專利名稱：航空渦輪發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道錐體除冰系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的來說涉及一種航空渦輪發(fā)動機(jī)，例如渦輪噴氣發(fā)動機(jī)或渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)，的進(jìn)氣道錐體除冰系統(tǒng)。
本發(fā)明還涉及一種裝有這種進(jìn)氣道錐體除冰系統(tǒng)的渦輪發(fā)動機(jī)，同時也涉及一種航空渦輪發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道錐體除冰的方法。
背景技術(shù)：
已有技術(shù)披露了一種用于渦輪發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道錐體除冰的系統(tǒng)，這種系統(tǒng)在設(shè)計上一般都依賴于來自高壓壓氣機(jī)中段或出口的專門引氣，因為這些位置的空氣都非常熱，足以能夠隨后進(jìn)行進(jìn)氣道錐體的除冰。在這方面，人們注意到這種引氣通常不能在低壓壓氣機(jī)的出口處進(jìn)行，這是因為渦輪發(fā)動機(jī)這部分的空氣能量很低。
除冰系統(tǒng)就不得不使用一些專門用于引氣的部件，例如管道、一個或多個密封裝置，或者使用若干調(diào)節(jié)除冰氣流流速的閥門。
為了能夠去除進(jìn)氣道錐體上的冰而專門增加這些部件，這無疑極大地提高了生產(chǎn)成本，增加了重量。
此外，需要強(qiáng)調(diào)的是，從高壓壓氣機(jī)中段或出口處引出的專門空氣都會對渦輪發(fā)動機(jī)的總體性能帶來一定的影響。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明的一個目的就是提出一種航空發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道錐體除冰系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以解決上述與已有技術(shù)實施例有關(guān)的問題。
為了實現(xiàn)這個目的，本發(fā)明的一個目的就是提供一種航空發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道錐體除冰系統(tǒng)，其包括空氣擴(kuò)散設(shè)備，可裝備在渦輪發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣道錐體上，以便向其輸送熱空氣。根據(jù)本發(fā)明，這項設(shè)備還包括管路，該管路用來從渦輪發(fā)動機(jī)的至少一個軸承外圈排除增壓空氣，該管路與空氣擴(kuò)散裝置相聯(lián)通，以便能夠向后者提供熱空氣。
此外，本發(fā)明的另一個目的是一種航空發(fā)動機(jī)，其包括類似于此處所提出的除冰系統(tǒng)。
另外，本發(fā)明的另一個目的是涉及一種航空渦輪發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道錐體除冰方法。按照這種方法，為了向裝在渦輪發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道錐體上的空氣擴(kuò)散裝置提供熱空氣，需要利用來自所述排除增壓空氣的管路中的熱空氣，而該管路排除的增壓空氣來自渦輪發(fā)動機(jī)的至少一個軸承外圈。
因此，本發(fā)明的特性就在于渦輪發(fā)動機(jī)軸承外圈增壓用的空氣的再循環(huán)，因為來自軸承外圈的這部分無油熱空氣現(xiàn)在又用于該渦輪發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道錐體的除冰。結(jié)果，位于軸承外圈內(nèi)部的滾動軸承處的熱量散發(fā)產(chǎn)生的熱能得到了有效的利用，因為該熱能直接傳輸?shù)娇諝庵?，后者因此而達(dá)到一定程度的能量，從而可以很容易地去除進(jìn)氣道錐體上的冰。這樣，熱能的這種有效利用就與現(xiàn)有技術(shù)實施例中遇到的優(yōu)化問題形成對照，在現(xiàn)有技術(shù)中，來自軸承外圈的無油空氣通過渦輪發(fā)動機(jī)傳動軸系統(tǒng)沿下游方向被直接排出。
