專利名稱：通過使用扭矩測(cè)量儀測(cè)量進(jìn)行自由渦輪機(jī)超速的檢測(cè)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域是渦輪機(jī)組領(lǐng)域，更特別地是防護(hù)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的自由渦輪機(jī)的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)通常用于航空器的推進(jìn)，特別是用于直升機(jī)的推進(jìn)和上升。這些發(fā)動(dòng)機(jī)包括氣體發(fā)生器，該燃?xì)怏w發(fā)生器特別地沿著主動(dòng)軸包括一個(gè)或多個(gè)壓氣機(jī)，圍繞軸的環(huán)形燃燒室和一個(gè)或多個(gè)稱為聯(lián)接渦輪機(jī)的渦輪機(jī)，其通過主動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)壓氣機(jī)。離開該發(fā)生器的燃?xì)馊缓笏屯Q為自由渦輪機(jī)的渦輪機(jī)葉輪，該自由渦輪機(jī)連接動(dòng)力軸，該動(dòng)力軸與發(fā)生器的主動(dòng)軸是分開的，并且該動(dòng)力軸供應(yīng)有用的動(dòng)力用于推進(jìn)和/或上升。包括燃燒室和自由渦輪機(jī)的燃燒室下游的所有元件稱為熱部件，相比較認(rèn)為其它元件是冷的。 當(dāng)設(shè)計(jì)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，對(duì)自由渦輪機(jī)軸的破裂風(fēng)險(xiǎn)給予適當(dāng)考慮是正確的，因?yàn)楫?dāng)這種事情發(fā)生時(shí)，由燃?xì)夤?yīng)給渦輪機(jī)的動(dòng)力不再會(huì)被該軸所驅(qū)動(dòng)的設(shè)備吸收，自由渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)速極其快速地增加。這種超速很快引起葉片破裂和/或變得與渦輪機(jī)圓盤分離。因?yàn)殡x心力，這些葉片會(huì)被很猛烈地向外扔去，甚至可以穿過圍繞渦輪機(jī)的殼體，引起非常明顯的發(fā)動(dòng)機(jī)損壞，并且潛在地甚至危及航空器和其乘客。因此，航空器發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)者不得不預(yù)防這種超速的后果。提供所需要保護(hù)的一個(gè)常用方法是在渦輪機(jī)周圍安裝固位環(huán)，該固位環(huán)能夠吸收變得分離的任何葉片的能量和能夠在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)包括它們。這種過程的裝置代表著很重的質(zhì)量。使用一個(gè)或多個(gè)感測(cè)渦輪機(jī)葉輪轉(zhuǎn)速的傳感器和信號(hào)處理單元，或任何其它可編程邏輯系統(tǒng)，已經(jīng)評(píng)估了超速檢測(cè)裝置，當(dāng)開始出現(xiàn)超速時(shí)，這種裝置作用于燃?xì)獍l(fā)生器的調(diào)節(jié)，以減少或切斷所噴射的燃料量。當(dāng)這種裝置應(yīng)用于沒有固位環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，它必須蓋住發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部軸的破裂。缺點(diǎn)是由此傳感器必須定位于緊鄰自由渦輪機(jī)的附近，即，其中溫度特別高的空間中。這是因?yàn)椴豢赡芏ㄎ凰俣葌鞲衅髟谧杂蓽u輪機(jī)軸的相反端，因?yàn)槟菢樱绻S破裂發(fā)生在自由渦輪機(jī)和傳感器所定位的點(diǎn)之間，就不會(huì)檢查到這種破裂。除了在熱空間中安裝這些傳感器特別復(fù)雜的問題事實(shí)外，所用的傳感器經(jīng)歷環(huán)境條件，該環(huán)境條件不利于對(duì)可靠性要求非常高的功能。因?yàn)楣ぷ鳝h(huán)境不是利于傳感器可靠性或傳感器壽命，因?yàn)閭鞲衅鞯牟蛔銐虻目煽啃?，可以出現(xiàn)與安全性功能可用性有關(guān)的問題。例如從專利申請(qǐng)US2912822或US5363317，乃至申請(qǐng)人公司的專利申請(qǐng)F(tuán)R2931552可知通過測(cè)量渦輪機(jī)組渦輪機(jī)所施加的扭矩而工作的超速檢測(cè)裝置是已知的。