帶有推力控制的發(fā)動(dòng)機(jī)超速保護(hù)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本PCT實(shí)用申請(qǐng)主張對(duì)具有美國(guó)專利申請(qǐng)編號(hào)61/811，753的標(biāo)題為〃帶有推力控制的發(fā)動(dòng)機(jī)超速保護(hù)〃且具有2013年4月14日的提交日期的當(dāng)前未決臨時(shí)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)和來(lái)自其的益處，通過(guò)引用將其全部并入本文。
【背景技術(shù)】
[0002]公開的實(shí)施例大體關(guān)于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。更特定地，但不借助于限制，本實(shí)施例涉及在誤操作條件期間的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的超速保護(hù)。
[0003]典型的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)大體具有前端和后端，它們帶有軸向地定位在它們之間的其數(shù)個(gè)芯或推進(jìn)構(gòu)件。空氣入口或進(jìn)口位于發(fā)動(dòng)機(jī)的前端處。按順序朝向后端移動(dòng)，在進(jìn)口后跟隨有:壓縮機(jī)、燃燒室以及渦輪。本領(lǐng)域技術(shù)人員將易于理解，附加構(gòu)件也可包括在發(fā)動(dòng)機(jī)中，例如低壓與高壓壓縮機(jī)，和高壓與低壓渦輪。但是，這不是詳盡的列表。發(fā)動(dòng)機(jī)還典型地具有內(nèi)部軸，其沿著發(fā)動(dòng)機(jī)的中心縱軸線軸向地布置。內(nèi)部軸連接至渦輪和空氣壓縮機(jī)兩者，使得渦輪向空氣壓縮機(jī)提供旋轉(zhuǎn)輸入來(lái)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)葉片。
[0004]在操作中，空氣在壓縮機(jī)中被加壓并且在燃燒器中與燃料混合以用于產(chǎn)生向下游流動(dòng)穿過(guò)渦輪級(jí)的熱燃燒氣體。這些渦輪級(jí)從燃燒氣體取出氣體能量并且將其轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。高壓渦輪首先從燃燒器接收熱燃燒氣體并包括定子噴嘴組件，其引導(dǎo)燃燒氣體向下游穿過(guò)從支撐轉(zhuǎn)子盤徑向向外延伸的一組高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片。在二級(jí)渦輪中，第二級(jí)定子噴嘴組件定位在第一級(jí)葉片的下游，該第一級(jí)葉片依次跟隨有從第二支撐轉(zhuǎn)子盤徑向向外延伸的一組第二級(jí)轉(zhuǎn)子葉片。
[0005]在誤操作條件中，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)通常默認(rèn)兩種條件中的一個(gè)。在一個(gè)條件中，發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供應(yīng)停止并且利用燃料停止系統(tǒng)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)。在第二條件中，發(fā)動(dòng)機(jī)燃料以如下這種方式供應(yīng):使得利用流體力學(xué)超速調(diào)節(jié)器使發(fā)動(dòng)機(jī)在高速下、在或接近紅線條件下運(yùn)轉(zhuǎn)。這些控制燃料流或發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件的方法均不是最佳的。
[0006]如通過(guò)前述可見，期望利用燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件克服這些和其它不足，使得在正常的燃料計(jì)量和閘首區(qū)系統(tǒng)中的故障的情況下燃料流可被控制并且維持正常的發(fā)動(dòng)機(jī)操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)本方面，提供了帶有推力控制的發(fā)動(dòng)機(jī)超速保護(hù)。系統(tǒng)允許燃料流與正常的燃料計(jì)量和閘首區(qū)系統(tǒng)無(wú)關(guān)地被限制且被控制。更具體地，系統(tǒng)在增加或限制發(fā)動(dòng)機(jī)燃料流的燃料計(jì)量、旁通或節(jié)流閥中的故障期間提供對(duì)節(jié)流閥要求的響應(yīng)。
