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确定顺桨螺旋桨叶片 角 位置的系统和方法

阅读：566发布：2020-05-15

专利汇可以提供确定顺桨螺旋桨叶片角位置的系统和方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本公开涉及一种涡轮发动机 (10)，涡轮发动机(10)限定轴向方向、径向方向、周向方向、第一端部(99)以及沿着轴向方向与第一端部(99)相反的第二端部(98)。涡轮发动机(10)包括接近第一端部(99)的螺旋桨组件(14)，螺旋桨组件(14)包括环绕轴向中心线(12)设置的沿周向方向布置的多个叶片 (42)和包括中空活塞杆(19)的顺桨机构(60)。顺桨机构(60)使多个叶片(42)围绕从轴向中心线(12)沿径向方向延伸的变桨轴线(13)旋转。涡轮发动机(10)进一步包括接近第二端部(98)的壳体(45)，壳体(45)沿轴向方向以与螺旋桨组件(14)相邻的布置设置。轴向中心线(12) 限定成穿过螺旋桨组件(14)和壳体(45)。涡轮发动机(10)进一步包括β管组件(100)，β管组件(100)与轴向中心线(12)同轴对准而延伸穿过中空活塞杆 (19)并且至少部分地穿过壳体(45)。β管组件(100)限定沿着轴向方向延伸的至少部分中空的壁式管(101)。β管组件(100)进一步接近壳体(45)而限定沿着轴向方向延伸的多个凹槽(111、112)。第一凹槽(111)至少部分地沿周向方向并且沿着轴向方向延伸，以至少部分地限定与多个叶片(42)围绕变桨轴线(13)的可旋转范围对应的螺旋结构(114)，并且，第二凹槽(112)沿轴向方向延伸。，下面是确定顺桨螺旋桨叶片角位置的系统和方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种涡轮发动机(10)，其限定轴向方向、径向方向、周向方向、第一端部(99)以及沿着所述轴向方向与所述第一端部(99)相反的第二端部(98)，所述涡轮发动机(10)包括：
接近所述第一端部(99)的螺旋桨组件14，其包括环绕轴向中心线(12)设置的沿所述周向方向布置的多个叶片(42)和包括中空活塞杆(19)的顺桨机构60，其中，所述顺桨机构60使所述多个叶片(42)围绕从所述轴向中心线(12)沿所述径向方向延伸的变桨轴线(13)旋转；
接近所述第二端部(98)的壳体(45)，其沿所述轴向方向以与所述螺旋桨组件14相邻的布置设置，其中，所述轴向中心线(12)限定成穿过所述螺旋桨组件14和所述壳体(45)；以及β管组件(100)，其与所述轴向中心线(12)同轴对准而延伸穿过所述中空活塞杆(19)并且至少部分地延伸穿过所述壳体(45)，其中，所述β管组件(100)限定沿着所述轴向方向延伸的至少部分中空的壁式管(101)，并且其中，所述β管组件(100)接近所述壳体(45)而限定沿着所述轴向方向延伸的多个凹槽(111)、(112)，其中，第一凹槽(111)至少部分地沿所述周向方向并且沿着所述轴向方向延伸，以至少部分地限定与所述多个叶片(42)围绕所述变桨轴线(13)的可旋转范围对应的螺旋结构(114)，并且其中，第二凹槽(112)沿所述轴向方向延伸。
2.根据权利要求1所述的涡轮发动机(10)，其中，所述β管组件(100)在所述第一端部(99)处限定沿着所述轴向方向延伸的细长狭槽(120)，其中，所述β管组件(100)进一步朝向所述β管组件(100)的所述第一端部(99)在所述细长狭槽(120)中限定开口。
3.根据权利要求2所述的涡轮发动机(10)，其中，所述活塞杆(19)接近所述第一端部(99)而限定一个或多个活塞杆紧固位置(134)，并且其中，所述一个或多个活塞杆紧固位置(134)沿着所述周向方向限定成与所述多个叶片(42)的周向位置对应。
4.根据权利要求3所述的涡轮发动机(10)，进一步包括：
插锁(130)，其中，所述插锁(130)至少部分地限定与所述中空活塞杆(19)的内径对应的直径，并且其中，所述插锁(130)至少部分地限定与所述β管组件(100)的所述细长狭槽(120)对应的沿所述轴向方向延伸的键销，所述插锁(130)进一步限定一个或多个插锁紧固位置(135)，并且其中，所述一个或多个插锁紧固位置(135)与所述一个或多个活塞杆紧固位置(134)对应。
5.根据权利要求4所述的涡轮发动机(10)，其中，所述插锁(130)紧固位置和所述活塞杆(19)紧固位置使所述第一凹槽(111)与所述多个叶片(42)的沿着所述变桨轴线(13)的角度相关。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的涡轮发动机(10)，其中，所述壳体(45)进一步包括：
传感器(47)，其至少部分地沿所述径向方向延伸穿过所述壳体(45)，其中，所述传感器(47)接近所述β管组件(100)的所述多个凹槽(111)、(112)而限定感测元件。
7.根据权利要求6所述的涡轮发动机(10)，其中，所述传感器(47)限定电容式接近传感器、磁性接近传感器或电感式接近传感器。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的涡轮发动机(10)，其中，所述活塞杆(19)限定内螺纹部分，并且其中，所述β管组件(100)限定与所述活塞杆(19)的所述内螺纹部分对应的外螺纹部分。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的涡轮发动机(10)，其中，所述β管组件(100)限定一个或多个内壁和多个液压流体输送孔口(104)，并且其中，所述一个或多个内壁限定液压流体输送腔(103)。
10.一种确定顺桨螺旋桨组件14中的螺旋桨叶片的角位置的方法，所述方法包括：
与所述螺旋桨叶片围绕所述顺桨螺旋桨组件14的变桨轴线(13)的角位置对应而在β管组件(100)上定位第一凹槽(111)；
与参考角对应而在所述β管组件(100)上定位第二凹槽(112)；
使所述β管组件(100)围绕轴向中心线(12)旋转；
相对于所述第一凹槽(111)和所述第二凹槽(112)而定位接近传感器(47)，使得当旋转时，所述接近传感器(47)从所述第一凹槽(111)和所述第二凹槽(112)采集信号；以及确定所述螺旋桨叶片的所述角位置。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述信号是所述第一凹槽(111)和所述第二凹槽(112)中的每个随着所述β管围绕所述轴向中心线(12)旋转而到达所述接近传感器(47)的径向附近之间的时间。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，确定所述螺旋桨叶片的所述角位置进一步包括使来自所述第一凹槽(111)的所述信号相对于来自所述第二凹槽(112)的所述信号与所述螺旋桨叶片围绕所述变桨轴线(13)的所述角位置对应。
13.根据权利要求10、11或12所述的方法，其中，所述第一凹槽(111)沿着轴向方向在所述β管组件(100)上限定至少部分地呈螺旋形的凹槽。
14.根据权利要求10至13中的任一项所述的方法，所述方法进一步包括：
使所述β管组件(100)沿着所述轴向方向平移，使得所述第一凹槽(111)与所述第二凹槽(112)之间的周向距离沿着所述轴向方向改变。
15.根据权利要求10至14中的任一项所述的方法，进一步包括：
将所述β管组件(100)的角位置设置成与所述螺旋桨叶片的所述角位置对应，其中，设置所述β管组件(100)的角位置包括相对于所述β管组件(100)而限定活塞杆(19)的紧固位置，并且其中，所述紧固位置与所述螺旋桨叶片的所述角位置对应。