這些裝置具有所描述的用于扭矩測(cè)量的機(jī)械裝置的缺點(diǎn)或者利用速度測(cè)量的裝置的缺點(diǎn)，其反應(yīng)時(shí)間盡管沒有特別指定，但是由于所用技術(shù)而是相對(duì)較長。它們并不是特別適合檢測(cè)自由渦輪機(jī)的超速，如果在極其短的期限內(nèi)沒有做出檢測(cè)，如果自由渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的軸破裂，就會(huì)經(jīng)歷爆炸性失控。用于檢測(cè)直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)中自由渦輪機(jī)中超速的系統(tǒng)基本上需要包括3種類型事件:-發(fā)動(dòng)機(jī)失控，以至于發(fā)動(dòng)機(jī)不可控制地輸送超過所需要?jiǎng)恿Φ膭?dòng)力；-直升機(jī)動(dòng)力系發(fā)動(dòng)機(jī)外部的發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)接的破裂；-自由渦輪機(jī)和輸出軸之間發(fā)動(dòng)機(jī)外部的聯(lián)接的破裂；發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的軸破裂理解為意指自由渦輪機(jī)和扭矩測(cè)量儀之間破裂，以及扭矩測(cè)量儀軸本身的破裂。通過直接監(jiān)測(cè)輸出軸的速度通常可以處理前兩種情況。相比較，在熱部件中不安裝測(cè)量裝置就不能處理第三種情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過提出用于防止自由渦輪機(jī)軸破裂的超速預(yù)防裝置來減輕這些缺點(diǎn)，其沒有現(xiàn)有技術(shù)的一些缺點(diǎn)，允許發(fā)生這種事故時(shí)，噴射入燃?xì)獍l(fā)生器內(nèi)燃料流量 的非?？焖俚臏p少。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的是用于包括燃?xì)獍l(fā)生器的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的自由渦輪機(jī)的超速保護(hù)裝置，該燃?xì)獍l(fā)生器包括至少一個(gè)壓氣機(jī)，燃燒室，至少一個(gè)聯(lián)接渦輪機(jī)和用于調(diào)節(jié)噴射入所述燃燒室中燃料量的系統(tǒng)，來自于所述發(fā)生器的燃?xì)獗凰屯鲎杂蓽u輪機(jī)，所述裝置包括由機(jī)械地聯(lián)接所述自由渦輪機(jī)的輸出軸所支撐的至少一個(gè)扭矩測(cè)量裝置和信號(hào)處理單元，如果該信號(hào)處理單元檢測(cè)到扭矩已經(jīng)下降到第一基準(zhǔn)數(shù)值以下，該信號(hào)處理單元能夠向渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)傳輸指令以減少所噴射的燃料流量，其特征在于在對(duì)應(yīng)于所述輸出軸一部分轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)期間采用用于觸發(fā)所述減少的扭矩測(cè)量。傳輸可以同時(shí)測(cè)定軸速度和所傳輸?shù)呐ぞ氐男盘?hào)以及特征在于極快的響應(yīng)時(shí)間的扭矩測(cè)量儀裝置的使用意指幾乎瞬間可以檢測(cè)到渦輪機(jī)內(nèi)部的軸破裂，這樣在自由渦輪機(jī)已經(jīng)達(dá)到禁止性高轉(zhuǎn)速之前調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以干預(yù)?？梢宰⒁獾皆谶@種情況下，扭矩測(cè)量儀也可以用于測(cè)量軸速度。有利地，測(cè)量裝置是音輪扭矩測(cè)量儀，轉(zhuǎn)動(dòng)部分由包括在所述音輪的兩個(gè)連續(xù)齒之間的扇體所限定。在第一實(shí)施方式中，針對(duì)每個(gè)新轉(zhuǎn)動(dòng)部分更新所述扭矩測(cè)量。由此極快地獲得涉及扭矩動(dòng)力學(xué)的信息，并且這適合基于高速發(fā)動(dòng)機(jī)的超速檢測(cè)。有利地，只有在第一預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)扭矩值下降到第一基準(zhǔn)值以下時(shí)才觸發(fā)流量減少。