[0008]根據(jù)一些方面，發(fā)動(dòng)機(jī)超速保護(hù)系統(tǒng)包括燃料栗，其與燃料供應(yīng)和燃料控制系統(tǒng)流連通，燃料栗包括離心元件和容積式元件。容積式元件與離心元件流連通。容積式元件具有入口和出口。旁通閥回路可與入口和出口流連通，并且其中，旁通閥入口與容積式元件出口流連通，并且旁通閥出口與容積式元件入口流連通。
[0009]根據(jù)其它方面，發(fā)動(dòng)機(jī)超速保護(hù)系統(tǒng)包括:燃料栗，其與燃料供應(yīng)和燃料控制系統(tǒng)流連通，該燃料栗包括離心元件和離心增壓元件，離心增壓元件與離心元件流連通，離心增壓元件具有入口和出口 ；旁通閥回路，其與入口和出口流連通，并且其中，旁通閥入口與容積式元件出口流連通，而旁通閥出口與離心增壓元件入口流連通。
[0010]所有上述概括的特征應(yīng)理解為僅作為示范，并且可從本文中的公開收集更多的本發(fā)明的特征和目的。因此，沒有對(duì)整個(gè)說(shuō)明書、權(quán)利要求以及同此包括的附圖的進(jìn)一步閱讀，就不能理解本總結(jié)的限制性闡述。
【附圖說(shuō)明】
[0011]這些示例性實(shí)施例的上述和其它特征和優(yōu)點(diǎn)以及獲得它們的方式將變得更顯而易見，并且通過(guò)參考結(jié)合附圖的實(shí)施例的下列說(shuō)明，帶有推力控制特征的發(fā)動(dòng)機(jī)超速保護(hù)將被更好地理解，其中:
圖1是示例性燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的側(cè)視剖面圖；
圖2是帶有推力控制的發(fā)動(dòng)機(jī)超速保護(hù)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；以及圖3是帶有圖2的推力控制的發(fā)動(dòng)機(jī)超速保護(hù)系統(tǒng)的備選實(shí)施例的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]現(xiàn)在將詳細(xì)地參照在附圖中示出其一個(gè)或更多個(gè)實(shí)例的提供的實(shí)施例。借助于說(shuō)明而不是對(duì)公開實(shí)施例的限制提供各個(gè)實(shí)例。事實(shí)上，在本發(fā)明中可進(jìn)行各種更改和變型而不脫離本公開的范疇和精神這點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員是顯而易見的。例如，示出或描述作為一個(gè)實(shí)施例的部分的特征可用于其它實(shí)施例以仍產(chǎn)生其它實(shí)施例。因此，本發(fā)明意圖覆蓋這種在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的更改和變化，以及它們的等同物。
[0013]參照?qǐng)D1至3，教導(dǎo)了燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的各種實(shí)施例，其中，在故障條件中提供了發(fā)動(dòng)機(jī)超速保護(hù)和推力控制。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，利用具有伺服機(jī)構(gòu)控制的容積式栗旁通件的燃料栗系統(tǒng)。根據(jù)第二實(shí)施例，利用伺服機(jī)構(gòu)控制的離心栗旁通件。提議的實(shí)施例提供了繞燃料栗的旁通件，從而提供了與燃料計(jì)量系統(tǒng)無(wú)關(guān)的燃料流速被調(diào)整和控制的能力。
[0014]如在本文中所使用的，用語(yǔ)“軸向”或“軸向地”意指沿著發(fā)動(dòng)機(jī)的縱軸線的尺寸。結(jié)合“軸向”或“軸向地”使用的用語(yǔ)“向前”意指在朝向發(fā)動(dòng)機(jī)入口、或與另一構(gòu)件相比相對(duì)更接近發(fā)動(dòng)機(jī)入口的構(gòu)件的方向上移動(dòng)。結(jié)合“軸向”或“軸向地”使用的用語(yǔ)“向后”意指在朝向發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴、或與另一構(gòu)件相比相對(duì)更接近發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴的構(gòu)件的方向上移動(dòng)。