此外，這樣還可以在一定程度上簡化渦輪發(fā)動機(jī)的設(shè)計，因為不再需要使用一個專門的引氣管路，而后者在上面所述的現(xiàn)有技術(shù)中是要設(shè)置的。確實，進(jìn)氣道錐體除冰用的引氣是與專門用于軸承外圈增壓的空氣一樣，從而可以不需要使用管道、密封裝置或調(diào)節(jié)閥等裝置。這一特性有利于節(jié)省渦輪發(fā)動機(jī)生產(chǎn)成本，減輕發(fā)動機(jī)的總重量。
此外，軸承外圈增壓用空氣的再循環(huán)還可以節(jié)省燃油消耗，因此可提高渦輪發(fā)動機(jī)的總體性能，因為除了軸承外圈增壓所要求的空氣外，不再需要引出更多的空氣。在這方面，人們注意到，按照本發(fā)明所進(jìn)行的空氣再循環(huán)非常有利，如果能從低壓壓氣機(jī)出口端引出通用空氣，那么就沒有必要從高壓壓氣機(jī)中段或出口處引氣，因為從高壓壓氣機(jī)進(jìn)行引氣證明是非常不利的。
所采用的這種設(shè)計可以實現(xiàn)進(jìn)氣道錐體的永久除冰，即使在外界結(jié)冰條件下，同時也不會導(dǎo)致渦輪發(fā)動機(jī)輸出功率的下降。因此，再循環(huán)的空氣在進(jìn)入裝在進(jìn)氣道錐體上的空氣擴(kuò)散裝置前，不必流經(jīng)一個專用調(diào)節(jié)閥，這就意味著除冰可靠性會顯著增強(qiáng)。
作為一種優(yōu)選實施方式，從渦輪發(fā)動機(jī)至少一個軸承外圈排除增壓空氣的管路包括主空氣管道，該管道至少部分地位于渦輪發(fā)動機(jī)傳動軸系統(tǒng)內(nèi)，該主空氣管道與該渦輪發(fā)動機(jī)的縱軸平行，最好位于該縱軸的中心。該主空氣管道可以至少由傳統(tǒng)上位于傳動軸系統(tǒng)內(nèi)部的部分管道組成，人們將該管道看作是“中心通風(fēng)管”，或換句話說，是一種軸承外圈排氣管道。盡管如此，該管道同樣可以部分地或全部地由傳動軸系統(tǒng)的一個空心部分組成，更確切的說，由最里側(cè)的低壓軸空心部分組成，后者通常用作安裝上述“中心通風(fēng)管”。
作為一種優(yōu)選實施方式，主空氣管道的上游端與擬裝在渦輪發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道錐體上的空氣擴(kuò)散裝置相通，而其下游端則被堵死，最好位于傳動軸系統(tǒng)低壓傳動軸下游端附近。
還是作為一種優(yōu)選實施方式，為了使熱空氣在主空氣管道內(nèi)沿上游方向順利流動，主空氣管道具有橫斷面，該橫斷面沿空氣管道長度或多或少呈圓形且是均勻的。
作為一種優(yōu)選實施方式，用來將渦輪發(fā)動機(jī)至少一個軸承外圈上的增壓空氣排除的管路與渦輪發(fā)動機(jī)的前軸承外圈和后軸承外圈相通。當(dāng)然，預(yù)期也可以使從至少一個軸承外圈上排除增壓空氣的管路只同上述兩個軸承外圈中的一個相通，這仍不超出本發(fā)明的權(quán)利要求范圍。
用于排除增壓空氣的管路最好包括至少一個裝有前后軸承外圈的去油系統(tǒng)，每個去油系統(tǒng)都與排氣管路的主空氣管道相通。
最后，通過示例可以看出，空氣擴(kuò)散裝置包括輸氣管道，連接到增壓空氣排除管路的輸氣管道下游端和位于副錐體的頂部區(qū)域的輸氣管道上游端，與渦輪發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道錐體一起限定了熱空氣流通的除冰區(qū)域。但是，值得強(qiáng)調(diào)的是，為所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的且能夠安裝到進(jìn)氣道錐體上的任何類型的空氣擴(kuò)散裝置都可以用于本發(fā)明的實施。
本發(fā)明的其它優(yōu)點和特性通過下面的詳細(xì)描述會更為清楚，但本發(fā)明的特性并不僅限于這些示例說明。


參照附圖給出以下說明，附圖如下圖1是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例裝有進(jìn)氣道錐體除冰系統(tǒng)的渦輪發(fā)動機(jī)前部縱向剖面圖；圖2是圖1所示圖的部分詳圖；圖3是圖1所示渦輪發(fā)動機(jī)后部縱向剖面部分詳圖。
具體實施例方式