更有利地還在于第一時(shí)間間隔小于或等于5ms。優(yōu)選地在該第一實(shí)施方式中，只有當(dāng)所測(cè)得的動(dòng)力大于或等于最大輸出動(dòng)力的約50 %時(shí)，所述處理單元才觸發(fā)所述流量減少。在第二實(shí)施方式中，通過取所述輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)期間對(duì)至少一次轉(zhuǎn)動(dòng)所記錄數(shù)值的運(yùn)轉(zhuǎn)平均值獲得所述扭矩測(cè)量?？梢云骄鶠橐淮无D(zhuǎn)動(dòng)或整數(shù)次轉(zhuǎn)動(dòng)的該平均信息適于使用中間發(fā)動(dòng)機(jī)速度檢測(cè)超速。有利地，只有在第二預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)扭矩值下降到第二基準(zhǔn)值以下時(shí)才觸發(fā)流量的減少。更有利地還在于第二時(shí)間間隔小于或等于10ms。優(yōu)選地在該第二實(shí)施方式中，只有當(dāng)所測(cè)得的動(dòng)力包含在最大輸出動(dòng)力的約25%和50 %之間時(shí)，所述處理單元才觸發(fā)所述流量減少。在另一個(gè)實(shí)施方式中，如果所測(cè)量的動(dòng)力小于最大輸出動(dòng)力的約25%和如果瞬時(shí)扭矩測(cè)量下降到第三基準(zhǔn)值以下時(shí)，所述處理單元進(jìn)一步觸發(fā)流量的減少，所述基準(zhǔn)值依賴于燃?xì)獍l(fā)生器的轉(zhuǎn)速。有利地，扭矩測(cè)量裝置包括帶有非交錯(cuò)的齒的兩個(gè)音輪扭矩測(cè)量儀，并且如果檢測(cè)到兩個(gè)音輪之間速度差異，所述處理單元也觸發(fā)流量減少。本發(fā)明也涉及包括信號(hào)處理單元或可編程邏輯系統(tǒng)的計(jì)算盒，能夠向系統(tǒng)傳輸指令以當(dāng)它檢測(cè)到輸出軸上所測(cè)量的扭矩已經(jīng)下降到基準(zhǔn)值以下時(shí)減少流量，該系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)裝配有上述裝置的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。在下面參考附圖所給出的體現(xiàn)本發(fā)明一個(gè)完整示例性和非限制性 實(shí)施例的詳細(xì)解釋性說明的過程期間，將更好地理解本發(fā)明，并且其進(jìn)一步目的、細(xì)節(jié)、特征和優(yōu)點(diǎn)將變 得更清楚明顯。


圖I是裝配有本發(fā)明扭矩測(cè)量儀，帶有減速齒輪的自由渦輪機(jī)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的截面示意圖。圖2是裝配有本發(fā)明扭矩測(cè)量儀，不帶有減速齒輪的自由渦輪機(jī)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的截面示意圖。圖3是示意圖，表示當(dāng)自由渦輪機(jī)軸破裂，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)處于高動(dòng)力時(shí)，使用本發(fā)明第一種測(cè)量方法，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出動(dòng)力軸上所測(cè)量的扭矩如何根據(jù)時(shí)間而變化。圖4是示意圖，表示當(dāng)自由渦輪機(jī)軸破裂，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)以中間動(dòng)力工作時(shí)，使用本發(fā)明第二種測(cè)量方法，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出軸上所測(cè)量的扭矩如何根據(jù)時(shí)間而變化。
