用于涡轮机的包括用于保持冷却空气速度的装置的消防安全系统和对应的涡轮机的制作方法

本发明涉及涡轮机的一般领域。特别地，本发明旨在提供一种消防安全系统，该消防安全系统被安装在供应有冷却空气的、靠近涡轮机的热区域的腔室中，并且该消防安全系统包括用于保持进入腔室的冷却空气的速度的装置。本发明还涉及一种包括这种消防安全系统的涡轮机。

背景技术：

1、现有技术包括文献fr-a1-2960020、ep-a2-2192268、us-a-4882902、us-a-4759688、以及ep-a-3159490。

2、用于飞行器的涡轮机从上游到下游并且沿着在涡轮机中气体流的方向通常包括压缩机部段、燃烧室以及涡轮部段。压缩机部段例如包括低压压缩机和高压压缩机，涡轮部段例如包括高压涡轮和低压涡轮。涡轮机可以包括自由涡轮，自由涡轮由从高压涡轮或低压涡轮离开的气体驱动，高压涡轮或低压涡轮位于自由涡轮的上游。这些压缩机和/或涡轮的旋转部件(例如轴和轮)由被容纳在冷却和润滑封壳中的滚动轴承驱动和/或引导而旋转。冷却和润滑封壳被定位成靠近被称为热区域的区域，因为这些部件被涡轮机的气体穿过，因此热区域通常暴露于高的温度。

3、为此，涡轮机配备有润滑系统，润滑系统使得能够润滑和/或冷却对轴进行引导所需要的一个或多个滚子轴承，这些轴承被安装在冷却和润滑封壳中。涡轮机还配备有冷却设备，冷却设备使得能够冷却位于涡轮机的热区域中的部件并对封壳加压。通常，润滑系统和冷却设备被布置在有限的空间中，有限的空间有利于润滑系统的润滑回路靠近位于涡轮机的热区域中的转子部件。在泄漏的情况下，这些区域中的润滑剂可能会遇到有利于自燃的温度、压力、冷却空气流动速度以及冷却空气湍流度的条件。这种自燃风险可能导致转子部件损坏，甚至导致高速旋转的部件断裂和/或松脱。

4、本发明旨在避免上述缺点。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种最佳解决方案，使得能够在涡轮机的热区域限制或甚至防止可燃流体的点燃，同时简单且经济。

2、根据本发明，这通过一种用于涡轮机的消防安全系统来实现，该涡轮机例如为飞行器涡轮喷气发动机或涡轮螺旋桨发动机，涡轮机包括至少一个涡轮、环形腔室以及冷却设备，至少一个涡轮具有涡轮盘，环形腔室被布置在包括内孔洞的盘的上游，冷却设备旨在经由喷射装置向腔室供应冷却空气，消防安全系统包括如下的装置，该装置被构造成使得一方面将环形腔室分成第一腔室和第二腔室，另一方面保持冷却空气在喷射装置的出口处的速度并且将第一腔室中的冷却空气引导朝向涡轮盘的内孔洞。

3、因此，该解决方案使得能够实现上述目标。特别地，这种装置防止腔室中起火之后的任何火焰被稳定。这些装置的构造使得能够保持冷却空气从喷射装置的出口朝向涡轮盘的内孔洞的流动速度，并且避免冷却空气在腔室(特别是靠近涡轮(自由涡轮或关联涡轮)的第一腔室)中的再流通，以不使腔室中的火稳定。

4、消防安全系统包括被单独地采用或组合地采用的以下特征中的一项或多项：

5、-该装置包括扩散器和环形整流罩，扩散器与喷射装置配合，环形整流罩旨在与扩散器配合并且覆盖被布置在腔室中的第一附接构件，扩散器和整流罩被构造成使得离开扩散器的冷却空气至少部分地被整流罩的径向外表面引导。

6、-扩散器设置有旨在与喷射装置流体连通的通道。

7、-环形整流罩被设计成安装在涡轮机的盖部上。

8、-环形扩散器在上游边缘与下游边缘之间沿着轴线d延伸，通道在扩散器的环形壁的厚度中形成，通道各自具有变化的轮廓，并且通道各自一方面在上游边缘通过多个狭缝敞开，另一方面在下游边缘以环形开口敞开，狭缝围绕轴线d设置并且与冷却空气设备的喷射装置流体连通。

