專利名稱：燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)渦輪軸斷裂時的能量耗散系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)領(lǐng)域，特別涉及多路式渦輪噴氣發(fā)動機(jī)領(lǐng)域，并涉 及到一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)在渦輪軸斷裂時可使渦輪機(jī)在盡可能短的時間內(nèi)停止運(yùn)行。
背景技術(shù)：
在一個多路式渦輪翻噴氣發(fā)動機(jī)中，蹈是由低壓渦輪驅(qū)動的。當(dāng)翻轉(zhuǎn)子 與渦輪轉(zhuǎn)子相連的軸斷裂時，作用在渦輪上的反抗扭矩就會突然釋放，盡管驅(qū)動燃
氣繼續(xù)流動將渦輪能量傳輸給轉(zhuǎn)子。這會引起轉(zhuǎn)子,M增加，很容易達(dá)到其能
夠承受和損壞的極限范圍，隨之會發(fā)生災(zāi)難性的后果。
有人提出這樣的方案，即中斷向燃燒室供應(yīng)燃料，目的是去除能量源，使得轉(zhuǎn) 子因缺少能量源而不能加速。 一種解決方案是使用冗余測量裝置來檢測軸的,，
一旦發(fā)5IM速時給出供油中斷的指令，根據(jù)美國US6494046號專利，可在軸兩端的 軸承處測量轉(zhuǎn)動頻率，并對這些頻率進(jìn)行持續(xù)實(shí)時比較。
另外，人們也提出了在所述事故發(fā)生時使用可以制動轉(zhuǎn)子的驢。軸斷裂后轉(zhuǎn) 子的軸向位移會啟動執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作，該執(zhí)行機(jī)構(gòu)的目的，散戶脫動能。例如，這 些機(jī)構(gòu)可以是位于鄰近導(dǎo)向葉片組件的固定翅片，向轉(zhuǎn)子葉片方向傾斜，以便可以 位于這些葉片之間并橫跨在葉片路徑中間。這些部件相互之間摩擦、變形，或甚至 斷裂而使得動能得以耗散。以本申請者的名義在EP1640564號專利申請中敘述了這 種類型的一個解決方案。在這個方案中，在需要制動的渦輪葉片附近的固定葉片上 安裝了個破壞裝置，當(dāng)轉(zhuǎn)子開始沿下游方向移動時，這些破壞裝置可剪斷上游轉(zhuǎn)子 葉片的支腿。
這種解決方案盡管有效，但由于對葉片戶膽成的損壞而導(dǎo)致維修費(fèi)用大大增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種簡單、有效而成本低廉的解決方案，以斷氐燃?xì)鉁u輪發(fā)動 機(jī)中渦輪的轉(zhuǎn)速，所述渦輪包括一個驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子能夠在所述軸斷裂時可 在靜子內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
根據(jù)本發(fā)明，用來在燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)中對帶有轉(zhuǎn)子的渦輪進(jìn)行制動的裝置是一 個包括了第一制動構(gòu)件和第二制動構(gòu)件的裝置，所述轉(zhuǎn)子帶有至少一個有輪緣的轉(zhuǎn) 子盤，可驅(qū)動一根軸并能夠相X寸于靜子轉(zhuǎn)動；所述第一制動構(gòu)件固定到所述輪緣上并提f賄至少一個切割部件，而所述第二制動構(gòu)件貝個定到総下游的靜子上，其 包括一個環(huán)形部件，戶脫環(huán)形部件采用一種可被第一制動構(gòu)件的切割部件切害鵬的
材料制成； 一旦軸斷裂時，通過轉(zhuǎn)子的軸向位移，而使得兩個審慟構(gòu)件相互接觸， 第一帝慟構(gòu)件的切割部件即可以切割掉第二審慟構(gòu)件的環(huán)形部件。
因此，本發(fā)明的解決方案是耗散兩個構(gòu)件之間的轉(zhuǎn)子的能量，這兩個構(gòu)件是專 門用來提供制動作用。這些裝置可以按照所需目標(biāo)增加接觸面積，并劍共很高的摩 擦系數(shù)。
另外，該方案的優(yōu)點(diǎn)是，在不會引起損壞的情況下轉(zhuǎn)子不得不承受的最大魏 得以斷氐。所述速度是在軸斷裂時容易達(dá)到的速度范圍。
由于制動構(gòu)件位于風(fēng)扇氣流管道外部，葉片從而不會受到損傷，所述能量耗散 則被限于具體區(qū)域。
對于有排氣機(jī)殼組成的發(fā)動機(jī)來講，第一構(gòu)件可以很方便地固定到轉(zhuǎn)子的最后 一個渦輪級，而第二構(gòu)件可以很方便Ml固定到排氣t幾殼上。
根據(jù)一個實(shí)施例，第一審慟構(gòu)件包括多個圍繞發(fā)動機(jī)軸線分布的切割件，這些 切割件可與輪緣一起加工而成。切割f牛呈一種割刀的形式，用來切入環(huán)形件，撤除 材料。
根據(jù)另一個特點(diǎn)，環(huán)形件可以加裝到安在靜子上的凸緣上。