说明书全文

确定顺桨螺旋桨叶片 角 位置的系统和方法

[0001] 政府资助的研究达成本申请的项目已按照拨款协议NO. CS2-ENG-GAM-2014-2015-01收到来自根据欧盟的地平线2020研究及创新计划的清洁天空(第二阶段)共同事业的资金。

技术领域

[0002] 本主题大体上涉及针对涡轮发动机的桨距调整或顺桨螺旋桨组件。

背景技术

[0003] 涡轮发动机不断地被挑战来通过大体上减少涡轮的重量(诸如，通过减少零件数量)而提高与性能、燃料消耗和/或成本有关的效率。涡轮发动机(诸如，风力涡轮和涡桨燃气涡轮发动机)可包括螺旋桨组件处的桨距调整或顺桨机构，以调整螺旋桨叶片的桨距。螺旋桨叶片可需要桨距的改变，以提高各种条件(例如风速、海拔或发动机核心或发电机处的功率输出/输入)下的涡轮性能。在一些情况下，诸如在带有多个涡桨发动机的飞行器上，执行使螺旋桨叶片顺桨，以减少无法操作的发动机上的阻力，由此改进当涡桨发动机在飞行期间无法操作时的操纵和控制。

[0004] 然而，确定或获知多个螺旋桨叶片的桨距角位置和/或桨距角位置的改变率的已知的系统和/或方法可包括可增加发动机的重量或至少无益于涡轮的重量减少的多个零件、构件或组件。

[0005] 因此，存在针对如下的需要：可减少涡轮的重量和/或零件数量的确定多个螺旋桨叶片的桨距角位置和/或其改变率的系统和/或方法。发明内容

[0006] 本发明的方面和优点将在下文的描述中部分地得到阐述，或可从根据描述而显而易见，或可通过实践本发明而得知。

[0007] 本公开涉及一种涡轮发动机，该涡轮发动机限定轴向方向、径向方向、周向方向、第一端部以及沿着轴向方向与第一端部相反的第二端部。涡轮发动机包括：接近第一端部的螺旋桨组件，其包括环绕轴向中心线设置的沿周向方向布置的多个叶片和包括中空活塞杆的顺桨机构，其中，顺桨机构使多个叶片围绕从轴向中心线沿径向方向延伸的变桨轴线(pitch axis)旋转；接近第二端部的壳体，其沿轴向方向以与螺旋桨组件相邻的布置设置，其中，轴向中心线限定成穿过螺旋桨组件和壳体；以及β管组件，其与轴向中心线同轴对准而延伸穿过中空活塞杆并且至少部分地延伸穿过壳体。β管组件限定沿着轴向方向延伸的至少部分中空的壁式管，并且限定接近壳体而沿着轴向方向延伸的多个凹槽。第一凹槽至少部分地沿周向方向并且沿着轴向方向延伸，以至少部分地限定与多个叶片围绕变桨轴线的可旋转范围对应的螺旋结构，并且，第二凹槽沿轴向方向延伸。

[0008] 在各种示例中，β管组件在第一端部处限定沿着轴向方向延伸的细长狭槽，其中，β管组件进一步朝向β管组件的第一端部在细长狭槽中限定开口。在一个示例中，活塞杆接近第一端部而限定一个或多个活塞杆紧固位置。在另一示例中，一个或多个活塞杆紧固位置沿着周向方向限定成与多个叶片的周向位置对应。