[0015]如在本文中所使用的，術(shù)語(yǔ)“徑向”和“徑向地”意指在發(fā)動(dòng)機(jī)的中央縱軸線和外部發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)境之間延伸的尺寸。單獨(dú)或與術(shù)語(yǔ)“徑向”或“徑向地”結(jié)合的術(shù)語(yǔ)“近端”或“近端地”的使用意指在朝向中心縱軸線的方向上移動(dòng)，或與另一構(gòu)件相比，構(gòu)件相對(duì)更接近中心縱軸線。單獨(dú)或與術(shù)語(yǔ)“徑向”或“徑向地”結(jié)合的術(shù)語(yǔ)“遠(yuǎn)端”或“遠(yuǎn)端地”的使用意指在朝向外發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)境的方向上移動(dòng)，或與另一構(gòu)件相比，構(gòu)件相對(duì)更接近外發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)境。
[0016]如在本文中所使用的，術(shù)語(yǔ)“橫向”或“橫向地”意指垂直于軸向和徑向尺寸兩者的尺寸。術(shù)語(yǔ)“向前”、“向后”、“較高”、“較低”、“在…之下”等參照發(fā)動(dòng)機(jī)的名義操作姿態(tài)并且不應(yīng)認(rèn)為是另外限制的。
[0017]所有的方向參考(例如，徑向、軸向、近端、遠(yuǎn)端、較高、較低、向上、向下、左、右、橫向、前、后、頂部、底部、在…之上、在…之下、豎直、水平、順時(shí)針、逆時(shí)針)僅僅用于鑒別目的來(lái)有助于讀者的本發(fā)明的理解，并且不產(chǎn)生限制，尤其關(guān)于本發(fā)明的位置、朝向、或使用。連接參考(例如，附接的、聯(lián)接的、連接的、以及結(jié)合的)應(yīng)當(dāng)被廣泛地理解，并且可包括在元件的收集之間的中間構(gòu)件和在元件之間的相對(duì)移動(dòng)，除非另外地指示。同樣地，連接參考不一定表示兩個(gè)元件直接連接并且為相對(duì)彼此固定的關(guān)系。示例性附圖僅僅用于示出的目的，并且在其附圖中反射的尺寸、位置、順序和相對(duì)尺寸可改變。
[0018]首先參照?qǐng)D1，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的示意側(cè)視剖視圖顯示為具有發(fā)動(dòng)機(jī)入口端12，其中，空氣進(jìn)入推進(jìn)器或芯13，其大體由壓縮機(jī)14、燃燒器16以及多級(jí)高壓渦輪20限定。共同地，在操作期間推進(jìn)器13提供功率。燃?xì)鉁u輪機(jī)10可用于航空、功率產(chǎn)生、工業(yè)、航海等。
[0019]在操作中，空氣進(jìn)入穿過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)10的空氣入口端12并移動(dòng)穿過(guò)在其中空氣壓力增加并被引導(dǎo)至燃燒器16的至少一個(gè)壓縮級(jí)。將壓縮空氣與燃料混合并燃燒，從而提供離開燃燒器16朝向高壓渦輪20的熱燃燒氣體。在高壓渦輪20處，將能量從引起渦輪葉片的旋轉(zhuǎn)的熱燃燒氣體抽出，該旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)而引起繞發(fā)動(dòng)機(jī)軸線26的軸24的旋轉(zhuǎn)。軸24朝向發(fā)動(dòng)機(jī)的前方行進(jìn)，來(lái)根據(jù)渦輪設(shè)計(jì)持續(xù)一個(gè)或更多個(gè)壓縮機(jī)級(jí)14、渦扇18或入口風(fēng)扇葉片的旋轉(zhuǎn)。渦扇18可操作地連接至低壓渦輪21并產(chǎn)生用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的推力。也可利用低壓渦輪21來(lái)抽取進(jìn)一步的能量，并且推動(dòng)額外的低壓壓縮機(jī)級(jí)或增壓器以及渦扇18。
