CN107849982A - 在起火的情况下通过关闭对灭火剂的释放敏感的阀来对飞行器涡轮发动机储罐进行隔离 - Google Patents

在起火的情况下通过关闭对灭火剂的释放敏感的阀来对飞行器涡轮发动机储罐进行隔离 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于使可燃流体的储罐(21)与用于涡轮发动机的流体供应系统的下游部分(23)隔离的方法。供应系统(20)包括储罐(21)以及位于储罐(21)和下游部分(23)之间的截止阀(22)。截止阀(22)被构造成限制流体朝向下游部分(23)流动。截止阀(22)通过流体连通装置(37)被流体地连接到灭火系统(30)。该方法包括响应于流体连通装置(37)中的灭火剂压力的增加而关闭截止阀的步骤。

Description

在起火的情况下通过关闭对灭火剂的释放敏感的阀来对飞行 器涡轮发动机储罐进行隔离
技术领域
本发明涉及在起火的情况下对用于飞行器涡轮机可燃流体供应系统的储罐进行隔离。
背景技术
一些规定要求飞行器涡轮机应能够在最短的时间内阻止起火，同时防止可燃流体(通常为润滑剂)供应到火中。
各种涡轮机设备通过润滑系统来提供润滑剂，该润滑系统通常使得足够的润滑剂流能够流通以便在起火的情况下冷却涡轮机。
然而，当润滑剂流在起火期间减小以变得很少时，必须限制流向该设备的油流和/或为该设备提供特定的防火。这些特定的防火系统具有大而重的缺点。
还已知的是，在起火的情况下，可通过由调控系统控制的截止阀将润滑剂储罐隔离(至少在火被彻底熄灭以前)来限制润滑剂的流动。
然而，在起火期间，一些涡轮机的调控系统或一些飞行器的调控系统可能不可用于控制该截止阀的关闭，例如，如在专利申请EP 1 936 122中所证实的，即使在没有起火时也会产生不希望的截止。
因此，需要仅在起火的情况下隔离涡轮机可燃流体储罐，同时限制调控系统的可用性需求以及涡轮机的质量和尺寸。
发明内容
本发明的目的在于至少部分地解决根据现有技术的方案所遇到的问题。
在这方面，本发明的目的在于一种用于涡轮机的组件，该组件包括灭火系统以及可燃流体供应系统。灭火系统被构造成将灭火剂释放到涡轮机中。流体供应系统包括储罐、位于储罐下游的下游部分以及位于储罐和下游部分之间的截止阀。截止阀被构造成在起火的情况下限制/阻止流体朝向下游部分流动。
根据本发明，所述组件包括流体连通装置，流体连通装置形成灭火系统和截止阀之间的流体连接，截止阀被构造成响应于流体连通装置中的灭火剂的压力增加而关闭。
如果配备有特定的防火装置，则供应系统的重量更轻，结构更紧凑。
此外，涡轮机和/或飞行器调控系统在起火的情况下不用于关闭截止阀，因为当灭火剂被释放到灭火系统中时，截止阀在流体连通装置中的灭火剂的压力的增加的影响下自动关闭。
优选地，可燃流体是润滑剂。作为一种变型，可燃流体可以是燃料。
可选地，本发明可包括下述特征中的一个或多个，这些特征可以但不是必须相互组合：
有利地，灭火系统包括至少一个管道以在压力下将灭火剂运送到涡轮机中，以及，流体连通装置包括位于管道和截止阀之间的导管。截止阀于是被构造成响应于导管中的灭火剂的压力增加而关闭。
根据一个特定的实施例，灭火系统包括灭火剂的至少一个贮存器。优选地，灭火剂在压力下被储存在贮存器中。
在一个有利的实施例中，截止阀包括一个用于流体的入口和一个用于流体的出口。截止阀还包括与灭火系统流体连接的灭火剂入口孔。截止阀被构造成响应于所述灭火剂入口孔中的灭火剂的压力增加而限制/阻止流体在入口和出口之间流通。
优选地，截止阀包括关闭触发器和弹簧器件。阀被构造成使得由灭火剂的压力施加的、被施加到触发器的力通过弹簧器件被放大以关闭截止阀。
根据另一有利的实施例，截止阀被构造成被手动地复位，截止阀的闭塞器从其极度关闭位置移动到其极度打开位置。
本发明还涉及一种将可燃燃料的储罐与涡轮机流体供应系统的下游部分隔离的方法，该供应系统包括储罐和位于储罐和下游部分之间的截止阀，截止阀被构造成限制/阻止流体朝向下游部分流动，截止阀通过流体连通装置与灭火系统连接，灭火系统被构造成将灭火剂释放到涡轮机中。根据本发明，该方法包括响应于灭火剂在流体连通装置中的压力增加而关闭截止阀的步骤。
