阶梯轴组件的制作方法

本公开的实施例大体上涉及轴装置，并且更具体地涉及具有与轴装置的纵轴线沿径向间隔的至少一部分的轴装置。

技术实现要素：

本公开的第一方面提供了一种用于多个可调整部件的移动的轴组件，轴组件包括：长形轴本体，其具有：第一端部；第二端部；大致沿长形轴本体的纵轴线定向的第一部分；以及定向成大致平行于长形轴本体的纵轴线并且从其沿径向移位的第二部分；以及沿长形轴本体的外表面设置的多个附接装置。

技术方案1. 一种用于多个可调整部件的移动的轴组件，所述轴组件包括：

长形轴本体，其具有

第一端部；

第二端部；

第一部分，其大致沿所述长形轴本体的纵轴线定向；以及

第二部分，其定向成大致平行于所述长形轴本体的所述纵轴线并且从其沿径向移位；以及

多个附接装置，其沿所述长形轴本体的外表面设置。

技术方案2. 根据技术方案1所述的轴组件，其特征在于，所述长形轴本体的所述第一端部和所述第二端部中的各个大致沿所述纵轴线定位。

技术方案3. 根据技术方案1所述的轴组件，其特征在于，所述多个附接装置中的第一个设置在所述长形轴本体的所述第一部分上，而所述多个附接装置中的第二个设置在所述长形轴本体的所述第二部分上。

技术方案4. 根据技术方案1所述的轴组件，其特征在于，所述多个附接装置中的至少一个适于附接于促动器杆用于使所述长形轴本体移动。

技术方案5. 根据技术方案4所述的轴组件，其特征在于，所述多个附接装置中的所述至少一个沿所述长形轴本体的所述第二部分设置。

技术方案6. 根据技术方案1所述的轴组件，其特征在于，所述轴组件还包括：

所述长形轴本体的第三部分；

其中所述第二部分从所述纵轴线沿径向移位第一距离，而所述第三部分从所述纵轴线沿径向移位小于所述第一距离的第二距离。

技术方案7. 根据技术方案6所述的轴组件，其特征在于，所述多个附接装置中的第一个设置在所述长形轴本体的所述第一部分上，所述多个附接装置中的第二个设置在所述长形轴本体的所述第二部分上，并且所述多个附接装置中的第三个设置在所述长形轴本体的所述第三部分上。

技术方案8. 根据技术方案1所述的轴组件，其特征在于，所述长形轴部件的所述第一部分和所述第二部分中的各个包括具有第一端部和第二端部的大致管状部件。

技术方案9. 根据技术方案8所述的轴组件，其特征在于，所述轴组件还包括：

第一板部件，其设置在所述第一部分与所述第二部分之间，并且所述第一部分的第一端部和所述第二部分的第二端部中的各个附接于其。

技术方案10. 根据技术方案9所述的轴组件，其特征在于，所述轴组件还包括：

第二板部件，其设置在所述长形轴本体的所述第一端部与所述第二部分之间，并且所述长形轴本体的所述第一端部和所述第二部分的第一端部中的各个附接于其。

技术方案11. 根据技术方案1所述的轴组件，其特征在于，所述多个附接装置中的至少一个包括：

从所述长形轴本体的所述外表面沿径向延伸的本体；以及

穿过所述本体的至少一部分的孔口，所述孔口定向成大致平行于所述长形轴本体的所述纵轴线。

技术方案12. 根据技术方案1所述的轴组件，其特征在于，所述本体包括沿所述长形轴本体的所述外表面沿侧向分开的第一部件和第二部件，并且所述通路穿过所述第一部件和所述第二部件两者。

技术方案13. 根据技术方案11所述的轴组件，其特征在于：

所述多个附接装置中的第一个沿所述长形轴本体的所述第一部分设置，所述多个附接装置中的所述第一个的本体从所述第一部分的所述外表面沿径向延伸第一距离；并且

所述多个附接装置中的第二个沿所述长形轴本体的所述第二部分设置，所述多个附接装置中的所述第二个的本体从所述第二部分的所述外表面沿径向延伸小于所述第一距离的第二距离。