9、-扩散器在上游边缘与下游边缘之间具有预定长度，下游边缘旨在与安装在涡轮盘上游的第一颈状部的径向内自由端部大致齐平并且具有预定间隙。

10、-消防安全系统根据由以下方程限定的几何规则制造：其中，α是在第一直线与第二直线之间测得的预定角度，第一直线穿过狭缝的顶部并且平行于通道的相应主轴线，第二直线与通道的翼部相切，l是扩散器的预定长度，lc是每个狭缝的周向宽度。

11、-涡轮机包括用于涡轮轴的引导轴承的支架以及盖部，支架包括第一径向凸缘，盖部配备有第二径向凸缘，第二径向凸缘旨在通过第一附接构件附接到第一径向凸缘，第一附接构件围绕纵向轴线x均匀地分布，并且盖部包括环形壁，环形壁旨在穿过涡轮盘的内孔洞。

12、-环形整流罩旨在安装在盖部上，整流罩包括环形底部壁，环形底部壁旨在附接到盖部的环形支承表面。

13、-环形整流罩包括从底部壁沿着整流罩的轴线c延伸的环形裙部，环形裙部包括管状区段和截锥形区段，截锥形区段沿着轴线c将管状区段连接到底部壁，整流罩包括一方面设置在管状区段与截锥形区段之间、另一方面设置在截锥形区段与底部壁之间的预定曲率半径。

14、-整流罩具有邻近扩散器的径向内壁的下游端部设置的环形边界，扩散器包括具有下游边界的径向外壁，下游边界布置在整流罩的径向外侧并与整流罩间隔开。

15、-涡轮盘包括环形边沿，环形边沿围绕纵向轴线周向地并且沿着纵向轴线轴向地向上游延伸，冷却空气流动通路的区段至少部分地由环形边沿的径向内表面和整流罩的径向外表面界定。

16、-预定曲率半径与冷却空气流动通路的高度的比率大于1。

17、-颈状部的自由端部是环形的，并且在径向外侧环绕涡轮盘的环形边沿。

18、-该系统被构造成使得湍流火焰速度与空气/油混合物的流动速度的比率小于1。

19、-整流罩的管状区段包括环形边界。

20、-扩散器的预定长度旨在小于或等于在涡轮盘的环形边沿的远端端部与喷射装置之间测得的距离。

21、-附接构件各自包括头部，并且底部壁包括容纳部，容纳部各自通向第三孔，每个容纳部旨在容纳并容置附接构件的头部。

22、-附接构件的数量介于4至8之间。

23、-扩散器通过增材制造方法或选择性粉末熔合来制造。

24、-每个狭缝与喷射装置的喷射器流体连通。

25、-预定角度α介于9°至24°之间。

26、-流动通路包括由扩散器的径向外壁的区段和整流罩的壁的区段形成的流动通路区段。

27、-扩散器以涡轮机的纵向轴线为中心。

28、-整流罩以涡轮机的纵向轴线为中心。

29、本发明还涉及一种涡轮机，该涡轮机特别是用于飞行器的涡轮机，涡轮机具有纵向轴线x，并且涡轮机包括：涡轮，涡轮由提供机械动力的轴连接；腔室，腔室被布置在涡轮的第一级的上游；冷却设备，冷却设备配备有喷射装置；以及如上所述的消防安全系统，消防安全系统被布置在腔室中，并且喷射装置与冷却系统的通道流体连通。

30、涡轮机包括被单独地采用或组合地采用的以下特征中的一项或多项：

31、-第一颈状部被布置在涡轮盘的上游，扩散器的下游边缘被定位成以预定间隙靠近第一颈状部的径向内端部。

32、-涡轮被布置在涡轮部段的下游。

33、-该轴是向输出轴提供机械动力的动力轴。

34、-涡轮是关联涡轮或自由涡轮。

35、-第二腔室在第一腔室的径向外侧延伸。

36、本发明还涉及一种飞行器，该飞行器包括至少一个如上所述的涡轮机。