另外，本發(fā)明還涉及到一個雙轉(zhuǎn)子燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)，帶有一個低壓渦輪段，其
中，所述低壓渦輪段裝有一個如上所述的制動裝置。下面結(jié)合附圖，并通過本發(fā)明
的一個實(shí)施例的說明，本發(fā)明的其它特性和優(yōu)點(diǎn)就會顯現(xiàn)出來，但本發(fā)明并不僅限
于所述實(shí)施例。


圖1示出了雙轉(zhuǎn)子燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)渦輪段的軸向半剖面圖2示出了在燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)低壓渦輪段上形成的一個制動裝置。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)渦輪段1的一部分。在雙轉(zhuǎn)子旁通發(fā)動機(jī)中，渦輪 段1包括一個上游高壓渦輪(圖中未示)，接受來自燃燒室的熱燃?xì)狻Ｈ細(xì)饬鬟^高壓 渦輪葉輪葉片后經(jīng)由一組固定導(dǎo)向葉片3而導(dǎo)向到低壓渦輪段5。該低壓渦輪段5 是一個轉(zhuǎn)子6，此處呈現(xiàn)一種輪鼓的形狀，即由幾個葉輪盤61,62,63裝配而成依 本示例中，^H個葉輪盤)。葉片組件包括葉片和葉根， 一般逐個安裝在輪盤周緣的 f^彖內(nèi)形成的腔室內(nèi)。成套的固定導(dǎo)向葉片7疊裝在渦輪各級之間，每個級者阿以
4適當(dāng)相對于下游的移動葉片而導(dǎo)向燃?xì)饬鳌＿@個組件形成了低壓渦輪段5。低壓渦
輪的轉(zhuǎn)子6安裝在一個與高壓軸9同心的軸8上，后者向發(fā)動機(jī)的前部延伸，而該 軸在此固定到風(fēng)扇轉(zhuǎn)子上。轉(zhuǎn)子組件由位于發(fā)動機(jī)前后部分的相應(yīng)軸承支撐。圖1 示出了由結(jié)構(gòu)機(jī)殼一稱之為排氣機(jī)殼IO—內(nèi)的軸承81所支撐的軸8。排氣機(jī)殼提供 有固定裝置，可將其安裝到飛機(jī)上。
當(dāng)軸8意外斷裂時，因?yàn)闅怏w所施加的壓力，低壓渦輪的活動組件就會向后移 動(如圖向右移動)。此外，當(dāng)這些熱氣體通過渦輪時，由于其反抗扭矩消失同時也 由于熱氣體繼續(xù)施加在活動葉片上的切向推力，其旋轉(zhuǎn)運(yùn)動加速。
根據(jù)本發(fā)明，為了防止渦輪飛車，同時也為了防止其達(dá)到在損壞前允許的最大 轉(zhuǎn)速，在渦輪段中使用了一個制動裝置。
圖2示出了該裝置100，該圖為渦輪葉盤63'和排氣機(jī)殼的部分透視圖。
葉盤63，對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明所修改后的圖1所示輪盤63。輪盤63，為傳統(tǒng)的其它 某種形式，在本示例中，在其周緣位置上設(shè)有一個輪轂63'A， 一個輪緣63'B，并 在輪轂和輪緣之間有一個薄的徑向加強(qiáng)件63'C。輪緣63'B提i^W—個葉盤的固定 裝置，該裝置沿徑向方向伸入到環(huán)形通道內(nèi)，驅(qū)動氣體在該通道內(nèi)穿行。葉片和其 固定裝置并不構(gòu)成本發(fā)明的組成部分，并在圖中沒有整體示出，僅僅可看到輪廓平 面外形。所示排氣機(jī)殼10面向輪盤63'。其包括一個環(huán)形平臺IOA，后者構(gòu)成了氣 體通道的內(nèi)壁，是渦輪末級的輪盤63'周緣平臺的延續(xù)。靜子葉片10B徑向延伸到 環(huán)形通道內(nèi)。平臺IOA通過環(huán)形密封凸榫10A'的形式在上游軸向延伸到輪盤63'。
下面介紹本發(fā)明的制動裝置100。該裝置包括一個第一制動構(gòu)件110，后者又由 切割件110A組成。第一制動構(gòu)件110固定到輪緣63，B上。在本示例中，更具體地 說，第一審慟構(gòu)件110固定到輪緣下游徑向凸緣部件63'B1上。根據(jù)所示示例，切 割件110A的齒是沿輪盤轉(zhuǎn)動的方向傾斜的。切割件的遠(yuǎn)端倒角，其形狀形成了一 個切割裝置，諸如一個剪切機(jī)。在這個膚況下，切割ii^彖是徑向的，或者實(shí)際上就 是徑向的。
所述第一制動裝置(110)可以增裝到輪緣63，B的凸緣部分63'B1上，但是也可 以通過在鑄件上加工輪緣的同時而形成。在這種情況下，其材料與輪緣所用金屬相 同，具有輪緣的硬度。
第二制動構(gòu)件120安裝在通過排氣fl殼10形成的靜子上。其包括一個環(huán)形凸緣 120B，采用螺栓固定到唇部IOA，下方排氣機(jī)殼10的環(huán)形加強(qiáng)筋上。環(huán)形凸緣120B 包括一個徑向凸緣部分120B1，其位于第一制動構(gòu)件110的下游。環(huán)形件120A固 定到凸緣部件120B1上。所述環(huán)形件120A為矩形剖面，其徑向面垂直于旋轉(zhuǎn)軸線， 并固定到切割件(l IOA)的切割邊緣的下游較短距離上，切割件(110A)形成了第一切 割構(gòu)件(HO)。