优选地，截止阀包括在极度打开位置和极度关闭位置之间自由移动的闭塞器。截止阀在闭塞器处于极度打开位置时允许流体朝向下游部分流动。截止阀在闭塞器处于极度关闭位置时阻止流体供应到下游部分。只要灭火剂未被释放到流体连通装置中，闭塞器就将处于极度打开位置。
根据另一特定的实施例，隔离储罐的方法包括当截止阀被至少部分地关闭时阻止涡轮机达到起飞速度的步骤。
根据另一特定实施例，隔离的方法包括一旦截止阀由于灭火剂在流体连通装置中的压力的增加而被关闭，就限制/阻止阀在后来打开直到涡轮机的飞行结束的步骤。这在飞行结束以前限制了将可燃流体供应到火中的风险。
本发明还涉及一种用于熄灭涡轮机中的火的方法，该方法包括：
在检测到涡轮机起火后将灭火剂释放到涡轮机中来熄灭火的步骤，以及
为响应于流体连通装置中的灭火剂的压力增加而实施如上限定的隔离方法。
附图说明
在参照附图阅读纯粹供参考并且以非限制性方式给出的示例性实施例的说明之后，本发明将被更好地理解，在附图中：
-图1为飞行器涡轮机的局部示意性纵向截面视图；
-图2功能性地示出了根据本发明的第一实施例的润滑剂供应系统以及灭火系统；
-图3示出了根据第一实施例的、将储罐与供应系统隔离的方法的实施；
-图4示出了用于在涡轮机起飞之前检查阀是否关闭的方法的实施。
具体实施方式
不同附图中的相同、相似或等效部件具有相同的附图标记，以便于在不同的附图之间进行比较。
图1示出了以涡轮机的轴线3为中心的环形双轴涡扇1。涡轮机1沿着中心流A的流动路径以如下顺序包括：风扇2、低压压缩机4、高压压缩机6、燃烧室7、高压涡轮8以及低压涡轮10。
低压压缩机4、高压压缩机6、高压涡轮8以及低压涡轮10界定出绕过这些部件的次级旁路风扇流动流B。
高压压缩机6和高压涡轮8通过高压压缩机6的驱动轴被机械地连接，以形成涡轮机1的高压主体。类似地，低压压缩机4和低压涡轮10通过涡轮机1的轴被机械地连接，以便形成低压壳体。
参照图2，涡轮机包括润滑剂供应系统，该润滑剂供应系统包括润滑剂供应系统20和润滑剂返回管路27。典型地，该润滑剂为油。
润滑剂供应系统20被设计成将润滑剂供应到位于润滑室26内部的各种涡轮机设备。供应系统20包括润滑剂储罐21、位于储罐21下游的下游部分23以及位于储罐21和下游部分23之间的截止阀22。
“上游”方向和“下游”方向相对于从储罐21到润滑室26的一般润滑剂流动方向被定义。
下游部分23包括润滑剂供应泵24和热交换器25。在本实例中，交换器25位于供应泵24和润滑室26之间。将被理解的是，交换器25可以位于下游部分23中的另一个位置。
润滑剂在返回到储罐21之前在交换器25中冷却，这限制了润滑剂过早降解的风险。
截止阀22包括单个润滑剂入口22a和单个润滑剂出口22b。在入口22a和储罐21之间以及在出口22b和下游部分23之间存在流体连接。
截止阀22包括双稳定闭塞器，该双稳定闭塞器在稳定的极度打开位置和稳定的极度关闭位置之间自由移动。截止阀将被手动复位，使得闭塞器可以从其极度关闭位置移动到其极度打开位置。
根据一个实施例，截止阀22的闭塞器被制造成使得该闭塞器逐渐地关闭润滑剂流，如此截止阀22限制该润滑剂流向下游部分23。
在极度打开位置，截止阀22使得润滑剂能够在其入口22a和其出口22b之间流动。润滑剂于是在使储罐21与供应泵24相连接的管道29中自由地流动。该管道29是大直径的管道，典型地，其直径介于0.75英寸到2英寸之间(介于19.05毫米到50.80毫米之间)，并且该管道是容易触及的，截止阀22同样是容易触及的，使得截止阀22可以被手动复位。
在极度关闭位置，截止阀22防止润滑剂从其入口22a流向其出口22b，以防止管道29中的润滑剂朝向下游部分23流通。