[0009] 在各种示例中，涡轮发动机包括插锁(plug lock)，其中，插锁至少部分地限定与中空活塞杆的内径对应的直径，并且其中，插锁至少部分地限定与β管组件的细长狭槽对应的沿轴向方向延伸的键销(key)。在一个示例中，插锁进一步限定一个或多个插锁紧固位置。在各种示例中，一个或多个插锁紧固位置与一个或多个活塞杆紧固位置对应。在另外的各种示例中，插锁紧固位置和活塞杆紧固位置使第一凹槽与多个叶片沿着变桨轴线的角度相关。

[0010] 在各种示例中，涡轮发动机的壳体进一步包括传感器，传感器沿径向方向至少部分地延伸穿过壳体，其中，传感器接近β管组件的多个凹槽而限定感测元件。在一个示例中，传感器限定电容式接近传感器、磁性接近传感器或电感式接近传感器。

[0011] 在另外的各种示例中，活塞杆限定内螺纹部分，并且其中，β管组件限定与活塞杆的内螺纹部分对应的外螺纹部分。

[0012] 在涡轮发动机的另外的各种示例中，β管组件限定一个或多个内壁，其中，一个或多个内壁限定液压流体输送腔。在一个示例中，β管组件进一步限定多个液压流体输送孔口。

[0013] 本公开的另一方面涉及一种确定围绕顺桨螺旋桨组件中的螺旋桨叶片的变桨轴线的角位置及其改变率的方法。该方法包括：与螺旋桨叶片围绕顺桨螺旋桨组件的变桨轴线的角位置对应而在β管组件上定位第一凹槽；与参考角对应而在β管组件上定位第二凹槽；使β管组件围绕轴向中心线旋转；相对于第一凹槽和第二凹槽而定位接近传感器，使得当旋转时，接近传感器从第一凹槽和第二凹槽采集信号；以及确定螺旋桨叶片的角位置。

[0014] 在该方法的各种示例中，信号是第一凹槽和第二凹槽中的每个随着β管围绕轴向中心线旋转而到达接近传感器的径向附近之间的时间。在一个示例中，确定螺旋桨叶片的角位置进一步包括使来自第一凹槽的信号相对于来自第二凹槽的信号与螺旋桨叶片围绕变桨轴线的角位置对应。

[0015] 在另外的各种示例中，第一凹槽沿着轴向方向在β管组件上限定至少部分地呈螺旋形的凹槽。

[0016] 该方法可进一步包括使β管组件沿着轴向方向平移，使得第一凹槽与第二凹槽之间的周向距离沿着轴向方向改变。

[0017] 更进一步，该方法可包括将β管组件的角位置设置成与螺旋桨叶片的角位置对应。在一个示例中，设置β管组件的角位置包括限定活塞杆相对于β管组件的紧固位置，并且其中，紧固位置与螺旋桨叶片的角位置对应。

[0018] 参考下文的描述和所附权利要求书，将更清楚地理解本发明的这些及其它特征、方面以及优点。结合在本说明书中且构成本说明书的一部分的附图图示本发明的方面，并连同描述一起用来阐释本发明的原理。

附图说明

[0019] 在参考附图的说明书中阐述了本发明(包括其最佳模式)的针对本领域普通技术人员而言完整且充分的公开，在附图中：图1是限定顺桨或桨距调整机构的螺旋桨组件和壳体的示例性实施例的横截面侧视图；
图2是螺旋桨组件的顺桨机构的β管组件的示例性实施例的局部分解透视图；
图3是图2中所示出的β管组件的示例性实施例的一部分的透视图；
图4是壳体内的在图3中示出的β管组件的示例性实施例的横截面侧视图；
图5是β管组件、活塞杆以及插锁的示例性实施例的局部分解透视图；
图6是概述确定顺桨螺旋桨组件中的螺旋桨叶片的角位置的示例性方法的步骤的流程图；
图7是包括本公开的方面的涡轮的示例性实施例的透视图；以及
图8是包括本公开的方面的涡轮的另一示例性实施例的透视图。

[0020] 本说明书和附图中的参考字符的重复使用旨在表示本发明的相同或相似的特征或元件。

具体实施方式

[0021] 现在，将详细地参考本发明的实施例，其一个或多个示例在附图中被图示。每个示例通过解释本发明而非限制本发明的方式而提供。实际上，将对本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可在本发明中作出各种修改和变型。例如，作为一个实施例的部分而图示或描述的特征可与另一实施例一起用于产生再一另外的实施例。因而，意图是，本发明涵盖如归入所附权利要求书及其等同体的范围内的这样的修改和变型。

[0022] 如本文中所使用的，术语“第一”、“第二”以及“第三”可被可互换地使用以将构件与另一个构件区分开，并且不旨在表示独立构件的位置或重要性。

[0023] 术语“上游”和“下游”指相对于流体路径中的流体流的相对方向。例如，“上游”指流体流自的方向，并且，“下游”指流体流至的方向。

[0024] 大体上提供确定多个螺旋桨叶片的桨距角位置和/或其改变率的系统和方法，其可减少涡轮的重量和/或零件数量。本文中所提供的系统和方法的各种实施例大体上包括β管组件，β管组件在接近传感器的端部处限定多个凹槽，其中，第一凹槽至少部分地沿周向方向并且沿着轴向方向延伸，以至少部分地限定与螺旋桨组件中的顺桨螺旋桨叶片的可旋转范围或角范围对应的螺旋结构，并且，第二凹槽沿轴向方向延伸，以大体上提供相对于顺桨螺旋桨叶片的角范围的参考标记或差异(differential)。