首先，如圖1所示，航空發(fā)動機(jī)1的前部安裝了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的進(jìn)氣道錐體除冰系統(tǒng)。在這方面，需要注意的是，渦輪噴氣發(fā)動機(jī)型渦輪發(fā)動機(jī)1本身就是本發(fā)明的一個主題。
總的來說，按空氣流過渦輪發(fā)動機(jī)的一般方向從上游到下游，如圖中箭頭6所示和與該渦輪發(fā)動機(jī)縱軸7平行，該渦輪發(fā)動機(jī)1的前部包括進(jìn)氣道錐體4，風(fēng)扇8，低壓壓氣機(jī)10和高壓壓氣機(jī)12。
此外，還是按所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的方式，渦輪發(fā)動機(jī)包括傳動軸系統(tǒng)14，其包括若干以軸線7為中心的同心軸，該系統(tǒng)的主要功能就是使渦輪發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分轉(zhuǎn)動。在這方面，傳動軸系統(tǒng)14傳統(tǒng)上包括與低壓壓氣機(jī)10相連的低壓傳動軸16和渦輪發(fā)動機(jī)的低壓渦輪(圖1中未示出)。該低壓傳動軸16從渦輪發(fā)動機(jī)的一端或多或少的伸向另一端，而其一般都是轉(zhuǎn)動軸系統(tǒng)14的最內(nèi)側(cè)的軸。此外，該軸通常都是空心的，根據(jù)本發(fā)明的一個特性，部分除冰系統(tǒng)2可以安裝在該軸上，后面將對此進(jìn)行介紹。
一般來講，錐體4除冰系統(tǒng)2包括進(jìn)氣道錐體4上安裝的空氣擴(kuò)散裝置18，以便向進(jìn)氣道錐體輸送熱空氣，另外還包括從渦輪發(fā)動機(jī)至少一個軸承外圈上排除增壓空氣的管路20，該管路20位于空氣擴(kuò)散裝置18的下游，并與后者相通，圖1中可以非常清楚的看到二者的聯(lián)通情況。
同樣，在該圖所示示例中，空氣擴(kuò)散裝置18包括以軸線7為中心的輸氣管道24和輸氣管道的下游端24a連接到管路20上，用來排除增壓空氣，輸氣管道的上游端24b位于副錐體26的頂端區(qū)，副錐體26位于錐體4的下游，且相對于錐體4靠里側(cè)。副錐體20和錐體4一起劃定了除冰區(qū)域的范圍，熱空氣從這個除冰區(qū)通過。這樣，經(jīng)由上游端24b離開管道24的熱空氣，在通過錐體4下游端附近的氣孔被排出渦輪發(fā)動機(jī)前，在實際為錐形的除冰區(qū)域內(nèi)28向下并徑向向外流動，如圖1箭頭30所示。
從渦輪發(fā)動機(jī)至少一個軸承外圈處排除增壓空氣的管路20本身包括位于傳動軸系統(tǒng)14內(nèi)的主空氣管道32。該主空氣管道32以縱向軸線7為中心，且具有連接到屬于空氣擴(kuò)散裝置10的管道24的下游端24a相連的上游端32a。
主空氣管道32最好沿其整個長度呈一定的圓形且均勻，最好一直伸到低壓軸16下游端(圖1未示出)。此外，其預(yù)期在很大程度上包括稱之為“中心通風(fēng)孔”的管道，后者固定到低壓軸16內(nèi)形成的縱向空心部分34內(nèi)，管道的環(huán)形斷面呈均勻性，可以使空氣利用這個管道沿上游方向流動，不受阻礙。如圖3所示，可以非常清楚的看到，主空氣管道32只有很小的一部分后部區(qū)域組成了軸16的空心部分34，位于“中心通風(fēng)孔”管道的向后延伸端，后者帶有位于悶塞36上游的下游端35，悶塞36堵住管道32下游端32b。另外，需要指出的是，悶塞36位于低壓軸16的下游端16b附近，這樣，在這種情況下，可以認(rèn)為兩個端16b，32b靠的非常近，幾乎重合。
現(xiàn)在，參看圖2，該圖詳細(xì)地示出了渦輪發(fā)動機(jī)1的前部和渦輪發(fā)動機(jī)的兩個前軸承外圈22a，22b，它們都以軸線7為中心，且沿方向6彼此偏置。按所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的方式，渦輪發(fā)動機(jī)的每個軸承外圈包含至少一個軸滾動軸承系統(tǒng)，并通過若干迷宮式密封或類似型號的空氣/油密封裝置封閉。
因此，最上游前軸承外圈22a就包括兩個滾動軸承系統(tǒng)40、42，其中一個位于上游密封裝置44附近，而另一個位于下游密封裝置46附近，后者封閉了該軸承外圈。空氣氣流將在這兩個密封系統(tǒng)44和46處強(qiáng)制進(jìn)入軸承外圈22a的里邊，從而防止該軸承外圈22a內(nèi)出現(xiàn)的油經(jīng)由這些空氣/油密封系統(tǒng)44、46滲出。如圖所示，流到這些密封系統(tǒng)44、46的空氣通常被看作是用來增壓前軸承外圈22a的氣體，并通過所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的傳統(tǒng)管道一直傳輸?shù)矫芊庀到y(tǒng)。