如果检测到涡轮机起火，则闭塞器处于极度关闭位置。当供应系统20中的润滑剂流很少而不能充分地冷却供应系统20时，在涡轮机1起火的情况下关闭截止阀22是特别有益的。因此，闭塞器的极度关闭位置是其安全位置，当闭塞器不处于极度打开位置时，闭塞器趋向于朝向该安全位置自然地返回。
在涡轮机的正常运行期间，闭塞器处于极度打开位置，以令人满意地润滑位于润滑室26中的设备。
在供应润滑室26内的各种设备之后，润滑剂通过润滑剂返回管路27返回到储罐21。返回管路27包括润滑剂返回泵28，该润滑剂返回泵使润滑剂移动以便润滑剂能够朝向储罐21流动。
涡轮机1还配备有灭火系统30，该灭火系统被构造成当检测到涡轮机起火时将灭火剂释放到涡轮机1中。
灭火系统30包括灭火剂的至少一个筒31。该筒31形成灭火剂的贮存器。筒中的灭火剂在压力下被储存，以备被释放到管道35中，管道35可将灭火剂运送到涡轮机1。管道35随后在压力下将灭火剂运送到起火处。
导管37形成管道35和灭火剂入口孔22c之间的流体连接，该灭火剂入口孔形成在截止阀22中。因此，该导管37充当将灭火系统30连接到截止阀22的流体连通装置。
在涡轮机1的正常运行期间，导管37的内部是空的。当筒31释放灭火剂时，导管在压力下被填充有灭火剂，这增加了灭火剂在该导管37中的压力。导管37仅用于检测筒31外的灭火剂的压力增加，而它并不用于通过截止阀22将灭火剂运送到起火处。
因此，导管37的直径相比管道35的直径较小。与管道35的直径不同，导管37的直径例如可介于0.25英寸到0.75英寸之间(介于6.35毫米到19.05毫米之间)。
更进一步地，导管37的尺寸和位置被选择成使得灭火剂在灭火剂孔22c处的压力近似等于导管37和管道35之间的连接节点E处的压力。
灭火剂入口孔22c是截止阀22中唯一的灭火剂入口。灭火剂的入口孔22c与入口22a和出口22b之间不具有流体连接，使得灭火剂不会与润滑剂混合。
更进一步地，截止阀22中没有用于灭火剂的出口。到达灭火剂孔22c处的灭火剂的压力于是产生一种被施加到弹簧器件上的力，该弹簧器件放大这种力的强度以关闭截止阀22。只要灭火剂未被释放在流体连通装置37中，闭塞器就将处于极度打开位置。一旦灭火剂的压力足够高，则闭塞器从其极度打开位置移动到其极度关闭位置。
截止阀22然后响应于导管37中和灭火剂入口孔22c中的灭火剂的压力增加而关闭。换言之，截止阀22响应于将灭火剂释放到导管37中而阻止润滑剂在入口22a和出口22b之间流通。
参照图3，当在步骤41中检测到涡轮机起火时，则在步骤42中，灭火剂从筒31释放出来进入管道35，管道35首先将灭火剂运送到起火处，然后运送到导管37。
灭火剂到达导管37中导致导管37中的压力的增加，该压力的增加也能在阀22中的灭火剂入口孔22c处感觉到。在步骤44中，阀22中的灭火剂中的这种压力增加触发闭塞器从其极度打开位置移动到其极度关闭位置。
在步骤46中，闭塞器然后保持在其极度关闭位置直到涡轮机1的飞行结束，以在火被完全熄灭之前限制润滑剂将滞留(stagne)在润滑剂供应系统20中的风险。
参照图4，在步骤50中，检测闭塞器是否处于极度打开位置，以便授权或阻止涡轮机1的起飞。
当检测到闭塞器处于极度打开位置时，在步骤57中授权涡轮机的起飞。
但是相反地，如果检测到闭塞器处于局部关闭位置，并且尤其是处于极度关闭位置，则在步骤53中禁止涡轮机起飞，直到截止阀22已经被复位，使得在步骤55中闭塞器能够从其极度关闭位置移动到极度打开位置。
一旦截止阀22已经被手动复位，则在步骤57中授权涡轮机1的起飞。
显然，在不超出本发明的描述框架的情况下，本主题的专业人员可以对刚已描述的本发明进行各种修改。
具体来讲，除了导管37之外，流体连通装置可以包括喷嘴。
更进一步地，可燃流体可以是燃料。在这种情况下，不存在到储罐的燃料返回管路。润滑室26由必须被供应有燃料的设备(诸如可变几何结构或涡轮机燃烧室喷射器)代替。
最后，截止阀可以通过调控系统来控制，并且优选地可以通过可以由机械式调控系统组成的数字调控系统来控制。

Claims (10)

1.一种用于涡轮机的组件，所述组件包括：
