动静叶片间的干涉噪声。Edmane Envia(Design selection and analusis of a swept and leaned stator concept.Journal of Sound and vibration，1999，228(4)：793-836.)曾做过相关的实验研究证实，前弯30°的静叶能够降低动静干涉噪声，其制作了两个叶片具有一定周向弯角的静叶轮，但该叶轮上的叶片周向弯角是固定的。市场上还没有叶片周向弯角连续可调的静叶叶轮。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提出一种周向弯角可调式静叶机构，使其通过可调节叶片周向弯曲的角度，和动叶轮进行合理的搭配，有效地改善动静叶轮之间的流动，稳定叶轮机械工作范围，降低动静干涉噪声，提高整个机组的性能。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明包括：叶片、轮毂、导流椎、前盖板，主动齿轮、从动齿轮、契块，从动齿轮和固定在导流椎上的契块构成轮毂，契块后端固定在导流椎上，从动齿轮嵌在契块之间，叶片固定在从动齿轮上，主动齿轮设置在从动齿轮围绕的中心，分别与从动齿轮啮合，前盖板和契块通过螺丝固定在一起。
所述契块，相邻契块之间形成的轮廓与嵌入其中的从动齿轮外顶圆相切，且该从动齿轮轴心位于该轮廓外侧两端点的连线与内侧两端点的连线之间，使得从动齿轮只能沿其轴向方向移动。
所述契块，其长度与主动齿轮、从动齿轮的厚度一致。
所述的轮毂套在从动齿轮和契块外面，轮毂上设置有允许叶片穿过的叶片翼型开缝，叶片和从动齿轮绕从动齿轮的轴线周向旋转。
所述轮毂，其内圆与契块相切，并且能在契块上周向滑动。
所述前盖板，其上设置有若干通孔，主动齿轮和从动齿轮的旋转轴可插设在对应通孔中，并在其中自由转动。
所述前盖板上设置有旋钮，该旋钮与主动齿轮的旋转轴固定在一起，
所述主动齿轮，为全齿结构的渐开线直齿轮。
所述从动齿轮，为部分齿轮结构，开齿范围为120度。从动齿轮和主动齿轮的模数、齿轮厚度一致。
本发明通过旋转前盖板上的旋钮带动主动齿轮转动，主动齿轮然后带动从动齿轮绕着从动齿轮的旋转轴转动，在从动齿轮转动的同时，固定在从动齿轮上的叶片也随着叶片绕该从动齿轮的旋转轴转动，从而达到连续调整叶片周向弯角的目的。
与现有技术相比，本发明结构简单，设计合理，在保留原有叶轮结构参数的前提下，通过在轮毂内部设置齿轮传动结构，达到叶片的周向弯角可连续调整的目的，同时保证了叶片在轮毂处的相贯线保持不变。
附图说明
图1为本发明的叶轮整体结构图；
图2为本发明的叶轮正视图；
图3为本发明的前盖板立体图；
图4为本发明的叶片周向旋转示意图；
图中：叶片1、轮毂2、导流椎3、前盖板4、主动齿轮5、从动齿轮6、契块7。
具体实施方式
如图1、2所示，本实施例包括：叶片1、轮毂2、导流椎3、前盖板4、主动齿轮5、从动齿轮6、契块7，从动齿轮6和固定在导流椎3上的契块7构成轮毂2，契块7后端固定在导流椎3上，从动齿轮6嵌在契块7之间，叶片1固定在从动齿轮6上，主动齿轮5设置在从动齿轮6围绕的中心，分别与从动齿轮6啮合，前盖板4和契块7通过螺丝固定在一起。
所述契块7，相邻契块7之间形成的轮廓与嵌入其中的从动齿轮6外顶圆相切，且该从动齿轮6轴心位于该轮廓外侧两端点的连线与内侧两端点的连线之间，使得从动齿轮6只能沿其轴向方向移动。
