[发明专利]燃气涡轮发动机涡轮轴断裂时的能量耗散系统

说明书

技术领域

本发明涉及燃气涡轮发动机领域，特别涉及多路式涡轮喷气发动机领域，并涉 及到一种系统，所述系统在涡轮轴断裂时可使涡轮机在尽可能短的时间内停止运行。

背景技术

在一个多路式涡轮风扇喷气发动机中，风扇是由低压涡轮驱动的。当风扇转子 与涡轮转子相连的轴断裂时，作用在涡轮上的反抗扭矩就会突然释放，尽管驱动燃 气继续流动将涡轮能量传输给转子。这会引起转子转速迅速增加，很容易达到其能 够承受和损坏的极限范围，随之会发生灾难性的后果。

有人提出这样的方案，即中断向燃烧室供应燃料，目的是去除能量源，使得转 子因缺少能量源而不能加速。一种解决方案是使用冗余测量装置来检测轴的转速， 一旦发现超速时给出供油中断的指令，根据美国US6494046号专利，可在轴两端的 轴承处测量转动频率，并对这些频率进行持续实时比较。

另外，人们也提出了在所述事故发生时使用可以制动转子的装置。轴断裂后转 子的轴向位移会启动执行机构动作，该执行机构的目的是耗散所述动能。例如，这 些机构可以是位于邻近导向叶片组件的固定翅片，向转子叶片方向倾斜，以便可以 位于这些叶片之间并横跨在叶片路径中间。这些部件相互之间摩擦、变形，或甚至 断裂而使得动能得以耗散。以本申请者的名义在EP1640564号专利申请中叙述了这 种类型的一个解决方案。在这个方案中，在需要制动的涡轮叶片附近的固定叶片上 安装了个破坏装置，当转子开始沿下游方向移动时，这些破坏装置可剪断上游转子 叶片的支腿。

这种解决方案尽管有效，但由于对叶片所造成的损坏而导致维修费用大大增加。

发明内容

本发明旨在提供一种简单、有效而成本低廉的解决方案，以降低燃气涡轮发动 机中涡轮的转速，所述涡轮包括一个驱动轴的转子，该转子能够在所述轴断裂时可 在静子内旋转。

根据本发明，用来在燃气涡轮发动机中对带有转子的涡轮进行制动的装置是一 个包括了第一制动构件和第二制动构件的装置，所述转子带有至少一个有轮缘的转 子盘，可驱动一根轴并能够相对于静子转动；所述第一制动构件固定到所述轮缘上 并提供有至少一个切割部件，而所述第二制动构件则固定到轮缘下游的静子上，其 包括一个环形部件，所述环形部件采用一种可被第一制动构件的切割部件切割掉的 材料制成；一旦轴断裂时，通过转子的轴向位移，而使得位于风扇气流管道外部的 两个制动构件相互接触，第一制动构件的切割部件即可以切割掉第二制动构件的环 形部件，所述环形件被设计出来，以通过这样的切割耗散掉由旋转转子所提供的能 量。

因此，本发明的解决方案是耗散两个构件之间的转子的能量，这两个构件是专 门用来提供制动作用。这些装置可以按照所需目标增加接触面积，并提供很高的摩 擦系数。

另外，该方案的优点是，在不会引起损坏的情况下转子不得不承受的最大转速 得以降低。所述速度是在轴断裂时容易达到的速度范围。

由于制动构件位于风扇气流管道外部，叶片从而不会受到损伤，所述能量耗散 则被限于具体区域。

对于有排气机壳组成的发动机来讲，第一构件可以很方便地固定到转子的最后 一个涡轮级，而第二构件可以很方便地固定到排气机壳上。

根据一个实施例，第一制动构件包括多个围绕发动机轴线分布的切割件，这些 切割件可与轮缘一起加工而成。切割件呈一种割刀的形式，用来切入环形件，撤除 材料。

根据另一个特点，环形件可以加装到安在静子上的凸缘上。

另外，本发明还涉及到一个双转子燃气涡轮发动机，带有一个低压涡轮段，其 中，所述低压涡轮段装有一个如上所述的制动装置。下面结合附图，并通过本发明 的一个实施例的说明，本发明的其它特性和优点就会显现出来，但本发明并不仅限 于所述实施例。

附图说明

图1示出了双转子燃气涡轮发动机涡轮段的轴向半剖面图；

图2示出了在燃气涡轮发动机低压涡轮段上形成的一个制动装置。

具体实施方式