CN101410299B - 用于给涡轮发动机的进气口罩除冰的系统 - Google Patents

Abstract

根据本发明，密封的铰接机构(27)安装在形成为直角的所述热空气循环管路的分支(14；18，9)的至少一个分支(14)上，用于使该直角结构能够关于所述铰接机构(27)变形。

Description

用于给涡轮发动机的进气口罩除冰的系统

本发明涉及尤其是用于飞行器的涡轮发动机的进气口罩的除冰。

已知如果需要(预防形成结霜或消除已经形成的结霜)，这些涡轮发动机的进气口罩的前缘(bord d′attaque)通过使用加压热空气重新加热来进行除冰，该热空气从所述涡轮发动机抽取并通过热空气循环管路将其输送至所述前缘。这样的热空气循环管路以已知的方式包括两个成直角的分支，即，连接到所述涡轮发动机上的横向分支，以及相对所述涡轮发动机向侧面地布置并与所述前缘连通地连接到喷嘴上的纵向分支。

然而，从涡轮发动机抽取的热空气具有很高的温度，例如500℃的级别，并且还具有很高的压力，例如10到20巴的级别。由此导致在所述热空气的温度以及或许在所述热空气的压力的作用下，所述成直角的热空气循环管路(用钢管制成)的分支经受大的长度变化。因此，由所述横向分支和纵向分支形成的刚性直角结构有变形的趋势，并且将所述热空气循环管路紧固到所述进气口罩的装置以及从涡轮发动机抽取加压热空气的装置经受很高的应力，这会使这些装置损坏或毁坏。

本发明的目的是弥补这些缺陷。

为此，根据本发明，该系统给尤其是用于飞行器的涡轮发动机的进气口罩的前缘除冰，所述除冰系统包括：

-适于将加压热空气喷射到所述中空前缘内部的喷嘴；

-安装在所述涡轮发动机的热流发生器上，用来抽取加压热空气的装置；

-用于从所述抽取装置向所述喷嘴输送所述加压热空气的热空气循环管路，所述热空气循环管路包括两个成直角的分支，即：

·横向分支，其末端刚性地连接到所述抽取装置之上，以及

·纵向分支，其相对所述涡轮发动机向侧面地布置并且其末端连接到所述喷嘴上，以及

-紧固装置，其布置在所述喷嘴区域，用于将所述纵向分支紧固到所述进气口罩上，

值得注意的是，在所述热空气循环管路的至少一个分支上安装了密封的铰接机构，用于使所述直角结构能够关于所述铰接机构变形。

这样，由于该密封的铰接机构，当所述分支的长度在所述热空气的温度和/或压力的作用下发生长度变化时，由所述横向分支和纵向分支形成的直角结构也会变形，所述分支使它们的相对位置适应于它们的真实长度，而不对所述热空气循环管路的紧固装置施加过量的应力。

该密封的铰接机构可为任何已知类型，例如柔性套管，波纹管等。但是，各密封铰接机构优选为球形联轴节型。

为了再增加所述热空气循环管路关于所述一个或多个铰接机构变形的可能性，有利的是，各循环管路均包括沿所述热空气管路的对应分支隔开的两个球形联轴节。

当然，根据本发明的所述热空气循环管路可由单独的管路形成。然而，由于穿过所述管路的热空气的温度很高，因此该管路辐射的热量可损坏所述进气口罩的某些靠近所述热空气循环管路的结构。此外，出于明显的安全原因，如果该加压热空气泄漏或所述管路断裂，有利的是提供对所述附近结构的防护。

这样，根据可避免所述泄漏或断裂等缺陷的本发明的一个重要特点，在所述热空气循环管路的横向分支以及纵向分支上都同样地提供了外保护套。

这样，在一个有利的实施例中，所述热空气循环管路的铰接的各分支均包括配备所述密封铰接机构的热空气引导内部元件，以及环绕所述内部元件的保护套外部元件，所述外部元件配备结合的铰接机构，该铰接机构与所述内部元件的所述密封铰接机构对应地布置和实施。

在该实施例中，为了检查及维护所述内部元件的密封铰接机构，有利的是所述保护套外部元件是可拆卸的。为此，该内部元件的铰接机构和该外部元件的铰接机构中的至少一个是可拆开的球形联轴节类型。为了此目的，有关铰接机构可包括与圆柱形表面配合的球形联轴节。