所述契块7，其长度与主动齿轮5、从动齿轮6的厚度一致。
所述前盖板4，其上设置有若干通孔，主动齿轮5和从动齿轮6的旋转轴可插设在对应通孔中，并在其中自由转动。
所述从动齿轮6，为部分齿轮结构，开齿范围为120度。该从动齿轮6的齿形和主动齿轮5的模数、齿轮厚度与一致。
所述的轮毂2，套在从动齿轮6和契块7外面，轮毂2上设置叶片1穿过的翼型开缝，叶片1和从动齿轮6绕从动齿轮6的轴线周向旋转。
所述轮毂2，其内圆与契块7相切，并且能在契块7上周向滑动。
如图2所示，所述主动齿轮5，为全齿结构，齿轮为渐开线直齿轮，齿轮的外顶圆直径D1约为轮毂2内圆直径D的1/3，齿轮的厚度根据叶片1的弦长选择，本实施例定为1.2倍的叶片1弦长。
如图3所示，所述前盖板4上设置有旋钮8，旋钮8与主动齿轮5的旋转轴固定在一起，旋钮的外径D5大约为1/5D。所述前盖板4，其外径D2与轮毂2的内径D一致，且轮毂2的长度等于前盖板4的厚度加上齿轮的厚度。其上开有小孔，小孔的中心分别与主动齿轮和从动齿轮的旋转轴对应，且小孔的直径D3与齿轮旋转轴的直径D4一致。
本实施例在工作时，通过旋转旋钮8，带动主动齿轮5，主动齿轮5带动从动齿轮6，从而使叶片1绕着从动齿轮6的轴线进行周向旋转，实现了叶片1周向弯角可以调整变化的目的。如图4所示，从叶轮前端观察，叶片1逆时针旋转定义为周向前弯，反之，定义为后弯。
本实施例的叶片1进行周向弯曲后，动静干涉噪声降低了3-4dB。在高速透平机械中如压气机、航空发动机上均可应用，通过调节静叶的周向弯角，使之与前面的动叶相匹配，达到最佳效果。静叶工作时，旋转前盖板4上的旋钮调节静叶的周向角度，并评估此时动静叶匹配的气动性能和噪声特性，选择效果最优的静叶角度为最终的调节角度。
Claims (9)
1.一种周向弯角可调式静叶机构，其特征在于，包括：叶片、轮毂、导流椎，主动齿轮、从动齿轮，其特征在于，还包括：前盖板、契块，从动齿轮和固定在导流椎上的契块构成轮毂，契块后端固定在导流椎上，从动齿轮嵌在契块之间，叶片固定在从动齿轮上，主动齿轮设置在从动齿轮围绕的中心，分别与从动齿轮啮合，前盖板和契块通过螺丝固定在一起，轮毂套在从动齿轮和契块外面，轮毂上设置叶片穿过的翼型开缝。
2.根据权利要求1所述的周向弯角可调式静叶机构，其特征是：相邻的两个所述契块之间形成的轮廓与嵌入其中的从动齿轮外顶圆相切，且该从动齿轮轴心位于该轮廓外侧两端点的连线与内侧两端点的连线之间。
3.根据权利要求2所述的周向弯角可调式静叶机构，其特征是：所述契块的长度与主动齿轮厚度一致。
4.根据权利要求1所述的周向弯角可调式静叶机构，其特征是：所述前盖板上设置有若干通孔，主动齿轮和从动齿轮的旋转轴可插设在对应通孔中，并在其中自由转动。
5.根据权利要求1或4所述的周向弯角可调式静叶机构，其特征是：所述前盖板上设置有旋钮，该旋钮与主动齿轮的旋转轴固定在一起。
6.根据权利要求1或3所述的周向弯角可调式静叶机构，其特征是：所述主动齿轮为全齿结构的渐开线直齿轮，其厚度为叶片弦长的1.2倍。
7.根据权利要求1所述的周向弯角可调式静叶机构，其特征是：所述从动齿轮为部分齿结构。
8.根据权利要求7所述的周向弯角可调式静叶机构，其特征是：所述从动齿轮的开齿范围为120度。
9.根据权利要求1所述的周向弯角可调式静叶机构，其特征是：所述轮毂的内圆与契块相切，在契块上周向滑动。
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