CN107849983A - 具有改善的使用寿命的涡轮发动机排气壳体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种排气壳体，用于飞机的涡轮发动机，该排气壳体包括：套环(4)、毂(5)、将所述套环(4)连接到所述毂(5)的中空臂(63)，以及开口件(3)，该开口件位于套环(4)上并且适于被连接到涡轮发动机的瞬时操作阀的出口管(30)。在所述排气壳体中，所述开口件(3)被附接到所述套环(4)上并且形成中空臂(63)的延伸部，使得从瞬时操作阀的出口管(30)离开的空气流(7)穿过中空臂(63)并且流动到所述毂(5)中。

Description

具有改善的使用寿命的涡轮发动机排气壳体
技术领域
本发明涉及一种用于飞机的涡轮发动机排气壳体，该涡轮发动机排气壳体的使用寿命被增加。
更确切地，本发明涉及如下的一种排气壳体，该排气壳体使得由所述排气壳体的罩和毂之间的温度差产生的力能够被限制。
背景技术
排气壳体(或者涡轮后框架(Turbine Rear Frame，TRF))的使用寿命受到由所述排气壳体的罩和毂之间的温度差产生的力的高度影响。这些力尤其在将外部罩连接到内部毂的臂处产生。
因此，在飞机的起飞期间或加速阶段，罩相比更大的毂被更快地加热，并且这两个部件之间的这种温度差在将罩连接到毂的臂处产生张力，因为在热的影响下，罩比毂更快地扩张。
相反地，在涡轮机停止时，罩比毂更快地冷却，因此在将罩连接到毂的所述臂处产生压缩力。
发明内容
本发明的一个总体目标在于提出如下的一种方案，该方案使得由罩和毂之间的温度差产生的力能够被限制，以便增加将罩连接到毂的臂的使用寿命，从而增加整个排气壳体的使用寿命。此外，该方案必须是简单的以便能够容易地应用在飞机涡轮发动机上，而不会招致大量的额外成本。
尤其地，根据第一方面，本发明提出了一种用于飞机涡轮发动机的排气壳体，排气壳体包括罩、形成空腔的毂、将所述罩连接到所述毂的中空臂，以及至少一个口部，该至少一个口部位于罩上并且适于被连接到涡轮发动机的瞬时操作阀的出口管，其特征在于，所述至少一个口部在中空臂的延伸部中被附接到罩，使得从瞬时操作阀的出口管退出的空气流穿入中空臂中并且在毂的空腔中流通。
这种装置使得能够通过使所述毂加热来限制在飞机的起飞阶段或加速阶段的期间毂和罩之间的温度差，从而使得排气壳体的使用寿命能够增加。
根据附加的特征，排气壳体包括至少一个轭架臂，并且与所述轭架臂相邻的中空臂包括导流板，以便使从所述中空臂退出的空气流朝向轭架臂的加固件偏转。
根据补充的特征，与轭架臂相邻的中空臂包括加固件，该加固件包括侧部孔口，并且导流板位于所述中空臂的加固件内，以便使从所述中空臂退出的空气流的至少一部分穿过所述侧部孔口朝向轭架臂的加固件偏转。
根据特定的特征，与轭架臂相邻的中空臂包括加固件，该加固件包括前孔口，并且导流板位于所述前孔口处。
根据另一特征，导流板是弯曲的片状金属部件。
根据附加的特征，排气壳体是具有切向臂的排气壳体。
根据第二方面，本发明提出了一种涡轮发动机，该涡轮发动机包括前述特征中一项所述的排气壳体，其中，所述涡轮发动机包括瞬时放气阀，该瞬时放气阀包括出口管，该出口管被连接到所述排气壳体的口部。
根据第三方面，本发明提出了一种飞机，该飞机包括根据前述特征的涡轮发动机。
附图说明
参考以非限定性示例给出的附图，通过阅读下文中的详细说明，本发明的其他特征、目的和优点将变得更加清晰，在附图中：
·图1a示出了根据第一实施例的排气壳体的透视图；
·图1b示出了与图1a相同的视图，但是瞬时放气阀的出口管未被示出以使口部更加明显；
·图2示出了根据第一实施例的排气壳体的截面的视图；