技术方案14. 根据技术方案13所述的轴组件，其特征在于，所述多个附接装置中的所述第一个的所述本体和所述多个附接装置中的所述第二个的所述本体从所述纵轴线沿径向延伸大致相同的距离。

技术方案15. 根据技术方案8所述的轴组件，其特征在于，所述长形轴部件的所述第一部分和所述第二部分包括多个分段的管状部件。

技术方案16. 根据技术方案15所述的轴组件，其特征在于，所述多个附接装置中的至少一个包括：

从所述长形轴本体的所述外表面沿径向延伸的本体；以及

穿过所述本体的至少一部分的孔口，所述孔口定向成大致平行于所述长形轴本体的所述纵轴线。

技术方案17. 根据技术方案16所述的轴组件，其特征在于，所述孔口为大致圆形的。

技术方案18. 根据技术方案16所述的轴组件，其特征在于，所述孔口为大致半圆形的。

技术方案19. 根据技术方案15所述的轴组件，其特征在于，所述附接装置中的至少一个连结于所述多个分段管状部件中的第一个和第二个两者。

技术方案20. 根据技术方案19所述的轴组件，其特征在于，所述多个分段管状部件中的所述第一个连结于所述多个分段管状部件中的所述第二个。

本公开的说明性方面设计成解决本文中所述的问题和/或未论述的其它问题。

附图说明

本公开的这些及其它特征将从连同附图进行的本公开的各种方面的以下详细描述更容易理解，该附图绘出了本公开的各种实施例，在该附图中：

图1为轴装置的透视图；

图2为根据本发明的一个实施例的轴装置的透视图；

图3为根据本发明的另一个实施例的轴装置的透视图；

图4为根据本发明的实施例的附接装置的侧视图；

图5为连同根据本发明的实施例的阶梯轴装置的构件的图4的附接装置的俯视图；

图6为根据本发明的另一个实施例的附接装置的侧视图；以及

图7为连同根据本发明的另一个实施例的阶梯轴装置的构件的图6的附接装置的俯视图。

注意的是，本公开的附图并未按比例。附图旨在仅绘出本公开的典型方面，并且因此不应当认作是限制本公开的范围。在附图中，相似的标记表示附图之间的相似的元件。

部件列表

100 装置

110 长形轴

112 第一端部

114 第二端部

120 附接装置

122 附接装置

124 附接装置

126 附接装置

130 凸缘接头

132 凸缘接头

134 凸缘接头

136 凸缘接头

200 阶梯轴组件

210 长形轴本体

212 第一端部

214 第二端部

216 第一部分

218 第二部分

220 附接装置

222 附接装置

224 附接装置

226 附接装置

300 阶梯轴组件

310 长形轴本体

312 第一端部

314 第二端部

316 第一圆柱形部件

318 第二圆柱形部件

320 附接装置

322 附接装置

324 附接装置

326 附接装置

340 第一板部件

342 第二板部件

350 本体

351 本体

352 第一孔口

353 第一孔口

354 第二孔口

355 第二孔口

416 第一圆柱形部件

416A 节段

416B 节段

426 附接装置

450 本体

451 本体

452 孔口。

具体实施方式

类轴装置通常用于提供压缩机和燃气涡轮中的导叶阵列的旋转控制。典型地，此类装置包括长形部件，其具有沿其长度的多个附接装置，促动器杆或控制杆可连接于其中各个。

图1示出了装置100的透视图，其中长形轴110具有第一端部112和第二端部114。第一端部112和第二端部114中的各个典型地安装在轴承上以便于长形轴110的旋转。多个附接装置120, 122, 124, 126沿长形轴110紧固，并且例如控制杆可附接于其，该控制杆可接着用于控制燃气涡轮的级的可变导叶。

