CN1325781C - 控制系统电子部件遭受过热情况下的发动机自动保护系统 - Google Patents

控制系统电子部件遭受过热情况下的发动机自动保护系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种发动机自动保护系统，它在控制系统电子部件暴露于过热温度下时使用。在发动机(30)上安装一热传感部件，比如一发动机电子控制器或电子超速控制器(42)。安装一热熔丝(45)与速度控制器(42)相邻或与其热接触。热熔丝(45)被置于与一阀(36)电串联连接，而该阀(36)控制至发动机(30)的燃料输送。如果熔丝(45)的温度超过其熔点，预示着电子控制器(42)可能出现危险，则熔丝(45)熔化，进而终止至发动机(30)的燃料供应。

Description

控制系统电子部件遭受过热情况下的发动机自动保护系统
技术领域
本发明涉及一种发动机保护系统，它用于防止由于控制系统的电子部件暴露于过热温度下产生控制系统故障而出现的发动机故障。
背景技术
燃气轮机通常是装备有一定类型的控制系统、调速器，或两者皆有。早期的控制系统或调速器是机械式的或液压机械式的。图1简要地示出了通常类型的机械调速器的运行原理。
图中左侧的轴3被连接到连杆6上，连杆6支撑重物9。轴3和连杆6沿箭头12所示方向转动。随着速度的增加，重物9沿径向向外运动，如图中右侧中所示的箭头15的方向。这样的径向运动将活塞18从阀21中取出，进而关闭阀21并或者(1)停止发动机运行或者(2)限制发动机的速度。
现代电子技术的进步，特别是在集成电路中，大大地(1)降低了成本，(2)增加了可靠性，并(3)增加了功能性，使得控制系统可以被包含在相对小的壳体中。由于上述的和其它的原因，传统的机械控制系统或调速器正在逐步被电子控制系统和超速保护系统所代替。
然而，虽然电子系统具有很大的优势，但它们还是有一些缺点。一个缺点就是对热的敏感性。例如，一些类型的晶体管能够“热击穿”，其中高温使过量的载体进入晶体管传导带，进而将该晶体管变成一短路。要使短路的晶体管承受很大的电流，则晶体管自身就会毁坏。
固体二极管也会发生相应的现象。另外，固体部件安装在其上的印刷电路板也不能承受过热。
因此，以电子电路作为控制系统的一部分或作为超速保护装置时，以燃气轮机为例，必须防止出现由于系统的电子部件暴露于过热温度或失效下而产生的控制系统故障。
发明内容
在本发明的一种形式中，在燃气轮机中监测温度传感部件或靠近该部件的区域的温度。如果该温度超过一定限度，则停止供向发动机的燃料流量。
本发明的解决方案在于包括一种燃烧燃料的推进系统，包括：一连接到推进系统上的部件；一与部件相邻的热熔丝，它监测一个温度并在温度超过一限度时熔化，以造成停止向推进系统供应燃料。
一种运行推进系统的方法，包括：将燃料输送至推进系统并燃烧该燃料；利用一需要电流以保持敞开的阀控制所述燃料的输送；保持热熔丝与所述推进系统相关联；使所述电流通过热熔丝，其中热熔丝的熔化使电流终止，进而关闭阀。
以上的技术方案的优点因为保护推进系统在电子控制系统失效时的有害影响。
附图说明
图1是机械调速器的简化示意图。
图2示出了实现采用电子控制器的发动机控制系统的本发明的一种形式的系统。
图3是装置图2所示类型的热熔丝45所进行的步骤的透视、剖视图。
图4是图3所示类型的熔丝的剖视图。
图5示出了包含在一壳体内的图4所示装置。
图6是壳体63的一个放大的视图。
具体实施方式
图2中的块30表示了一种通常的推进系统。一燃气轮机(未示出)代表一种这样的推进系统。燃料33被传送至伺服阀36，该伺服阀36将计量的燃料39传送至具有推进系统30的发动机，如图所示。
图2还示出了一种温度传感部件42，如一发动机电子控制器，它监控发动机的速度并控制燃料流量以控制发动机速度。靠近部件42安装热熔丝45。在一装置中，热熔丝45被安装在位于一热源和部件42自身之间的主热通道内。
术语主热通道可以借助于一例子来解释。假设热源是一支蜡烛(未示出)。如果部件42直接位于蜡烛的上方一英尺处，而后在所考虑的装置中，热熔丝45将位于部件42和蜡烛火焰之间。也就是，热熔丝将位于介于火焰和部件42之间的主热通道内。
这种情形与其他可能的情形不同，其他可能的情形中热熔丝45位于部件42之上，也就是部件42此时位于热熔丝45和蜡烛火焰之间。这种装置没有被本发明排除，但是前面的装置是最佳的，其中的热熔丝45位于部件42和热源之间，在主热通道内。
热熔丝45与线圈48串联地电连接起来，其中线圈48代表操纵伺服阀36的一个转矩电机线圈。热熔丝45由连接件49和50可移动地连接起来，其中连接件49和50可以是标准的销和插座式连接件。
如果有多于一个的转矩电机控制器，那么最好为每一线圈提供一单独的热熔丝45。
伺服阀36被设计成没有电流通过线圈48时，伺服阀36关闭，且无燃料39被传送至推进系统30。现有技术中已知的控制器51控制流经线圈48的电流，进而控制传送至推进系统的燃料量39。
如果热熔丝45的温度达到其熔点，则热熔丝熔化，进而变成一断开的电路。该开路阻断了至线圈48的电流，进而关闭伺服阀36。此时关闭的伺服阀36阻碍燃料输送至推进系统30，这样推进系统30就停止工作。
应该看出的是部件42设计成在所有常规热源下正常操作，比如由发动机运行所产生的热量、太阳光或加热系统，推进系统30置于其内的飞机设备库的供热、通风和空调系统(HVAC)。
图3示出了装置图2中所示类型的热熔丝45所进行的步骤的透视剖视图。需要强调指出的是给出图3所示的步骤是为了更便于示出图2中装备的熔丝45的结构。这些步骤并不代表最佳的装备方式。例如，所示的壳体63是一圆筒，但它可以是两半圆筒的形式，以蛤壳式布置。