·图3示出了根据第一实施例的变型的将罩与毂连接的臂的增强件的详细视图，其中臂的加固件仅包括一个前孔口；
·图4示出了根据第一实施例的另一变型的将罩与毂连接的臂的增强件的详细视图，其中臂的加固件包括侧部孔口；
·图5示出了第一实施例的变型的图4的更为详细的视图，其中加固件包括侧部孔口；
·图6示出了根据第二实施例的排气壳体的截面的视图。
具体实施方式
图1a和图1b中所示的是排气壳体2的第一实施例，该排气壳体2附接有飞机涡轮发动机的瞬时操作阀(或者，瞬时放气阀(Transient Bleed Valve，TBV))的出口管30。
排气壳体2包括由多个臂6连接的罩4和毂5，以及口部3，口部3位于罩4上，形成数个臂6的延伸部。毂5在其中心处包括空腔。
在这多个臂6中，排气壳体2包括轭架臂61(在图1a、图1b以及图2中所表示的实施例中为三个)，轭架臂61在罩4的附接元件41处被布置到飞机。这些轭架臂61是非中空的臂6，并且是保证了排气壳体2的机械强度的臂6。轭架臂61未被连接到任何口部3。没有口部3在轭架臂61的延伸部中被附接到罩4。
排气壳体2还包括油辅助臂(oil utility arms)62，在油辅助臂62中安装有油流通回路，油流通回路供给用于控制辅助设备(诸如，襟翼、制动器、起落装置)的液压回路。在图2所示的实施例中，排气壳体2包括三个油辅助臂62，这三个油辅助臂62关于毂5被布置在三个轭架臂61的对面。油辅助臂62未被连接到任何口部3。没有口部3在油辅助臂62的延伸部中被附接到罩4。
最后，排气壳体2还包括中空臂63，每个中空臂63包括空腔，空腔在两个端部处打开，因此在罩4和毂5处打开。在第一实施例中，所有的中空臂63被连接到口部3。更确切地，口部3在每个中空臂63的延伸部中(例如通过焊接)被施加到罩4，使得当出口管30被附接到口部3时，从所述出口管30退出的空气流7直接穿入中空管63的空腔中。口部3是一种被施加的部件(applied part)，该被施加的部件被附接到排气壳体2的罩4，并且能够确保出口管30在罩4上的附接以及其密封。
如图2所示，瞬时操作阀的出口管3通过口部3被各自连接到中空臂63，使得从瞬时操作阀退出的空气流7穿入中空臂63中并且在毂5内流通，并且更确切地在毂5的空腔中流通。
瞬时操作阀是一种使涡轮发动机的高压压气机能够在起动和加速期间进行排气的阀，空气流7是使毂5能够被加热的热空气流，从而限制了在飞机的起飞和加速阶段的期间毂5和罩4之间的温度差。
因此，在飞机的起飞阶段或加速阶段的期间在臂6处出现的张力被限制，并且排气壳体2的使用寿命因此被增加。
有利地，尽管在油辅助臂62中存在的油流通回路被空气流7加热，但是油结焦的风险并不会增加。事实上，高压压气机仅在飞机的起动阶段或加速阶段的期间通过瞬时操作阀进行排气，油在其不再流通的周期期间不会被加热，从而不会增加结焦的风险。
因此，这可在涡轮发动机上被容易地实现，而不需要昂贵的适配性工作，并且不会为涡轮发动机带来油结焦的问题。事实上，一般在已知的涡轮发动机上，被连接有出口管30的口部3被布置在排气壳体2的罩4上，以便在将罩4与毂5连接的臂6之间将空气流7逐出。因此，仅需要对排气壳体2进行轻微地适配。
在本发明的第一实施例中，为了改善毂5的加热的均匀性，并且如图2所示，离开中空臂63的空气流7的一部分被定向成朝向毂5的附接有轭架臂61的区域。事实上，所述毂5的该区域不直接被从毂被附接的臂6退出的热空气流7加热。
臂6各自包括加固件60，加固件60位于毂5内。如图2所示，空气流7在加固件60处离开中空臂63。
