用于检测飞行器涡轮发动机的冷却异常的改进装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于飞行器涡轮发动机的转子，包括支承移动叶片(64)的至少一个移动轮盘(63)，移动轮盘(64)包括多个单元(632)，移动叶片(64)的根部(642)插入这些单元中，在单元的底部和移动叶片(63)的插入所述单元(632)的根部(642)之间形成通路(P)，转子还包括：构造成允许流体循环的循环通道，循环通道包括所述通路(P)；以及校准装置，校准装置构造成当通道内的温度低于预先确定的温度阈值时允许以第一流体流速在循环通道中流动，并且当通道内的温度高于或等于所述预先确定的阈值时，改变状态以允许在通道中以大于第一流体流速的第二流体流速流动。流体流速流动。流体流速流动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检测飞行器涡轮发动机的冷却异常的改进装置


[0001]本专利技术涉及涡轮发动机领域。更准确地，本专利技术涉及检测飞行器涡轮发动机中涡轮的冷却异常。

技术介绍

[0002]在涡轮发动机中，通常在例如高压压缩机之类的位于上游的压缩机上排出空气，用以冷却在具有较暖环境的下游级中的零件。上游和下游根据涡轮发动机中空气的流动方向延伸。在高压压缩机上所排出的冷却空气例如被输送到涡轮发动机的低压涡轮或高压涡轮。所输送的空气确保吹扫流速，允许吹扫热空气并对这些涡轮的某些零件(如轮盘、动叶)进行通风。这种热空气的吹扫流速限制了在位于主脉管(vein)下方的区域中引入在所述主脉管中流动并驱动转子叶片旋转的热空气。以此方式，涡轮的可移动零件过热的风险是受限的，该风险可能导致涡轮劣化，在最坏的情况下，导致这些零件破裂。
[0003]另外，鉴于要确保冷却装置符合航空标准，这些冷却装置尺寸过大是很常见的。
[0004]例如，可以制造一种装置，该装置包括用于在高压压缩机上排出空气的若干通道，这些通道还确保采样空气朝向低压涡轮或朝向高压涡轮循环以对其进行冷却。因此，这些通道形成这些涡轮的冷却装置。该冷却装置的尺寸过大可包括产生其直径大于所需直径的通道，这些通道输送比冷却低压涡轮或高压涡轮所需要的更多的空气，或者甚至增加通道的数量。有利地，在发生故障的情况下，例如在通道部分阻塞、部分钻孔或破裂的情况下，这种过大尺寸确保该装置继续向低压涡轮或高压涡轮递送足够的冷却空气。可由于涡轮气密性下降而导致故障的另一示例，例如由于低压涡轮或高压涡轮的迷宫式接头磨损，导致冷却空气逸出，从而导致热空气的吹扫流速降低。
[0005]尽管可靠，但上述冷却装置的尺寸过大导致在涡轮发动机的标称运行情况下，例如在没有空气循环通道故障、即这种故障也例外的情况下，在高压压缩机上排出比实际需要更多的空气。这种过度取样的空气对飞行器的具体燃料消耗(SFC)有很大影响，并导致发动机性能下降。用于检测故障的装置确实存在，但通常需要外部干涉，从而增加零件和发动机劣化的风险。
[0006]因此，较佳的是改善涡轮发动机的性能，特别是限制冷却系统对飞行器燃料消耗的影响，并限制涡轮的可移动零件过热和涡轮劣化的风险。