[0025] 本文中所提供的系统和方法的各种实施例可通过减少零件数量和/或重量而改进涡轮性能。例如，本文中所提供的系统和方法可通过提供与独立的螺旋桨叶片形成对照的针对单个位置处的螺旋桨组件的所有顺桨螺旋桨叶片的确定系统或方法，来减少零件数量和/或重量。作为另一示例，本文中所提供的系统和方法可通过提供螺旋桨叶片角度确定系统或方法(包括用以确定所有的顺桨螺旋桨叶片的桨距角的角位置和/或改变率的单个传感器)，来改进涡轮发动机性能。作为又一示例，本文中所提供的系统和方法可通过利用用于确定所有的螺旋桨叶片的桨距角和用于检测螺旋桨组件的转速的公用传感器，来改进螺旋桨叶片桨距角确定系统和方法。作为另外的又一示例，本文中所提供的系统和方法可经由还提供诸如β管组件的油输送和顺桨之类的其它功能的零件、构件或组件和/或用于测量螺旋桨组件的转速和多个叶片的桨距角的传感器来确定螺旋桨叶片桨距角和/或其改变率。

[0026] 现在参考附图，图1是涡轮10的一部分的横截面侧视图，其包括螺旋桨组件14和壳体45的示例性实施例，螺旋桨组件14和壳体45一起限定桨距调整或顺桨机构60。涡轮10限定轴向方向A、径向方向R、周向方向C(在图2中示出)、第一端部99以及沿着轴向方向A与第一端部相反的第二端部98。螺旋桨组件14和壳体45沿着轴向方向A以相邻布置设置。轴向中心线12限定成沿着轴向方向A穿过螺旋桨组件14和壳体45。螺旋桨组件14设置成接近涡轮10的第一端部99。壳体45设置成接近涡轮10的第二端部98。

[0027] 在各种实施例中，壳体45限定动力或减速齿轮箱组件，该组件使螺旋桨组件14联接到发电机或发动机核心20。在一个实施例中，发电机或发动机核心20可包括诸如限定生成机械能的涡轮区段和压缩机区段的涡轮机械(诸如，涡桨发动机、涡轴发动机或桨扇发动机构造)。由发电机或发动机核心20产生的机械能被传送通过限定齿轮箱的壳体45，以生成用于螺旋桨组件14旋转和操作的期望扭矩和转速。在另一实施例中，发电机或发动机核心20限定往复式发动机，该往复式发动机联接到壳体45，并且，在各种实施例中，如关于涡轮机械描述的那样类似地操作。在又一实施例中，发电机或发动机核心20可包括诸如限定于风力或水力涡轮中的发电机。由于流体(诸如，空气或水)横穿螺旋桨组件14的多个叶片42，因而螺旋桨组件14可旋转。来自螺旋桨组件14的旋转的机械能通过将齿轮箱限定成期望的机械扭矩或速度的壳体45而被传送到发电机或发动机核心20。发电机或发动机核心20可使机械能转换成电能，以便进一步分配。

[0028] 现在参考图2，螺旋桨组件14的示例性实施例的局部分解透视图被示出为包括顺桨机构60的一部分。现在参考图1和图2，螺旋桨组件14包括沿周向方向C布置的多个叶片42，其中，多个叶片42可围绕轴向中心线12旋转。螺旋桨组件14包括毂15，多个叶片42放置到毂15中，并且从毂15沿径向方向R延伸。螺旋桨组件14进一步包括沿着轴向方向A延伸的至少一个中空活塞杆19。活塞杆19联接到顺桨控杆(lever)61。顺桨控杆61进一步联接到多个叶片42，使得顺桨控杆61沿着轴向方向A的移动转化成多个叶片42围绕变桨轴线13(其从轴向中心线12沿径向方向R延伸)的旋转移动，其中，每个变桨轴线13是相对于每个叶片42的。

[0029] 限定于螺旋桨组件14和壳体45中的顺桨机构60包括延伸穿过中空活塞杆19的β管组件100。β管组件100与轴向中心线12同轴对准而至少部分地延伸穿过螺旋桨组件14并且至少部分地延伸穿过壳体45。β管组件100限定沿着轴向方向A延伸的至少部分中空的壁式管101。β管组件100可进一步限定相对于活塞杆19的固持特征，活塞杆19延伸穿过固持特征。例如，在一个实施例中，β管组件100可限定与中空活塞杆19内的内螺纹对应的外螺纹。β管组件100进一步在至少部分中空的β管组件100内限定一个或多个内壁102，其中，一个或多个内壁102限定液压流体输送腔103。β管组件100进一步限定多个液压流体输送孔口104，液压流体(诸如油并且由箭头18示意性地示出)可在可变压力或载荷下通过液压流体输送腔103穿过液压流体输送孔口104而进入β管组件100中和离开β管组件100。

[0030] 随着液压流体18的压力和/或流量被调整，β管组件100可沿着轴向方向A平移到与多个叶片42围绕变桨轴线13的旋转方向对应的若干期望位置中的一个。随着β管组件100沿着轴向方向A平移并随后β管组件100所附接到的活塞杆19沿着轴向方向A平移，联接到多个叶片42的顺桨控杆61沿着轴向方向A平移，并且使顺桨控杆61和活塞杆19的轴向平移转换成多个叶片42围绕变桨轴线13的角旋转。

[0031] 在其它实施例中，液压流体18的压力的改变可对可迫使多个叶片42沿着变桨轴线13达到具体的角度的配重、活塞和/或液压流体贮存器造成影响。液压流体18的压力或流量的改变可至少部分地为限定于β管组件100中的多个液压流体输送孔口104的沿着轴向方向A的位置或平移的函数。在各种实施例中，β管组件100(包括某些特征，诸如但不限于多个液压流体输送孔口104)的轴向位置可与多个叶片42的围绕变桨轴线13的角移动的角度或范围相关。