具體實(shí)施例方式參考圖1，其表不潤輪發(fā)動(dòng)機(jī)，按照常規(guī)方式包括壓氣機(jī)I、燃燒室3,燃?xì)庥扇紵疑蠂姵龆M(jìn)入聯(lián)接渦輪機(jī)4中。聯(lián)接渦輪機(jī)通過稱為主動(dòng)軸的軸7剛性地連接壓氣機(jī)。在聯(lián)接渦輪機(jī)的出口側(cè)，氣體被送往自由渦輪機(jī)6，其上安裝有動(dòng)力軸8，該動(dòng)力軸通過穿過主動(dòng)軸7而朝渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的上游側(cè)延伸。在圖I中所示的實(shí)施例中，動(dòng)力軸8進(jìn)入齒輪箱，它在齒輪箱中通過專用的主動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)各種附件，并且在所描述的直升機(jī)實(shí)施例中，通過結(jié)合在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的減速齒輪模塊10驅(qū)動(dòng)各種附件，其中出現(xiàn)了稱為輸出軸11的直升機(jī)動(dòng)力系主動(dòng)軸。安裝在該輸出軸11上的是圖I中所示意的扭矩測(cè)量儀12，其通常測(cè)量自由渦輪機(jī)6傳輸給該輸出軸11的扭矩的幅度。它與計(jì)算盒(未示出)中所安裝的信號(hào)處理單元有關(guān)，并且如果動(dòng)力軸8要破裂，用于根據(jù)所測(cè)量的扭矩發(fā)出警報(bào)。該扭矩測(cè)量儀可以是常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)力的扭矩測(cè)量儀，或者優(yōu)選地通過測(cè)量兩個(gè)音輪之間存在的相位移而工作的扭矩測(cè)量儀，所述兩個(gè)音輪中每個(gè)音輪位于輸出軸11扭轉(zhuǎn)彈性部分的每側(cè)上。這種扭矩測(cè)量儀可以是稱為具有交錯(cuò)齒的扭矩測(cè)量儀類型，只具有一個(gè)音輪，或者可替代的帶有非交錯(cuò)齒的類型，具有在能夠經(jīng)受扭轉(zhuǎn)變形的軸(稱為扭矩測(cè)量儀軸)部件兩端定位有兩個(gè)音輪。如所述，扭矩測(cè)量儀12具有交錯(cuò)的齒，并且定位在稱為輸出小齒輪的小齒輪區(qū)域中輸出軸11上，動(dòng)力軸8通過該輸出小齒輪驅(qū)動(dòng)輸出軸11。圖2表示與圖I結(jié)構(gòu)相似的結(jié)構(gòu)，其中本發(fā)明應(yīng)用于沒有減速齒輪的發(fā)動(dòng)機(jī)上，扭矩測(cè)量儀直接安裝在動(dòng)力軸8上。與圖I的元件相同的元件分配了相同的附圖標(biāo)記，不再重新描述。圖3和圖4以實(shí)線表示當(dāng)動(dòng)力軸8破裂時(shí)，扭矩測(cè)量儀12所測(cè)量的扭矩隨著時(shí)間的變化。在圖3中，燃?xì)獍l(fā)生器在破裂前處于高動(dòng)力點(diǎn)，接近最大輸出動(dòng)力(MTOP)。在圖4中，燃?xì)獍l(fā)生器在破裂前處于最大動(dòng)力MTOP的25%和50%之間的中間動(dòng)力。這些圖也示出了給出扭矩值的彎曲虛線，在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)計(jì)算機(jī)中可以得到該扭矩值。這些值用于提供給飛行員發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)信息和用于調(diào)節(jié)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，并且不能用于檢測(cè)軸破裂；精確度的搜索由于整合和過濾所花費(fèi)的時(shí)間實(shí)際上導(dǎo)致了更慢的測(cè)量動(dòng)態(tài)。可以看出這些值并沒有足夠快地減少而能用于檢測(cè)動(dòng)力軸8的破裂。
在圖3中，實(shí)線曲線表示兩個(gè)音輪上三個(gè)連續(xù)齒的通道上所取的相位移測(cè)量的詳細(xì)解釋，在我們音輪實(shí)施例中，音輪帶有4個(gè)齒，每個(gè)齒對(duì)應(yīng)于四分之一轉(zhuǎn)的軸轉(zhuǎn)動(dòng)。將注意到經(jīng)過三個(gè)連續(xù)齒的測(cè)量是可以采用的最快測(cè)量。測(cè)量所采用的轉(zhuǎn)動(dòng)部分這里由兩個(gè)音輪中一個(gè)音輪的兩個(gè)連續(xù)齒之間角度扇區(qū)限定。在圖4中，實(shí)線所畫出的曲線這次表示測(cè)量的詳細(xì)解釋，該測(cè)量視為軸全部轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)轉(zhuǎn)的平均值，在每四分之一轉(zhuǎn)時(shí)更新該測(cè)量。在圖3的實(shí)施例中，可以注意到所測(cè)定的扭矩非常突然地減少，并且四分之一轉(zhuǎn)時(shí)所測(cè)量的它的值在約5ms時(shí)間后達(dá)到最小值。