本实用新型专利技术提供一种涡轮转速限制装置和涡轮发动机，可以在涡轮轴失效时限制涡轮的转速。该涡轮发动机包括该涡轮转速限制装置，该涡轮转速限制装置用于在涡轮轴失效时限制所述涡轮的转速，所述涡轮包括沿所述涡轮轴的轴向交替设置的多级转子叶片和多级静子叶片，所述转子叶片安装到所述涡轮轴，所述涡轮转速限制装置包括凸出部，所述凸出部设置于其中一级所述转子叶片的后缘，所述凸出部用于当所述涡轮轴失效时，随所述其中一级转子叶片和所述涡轮轴向下游移动，从而与其下游侧的相邻的所述静子叶片之间发生干涉，以限制所述涡轮的转速。速。速。
【技术实现步骤摘要】
涡轮转速限制装置和涡轮发动机
[0001]本技术涉及航空发动机
，具体涉及一种涡轮转速限制装置和涡轮发动机。
技术介绍
[0002]涡轮驱动的发动机在实际运行中，可能由于超扭、共振、疲劳、腐蚀、材料缺陷和制造误差或者其他间接事件导致轴失效的发生，虽然轴失效的发生概率很小，但是轴失效一旦发生，就有可能导致危害性的后果。对于双转子发动机而言，常见的是低压轴失效，低压轴失效后，涡轮转子与前端负荷(压气机)解耦，同时在燃烧室排出的高能气体的驱动下，转速瞬间上升，或进入超转状态，当转速上升到一定程度，轮盘应力达到临界发生破裂，破裂的高能碎片具备穿透发动机的风险，因此限制轴失效后的涡轮超转是涡轮发动机设计中必须遵循的一个约束条件。
[0003]现有的双转子发动机中一般通过安装转速传感器来直接监测转子转速或者换算得到转子转速，转速传感器一般安装在发动机前端，监测不到轴失效导致的后端涡轮转速的上升。即使在涡轮端增加传感器，对于大型民用涡扇发动机来说，控制系统从监测判别出轴失效事件发生到切油响应(即切断供给燃烧室的燃油，使涡轮转子由于缺少持续的高能气体的驱动，转速不能继续上升)，整个过程持续时间长，较涡轮转速上升至临界转速所需的时间约慢一个数量级，所以单独通过控制系统进行低压轴失效后的转速限制，对控制系统的响应时间具有苛刻的要求。
技术实现思路
[0004]本技术的一个目的是提供一种涡轮转速限制装置，用于在涡轮轴失效时限制涡轮的转速。
[0005]为实现所述目的的涡轮转速限制装置，用于在涡轮轴失效时限制所述涡轮的转速，所述涡轮包括沿所述涡轮轴的轴向交替设置的多级转子叶片和多级静子叶片，所述转子叶片安装到所述涡轮轴，所述涡轮转速限制装置包括凸出部，所述凸出部设置于其中一级所述转子叶片的后缘，所述凸出部用于当所述涡轮轴失效时，随所述其中一级转子叶片和所述涡轮轴向下游移动，从而与其下游侧的相邻的所述静子叶片之间发生干涉，以限制所述涡轮的转速。
[0006]在所述的涡轮转速限制装置的一个或多个实施方式中，所述其中一级转子叶片的中部向下游侧弯曲，以提供所述凸出部。
[0007]在所述的涡轮转速限制装置的一个或多个实施方式中，所述其中一级转子叶片的叶尖向下游侧倾斜，以提供所述凸出部。
[0008]在所述的涡轮转速限制装置的一个或多个实施方式中，所述其中一级转子叶片位于所述涡轮的最后一级所述静子叶片的上游侧。
[0009]该涡轮转速限制装置通过改进涡轮的转子叶片的设计和制造，在涡轮轴失效时，
利用涡轮的转子部件的后移，使其中一级转子叶片与其下游侧的相邻的静子叶片发生机械式碰摩和卡滞，以消耗涡轮的转子部件的能量，限制其转速上升，从而保证涡轮的完整性，提高涡轮发动机的安全性，响应快速，制动效率高。该涡轮转速限制装置的结构简单，对发动机现有结构的影响较小，易于加工制造，成本较低。该涡轮转速限制装置不但可以用于低压涡轮，也可以用于高压涡轮，不但可以用于双转子涡轮发动机，还可以用于其他结构的涡轮发动机。
[0010]本技术的另一个目的是提供一种涡轮发动机，可以在涡轮轴失效时限制涡轮的转速。
[0011]为实现所述目的的涡轮发动机，包括前述的涡轮转速限制装置。
[0012]在所述的涡轮发动机的一个或多个实施方式中，所述涡轮转速限制装置设置在所述涡轮发动机的低压涡轮。
[0013]该涡轮发动机通过采用该涡轮转速限制装置，可以在低压轴失效时，快速且高效地消耗低压涡轮转子部件的能量，限制其转速上升，以保证低压涡轮的完整性，提高涡轮发动机的安全性。
附图说明
[0014]本技术的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：