[0032] 现在参考图3，β管组件100的示例性实施例的透视图示出为与螺旋桨组件14和壳体45分离。现在参考图1-3，β管组件100进一步限定第一凹槽111，第一凹槽111沿着轴向方向A接近壳体45而延伸。第一凹槽111至少部分地沿周向方向C并且沿着轴向方向A延伸，以至少部分地限定螺旋形部分或螺旋结构114，螺旋形部分或螺旋结构114与多个叶片42围绕变桨轴线13的可旋转范围对应。第一凹槽111可沿着轴向方向A进一步限定通到螺旋形部分114中的基本上笔直的部分113。

[0033] β管组件100进一步限定沿轴向方向A延伸的第二凹槽112。第二凹槽112沿着轴向方向A限定基本上笔直的部分。第一凹槽111或具体地从笔直部分113穿过螺旋形部分114的过渡部可限定沿着周向方向C的距离，该距离近似地等同于或对应于多个叶片42围绕变桨轴线13的角旋转的量。

[0034] 仍然参考图1-3，壳体45可进一步包括传感器47，传感器47至少部分地沿径向方向R延伸穿过壳体45。传感器47朝向和/或接近β管组件100的凹槽111、112而设置。在各种实施例中，传感器47可限定电容式接近传感器、磁性接近传感器或电感式接近传感器。在另外的其它实施例中，凹槽111、112可相对于传感器47限定适当的材料。例如，凹槽111、112可限定永磁体。作为另一示例，凹槽111、112可限定永磁体材料，该永磁体材料比至少β管组件100限定朝向接近传感器47的第二端部98的更大的磁通量或磁通密度性质。

[0035] 在各种实施例中，第一凹槽111和/或第二凹槽112可限定与并非由第一凹槽111和第二凹槽112限定的β管组件形成对照而限定的第一材料的区域或条带，使得当围绕轴向中心线12旋转时，传感器47检测第一凹槽111和第二凹槽112。在各种实施例中，第一凹槽111和/或第二凹槽112可限定与并非由第一凹槽111和第二凹槽112限定的β管组件100(例如，除了凹槽111、112之外的所有的周向区域)形成对照的用于区分第一凹槽111和第二凹槽112处的信号(例如，电容、电感、磁性或电磁信号)的壁、轨道、齿或其它凸起结构。在一个实施例中，第一凹槽111和/或第二凹槽112可限定第一材料和凸起结构，并且，并非由第一凹槽111和第二凹槽112限定的β管组件100可限定第二材料，其中，第一材料比第二材料限定更大的朝向传感器47的磁通量或磁通密度。

[0036] 现在参考图4，示出壳体45内的β管组件100的一部分的示例性实施例的横截面侧视图。第一凹槽111和第二凹槽112可一起限定与多个叶片42一起旋转的相控(phased)凹槽。各种相位(phase)的示例性实施例在图4的200、300以及400处的详细横截面图中示出。随着β管组件100沿着轴向方向A平移以使多个叶片42围绕变桨轴线13旋转，第一凹槽111相对于第二凹槽112的沿着周向方向C的相位或距离改变。例如，当β管组件100沿着轴向方向A平移，使得视图200处的凹槽111、112接近传感器47时，第一凹槽111限定与多个叶片42的第一桨距角201对应的沿着周向方向C的第一相位或距离。作为另一示例，当β管组件100平移，使得视图300处的凹槽111、112接近传感器47时，第一凹槽111限定与多个叶片42的第二桨距角301对应的沿着周向方向C的第二相位或距离。作为又一示例，当β管组件100平移，使得视图400处的凹槽111、112接近传感器47时，第一凹槽111限定与多个叶片42的第三桨距角
401对应的沿着周向方向C的第三相位或距离。

[0037] 在各种实施例中，在β管组件100与螺旋桨组件14一起围绕轴向中心线12旋转期间，当第二凹槽112和第一凹槽111各自经过传感器47时，传感器47可产生信号。该信号所产生的相位可限定从第二凹槽112经过传感器47到第一凹槽111经过传感器47的时间的并且相对于β管组件100的转速的函数。该相位可与多个叶片42围绕变桨轴线13的离散的角位置相关。该相位可进一步至少基于沿着周向方向C的已知距离(其近似地等于使多个叶片42旋转的顺桨控杆61的旋转移动)而相关。

[0038] 在另外的其它实施例中，除了限定多个叶片42围绕变桨轴线13的角位置的接近传感器之外，传感器47还可进一步限定用于螺旋桨组件14的速度传感器。从凹槽111、112中的至少一个接收的信号可用于限定β管组件100、活塞杆19以及多个叶片42的转速。在各种实施例中，旋转和转速是围绕轴向中心线12的。在其它实施例中，多个叶片42可相对于由β管组件100和/或活塞杆19共用的在图1-5中示出的轴向中心线12而偏移。

[0039] 返回参考图3，β管组件100可进一步在第一端部99处沿着轴向方向A限定细长狭槽120。β管组件100可进一步朝向β管组件100的第一端部99而在细长狭槽120中限定开口121。

[0040] 现在参考图5，提供涡轮10的一部分(包括β管组件100和活塞杆19)的局部分解透视图。如图3和图5中所示出的，涡轮10可进一步包括插锁130。插锁130可至少部分地沿着轴向方向A延伸，其中，直径131至少部分地沿着插锁130的外表面(其沿着轴向方向A延伸)限定。插锁130的直径131与中空活塞杆19的内径132对应。插锁130至少部分地限定沿轴向方向A延伸的键销133，键销133与β管组件100的细长狭槽120对应。