图3中，熔丝件60被插入圆筒状壳体63中，壳体63中包含有限定三个腔室68的内部隔壁。插入之后，熔丝件60与壳体63形成一装置72。该装置72再插入第二圆筒状壳体75以形成第二装置78。第二壳体75具有通孔81，使得大气能够与熔丝件60的表面接触，进而加热熔丝件60。
连接件84被插入第二壳体78中，以形成第三装置87。图4所示的剖视图中示出了第三装置87。需要强调的是件90组成了圆筒状壳体，通孔81仅是该壳体内的孔。也就是，三个标有90的部件并不代表三个由环状空间81分隔开的单独的部件。件81是孔。
连接件84内的空间100是概略的，所示出的不代表具体尺寸比例。空间100可以用焊料(未示出)填充以与导线105相接触。另外，连接件84可以是标准的卷曲式对接连接件，通过卷曲而使其变形以与导线105接触。图中未示出变形。也可以采取其它的使导线105与连接件84之间电连接的方式。
连接至熔丝件60的线105具有弯折点110，它用来容纳不同的热膨胀。
图5示出了图4的装置，但是容纳在一硬质的外壳115中的。外壳115具有能够使空气与通孔81相流通的通孔118(图中仅示出了两个通孔118)。
外壳115以及壳体63和87最好是由电绝缘材料制成。如果该材料也具有热传导性，则熔丝的响应时间将会更短。这样的材料在现有技术中是已知的。
图3中的壳体63具有内部腔室68。如果熔丝件60熔化，则这些腔室68的内表面将由于来自熔丝件60的熔化材料而变成相互接触。熔化的并可能再固化的材料形成通过壳体63的传导路径则是不希望出现的。
因此利用内部隔壁66形成一迷宫式结构。更精确地说，任何熔化的材料都倾向于形成将粘附到壳体63的内表面上的膜。在这样的过程中，将需要材料扩展到图6中所示的表面150上。这些表面代表了点A和B之间的比原来的熔丝件60(未示出)所占有的更长的通道。因此由于材料需要扩展更长的距离，所以必然会更薄，进而可能会存在有间隙。
而且，在点A和B之间形成一连续的膜的材料的统计可能性显示是极不太可能出现的，特别是在具有几个90度的角155的情形中。薄膜一般不能覆盖陡的角壁。
另外，图6中的壳体63的表面150的材料最好是不会被熔丝件60的熔化材料浸润的。例如，特氟纶(TM)就是一种这样的材料。
在图6中，具有了(1)不可浸润的材料和(2)从点A至点B的迷宫式密封通道这样两个有利条件的情况下，熔化的熔丝材料在点A和B之间形成传导性通路的可能性是极小的。
图5中的虚线121表示一种包围图4所示结构的编织线套，作为电屏蔽。线105的末端是插座式的电连接件124。这些连接件124和包含在图2中的连接件50中的与其相配的连接件，此情形下是插销，相配合。图中未示出插销。
在一实施例中，编织线套121可以接地，在此情形中需要增加一另外的连接件124并连接到接地系统。
以上就燃气轮机描述了本发明。然而本发明还可适用于很多情形，其中(1)燃料在一电控阀的控制下传送，在电控阀断电的情况下阻断燃料流，(2)在故障条件下，过量的热量会使温度传感部件动作。
本发明在代表温度传感部件的温度环境的位置处放置一热熔丝，并将热熔丝置于具有上述阀的电连接中。当热熔丝断开时，至上述阀的电流终止，进而终止了燃料流动，以正常的方式停止了发动机的运行。
图2和4中示出了一热熔丝。不是严格地必须由熔丝熔断以阻碍电流。还有热回路断路器，可以采用这样的断路器或类似装置。换句话说就是图2中示出了本发明所集中描述的结构，而本发明没有集中描述采用热熔丝的情形。
本发明所用的一种热熔丝在150℃的温度下熔化。其它的运行方式中，可以采用175℃、200℃、225℃、250℃、275℃和300℃的熔化温度。还有的运行方式中，可以采用具有低于上述的各温度的熔点的不同的热熔丝。
这里还需就所用术语进行说明。有人会说任何电导体都可以用作热熔丝，因为在一定温度下导体都会熔化，进而变成断开的电路。然而，本文中的术语“热熔丝”是一技术术语。它指的是熔化或变成断开的电路而与其相连的其他导体仍完全可操作的这样一部件。
在本发明的一种形式中，没有用连接件84，但线105从熔丝件60至连接件124是连续的。
图2中的熔丝件45终止流至燃料计量阀的电流不是必须的。一些且几乎是全部燃气轮机还包括一不用于燃料计量的主关闭阀。熔丝45可控制主关闭阀。另外，可用两个熔丝，一个用于主关闭阀，另一个用于计量阀，如果有的话。
在不偏离本发明宗旨和范围的前提下，可以对本发明作出许多替换和修改。下面的权利要求书所限定的本发明是希望获得专利保护。
部件清单
轴3            连杆6          重物9       箭头12
箭头15         活塞18         阀21        块30
燃料33         伺服阀36       计量阀39    发动机30
温度传感部件42 热熔丝45       线圈48
连接件49和50   控制器51       熔丝件60
圆筒状壳体63   隔壁66         腔室68
装置72         第二圆筒状壳体75           第二装置78
通孔81         连接件84       第三装置87  部件90
空间100        线105          弯折点110   硬质保护外壳115
通孔118        表面150        点A和B      90度角155
表面160        虚线121        电连接件124