[0015]图1是某型号双转子发动机的示意图。
[0016]图2是根据一个实施方式的涡轮发动机的局部示意图。
[0017]图3是根据一个实施方式的涡轮转速限制装置的示意图。
[0018]图4是根据另一个实施方式的涡轮转速限制装置的示意图。
具体实施方式
[0019]下述公开了多种不同的实施所述的主题技术方案的实施方式或者实施例。为简化公开内容，下面描述了各元件和排列的具体实例，当然，这些仅仅为例子而已，并非是对本技术的保护范围进行限制，本领域的技术人员将认识到可在没有一个或多个特定细节的情况下或者与其它替换和/或附加方法、材料或组件一起实施各实施例。需要注意的是，附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此对本技术实际要求的保护范围构成限制。此外，本申请的一个或多个实施方式中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
[0020]图1示出了某型号双转子发动机100的示意图。该双转子发动机100包括风扇21、低压压气机22、高压压气机23、燃烧室26、高压涡轮24以及低压涡轮25等。
[0021]其中，低压压气机22包括低压压气机静子部件22A和低压压气机转子部件22B，高压压气机23包括高压压气机静子部件23A和高压压气机转子部件23B，高压涡轮24包括高压涡轮静子部件24A和高压涡轮转子部件24B，低压涡轮25包括低压涡轮静子部件25A和低压涡轮转子部件25B。
[0022]低压压气机22由低压涡轮25驱动，二者之间通过低压轴11连接，高压压气机23由高压涡轮24驱动，二者之间通过高压轴12连接。
[0023]低压轴11的压气机连接端由滚棒轴承1和滚珠轴承2支撑，涡轮连接端由滚棒轴承5支撑，高压轴12的压气机连接端由滚珠轴承3支撑，涡轮连接端由滚棒轴承4支撑。滚棒轴承1、滚棒轴承4和滚棒轴承5主要用来传递径向力，滚珠轴承2和滚珠轴承3可以同时传递轴向力和径向力。
[0024]滚棒轴承1、滚珠轴承2和滚珠轴承3上的轴向力或/和径向力主要通过前承力机匣31向外传递，滚棒轴承4和滚棒轴承5的受力分别由涡轮级间承力机匣32和后承力机匣33向外传递。风扇21外侧是风扇机匣41，后端为导流支板51。
[0025]在该双转子发动机100的运行过程中，高温高能燃气从燃烧室26中排出后，先后经过高压涡轮24和低压涡轮25，并驱动高压涡轮转子部件24B和低压涡轮转子部件25B转动，高压涡轮转子部件24B驱动前端的高压压气机转子部件23B转动，低压涡轮转子部件25B驱动低压压气机转子部件22B以及风扇21转动。
[0026]当低压轴11失效后，例如在断裂位置61处断裂，一方面低压涡轮25由于突然甩去前端负荷(风扇21和低压压气机22)，在流道中高能燃气的持续驱动下，转速飞快上升，另一方面由于断裂位置61位于滚珠轴承2的后方，导致低压轴11失去轴向约束，低压轴11和低压涡轮转子部件25B在高能燃气所产生的轴向力的驱动下往下游移动。
[0027]在本技术的描述中，用语“上游”和“下游”是指相对于流体通道中的流体流动的相对方向，例如，“上游”是指流体流自的方向，而“下游”是指流体本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.涡轮转速限制装置，用于在涡轮轴失效时限制所述涡轮的转速，所述涡轮包括沿所述涡轮轴的轴向交替设置的多级转子叶片和多级静子叶片，所述转子叶片安装到所述涡轮轴，其特征在于，所述涡轮转速限制装置包括凸出部，所述凸出部设置于其中一级所述转子叶片的后缘，所述凸出部用于当所述涡轮轴失效时，随所述其中一级转子叶片和所述涡轮轴向下游移动，从而与其下游侧的相邻的所述静子叶片之间发生干涉，以限制所述涡轮的转速。2.如权利要求1所述的涡轮转速限制装置，其特征在于，所述其中一级转子叶片...
【专利技术属性】
技术研发人员：廖坚，赵振兴，窦柏通，李继保，
申请(专利权)人：中国航发商用航空发动机有限责任公司，
类型：新型
国别省市：
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