[0020]燃?xì)鉁u輪10繞發(fā)動(dòng)機(jī)軸線26或軸24軸對(duì)稱，使得各種發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件繞其旋轉(zhuǎn)。軸對(duì)稱軸24延伸穿過(guò)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)10前端并進(jìn)入后端，并且通過(guò)沿著軸結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度的軸承而軸轉(zhuǎn)。軸24繞發(fā)動(dòng)機(jī)10的中心線26旋轉(zhuǎn)。軸24可為中空的來(lái)允許在其中且與軸24旋轉(zhuǎn)無(wú)關(guān)的一個(gè)或更多個(gè)低壓渦輪軸28的旋轉(zhuǎn)。軸28也繞發(fā)動(dòng)機(jī)的中心線軸線26旋轉(zhuǎn)，并且可在與軸24相同或不同的方向上旋轉(zhuǎn)。在操作期間，軸28隨同連接至軸的其它結(jié)構(gòu)(例如，渦輪的轉(zhuǎn)子組件)旋轉(zhuǎn)，以便產(chǎn)生用于在功率和工業(yè)或航空使用領(lǐng)域中使用的各種類型的渦輪的功率或推力。
[0021]現(xiàn)參照?qǐng)D2，顯示了帶有推力控制的發(fā)動(dòng)機(jī)超速保護(hù)系統(tǒng)40的第一實(shí)施例的示意圖。圖2表示了簡(jiǎn)化的示意圖。出于簡(jiǎn)明性，省略了過(guò)濾器、換熱器、促動(dòng)器、閥、以及可在各種位置中合并的其它構(gòu)件。發(fā)動(dòng)機(jī)超速保護(hù)系統(tǒng)40包括受控制的繞主燃料栗的燃料旁通路徑或回路60，其與燃料計(jì)量或控制系統(tǒng)70無(wú)關(guān)地以受控制的方式限制了前進(jìn)至發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料流。發(fā)動(dòng)機(jī)超速保護(hù)系統(tǒng)40包括燃料栗系統(tǒng)50和燃料控制系統(tǒng)70。燃料栗系統(tǒng)50將燃料栗壓至燃料控制系統(tǒng)70，其計(jì)量流向燃燒器16(圖1)以用于燃燒的燃料。
[0022]燃料栗系統(tǒng)50包括燃料供應(yīng)52和燃料輸出54。在繪出的示意圖中，燃料從左向右移動(dòng)。但是，這不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是限制。在燃料栗系統(tǒng)50的內(nèi)部?jī)?nèi)的是繪出為離心元件56的增壓級(jí)。離心元件56的輸入與燃料供應(yīng)52流體連通。在離心元件56的輸出處的是例如具有齒輪元件58、59的容積式級(jí)57。容積式級(jí)57可由齒輪元件、靜葉元件、或活塞元件組成。齒輪元件58、59起作用來(lái)將燃料從燃料栗系統(tǒng)50引導(dǎo)至燃料控制系統(tǒng)70。
[0023]燃料栗系統(tǒng)50還包括旁通回路60。旁通回路入口 62布置在齒輪元件58、59下游。旁通回路出口 64延伸回齒輪元件58、59的上游側(cè)。旁通回路60包括旁通閥66，其通過(guò)經(jīng)由旁通伺服機(jī)構(gòu)67的發(fā)動(dòng)機(jī)控制定位，并且在正常操作期間保持關(guān)閉。在發(fā)動(dòng)機(jī)燃料控制系統(tǒng)70中，如果燃料計(jì)量閥76不能打開，或旁通閥80不能關(guān)閉，那么將有比發(fā)動(dòng)機(jī)控制所命令的更多的燃料流被輸送至發(fā)動(dòng)機(jī)。在該情況下，旁通閥66通過(guò)旁通閥伺服機(jī)構(gòu)67定位，來(lái)調(diào)整在燃料栗輸出54處輸送、穿過(guò)旁通回路60的燃料流的量，同時(shí)仍然提供充足的燃料來(lái)保持發(fā)動(dòng)機(jī)操作并響應(yīng)節(jié)流閥需求。在故障條件下，旁通回路60變?yōu)榘l(fā)動(dòng)機(jī)燃料計(jì)量系統(tǒng)。這通過(guò)選取最少阻力的路徑的流實(shí)現(xiàn)。旁通回路60還可包括過(guò)壓安全閥68。過(guò)壓安全閥68可與回路60無(wú)關(guān)或可與回路60結(jié)合。過(guò)壓安全閥68用來(lái)限制在發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)中的燃料流的部分或完全阻塞的情況下的栗排放壓力。
[0024]現(xiàn)參照燃料控制系統(tǒng)70，在燃料控制系統(tǒng)70處從燃料栗系統(tǒng)50接收燃料。燃料控制系統(tǒng)70包括輸入72和輸出74。燃料控制系統(tǒng)70還包括燃料計(jì)量閥76，其與輸入72