[0041] 活塞杆19可进一步限定一个或多个活塞杆紧固位置134，其中，每个活塞杆紧固位置134与多个叶片42中的一个或多个的周向位置对应。插锁130可进一步将一个或多个插锁紧固位置135限定成与一个或多个活塞杆紧固位置134对应。例如，一个或多个紧固位置134、135可各自限定孔口，穿过该孔口，机械紧固件136(诸如但不限于锁定螺钉、螺栓、销或铆钉)可插入穿过活塞杆19和插锁130。作为另一示例，一个或多个活塞杆紧固位置134可限定活塞杆19上的与多个叶片42中的一个或多个的角位置对应的定位或位置，以该位置取向，插锁130联结到活塞杆19。联结方法可包括焊接、钎焊或涂敷粘附剂等等。

[0042] 插锁130可使β管组件100相对于活塞杆19的径向取向固定。插锁130和一个或多个紧固位置134、135以及键销133和细长狭槽120的组合可使β管组件100的径向取向固定以与多个叶片42的桨距角对应。例如，一个或多个活塞杆紧固位置134与多个叶片42中的一个或多个围绕轴向中心线12的周向位置对应。活塞杆19内的β管组件100在活塞杆19内锁定(clock)或旋转。插锁130穿过活塞杆19插入到限定于β管组件100中的细长狭槽120中。插入穿过β管组件100的细长狭槽120的键销133和插锁紧固位置135使β管组件100与多个叶片42相关。在各种实施例中，插锁130锁定(clock)或设置活塞杆19和/或β管组件100，而多个叶片42限定顺桨位置。

[0043] 现在参考图6，提供确定顺桨螺旋桨组件600中的螺旋桨叶片围绕变桨轴线的角位置和/或其改变率的方法(在本文中被称为“方法600”)的示例性实施例的流程图。方法600可确定涡轮(诸如，关于图1-5而示出并且描述的涡轮)中的多个叶片的桨距角和/或改变率。方法600可在针对桨距角检测系统而减少重量和/或零件数量的同时，确定多个叶片的桨距角。另外，方法600可使用现有的顺桨机构、螺旋桨组件或齿轮箱所共有的系统来确定多个叶片的桨距角。图6出于图示和讨论的目的而描绘按具体顺序执行的步骤。使用本文中所提供的本公开的本领域普通技术人员将理解，在不偏离本公开的范围的情况下，本文中所公开的任何方法的各步骤可按各种方式改编、修改、重新布置、省略或扩展。

[0044] 方法600大体上包括：在610，与螺旋桨叶片围绕每个螺旋桨叶片的变桨轴线的角位置的范围对应而在β管组件上定位第一凹槽；在620，与参考角对应而在β管组件上定位第二凹槽；在630，使β管组件围绕轴向中心线旋转；在640，相对于第一凹槽和第二凹槽而定位接近传感器，使得当β管组件旋转时，接近传感器从第一凹槽和第二凹槽采集信号；以及在650，确定螺旋桨叶片围绕变桨轴线的角位置。

[0045] 在610和620，该方法可对诸如关于图1-5而示出并且描述的第一凹槽和第二凹槽(例如，在β管组件100上限定的第一凹槽111和第二凹槽112)进行定位。在各种实施例中，在610和620，方法600可将第一凹槽和/或第二凹槽限定为凸起材料(诸如，齿、轨道或壁)。在其它实施例中，在610和620，方法600可将第一凹槽和/或第二凹槽限定为第一材料(诸如，永磁体)或如下的永磁体：相对于β管组件的周围的第二材料而限定更高的磁通量或磁通密度。在610和620中由第一凹槽和/或第二凹槽限定的结构和/或(一种或多种)材料使得在
630中β管组件的旋转(例如，螺旋桨组件14的多个叶片42的旋转)期间，当第一凹槽和第二凹槽各自经过传感器(例如，传感器47)时，与并非由第一凹槽和第二凹槽限定的沿着β管组件的径向位置形成对照，在640中生成信号。

[0046] 在一个实施例中，在650，方法600可进一步包括使来自第一凹槽的信号相对于来自第二凹槽的信号与螺旋桨叶片围绕变桨轴线的角位置对应。在各种实施例中，在步骤640中采集的信号是第一凹槽和第二凹槽中的每个随着β管围绕轴向中心线旋转而到达接近传感器的径向附近之间的时间。例如，使与相对于第一凹槽和第二凹槽中的每个的信号对应可包括使角位置与β管组件的转速和与相对于第一凹槽和第二凹槽中的每个的信号之间的时间的差对应。在各种实施例中，第一凹槽沿着轴向方向在β管组件上限定至少部分地呈螺旋形的凹槽(诸如，关于图1-5而示出并且描述的限定于β管组件100中的第一凹槽111)。使角位置对应可包括β管组件的转速(例如，以每分钟转动次数计量)与相对于第一凹槽和第二凹槽中的每个的信号之间的时间差的函数，以计算以围绕轴向中心线(例如，轴向中心线12)的转动弧度或角度计量的距离。然后，以弧度或角度计量的距离可与多个叶片(例如，如关于图1-5而示出并且描述的涡轮10和多个叶片42)的变桨轴线角对应。