Claims (14)

1.一种燃烧燃料的推进系统(30)，包括：
一连接到推进系统(30)上的部件(42)；
一与部件(42)相邻的热熔丝(45)，它(i)监测一个温度并(ii)在温度超过一限度时熔化，以造成停止向推进系统(30)供应燃料。
2.如权利要求1所述的推进系统，其特征在于推进系统(30)包括一燃气轮机。
3.如权利要求3所述的推进系统，其特征在于
还包括一燃料阀(36)，它控制对推进系统(30)的燃料输送，和
当温度超过所述限度时，所述热熔丝(45)使燃料阀(36)关闭。
4.如权利要求4所述的推进系统，其特征在于所述阀(36)由流经一线圈(48)的电流致动，且热熔丝(45)与线圈(36)电串联连接。
5.如权利要求5所述的推进系统，其特征在于热熔丝还包括：
一包围一个热熔部件(60)并具有迷宫式密封内表面(150)的壳体(63)。
6.如权利要求5所述的推进系统，其特征在于所述壳体(63)具有在壳体(63)内限定腔室(68)的壁(66)，且壁(66)包括所述迷宫式密封表面的一部分。
7.如权利要求6所述的推进系统，其特征在于内表面(150)基本上不会被热熔部件(60)熔化时所浸润。
8.如权利要求1所述的推进系统，热熔丝包括：
一具有两端的细长的可熔件(60)；
一包围所述可熔件的第一壳体(63)，第一壳体包括一个或多个内壁(66)，所述内壁(66)限定可熔件(60)穿过的腔室(68)；
一包围所述第一壳体(63)的细长的第二壳体(75)，除了允许外界空气进入第一壳体(63)的通孔(81)之外；该第二壳体(75)是密封的；和
将所述两端连接至两终端(124)的导体(105)，其中两终端(124)向外通至第二壳体(75)。
9.如权利要求8所述的推进系统，其特征在于腔室(68)的壁(66)基本上不会被部件(60)熔化时所浸润。
10.如权利要求8所述的推进系统，其特征在于第一壳体(63)是电绝缘的。
11.如权利要求10所述的推进系统，其特征在于第一壳体(63)具有热传导性。
12.如权利要求11所述的推进系统，其特征在于可熔件(60)具有300℃或低于300℃的熔点。
13.一种运行推进系统的方法，包括：
将燃料输送至推进系统并燃烧该燃料；
利用一需要电流以保持敞开的阀(36)控制所述燃料的输送；
保持热熔丝(45)与所述推进系统相关联；
使所述电流通过热熔丝(45)，其中热熔丝的熔化使电流终止，进而关闭阀(36)。
14.如权利要求13述的方法，其特征在于还包括：
保持一个电子超速控制器(51)与所述热熔丝相邻。
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