灭火系统(30)，所述灭火系统被构造成将灭火剂释放到所述涡轮机(1)中，以及
用于所述涡轮机的可燃流体供应系统(20)，所述可燃流体供应系统包括：
流体储罐(21)，
位于所述储罐(21)下游的下游部分(23)，以及
位于所述储罐(21)和所述下游部分(23)之间的截止阀(22)，所述截止阀(22)被构造成限制/阻止流体朝向所述下游部分(23)流动，
其特征在于，所述组件包括流体连通装置(37)，所述流体连通装置形成所述灭火系统(30)和所述截止阀(22)之间的流体连接，所述截止阀(22)被构造成响应于所述流体连通装置(37)中的灭火剂的压力增加而关闭。
2.根据前一项权利要求所述的组件，其中，所述灭火系统(30)包括至少一个管道(35)，以在压力下将灭火剂运送到所述涡轮机(1)中，以及
其中，所述流体连通装置(37)包括位于所述管道(35)和所述截止阀(22)之间的导管(37)，所述截止阀(22)被构造成响应于由灭火剂到达所述导管(37)引起的压力增加而关闭。
3.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述灭火系统(30)包括灭火剂的至少一个贮存器(31)，优选地，所述灭火剂在压力下被储存在所述贮存器(31)中。
4.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述截止阀(22)包括一个用于流体的入口(22a)以及一个用于流体的出口(22b)，以及
其中，所述截止阀(22)还包括与所述灭火系统(30)流体连接的灭火剂入口孔(22c)，
其中，所述截止阀(22)被构造成响应于所述灭火剂入口孔(22c)中的灭火剂(22c)的压力增加而限制/阻止流体在所述入口(22a)和所述出口(22b)之间流通。
5.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述截止阀(22)包括关闭触发器以及弹簧器件，
其中，所述阀(22)被构造成使得由所述灭火剂的所述压力施加的、被施加到所述触发器的力通过所述弹簧器件被放大以关闭所述截止阀(22)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述截止阀(22)被构造成被手动地复位，所述截止阀的闭塞器从其极度关闭位置移动到其极度打开位置。
7.一种将可燃流体储罐(21)与用于涡轮机的流体供应系统的下游部分(23)隔离的方法，
所述供应系统(20)包括储罐(21)以及位于所述储罐(21)和所述下游部分(23)之间的截止阀(22)，所述截止阀(22)被构造成限制/阻止流体朝向所述下游部分(23)流动，
其中，所述截止阀(22)和灭火系统(30)之间通过连通装置(37)而具有流体连接，
所述灭火系统(30)被构造成将灭火剂释放到所述涡轮机(1)中，
所述方法包括响应于所述流体连通装置(37)中的灭火剂的压力增加而关闭所述截止阀的步骤(44)。
8.根据前一项权利要求所述的隔离方法，其中，所述截止阀(22)包括在极度打开位置和极度关闭位置之间自由移动的闭塞器，
所述截止阀(22)在所述闭塞器处于所述极度打开位置时允许流体朝向所述下游部分流动，
所述截止阀(22)在所述闭塞器处于所述极度关闭位置时阻止流体供应到所述下游部分，
其中，只要所述灭火剂未被释放到所述流体连通装置(37)中，所述截止阀(22)的所述闭塞器就处于所述极度打开位置。
9.根据权利要求7或8所述的隔离方法，所述隔离方法包括当所述截止阀被至少部分地关闭时阻止所述涡轮机达到起飞速度的步骤(53)。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的隔离方法，所述隔离方法包括一旦所述截止阀由于所述灭火剂在所述流体连通装置中的压力的增加而被关闭(44)，就限制/阻止所述阀在后来打开直到所述涡轮机的飞行结束的步骤(46)。
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