所測(cè)量的值然后在該最小值上下波動(dòng)，同時(shí)松弛的波動(dòng)對(duì)應(yīng)于仍舊固定于扭矩測(cè)量儀12的軸線的扭轉(zhuǎn)應(yīng)答。該5ms值足夠低以與用于防護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力軸8隨后破裂的裝置的應(yīng)答時(shí)間要求相容。信息然后通過特定的處理單元發(fā)送給渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)以使它急劇地減少所噴入的燃料的量。傳輸給自由渦輪機(jī)的動(dòng)力的接近瞬時(shí)的降低防止自由渦輪機(jī)發(fā)展成顯著的超速。因?yàn)槠屏押笏_(dá)到的最大轉(zhuǎn)速保持受限，可以通過它們附件的簡(jiǎn)單工程學(xué)設(shè)計(jì)，或者如果沒有這個(gè)，使用僅限定重量的固位環(huán)而保證葉片的機(jī)械完整性。從圖4可以看出扭矩測(cè)量達(dá)到其最小值所花的時(shí)間是大約10ms。也可以看到第一次最小水平已經(jīng)達(dá)到后波動(dòng)的水平具有明顯小于圖3中所觀察到振幅的相對(duì)振幅。所測(cè)得波動(dòng)的振幅之間比率和軸破裂后扭矩減少達(dá)到其最小值的量在后一種情況下要遠(yuǎn)遠(yuǎn)比前一種情況小。因此，檢測(cè)的時(shí)間更長，但是因?yàn)閷?duì)它施加的是中間功率，這是完全可以接受的。鑒于這些觀察結(jié)果，本發(fā)明限定了用于檢測(cè)軸破裂的規(guī)則，劃分出在高動(dòng)力渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)(理論上考慮為大于MTOP的50%，這個(gè)值不是必需的)和在中間值(MT0P的25%和50%之間)運(yùn)轉(zhuǎn)之間的區(qū)別。在第一種情況，任務(wù)是檢測(cè)破裂的裝置監(jiān)測(cè)對(duì)最小部分轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行測(cè)量的扭矩變化，這將允許推出測(cè)量。當(dāng)所測(cè)量的扭矩在給定的時(shí)間窗口下降到預(yù)定閾值以下時(shí)，所調(diào)節(jié)的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)仍舊是高動(dòng)力，則宣布破裂。該檢測(cè)閾值設(shè)定為帶有適合余量的值，該值距離可以獲得可靠的檢測(cè)的起始值足夠遠(yuǎn)，并且在足夠接近的值附近，以避免與松弛波動(dòng)影響有關(guān)的擾動(dòng)。在中間發(fā)動(dòng)機(jī)速度情況下，第一次最小值到達(dá)后所觀察到的扭矩值的回彈將導(dǎo)致對(duì)于其太小的差異以至于如果使用相同的規(guī)則和相同的扭矩測(cè)量方法而不能限定可靠的檢測(cè)閾值。為此，對(duì)于在中間發(fā)動(dòng)機(jī)速度的運(yùn)轉(zhuǎn)，本發(fā)明利用了對(duì)軸的一次轉(zhuǎn)動(dòng)所進(jìn)行的運(yùn)轉(zhuǎn)測(cè)量，使用了根據(jù)所記錄數(shù)值的平均值所計(jì)算的扭矩值，對(duì)每個(gè)新轉(zhuǎn)動(dòng)部分進(jìn)行測(cè)量值更新以可以獲得新相位移信息。因?yàn)樵谶@種情況下，回彈比以前具有更小的幅度，如前面的情況，可以限定檢測(cè)閾值，該檢測(cè)閾值保證破裂已經(jīng)實(shí)際上發(fā)生了，不會(huì)發(fā)出錯(cuò)誤警報(bào)。使用這種方法取代在高動(dòng)力所使用方法的結(jié)果是達(dá)到閾值比前述情況要延后(IOms而不是5)。然而，因?yàn)樵谶@種情況下所涉及的動(dòng)力更低，破裂后自由渦輪機(jī)的角加速度相應(yīng)地更低。接著發(fā)生的超速然后充分受限，這樣盡管在檢測(cè)破裂方面這種輕微延遲，渦輪機(jī)機(jī)械完整性得到保證。通過設(shè)置，例如理論上基本上是直線的理論規(guī)定，可以在適當(dāng)位置設(shè)定監(jiān)測(cè)較低發(fā)動(dòng)機(jī)速度(MT0P的25%以下)，這給出了在正常運(yùn)轉(zhuǎn)下，根據(jù)燃?xì)獍l(fā)生器的轉(zhuǎn)速，應(yīng)用于輸出軸11的最小扭矩，然后，通過限定向下偏移曲線的可接受余量，利用該曲線，以形成破裂檢測(cè)閾值。