附接装置120,122,124,126由于在控制例如燃气涡轮的可变导叶方面的它们的预期功能而从长形轴110延伸，并且从其纵轴线L延伸至不同程度。附接装置120,122,124,126关于长形轴110的变化径向长度给予高应力，特别是在从长形轴110延伸最远的那些附接装置处。这需要使用较高强度的材料用于长形轴110和附接装置120, 122, 124, 126。

此外，附接装置120, 122, 124, 126典型地沿长形轴110的长度配合到凸缘接头130, 132, 134, 136中。然而，这需要一些紧固设备或方法来将例如附接装置120固定在凸缘接头130内。此类设备和方法经常包括例如螺纹螺栓、粘结、硬钎焊、焊接等，其中各种提高了制造已知类轴装置的复杂性和费用。

图2示出了根据本发明的一个实施例的阶梯轴组件200的透视图。阶梯轴组件200包括具有第一端部212和第二端部214的长形轴本体210。然而，不同于图1的已知装置，长形轴本体210包括大致沿长形轴本体210的纵轴线L(即，延伸穿过第一端部212和第二端部214的纵轴线)定向的第一部分216，以及定向成与长形轴本体210的纵轴线L大致平行并且从其沿径向移位距离D的第二部分218。即，第二部分218包括从纵轴线L沿径向移位的第二纵轴线L'。

多个附接装置220, 222, 224, 226沿长形轴本体210设置。各个附接装置220, 222, 224, 226分别从第一部分216或第二部分218延伸距离d₁, d₂, d₃, d₄。长形轴本体210的第二部分218从纵轴线L的径向移位容许沿第二部分210的较短附接装置220, 222, 224的使用。即，附接装置220,222,224从第二部分218(并且从纵轴线L)沿径向分别延伸距离d₂, d₃, d₄，其是小于在第二部分218大致沿纵轴线L定向的情况下的距离。

较短的附接装置220, 222, 224的使用缩短了负载路径，并且减小了附接装置220, 222, 224暴露于其的应力。因此，阶梯轴组件200可由比已知装置较不昂贵的较低强度的材料形成。此外，长形轴本体210和附接装置220,222,224可锻造或铸造为单个单元。即，附接装置220,222,224可在制造过程期间在结构上集成到长形轴本体210中，消除了对附接装置插入到其中并且附接装置必须紧固到其中的接头的需要。

在本发明的其它实施例中，阶梯轴装置可包括从长形轴本体的纵轴线沿径向移位的多于一个的"阶梯"部分，"阶梯部分"中的各个移位至不同程度。此类实施例可为合乎需要的，其中例如移位的程度旨在与将另外使用的附接装置的长度成比例。在此类实施例中，附接装置可沿"阶梯"部分中的任一个或各个的长度设置。

阶梯轴组件200可由其形成的材料包括例如A514钢、2.25 Cr - 1 Mo钢和碳钢。任何此类材料可以可选地包括涂层或保护物，如防锈保护物。其它适合的材料和形成阶梯轴组件200的其它方法将对本领域技术人员而言为显而易见的，并且在本发明的范围内。

在一些情况下，发现使用根据本发明的实施例的阶梯轴组件导致附接装置处的大约35%到40%之间的应力减小。同时，发现用于图2的铸造阶梯轴组件中的材料的总量减少大约25%到大约30%之间。

图3示出了根据本公开的另一个实施例的阶梯轴组件300的透视图。此处，阶梯轴组件300包括由第一圆柱形部件316和第二圆柱形部件318构成的焊接或另外连结或熔合的构造，而非单个铸造本体。第一板部件340将第二圆柱形部件318连结于第一端部312，而第二板部件342连结第一圆柱形部件316和第二圆柱形部件318。

如可在图3中所见，第二圆柱形部件318由第一板部件340和第二板部件342从阶梯轴组件300的纵轴线L沿侧向移位距离D。即，第二圆柱形部件318的第二纵轴线L'从延伸穿过第一端部312和第二端部314的纵轴线L沿径向移位距离D。在功能上，这类似于图2中所示的实施例，导致了附接装置320,322,324处的减小的应力。因此，也类似于图2的实施例，阶梯轴组件300可由比已知装置较不昂贵的较低强度的材料形成。