環(huán)形件120A所選用材料硬度要比切割件110A的硬度低。它可以與凸緣120B
5制成一個整體部件，但也完全可以加裝到凸緣部件上。
在正常工作時，渦輪葉輪盤會圍繞其軸線旋轉(zhuǎn)，而切割件110A則圍繞發(fā)動機(jī) 軸線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，并與環(huán)形件120A的正面平行，最好不要接觸環(huán)形件。
當(dāng)輪盤因?yàn)檩S8的斷裂而向下游軸向移動時，切割件110A和環(huán)形件120A的結(jié) 合需要切割件110A與環(huán)形件120A相摩擦。在壓力的作用下，這種轉(zhuǎn)動會使得切割 件110A按傳統(tǒng)切割刀具方式來切割環(huán)形件120A。旨遣的提供是因?yàn)檗D(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)， 于是，這禾中能量而被耗散。
切割件110A的幾何形狀；坡口角度，切割刀刃的長度，以及他們所選用的材
料都應(yīng)結(jié)合環(huán)形件120A的材料一起考慮決定。
權(quán)利要求
1.一種在燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)中對帶有轉(zhuǎn)子的渦輪進(jìn)行制動的裝置，所述轉(zhuǎn)子帶有至少一個有輪緣的轉(zhuǎn)子盤，可驅(qū)動一根軸并能夠相對于靜子轉(zhuǎn)動；所述裝置用于在所述軸斷裂時使用，且其包括第一制動構(gòu)件和第二制動構(gòu)件，所述第一制動構(gòu)件固定到所述輪緣上并提供有至少一個切割件，而所述第二制動構(gòu)件則固定到輪緣下游的靜子上，其包括一個環(huán)形件，所述環(huán)形件采用一種可被切割件切割掉的材料制成；一旦軸斷裂時，通過轉(zhuǎn)子的軸向位移，而使得兩個制動構(gòu)件相互接觸，第一制動構(gòu)件的切割件即可以切割掉第二制動構(gòu)件的環(huán)形件。
2, 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，發(fā)動機(jī)包括一個排氣機(jī)殼，其特征在于，第一制動 構(gòu)件固定到轉(zhuǎn)子的最后一個渦輪級，而第二帝慟構(gòu)件則固定至IJ排氣機(jī)殼上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，第一制動構(gòu)件包括多個 圍繞發(fā)動機(jī)軸線分布的切割件。
4,根據(jù)權(quán)利要求1戶脫的裝置，其特征在于，第一制動構(gòu)件的切害拼可隨輪緣一起 加工而成。
5，根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，第一制動構(gòu)件的切割件可在固定到輪 緣的附加部4牛上機(jī)加工而成。
6. 根據(jù)權(quán)禾腰求4或權(quán)禾腰求5所述的裝置，其特征在于，切割件呈割刀形式，用 來切入第二制動構(gòu)件的環(huán)形件內(nèi)，去除材料。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1和2中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，第二制動構(gòu) 件的環(huán)形件加裝到靜子上安裝的凸緣上。
8. —個帶有低壓渦輪段的雙轉(zhuǎn)子渦輪發(fā)動機(jī)，其中，所述低壓段裝備了前面其中 一項(xiàng)權(quán)利要求所述的制動裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)中用來對渦輪進(jìn)行制動的裝置，所述渦輪包括一個轉(zhuǎn)子，其帶有至少一個輪盤(63’)，所述輪盤帶有輪緣(63’B)，轉(zhuǎn)子驅(qū)動一個軸并能夠相對于靜子轉(zhuǎn)動，所述制動裝置是在所述軸斷裂時使用，其包括一個固定到所述輪緣上并提供了至少一個切割裝置(110A)的第一制動構(gòu)件(110)，以及一個固定到輪緣(63’B)下游靜子上的第二制動構(gòu)件(120)，所述第二制動構(gòu)件包括一個環(huán)形件(120A)，后者所選用的材料應(yīng)能夠被切割件(110A)所切斷；一旦軸斷裂時，兩個制動裝置通過轉(zhuǎn)子的軸向位移而相互接觸，第一制動構(gòu)件(110)的切割件(110A)即可切割第二制動構(gòu)件(120)環(huán)形件(120A)。
文檔編號F01D21/00GK101649758SQ20081014628
公開日2010年2月17日 申請日期2008年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月14日
發(fā)明者克勞德·芒斯, 斯坦弗尼·魯斯蘭, 杰魁斯·巴特, 迪迪爾·埃斯屈爾 申請人:斯奈克瑪