经验表明，为了获得本发明所期望的结果，在大部分情况下，仅铰接所述热空气循环管路的所述横向分支就够了。

在根据本发明的除冰系统的第一优选实施例中：

-该热空气循环管路的所述纵向分支包括热空气引导内部元件和环绕所述内部元件的保护套外部元件；

-所述纵向分支的内部元件和外部元件这两个构成元件中的一个元件是纵向刚性的，而所述构成元件中的另一个元件包括彼此嵌套并能够以密封的方式彼此相对滑动的至少两个部分；

-所述纵向分支的两个构成元件在其两端处彼此联结；

-在所述喷嘴区域，这两个构成元件一起刚性地连接到所述紧固装置上；并且

-在所述横向分支区域，一方面，所述纵向分支的所述热空气引导内部元件和横向分支的所述热空气引导内部元件彼此联结，而另一方面，所述纵向分支所述保护套外部元件和横向分支的所述保护套外部元件同样彼此联结。

受惠于这样的布置，所述纵向分支的所述元件中的刚性元件用作这些元件的包括所述嵌套和滑动部分的另一个元件的拉杆，以便所述纵向分支在该热空气的压力作用下的延长实际上由所述刚性元件在所述热空气的温度作用下的延长所限制。这样限制了由所述横向分支和纵向分支形成的直角结构的变形，并且因而限制了所述横向分支的内部元件和外部元件的所述铰接机构的转动幅度。

在根据本发明的除冰系统的第二优选实施例中，采用了如下延长限制特征：

-所述热空气循环管路的纵向分支包括至少两段，它们彼此前后相接地安装；

-各所述段包括热空气引导内部元件和围绕所述内部元件的保护套外部元件；

-所述段的两个构成元件中的一个元件是纵向刚性的，而所述构成元件中的另一个元件包括彼此嵌套并能够以密封的方式彼此相对滑动的至少两个部分；

-各所述段的两个构成元件在其两端处彼此联结；

-所述纵向分支的两段彼此接合，以便分别连接它们的构成元件；

-在所述喷嘴区域，两段中一段的两个构成元件一起刚性地连接到所述紧固装置上；并且

-在所述横向分支区域，一方面，所述段的另一段的所述热空气引导内部元件和所述横向分支的所述热空气引导内部元件彼此联结，而另一方面，所述另一段的所述保护套外部元件和所述横向分支的保护套外部元件同样彼此联结。

此外，有利的是，在所述喷嘴区域，所述紧固装置包括封闭所述中空前缘的分隔件。

附图将使得易于理解如何实施本发明。在这些附图中，相同的标号代表相似的部件。

图1是涡轮发动机的示意分解图，其中显示了进气口罩及其除冰系统。

图2是按照图1的线II-II的所述进气口罩的放大局部剖视图。

图3示意性地显示了所述除冰系统的第一实施例。

图4示意性地显示了图3的除冰系统的变型，其中加压热空气正在经过所述系统。

图5示意性地显示了图3的除冰系统的铰接的实施例的剖视图。

图6和图7分别示意性地显示了所述除冰系统的第二实施例和第三实施例。

图8和图9示意性地显示了用于图6和图7的除冰系统的铰接的两个实施例的剖视图。

图1中示意性显示的双流式发动机1呈现纵向轴线L-L，并以已知的方式包括热空气中心发生器2，鼓风机3和压缩机级4。在发动机1上连接并紧固了喷管组件5，两个侧面罩6和7以及进气口罩8。

如由图1和图2所示意性显示的那样，进气口罩8包括内部的侧面纵向管件9，在其指向发动机1的后端处配备连接元件10，并且在其容纳于所述进气口罩的中空前缘11内的前端处配备喷嘴12。此外，在发动机1的压缩机级4上布置了加压热空气进口13，该空气进口13连接在内部横向管件14上，该管件14本身由弯管15和协作接头16，17连接到容纳在鼓风机3和侧面罩6之间的纵向管件18上。在接头元件17的对面，配备了纵向管件18，该纵向管件18面向纵向管件9的接头元件10，具有互补接头元件19。

这样，当一方面互补的接头元件16和17，而另一方面互补的接头元件10和19彼此相连时，管件9，14和18构成成直角的热空气循环管路，该热空气循环管路包括横向分支14和纵向分支9，18，由在13处从发动机1抽取的热空气(例如具有500℃的温度)流过该热空气循环管路，并被输送至喷嘴12。这因而可将此加压热空气(虚线箭头20)吹到前缘11的内部，用于除冰。在罩8的外表面中配备了至少一个孔21，用于排出(箭头22)已经过前缘11的内部循环的热空气的自由空气(在此情况下温度为例如200℃)。