如果測(cè)定的扭矩下降到該閾值以下，那么已經(jīng)發(fā)生了破裂，報(bào)警信號(hào)必須發(fā)送 給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)調(diào)節(jié)燃?xì)獍l(fā)生器使它減少噴入的燃?xì)饬俊＿@種方法將不可避免地引起被引入到警報(bào)觸發(fā)計(jì)算程序的延遲，該延遲比用高和中動(dòng)力所述方法所觀察到的延遲要長。然而，再一次，因?yàn)槠鹗紕?dòng)力是低的，自由渦輪機(jī)將要達(dá)到的超速將會(huì)非常有限和保持與另外所采取的保證其機(jī)械完整性的措施相容。通過可替代的方案，可以用來自于預(yù)破裂值的扭矩降低梯度的閾值替換在上文所述的扭矩水平閾值。在本發(fā)明一個(gè)特別的實(shí)施方式中，所采用的扭矩測(cè)量儀12是具有兩個(gè)音輪和非交錯(cuò)齒的扭矩測(cè)量儀，每個(gè)輪固定于扭矩測(cè)量儀軸的端部。在這種可替代的形式中，通過檢測(cè)兩個(gè)音輪之間速度的差異來提供扭矩測(cè)量儀軸本身破裂的檢測(cè)。盡管已經(jīng)結(jié)合了一個(gè)特定的實(shí)施方式描述了本發(fā)明，但是非常清楚它包括所述裝置的所有技術(shù)等同和其組合，這些都落入本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.用于包括燃?xì)獍l(fā)生器的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的自由渦輪機(jī)￠)的超速保護(hù)裝置，該燃?xì)獍l(fā)生器包括至少一個(gè)壓氣機(jī)(1)，燃燒室(3)，至少一個(gè)聯(lián)接渦輪機(jī)(4)和用于調(diào)節(jié)噴射入所述燃燒室中燃料量的系統(tǒng)，來自于所述發(fā)生器的燃?xì)獗凰屯鲎杂蓽u輪機(jī)(6)，所述裝置包括由機(jī)械地聯(lián)接所述自由渦輪機(jī)的輸出軸(8、11)所支撐的至少一個(gè)扭矩測(cè)量裝置(12)和信號(hào)處理單元，如果該信號(hào)處理單元檢測(cè)到扭矩已經(jīng)下降到第一基準(zhǔn)數(shù)值以下，該信號(hào)處理單元能夠向渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)傳輸指令以減少所噴射的燃料流量，其特征在于在對(duì)應(yīng)于所述輸出軸(8、11) 一部分轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)期間采用用于觸發(fā)所述減少的扭矩測(cè)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的保護(hù)裝置，其中測(cè)量裝置是音輪扭矩測(cè)量儀(12)，由包括在兩個(gè)所述音輪中一個(gè)音輪的兩個(gè)連續(xù)齒之間的扇體限定轉(zhuǎn)動(dòng)部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求I和2中一個(gè)權(quán)利要求所述的保護(hù)裝置，其中對(duì)每個(gè)新轉(zhuǎn)動(dòng)部分更新所述扭矩測(cè)量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的保護(hù)裝置，其中只有在第一預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)扭矩值下降到第一基準(zhǔn)值以下時(shí)才觸發(fā)流量減少。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中第一時(shí)間間隔小于或等于5ms。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中一個(gè)權(quán)利要求所述的保護(hù)裝置，其中只有當(dāng)所測(cè)得的動(dòng)力大于或等于最大輸出動(dòng)力的約50%時(shí)，所述處理單元才觸發(fā)所述流量減少。