為了將軸承外圈增壓空氣傳輸?shù)捷S承外圈22a的上游密封系統(tǒng)44，如圖中箭頭50所示，進(jìn)行第一道引氣，該引氣最好是在低壓壓氣機(jī)10的輸出端。此外，為了將軸承外圈的增壓空氣傳輸?shù)捷S承外圈22a的下游密封系統(tǒng)46，如圖中箭頭52所示，進(jìn)行第二道引氣，該引氣的一部分52a被引向迷宮式密封裝置46，如圖2中可以清楚的看到。另外，引氣52最好在低壓壓氣機(jī)10的輸出端。
在這方面，值得指出的是，第二引氣52的另一部分52b被引向最下游前軸承外圈22b的上游迷宮式密封54，該部分此處不再詳細(xì)介紹。
最后，第二引氣52的另一部分52c被引向后軸承外圈22c，如圖3所示。為此，第二引氣52的這部分52c被引向下游方向進(jìn)入位于低壓軸16和環(huán)繞低壓軸的高壓軸58之間的環(huán)形區(qū)域56。
再看圖2，可以看出，作為除冰系統(tǒng)2的組成部分，排除增壓空氣的管路20包括去油系統(tǒng)60，其裝在環(huán)形軸承外圈22a的內(nèi)徑向部分。因此，該軸承外圈22a內(nèi)的且被滾動軸承40、42釋放的熱量加熱的空氣/油混合物被去油系統(tǒng)60徑向向里去除，從而可以過濾混合物中的油，以再循環(huán)的熱空氣62流而結(jié)束，該熱空氣能夠輸送到安裝在進(jìn)氣道錐體4上的空氣擴(kuò)散裝置18。實際上，在去油系統(tǒng)60出口處獲得的并來自于引氣50、52的再循環(huán)熱氣流62流經(jīng)管道32流向管道的唯一開口32a，到達(dá)裝在進(jìn)氣道錐體4上的空氣擴(kuò)散裝置18內(nèi)。
現(xiàn)在參看圖3，圖3示出了渦輪發(fā)動機(jī)1的后部和后軸承外圈22c。后軸承外圈22c包括兩個軸滾動軸承系統(tǒng)71、73，該軸承外圈22c被幾個上游密封裝置66、68、70和一個下游密封裝置72密封?？諝鈿饬黝A(yù)期將在這些氣-油密封裝置的每一個裝置處被強(qiáng)制進(jìn)入軸承外圈22c的里邊，從而防止該軸承外圈22c內(nèi)出現(xiàn)的油經(jīng)由這些氣-油密封系統(tǒng)滲出。
為了將軸承外圈的增壓空氣輸送到軸承外圈22c的每個密封裝置66、68、70、72，就需要利用經(jīng)過軸16和58之間的環(huán)形空間56沿下游方向流動的第二引氣52的部分52c。這樣，引氣52的這部分52c就分為四個增壓空氣流74a、74b、74c、74d，每個氣流都分別經(jīng)由氣/油密封系統(tǒng)66、68、70、72進(jìn)入軸承外圈22c。
還是參見圖3，可以看出，排除增壓空氣的管路20還包括去油系統(tǒng)75，該系統(tǒng)安裝在環(huán)形軸承外圈22c的內(nèi)部徑向部分。該軸承外圈22c內(nèi)的且被滾動軸承71、73釋放的熱量加熱的空氣/油混合物被去油系統(tǒng)75徑向向里排入，從而可以過濾混合物中的油，以再循環(huán)的熱空氣流76而結(jié)束，該熱空氣能夠連接再循環(huán)的氣流62，以便向安裝在進(jìn)氣道錐體4上的空氣擴(kuò)散裝置18供氣。
在去油系統(tǒng)75出口側(cè)上獲得的且來自引氣52的再循環(huán)熱氣流76流過管道32向管道唯一的開口端32a流去，到達(dá)進(jìn)氣道錐體4上安裝的空氣擴(kuò)散裝置18。如圖所示，可以看出該再循環(huán)熱氣流76在管道32的后端通向管道32，其中低壓軸16的空心部分34形成了管道的后端，這樣該氣流直到其沿主空氣管道32順上游方向流動了一段距離后才會到達(dá)“中心通風(fēng)孔”管道。
當(dāng)然，上面僅僅通過示例所說明的渦輪發(fā)動機(jī)1，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對其進(jìn)行多種改進(jìn)，而本發(fā)明不限于此示例。
權(quán)利要求