如图2以更大的比例所详细显示的那样，该中空前缘11在后面由内部环形分隔件23封闭，使得在所述前缘11内形成环形的周边室24。喷嘴12和纵向管件9的对应末端紧固在内部分隔件23上，并且布置在所述环形室24中的所述喷嘴在该环形室24中喷射加压热空气20。孔21使得所述环形室24与外部形成连通。

在前缘11的对面，进气口罩8由内部环形分隔件25封闭，支撑着接头元件10的纵向管件9的末端自由地以滑动方式穿过该分隔件。

如图3示意性地显示，成直角的热空气循环管路9，14，18因而在它们的末端处由加压空气的进口13并由分隔件23紧固在发动机1上，并且以滑动的方式由分隔件25支撑，并且如果需要，以及其它的中间装置26(例如未另外示出的铰接连杆)支撑。

根据本发明，在横向分支14上安装了包括两个球形联轴节28，29的铰接机构27，这两个球形联轴节28，29彼此分开，并分别安装在插入管件14中的管件段30的两端之上。球形联轴节28，29分别与联结在管件14上的球形基座31，32协作。

图5显示了铰接机构27的一个实施例示例。在此示例中，密封波纹管33，34分别设置在球形联轴节28与基座31之间以及设置在球形联轴节29与基座32之间。

很容易理解，以与以上已经描述的等同的方式，球形联轴节28，29可联结在管件14上，而基座31，32可联结在管件段30上。

如图4中示意性的显示的那样，当热空气经过该热空气循环管路时，该横向分支14经受由箭头35所示的相对涡轮发动机1的横向延长，而纵向分支9，18经受由箭头36所示的纵向延长。由于铰接机构27的存在，由所述分支14及9，18形成的直角结构因而变形，这避免了在压力进口13和分隔件23上施加过量的应力。

在由图6示意性显示的除冰系统中，又见到了元件4，9，10，12到20，23和25到27，参照图3描绘。然而，在图6的系统中：

-纵向管件9包括以套管且密封的形式彼此嵌套的两个元件9a，9b，元件9a联结分隔件23和喷管12，然而元件9b联结接头元件10；

-纵向管件18包括以套管且密封的形式彼此嵌套的两个元件18a，18b，元件18a和18b分别连接到接头元件19和17上；

-纵向管件9a，9b由外保护套37环绕，该外保护套37是纵向刚性的，并且其一侧联结分隔件23，而另一侧联结接头元件10；

-外保护套37自由且滑动地穿过分隔件25；

-纵向管件18a，18b由外保护套38环绕，该外保护套38是纵向刚性的，并且其一侧联结接头元件19，而另一侧联结接头元件17；

-外保护套38相对于中间支撑装置26自由滑动；并且

-横向管件14由外保护套39环绕，该外保护套39是纵向刚性的，并且其一侧联结接头元件16，而另一侧联结加压热空气进口13，所述外保护套39配备结合的铰接机构40，该铰接机构40与该铰接机构27对应地布置并连接。

在图7的实施例变型中，又见到了外保护套39和铰接机构40。相对于图6的系统的不同之处如下：

-消除了接头元件10和19；

-外保护套37和38被单一的外保护套41所取代，该外保护套41是纵向刚性的，并且一侧联结分隔件23，而另一侧联结接头元件17；以及

-纵向管件9和18的内部元件9a，9b和18a，18b被单一的热空气引导内部元件所取代，该内部元件包括彼此嵌套并能够彼此相对以密封的方式滑动的两个部分42a，42b，部分42a连接到喷嘴12上，而部分42b连接到接头元件17上。

在图8中，显示了组合连接系统43的示例，该系统包括用于图6和图7的除冰系统的结合铰接机构27和40。

在组合连接系统43中，铰接机构27和参考图5描述的机构相同。关于铰接机构40，其包括彼此隔开并分别安装在保护套段46的两端处的两个球形联轴节44，45，该保护套段46插入在保护套39中并包围管件段30。球形联轴节44，45分别与联结在所述保护套39上的圆柱形开口基座47，48协作。

将很容易理解，通过在内部保护套39上在铰接机构27和40的上游和/或下游提供接头装置49(例如图9中标号53所示的类型)，可以使组件44，45，46从圆柱形基座47，48脱开，并从而例如为了维护操作到达铰接机构27。

在图9中，显示了图8的结合的连接系统43的变型50。在此变型50中，类似于铰接机构40的铰接机构51插入在管件14中，而类似于铰接机构27的铰接机构52经由至少一个快速接头53插入在保护套39中。

在连接系统的变型50中，铰接机构51既可易于接近，也可易于拆卸。

Claims (11)