技术实现思路

[0007]为了至少部分地解决上述缺点，本公开涉及一种用于飞行器涡轮发动机的涡轮转子，包括：
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至少一个支承移动叶片的移动轮盘，该移动轮盘包括多个槽，移动叶片的根部插入槽中，在槽的底部和插入所述槽的移动叶片的根部之间形成通路，
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循环通道，其构造成允许流体循环，该循环通道包括所述通路，
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校准装置，其构造成当循环通道内的温度低于预先确定的温度阈值时允许在循
环通道中以第一流体流速流动，并且当循环通道内的温度高于或等于所述预先确定的温度阈值时改变状态以允许在所述循环通道中以大于第一流速的第二流体流速流动。
[0008]在整个公开中，发动机或涡轮转子的标称运行表示运行中涡轮的冷却回路没有故障。应当理解，该标称运行可包括涡轮发动机的磨损，但不包括诸如供气通道破裂之类的故障情况。
[0009]在标称运行中，部分吹扫流速运动到循环通道，特别是存在于槽的底部和插入到所述槽中的移动叶片的根部之间的通路中。该通路可以是槽的底部和插入所述槽中的根部之间存在的间隙。因此，第一流体流速对应于在标称运行情况下在循环通道中、尤其是在所述通路中循环的冷却空气流。这些情况的特征在于循环通道内的温度保持在阈值以下。
[0010]超过该温度阈值是冷却空气流量不足的特征，即，由涡轮发动机的冷却回路中发生的异常引起的吹扫流速下降。涡轮发动机的冷却回路意指冷却空气从压缩机区域取样到经过转子的循环通道所遵循的回路。因此，涡轮发动机的冷却回路的缺陷元件可以是压缩机上的空气采样区域的元件、将空气从压缩机输送到涡轮的通道之一、空气分配箱、移动叶片和固定部件之间的吹扫通路以及涡轮的移动部件和固定部件之间的动态接头。
[0011]异常情况的发生会导致吹扫流速降低，并因此增加引入来自主脉管的热空气。通过进入循环通道，这些热空气提高了循环通道内的温度。超过温度阈值导致校准装置的状态变化，导致流体流量增加，在这种情况下实际上是来自主脉管并在循环通道中、特别是在槽的底部和叶片的根部之间的通道中流动的热空气流量增加。校准装置的状态变化可包括校准装置的劣化、融合、蠕变或校准装置的脱离。
[0012]在第一流速和第二流速之间的流速增加导致叶片根部下方的通路中的温度升高，导致叶片根部劣化。由于根部不再能够履行其保持移动叶片的功能，移动叶片从其安装处分离，并释放在主脉管中。众所周知，当叶片被释放或脱离时，称为IFSD(“飞行中停机(In Flight Shut Down)”)的安全装置会立即产生动态不平衡，触发驾驶舱中的警报，提示用户立即关闭发动机。该校准装置确保了至少一个叶片的释放，使得发动机在故障的初始影响下停止，并且是在由于来自主脉管的热气的重新引入而导致移动轮盘劣化之前就停止了。
[0013]因此，有可能借助叶片脱离的方式来实现发动机的停止，从而检测到失灵或故障的存在，而不需要对冷却装置进行永久性的超尺寸化。还可以提供一种在叶片脱离的情况下允许发动机自动停机的装置。这种检测可以在不需要操作者的外部干预下实现。
[0014]因此，冷却系统对燃料消耗的影响是受限的，从而有效地提高了发动机性能。另外，该构造检测到异常的存在，而不需要增加额外的传感器，如温度传感器。
[0015]在一些实施例中，校准装置包括移动轮盘的至少一个移动叶片的根部的至少一部分。
[0016]因此，校准装置最接近在叶片根部下的通路中流动的空气。这样，当导致来自主脉管的热空气的引入增加的异常发生时，叶片的脱离会更快发生，从而允许更有效地检测到异常。这尤其限制了由于该异常以及由此导致的温度升高而导致的轮盘劣化的风险。
[0017]在一些实施例中，叶片根部的所述部分构造成从第一状态转换为第二状态，在第一状态中，当循环通道内的温度低于预先确定的阈值时，其具有第一几何结构，在第二状态中，当循环通道内的温度高于或等于预先确定的阈值时，其具有不同于第一几何结构的第二几何结构，并使得存在于槽的底部和移动叶片的根部之间的通路的截面增加其具有第一
状态。
[0018]第一状态对应于例如叶片根部的所谓通常形状，即安装在不包括校准装置的转子上的叶片根部会具有的形状。第二状态对应于由该部件的蠕变引起的变形，或者该部件的再次部分或完全脱离。换言之，第二几何结构的形式是这样的：当叶片根部的所述部分呈现出第一几何结构时，由这种变形导致的旁通截面大于初始旁通截面。因此，这种几何形状变化相当于增加了存在于叶片的根部和槽的底部之间的间隙。由超过阈值温度值引起的从第一状态到第二状态的这种转变允许叶片根部下方通路中的热空气流速增加。由此产生的温度升高导致叶片根部劣化，叶片根部的所述部分的状态变化也已经使其变脆，并因此导致叶片的脱离。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于飞行器涡轮发动机的涡轮转子(60)，包括：
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至少一个支承移动叶片(64)的移动轮盘(63)，所述移动轮盘(63)包括多个槽(632)，所述移动叶片(64)的根部(642)插入所述槽中，在所述槽的底部和插入所述槽(632)的所述移动叶片(64)的所述根部(642)之间形成通路(P)，
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循环通道，构造成允许流体循环，所述循环通道包括所述通路(P)，
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校准装置，构造成当所述循环通道内的温度低于预先确定的温度阈值时允许在所述循环通道中以第一流体流速流动，并且当所述循环通道内的温度高于或等于所述预先确定的温度阈值时改变状态以允许在所述循环通道中以大于第一流速的第二流体流速流动，所述校准装置包括可熔材料，所述可熔材料构造成当所述循环通道内的温度达到所述预先确定的阈值时至少部分地熔化。2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述校准装置包括所述移动轮盘(63)的至少一个移动叶片(64)的根部(642)的至少一部分(90)。3.根据权利要求2所述的转子，其特征在于，所述叶片根部(642)的所述部分(90)构造成从第一状态转换为第二状态，在所述第一状态中，当所述循环通道内的温度低于所述预先确定的阈值时，其具有第一几何结构，在所述第二状态中，当所述循环通道内的温度高于或等于所述预先确定的阈值时，其具有不同于所述第一几何结构的第二几何结构，并使得存在于所述槽(632)的底部和所述移动叶片(64)的根部(642)之间的所述通路(P)的截面增加。4.根据权利要求2或3所述的转子，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：赛峰飞机发动机公司，
类型：发明
国别省市：