1.一種航空渦輪發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道錐體除冰系統(tǒng)，包括裝在渦輪發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道錐體上的空氣擴(kuò)散裝置，以便于傳輸熱空氣，該系統(tǒng)還包括從所述渦輪發(fā)動機(jī)至少一個軸承外圈上排除增壓空氣的管路，所述管路與所述空氣擴(kuò)散裝置聯(lián)通以為其輸送熱空氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的除冰系統(tǒng)，其特征在于從所述渦輪發(fā)動機(jī)至少一個軸承外圈排除增壓空氣的所述管路包括主空氣管道，該管道至少部分地位于所述渦輪發(fā)動機(jī)傳動軸系統(tǒng)內(nèi)，所述主空氣管道與該渦輪發(fā)動機(jī)的縱軸平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的除冰系統(tǒng)，其特征在于所述主空氣管道以所述渦輪發(fā)動機(jī)縱軸為中心。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或者3所述的除冰系統(tǒng)，其特征在于所述主空氣管道的上游端與裝在所述渦輪發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道錐體上的所述空氣擴(kuò)散裝置連通，所述主空氣管道的下游端被堵塞。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4所述的任一種除冰系統(tǒng)，其特征在于所述主空氣管道的橫斷面沿其長度或多或少呈環(huán)形且均勻的。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5所述的任一種除冰系統(tǒng)，其特征在于從所述渦輪發(fā)動機(jī)至少一個軸承外圈上排除增壓空氣的所述管路與渦輪發(fā)動機(jī)的前軸承外圈和后軸承外圈相連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的除冰系統(tǒng)，其特征在于用于排除增壓空氣的所述管路包括至少一個裝備了所述前后軸承外圈的去油系統(tǒng)，每個去油系統(tǒng)都與排氣管路的所述主空氣管道相聯(lián)通。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求所述的任一種除冰系統(tǒng)，其特征在于所述空氣擴(kuò)散裝置包括輸氣管道，該輸氣管道的下游端連接到增壓空氣排除管路上，而其上游端則位于副錐體頂端區(qū)域，該副錐體與所述渦輪發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道錐體一起確定了熱空氣流經(jīng)的除冰區(qū)域。
9.一種航空發(fā)動機(jī)，其包括根據(jù)上述權(quán)利要求所述的任一種除冰系統(tǒng)。
10.一種航空渦輪發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道錐體除冰方法，其特征在于為了將熱空氣提供給裝在渦輪發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道錐體上的空氣擴(kuò)散裝置，需要利用來自于用于從渦輪發(fā)動機(jī)至少一個軸承外圈排除增壓空氣的管路的熱空氣。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種航空渦輪發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道錐體(4)除冰系統(tǒng)(2)，其包括裝在渦輪發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道錐體上的空氣擴(kuò)散裝置(18)，以便將熱空氣輸送到進(jìn)氣道錐體。根據(jù)本發(fā)明，它還包括從渦輪發(fā)動機(jī)至少一個軸承外圈上排除增壓空氣的管路(20)，該管路與空氣擴(kuò)散裝置相聯(lián)通，從而能夠向空氣擴(kuò)散裝置提供熱空氣。
文檔編號F02C7/04GK101041385SQ20071008826
公開日2007年9月26日 申請日期2007年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月22日
發(fā)明者厄斯·托馬斯·朱利恩·羅蘭, 皮卡爾·讓-伊夫·丹尼爾 申請人:斯奈克瑪