在该实施例中，从与轭架臂61相邻的中空臂63离开的空气流7通过导流板8朝向所述轭架臂61的加固件60偏转。导流板8可以由弯曲的片状金属部件来实施，该弯曲的片状金属部件被布置在与所述轭架臂61相邻的所述中空臂63的加固件60处。
在图2所示的第一实施例中，三个轭架臂61被连续地布置，使得仅两个中空臂63与轭架臂61相邻。
根据第一实施例的、在图3中示出的第一变型，与轭架臂61相邻的中空臂63的增强件60包括两个侧向壁600，这两个侧向壁600形成包括前孔口601的通道，空气流7在从中空臂63退出时穿过该前孔口601流动。前孔口601位于中空臂63的空腔的延伸部中。
在第一实施例的第一变型中，导流板8被布置在前孔口601处，以便使空气流7朝向轭架臂61的增强件60偏转。
根据第一实施例的、在图4和图5中示出的第二变型，侧向壁600各自包括侧部孔口602(仅一个侧部孔口602在图4和图5中示出)。因此，导流板8在增强件60内位于侧部孔口602处，并且使空气流7穿过侧部孔口602朝向轭架臂61偏转。
优选地，在第一实施例中，从中空臂63退出的空气流7不直接朝向油辅助臂62偏转，以免造成油温过热。
根据图6中示出的第二实施例，空气流7并未通过导流板8直接朝向轭架臂63的增强件60偏转。事实上，当排气壳体2是切向臂壳体时，毂5的加热的均匀性由毂5的空腔中的热空气的涡流9(或漩涡)来确保。具有切向臂的排气壳体在这里被理解为如下所述的壳体，所述壳体的臂关于毂的外表面关于法线倾斜。
因此，臂6关于毂5的外表面关于法线倾斜，空气流7关于法线倾斜地到达毂5的内部，这在离心力的影响下形成涡流9。

Claims (7)

1.用于飞机涡轮发动机的排气壳体，所述排气壳体包括罩(4)、形成空腔的毂(5)、将所述罩(4)连接到所述毂(5)的中空臂(63)，以及至少一个口部(3)，所述至少一个口部位于所述罩(4)上并且适于被连接到所述涡轮发动机的瞬时操作阀的出口管(30)，所述至少一个口部(3)在中空臂(63)的延伸部中被附接到所述罩(4)，使得从所述瞬时操作阀的出口管(30)退出的空气流(7)穿入所述中空臂(63)中并且在所述毂(5)的空腔中流通，其特征在于，所述排气壳体(2)包括至少一个轭架臂(61)，并且与该轭架臂(61)相邻的中空臂(63)包括导流板(8)以便使从该中空臂(63)退出的空气流(7)朝向所述轭架臂(61)的加固件(60)偏转。
2.根据权利要求1所述的排气壳体(2)，其特征在于，与所述轭架臂(61)相邻的所述中空臂(63)包括加固件(60)，所述加固件包括侧部孔口(602)，以及，所述导流板(8)位于该中空臂(63)的该加固件(60)内，以便使从该中空臂(63)退出的空气流(7)的至少一部分穿过该侧部孔口(602)朝向所述轭架臂(61)的加固件(60)偏转。
3.根据权利要求1所述的排气壳体(2)，其特征在于，与所述轭架臂(61)相邻的所述中空臂(63)包括加固件(60)，所述加固件包括前孔口(601)，并且所述导流板(8)位于该前孔口(601)处。
4.根据权利要求1至3中一项所述的排气壳体(2)，其特征在于，所述导流板(8)是弯曲的片状金属部件。
5.根据前述权利要求中一项所述的排气壳体(2)，其特征在于，所述排气壳体(2)是具有切向臂的排气壳体。
6.一种涡轮发动机，所述涡轮发动机包括根据权利要求1至5中一项所述的排气壳体(2)，其中，该涡轮发动机包括瞬时放气阀，所述瞬时放气阀包括出口管(30)，所述出口管被连接到该排气壳体(2)的口部(3)。
7.一种飞机，所述飞机包括根据权利要求6所述的涡轮发动机。
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