[发明专利]双金属热机械致动器

说明书

一种双金属热机械致动器(10)，其包括具有多个双金属结构(12)的多层双金属结构(22)。每个双金属结构(12)包括沿着结合的接合面(18)结合在一起的一对金属、即结构金属(14)和驱动金属(16)，并且该一对金属形成一个层。每对金属之间存在滑动接合面(20)。多层双金属结构(22)具有带有至少一个拱的形状。多层双金属结构(22)包括第一端部(24)和第二端部(26)、内边缘(40)和内半径(42)、外边缘(44)和外半径(46)。第一枢转头(28)连接至第一端部(24)，并且第二枢转头(34)连接至多层双金属结构(22)的第二端部(26)。每个枢转头包括大致位于中央的通孔(30)。多层双金属结构(22)随着温度变化膨胀和收缩。

背景

技术领域

本发明涉及涡轮发动机，并且更具体地涉及涡轮发动机内的双金属热机械致动器。

相关技术的描述

在工业燃气涡轮发动机中，产生热压缩气体。热气流通过涡轮机并膨胀以产生用于驱动发电机以进行发电的机械功。涡轮机通常包括多级定子叶片和转子轮叶，以将来自热气流的能量转换成驱动发动机的转子轴的机械能。涡轮机入口温度受涡轮机部件的材料性能和冷却能力的限制。

燃烧系统接收来自压缩机的空气并通过与燃料混合并燃烧混合物将空气提升至高能量水平，在这之后燃烧室的产物通过涡轮机膨胀。

燃气涡轮机变得越来越大、越来越有效且越来越坚固。正在生产大的叶片和轮叶，特别是在发动机系统的热部分中生产大的叶片和轮叶。这些构型具有局限性，因为随着气体路径直径增大以及气体路径温度升高，叶片需要更强的稳固性。

涡轮机叶片例如由联接至转子盘的根部部分和从联接至根部部分的平台向外延伸的翼型件形成。叶片通常包括前缘、后缘以及与根部部分相反的尖端。在固定壳体与涡轮机的气体路径中的旋转叶片之间形成有间隔。该间隔允许尖端泄漏流。尖端泄漏流减少了由涡轮机叶片产生的扭矩量。常规的燃烧室包括过渡件、轮叶和密封件。压缩机叶片也存在间隔或间隙区域。这些仅是关于效率方面关注间隙的几个示例。

燃气涡轮发动机的总效率取决于在固定部分与移动部分之间以及在两个移动部分之间的一些临界间隙的最小值。燃气涡轮机制造成具有“冷建几何形状(cold builtgeometry)”间隙，这些“冷建几何形状”间隙被选择成足够大以适应由于机械变形和热变形引起的任何将来变化。这意味着在使用之前以操作条件确定几何形状和最终间隙，并且通过涡轮发动机的操作来设定几何形状和最终间隙。在工作循环期间，机械变形和热变形以不同的方式影响不同的间隙。因此，某些间隙在基础载荷条件(“热运行几何形状(hotrunning geometry)”)下大于其可实现的最小值，并且这就是总发动机效率较低的原因。在任何时间点，间隙越大，总效率越低。目前，以如上所述的被动方式控制间隙。“冷建”间隙确定了在给定操作条件下没有调节能力的“热运行”间隙。遍及燃气涡轮发动机组件的间隙影响涡轮发动机的总效率。

发明内容

在本发明的一个方面中，一种双金属热机械致动器包括：多层双金属结构，该多层双金属结构包括多个双金属结构，其中，每个双金属结构包括一对金属、即结构金属和驱动金属，该一对金属沿着结合的接合面结合在一起，并且该一对金属形成一个层，其中，每对金属之间存在滑动接合面，其中，多层双金属结构具有带有至少一个拱的形状，多层双金属结构具有位于多层双金属结构的长度的相反端部上的第一端部和第二端部、内边缘和内半径、外边缘和外半径；以及第一枢转头和第二枢转头，第一枢转头连接至多层双金属结构的第一端部，第二枢转头连接至多层双金属结构的第二端部，其中，每个枢转头包括大致位于每个枢转头的中央的通孔，其中，多层双金属结构随着温度变化膨胀和收缩。

在本发明的另一方面中，一种用于调节间隙距离的方法，包括：