7.根據(jù)權(quán)利要求I和2中一個(gè)權(quán)利要求所述的保護(hù)裝置，其中通過取所述輸出軸(8、11)轉(zhuǎn)動(dòng)期間對(duì)至少一次轉(zhuǎn)動(dòng)所記錄數(shù)值的運(yùn)轉(zhuǎn)平均值獲得所述扭矩測(cè)量。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的保護(hù)裝置，其中只有在第二預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)扭矩值下降到第二基準(zhǔn)值以下時(shí)才觸發(fā)流量的減少。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中第二時(shí)間間隔小于或等于10ms。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中一個(gè)權(quán)利要求所述的保護(hù)裝置，其中只有當(dāng)所測(cè)得的動(dòng)力包含在最大輸出動(dòng)力的約25%和50%之間時(shí)，所述處理單元才觸發(fā)所述流量減少。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10中一個(gè)權(quán)利要求所述的保護(hù)裝置，其中如果所測(cè)量的動(dòng)力小于最大輸出動(dòng)力的約25%和如果瞬時(shí)扭矩測(cè)量下降到第三基準(zhǔn)值以下時(shí)，所述處理單元進(jìn)一步觸發(fā)流量的減少，所述基準(zhǔn)值依賴于燃?xì)獍l(fā)生器的轉(zhuǎn)速。
12.根據(jù)權(quán)利要求I至11中一個(gè)權(quán)利要求所述的保護(hù)裝置，其中扭矩測(cè)量裝置包括帶有非交錯(cuò)的齒的音輪扭矩測(cè)量儀(12)，和其中如果檢測(cè)到兩個(gè)音輪之間速度差異，所述處理單元也觸發(fā)流量減少。
13.包括信號(hào)處理單元的計(jì)算盒，能夠向系統(tǒng)傳輸指令以當(dāng)它檢測(cè)到輸出軸(8、11)上所測(cè)量的扭矩已經(jīng)下降到基準(zhǔn)值以下時(shí)減少流量，該系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)裝配有權(quán)利要求I至12中一個(gè)權(quán)利要求所述裝置的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。
14.一種渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括如權(quán)利要求I至13中一個(gè)權(quán)利要求所述的用于其自由渦輪機(jī)(6)的超速保護(hù)裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于保護(hù)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的自由渦輪機(jī)(6)不超速的裝置，該渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括燃?xì)獍l(fā)生器，該燃?xì)獍l(fā)生器包括至少一個(gè)壓氣機(jī)(1)，燃燒室(3)，至少一個(gè)聯(lián)接渦輪機(jī)(4)和用于控制噴射入所述燃燒室中燃料的系統(tǒng)，通過所述發(fā)生器產(chǎn)生的燃?xì)獗凰屯鲎杂蓽u輪機(jī)(6)，所述裝置包括由機(jī)械地聯(lián)接所述自由渦輪機(jī)的輸出軸(8、11)所支撐的至少一個(gè)扭矩測(cè)量裝置(12)和信號(hào)處理單元，如果該信號(hào)處理單元檢測(cè)到扭矩下降到設(shè)定值以下，該信號(hào)處理單元能夠向渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)傳輸指令以減少所噴射燃料的流量，其中在對(duì)應(yīng)于所述輸出軸(8、11)一部分轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)期間進(jìn)行用于觸發(fā)所述減少的扭矩測(cè)量。
文檔編號(hào)F01D21/02GK102971495SQ201180032121
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2011年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月2日
發(fā)明者吉恩-盧克·查爾斯·吉爾伯特·弗雷利, 艾倫·米歇爾·皮爾博斯 申請(qǐng)人:渦輪梅坎公司