1.一种给涡轮发动机(1)的进气口罩(8)的中空前缘(11)除冰的系统，所述除冰系统包括：

-适于将加压热空气喷射到所述中空前缘(11)内部的喷嘴(12)；

-安装在所述涡轮发动机(1)的热流发生器(2)上，用来抽取加压热空气的装置(13)；

-用于从所述抽取装置(13)向所述喷嘴(12)输送所述加压热空气的热空气循环管路(9，14，18)，所述热空气循环管路包括两个成直角结构的分支，即：

·横向分支(14)，其末端刚性地连接到所述抽取装置(13)之上，以及

·纵向分支(9，18)，其相对于所述涡轮发动机(1)向侧面地布置并且其末端连接到所述喷嘴(12)上，以及

-布置在所述喷嘴(12)区域，用来将所述纵向分支(9，18)紧固到所述进气口罩(8)上的紧固装置(23)，

其特征在于，在所述热空气循环管路的其中至少一个所述分支中插入密封的铰接机构(27)，用于使所述直角结构能够通过由所述密封的铰接机构(27)分开的所述分支的不同段的相对运动而关于所述铰接机构变形。

2.根据权利要求1所述的除冰系统，其特征在于，所述密封的铰接机构(27)为球形联轴节型。

3.根据权利要求2所述的除冰系统，其特征在于，所述密封的铰接机构(27)包括彼此联结并沿所述热空气循环管路的所述分支隔开的两个球形联轴节(28，29)。

4.根据权利要求1所述的除冰系统，其特征在于，所述热空气循环管路的铰接的各分支均包括配备所述密封的铰接机构(27)的热空气引导内部元件(14)，以及环绕所述内部元件(14)的保护套外部元件，所述外部元件配备结合的铰接机构，该铰接机构与所述内部元件(14)的所述密封的铰接机构(27)对应地布置和实施。

5.根据权利要求4所述的除冰系统，其特征在于，所述保护套外部元件是可拆卸的。

6.根据权利要求5所述的除冰系统，其特征在于，所述内部元件(14)的铰接机构(27)和所述外部元件的铰接机构中的至少一个是可拆开的球形联轴节型。

7.根据权利要求6所述的除冰系统，其特征在于，在具有可拆开的球形联轴节的铰接机构中，所述球形联轴节与圆柱形表面协作。

8.根据权利要求1到7中任一项所述的除冰系统，其特征在于，仅铰接所述热空气循环管路的所述横向分支。

9.根据权利要求4到7中任一项所述的除冰系统，其特征在于：

-所述热空气循环管路的所述纵向分支包括热空气引导内部元件和环绕所述内部元件的保护套外部元件；

-所述纵向分支的两个构成元件中的一个元件是纵向刚性的，而所述构成元件中的另一个元件包括彼此嵌套并能够以密封的方式彼此相对滑动的至少两个部分；

-所述纵向分支的两个构成元件在其两端处彼此联结；

-在所述喷嘴区域，所述两个构成元件一起刚性地连接到所述紧固装置上；并且

-在所述横向分支区域，一方面，所述纵向分支的所述热空气引导内部元件和横向分支的所述热空气引导内部元件彼此联结，而另一方面，所述纵向分支的所述保护套外部元件和横向分支的所述保护套外部元件同样彼此联结。

10.根据权利要求4到7中任一项所述的除冰系统，其特征在于：

-所述热空气循环管路的纵向分支包括彼此前后相接地安装的至少两段；

-各所述段包括热空气引导内部元件(9a，9b；18a，18b)和围绕所述内部元件的保护套外部元件(37，38)；

-各所述段的两个构成元件(37，38)中的一个元件是纵向刚性的，而所述构成元件中的另一个元件包括彼此嵌套并能够以密封的方式彼此相对滑动的至少两个部分(9a，9b；18a，18b)；

-各所述段的两个构成元件在其两端处彼此联结；

-所述纵向分支的两段彼此接合，以便分别连接它们的构成元件；

-在所述喷嘴(12)区域，所述两段中的一段的两个构成元件一起刚性地连接到所述紧固装置上(23)；并且

-在所述横向分支区域，一方面，所述段的另一段的所述热空气引导内部元件和所述横向分支的所述热空气引导内部元件彼此联结，而另一方面，所述另一段的所述保护套外部元件和所述横向分支的保护套外部元件同样彼此联结。

11.根据权利要求1到7中任一项所述的除冰系统，其特征在于，所述紧固装置包括封闭所述中空前缘(11)的分隔件(23)。