[0047] 在各种实施例中，在650确定螺旋桨叶片围绕变桨轴线的角位置可进一步包括确定螺旋桨叶片围绕变桨轴线的角位置的改变率。例如，确定螺旋桨叶片围绕变桨轴线的改变率可包括使多个角位置对应为下者的函数：使β管组件的多个转速与角位置的改变之间的时间改变对应的函数(诸如，通过确定第一凹槽和第二凹槽之间的相对于传感器(例如，传感器47)的角位置的改变率的积分函数)。作为另一示例，传感器(诸如，速度传感器)可在第一时间对第一凹槽进行检测或采样，并且在第二时间对第二凹槽进行检测或采样，确定第一时间与第二时间之间的差(其然后可与和围绕变桨轴线的第一角位置相关的弧度或角度的差对应)。然后，传感器可在第三时间对第一凹槽进行检测或采样，并且在第四时间对第二凹槽进行检测或采样，并且类似地确定螺旋桨叶片围绕变桨轴线的第二角位置。传感器或连接到传感器的其它系统(诸如，包括一个或多个处理器和一个或多个存储器装置的计算机)可确定螺旋桨叶片围绕变桨轴线的第一角位置和第二角位置之间的改变率。在另外的各种实施例中，所确定的改变率可发送到控制器(诸如，发动机电子控制、或数字发动机控制、或全权数字发动机控制(FADEC)或机械控制器或调速器)并且由其接收，该控制器可利用所确定的改变率来调整发电机或发动机核心(例如，发电机或发动机核心20)速度或扭矩输出中的一个或多个，或限制或促进螺旋桨叶片桨距的顺桨或改变，或以其它方式使螺旋桨叶片桨距角位置或其改变率与一个或多个发电机或发动机核心系统或附接到其的系统同步。

[0048] 在各种实施例中，方法600可进一步包括在645使β管组件沿着轴向方向平移，使得第一凹槽与第二凹槽之间的周向距离沿着轴向方向改变。在一个实施例中，诸如关于在图1-5中共同地示出的β管组件100、第一凹槽111、第二凹槽112以及传感器47而示出并且描述的，至少部分地将第一凹槽限定为沿着轴向方向延伸的螺旋结构可相对于第二凹槽而限定第一凹槽，使得每个凹槽之间的周向距离随着β管组件沿着轴向方向平移而改变。

[0049] 在各种实施例中，方法600可进一步包括在615将β管组件的角位置设置成与螺旋桨叶片的角位置对应。设置角位置可包括限定活塞杆相对于β管组件的紧固位置，其中，紧固位置与螺旋桨叶片的角位置对应。例如，如关于图1-5而示出并且描述的，设置变桨轴线角位置可包括：使多个叶片42与活塞杆19的一个或多个紧固位置134相关；和使活塞杆19的一个或多个紧固位置134与β管组件100的第一凹槽111相关。

[0050] 在各种实施例中，在620与参考角对应而在β管组件上限定第二凹槽可包括设置传感器检测到β管组件的完全或完整旋转所处于的零或参考角。例如，参考图1-5，β管组件100上的第二凹槽112沿着轴向方向A限定为笔直的，使得第二凹槽112相对于传感器47沿着β管组件100的圆周保持在同一位置。随着第一凹槽111的螺旋形部分114沿着轴向方向A改变，第二凹槽112提供对于传感器47采集第一凹槽111如何改变的参考。第一凹槽111相对于第二凹槽112和传感器47的改变与多个叶片42围绕变桨轴线13的角位置的改变相关。

[0051] 关于图1-6而示出并且描述的系统和方法的各种实施例可通过减少零件数量和/或重量而改进涡轮性能。例如，本文中所提供的系统和方法可通过提供与独立螺旋桨叶片42形成对照的针对沿着β管组件100的单个位置处的螺旋桨组件14的所有顺桨螺旋桨叶片
42的确定系统和方法，从而减少零件数量和/或重量。作为另一示例，本文中所提供的系统和方法可通过提供包括用以确定所有的顺桨螺旋桨叶片42的角位置和/或改变率的单个传感器47的螺旋桨叶片桨距角确定系统或方法，从而改进涡轮发动机性能。作为又一示例，本文中所提供的系统和方法可通过利用用于针对所有螺旋桨叶片42而沿着变桨轴线13确定角度和用于诸如沿着β管组件100针对螺旋桨组件14而检测转速的公用传感器47，从而改进螺旋桨叶片桨距角确定系统和方法。作为另外的又一示例，本文中所提供的系统和方法可经由还可提供诸如β管组件100的油输送和顺桨之类的其它功能的零件、构件或组件和/或用于测量围绕轴向中心线12(例如，风扇或螺旋桨组件14的轴向中心线12)的转速和围绕变桨轴线13(例如，螺旋桨顺桨位置角)的角度的传感器47来沿着变桨轴线13确定螺旋桨叶片角。

[0052] 现在参考图7，大体上提供涡轮10的各种实施例。在一个实施例中，涡轮10限定涡桨或涡轴发动机。如图7中所示出的，延伸穿过螺旋桨组件14和壳体45的轴向中心线12还延伸穿过涡轮10。

[0053] 大体上，涡轮10可包括发电机或发动机核心20和螺旋桨组件14。发电机或发动机核心20可按串流布置大体上包括压缩机区段21、燃烧区段26以及涡轮区段31。压缩机区段21可限定一个或多个压缩机(诸如，高压压缩机(HPC)和低压压缩机(LPC))。涡轮区段31可限定一个或多个涡轮(诸如，高压涡轮(HPT)和低压涡轮(LPT))。在各种实施例中，压缩机区段21可进一步包括中压压缩机(IPC)。在另外的其它实施例中，涡轮区段31可进一步包括中压涡轮(IPT)。在风力涡轮应用中，发动机核心20可大体上限定为一个或多个发电机。