附接装置320, 322, 324, 326可以以一定数量的方式中的任一种附连于第一圆柱形部件316或第二圆柱形部件318。如图3中所示，附接装置320, 322, 324, 326包括一对相邻的尺寸类似且形状类似的臂。这些臂可例如尺寸确定成在第一圆柱形部件316或第二圆柱形部件318的外表面之上滑动，并且焊接或另外固定就位。作为备选，第一圆柱形部件316和第二圆柱形部件318中的各个可由多个较短长度构成，其附连于附接装置320, 322, 324, 326并且由其连结。

在本发明的一些实施例中，圆柱形部件316,318可在截面上为实心的。在其它实施例中，圆柱形部件316,318可为管状的，即，在截面上为中空的。在其中圆柱形部件316,318为管状的实施例中，端部312,314可分别插入到第一板部件340和第一圆柱形部件316中。

图4示出了图3的附接装置326的侧视图。如可见，附接装置包括具有第一孔口352和第二孔口354的本体350。第一孔口352尺寸和形状确定成容纳第一圆柱形部件316。如上文所论述，第二孔口354尺寸和形状确定成容纳用于装固例如控制杆的装置。孔口352,354示为大致圆形的，但可为分别与第一圆柱形部件316和用于装固例如控制杆的装置相容的任何形状。

图5示出了附接装置326的俯视图，其可看作是包括一对本体350,351、一对第一孔口352(图4；图5中遮蔽),354，以及一对第二孔口354,355，它们均对准成容纳沿路径A穿过第一孔口352,353的第一圆柱形部件316的经过。本体350,351由空间S分开，使得在沿第一圆柱形部件316或第二圆柱形部件318的位置，本体350,351沿纵轴线L(图3)或平行于其隔开。也如图5中所示，第一圆柱形部件316为管状的，具有尺寸确定成接受第二端部314的内部大小，第二端部314可为实心的而非管状的。

一旦第一圆柱形部件316穿过第一孔口352,353两者，则附接装置326可由例如焊接固定于第一圆柱形部件316。类似地，一旦第二端部314进入第一圆柱形部件316至期望的程度，则第二端部314和第一圆柱形部件316可由例如焊接固定在一起。

图6和7分别示出了上文简要描述的根据本发明的另一个实施例的附接装置426的侧视图和俯视图。参照图6，附接装置426的本体450相比于图4的实施例为截断的。此处，孔口452为大致半圆形而非圆形的(如在图4中)。

图7示出了连同第一圆柱形部件416(图4)的两个节段416A,416B的附接装置426的俯视图。此处，节段416A,416B可至少部分地通过将本体450连结(经由焊接等)于第一节段416A并且通过将本体451连结于第二节段416B来有效地连结。节段416A,416B还可以可选经由焊接等直接连结。

在本发明的又一个实施例中，附接装置如附接装置426可连同未分段的圆柱形部件，如第一圆柱形部件316(图3和5)使用，其中此类附接装置的本体连结于未分段的圆柱形部件。

本文中使用的用语出于仅描述特定实施例的目的，并且不旨在限制本公开。如本文中使用的，单数形式"一"、"一个"和"该"旨在也包括复数形式，除非上下文另外清楚地指出。还将理解的是，用语"包括(comprises)"和/或"包含(comprising)"在用于本说明书中时表示叙述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或构件的存在，但并未排除存在或添加一个或更多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、构件和/或它们的组。

以下权利要求中的所有器件或步骤加功能元件的对应结构、材料、动作和等同物旨在包括用于结合如明确要求权利的其它要求权利的元件执行功能的任何结构、材料或动作。本公开的描述出于图示和描述的目的提出，但不旨在为详尽的或者将本公开限于公开的形式。许多改型和变型将对本领域技术人员而言为显而易见的而并未脱离本公开的范围和精神。对于如适于构想的特定使用的具有各种改型的各种实施例，实施例选择和描述成以便最佳地阐释本公开的原理和实际应用，并且使得本领域技术人员能够理解本公开。