[0054] 压缩机区段21中的压缩机22、24中的每个和涡轮区段31中的涡轮28、30中的每个可包括一个或多个转子。在一个实施例中，转子包括涡轮10的一个或多个轴35，轴35使压缩机区段21连接到涡轮区段31。在其它实施例中，转子大体上限定：盘，其至少部分地沿径向方向R延伸；和多个翼型件，其以周向相邻的布置连接，并且从盘沿径向方向R向外延伸。在一个实施例中，一个或多个转子可各自连接在一起。例如，涡轮区段31或压缩机区段21的每个转子32可通过机械紧固件(诸如，螺栓、螺母、螺钉或铆钉)或通过粘结过程(诸如，焊接、摩擦粘结、扩散粘结等等)而连接。在各种实施例中，压缩机区段21的一个或多个压缩机可驱动地连接，并且可经由一个或多个轴35来与涡轮区段31的一个或多个涡轮一起旋转。

[0055] 螺旋桨组件14大体上包括风扇转子16。风扇转子16包括多个风扇或螺旋桨叶片42，其联接到风扇转子16，并且从风扇转子16沿径向方向R向外地延伸。在图7中所示出的实施例中，风扇转子16可从壳体45朝向前端99沿轴向方向A延伸。螺旋桨组件14进一步包括β管组件100，β管组件100在壳体45(在其内限定齿轮箱)内联接，并且朝向第二端部98延伸，并且联接到发电机或发动机核心20。

[0056] 在一个实施例中，壳体45可包括周转齿轮系50，周转齿轮系50包括星形齿轮52和多个行星齿轮54。多个行星齿轮54可各自固定，使得每个行星齿轮54相对于星形齿轮52而在固定轴线上旋转。环形齿轮56环绕多个行星齿轮54，并且旋转，并且通过多个行星齿轮54而从星形齿轮52输送动力和扭矩。在本文中所示出的实施例中，环形齿轮56可联接到风扇转子16，或以其它方式与风扇转子16成整体。在各种实施例中，壳体45可进一步包括额外的行星齿轮，这些行星齿轮径向地设置于星形齿轮52与多个行星齿轮54之间或环形齿轮56与多个行星齿轮54之间。

[0057] 返回参考图1-7，β管组件100连接到发电机或发动机核心20，以通过星形齿轮52而将扭矩和动力传送到壳体45而传送到风扇转子16。风扇转子16可连接到周围的环形齿轮56或行星齿轮54，以从星形齿轮52接收扭矩，并且输送扭矩，以驱动风扇或螺旋桨组件14。在从发动机核心20传送动力和扭矩时，壳体45将以输出速度将动力和扭矩提供至风扇转子16，其更适合针对风扇或螺旋桨组件14而进行调整。例如，壳体45可使风扇转子16的速度相对于发动机核心20减少至二分之一或更小。

[0058] 在涡轮10的操作期间，如关于图1-7而共同示出并且描述的，如由箭头90示意性指示的一定体积的空气进入涡轮10。在空气90横穿螺旋桨叶片42时，如由箭头91示意性指示的空气的一部分被引导或导送至发动机核心20的外侧，以提供推进力。另外，如由箭头92示意性指示的空气的另一部分通过相关联的入口80而被引导或导送至压缩机区段21中。随着空气92朝向燃烧区段26流动穿过压缩机区段21(诸如，穿过LPC 22和HPC 24)，空气92被逐渐压缩。

[0059] 现在压缩的空气(如由箭头93示意性地指示)流动到燃烧区段26中，在燃烧区段26中，燃料被引入，与压缩空气93的至少一部分混合，并且被点燃，以形成燃烧气体94。燃烧气体94流动到涡轮区段31中，致使涡轮区段31的旋转部件旋转并且支持压缩机区段21和/或风扇或螺旋桨组件14中的相应联接的旋转部件的操作。例如，HPC 24和HPT 28可联接并且可旋转，以驱动涡轮10，并且在燃烧区段26处生成燃烧气体94，以驱动LPT 30。LPT 30可连接到LPC 22。限定齿轮箱的壳体45降低来自发电机或发动机核心20(例如，压缩机区段21或涡轮区段31)的转速，并且将期望量的扭矩和转速提供给风扇或螺旋桨组件14。

[0060] 现在参考图8，大体上提供涡轮10的示例性实施例，其中，涡轮10限定发电涡轮(诸如，风力涡轮)。涡轮10联接到壳体45和发电机或发动机核心20。在各种实施例中，壳体45在其内限定齿轮箱，以增大从螺旋桨组件14的多个叶片42到发电机或发动机核心20的转速。在一个实施例中，发电机或发动机核心20限定连接到电网的发电单元。由箭头90示意性描绘的流体(诸如，空气)致使多个叶片42围绕轴向中心线12旋转。多个叶片42的旋转通过壳体45(在其内限定齿轮箱)而进一步成比例地增强。壳体45可旋转地联接到发电机或发动机核心20，以产生并且输送动力(诸如，电力)。随着空气90的条件(诸如，风速、湍流、剪切、温度、压力等等)改变，多个叶片42可改变或调整围绕变桨轴线13的桨距，以更改或调节生成并且输送到壳体45和发电机或发动机核心20的动力或能量的量。

[0061] 本书面描述使用示例来公开本发明(包括最佳模式)，并且还使本领域中的任何技术人员能够实践本发明(包括制造和使用任何装置或系统，以及执行任何结合的方法)。本发明的可专利性范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例包括不异于权利要求书的字面语言的结构要素，或如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质性差异的等同结构要素，则这样的其它示例旨在处于权利要求书的范围内。

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