[發(fā)明專利]用于渦輪發(fā)動機的使用熱管的傳熱系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710138344.9
• 申請日: 2007-07-27
• 公開（公告）號: CN101113689A
• 公開（公告）日: 2008-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: K·S·文卡塔拉馬尼;T·O·莫尼茨;J·P·斯蒂芬森
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F02C7/047
• 分類號: F02C7/047
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 原紹輝;黃力行

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般地涉及渦輪發(fā)動機，且更特定地涉及使用熱管在燃氣渦輪發(fā)動機內(nèi)傳熱的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

燃氣渦輪發(fā)動機使用加壓油來潤滑和冷卻多種部件(例如軸承等)。油在過程中獲取了顯著的熱，該熱必須被排除以將油溫度維持在可接收的范圍內(nèi)。現(xiàn)有技術(shù)的燃氣渦輪發(fā)動機經(jīng)常使用熱交換器來使用例如風扇排出的空氣的相對冷的空氣流來冷卻發(fā)動機油。在渦扇發(fā)動機中，此熱交換器經(jīng)常位于風扇通道流動路徑內(nèi)。此構(gòu)造導致壓力損失且因此導致顯著的燃料燃燒惡化。據(jù)估計，與此類構(gòu)造有關(guān)的燃料消耗率(SFC)惡化可高至1％。也存在與此構(gòu)造相關(guān)的成本和重量惡化。

另外，在一些發(fā)動機中，在風扇通道內(nèi)風扇下游的出口導向葉片(OGV)、風扇支柱或其他支柱類構(gòu)件在某些環(huán)境情況下附著了冰。冰在發(fā)動機內(nèi)和在暴露的發(fā)動機結(jié)構(gòu)上的積聚可能是顯著的。附著的冰可能導致OGV通路的部分阻塞和風扇的不穩(wěn)定。積聚的冰也可能突然脫落，例如通過發(fā)動機的連續(xù)的運行，節(jié)氣門從較低功率的運行突增到較高功率的運行，或因為冰附著的紊亂或非對稱性的振動。

存在多種用于防結(jié)冰的現(xiàn)有技術(shù)方法，例如以增加的運行溫度運轉(zhuǎn)發(fā)動機、從發(fā)動機壓縮機引導高溫放氣到暴露的表面，在運行前以除冰溶液噴射發(fā)動機和電阻加熱。然而，所有這些方法具有多種缺點。增加的運行溫度和放氣系統(tǒng)可能降低發(fā)動機的性能。這樣的系統(tǒng)也可能要求閥來在起飛和其他高動力運行期間關(guān)閉高溫空氣流以保護發(fā)動機。除冰流體僅提供了有限時間的保護。電加熱要求大量的電力以進行除冰運行且可能要求附加的發(fā)電機、電路和與飛機計算機復雜的相互作用邏輯，這附帶了增加的成本、重量和性能惡化。

發(fā)明內(nèi)容

以上提及的現(xiàn)有技術(shù)中的缺點等通過本發(fā)明解決，本發(fā)明提供了從發(fā)動機潤滑油中去除廢熱且將該熱傳遞到例如為防結(jié)冰或除水目的而要求加熱的發(fā)動機部件的傳熱系統(tǒng)。使用熱管傳遞該熱，熱管重量輕、被密封且是被動傳熱的，從而不要求閥或泵。此外，熱管可以使用不可燃的工作流體，以避免在發(fā)動機內(nèi)造成起火的危險。

根據(jù)一個方面，本發(fā)明提供了傳熱系統(tǒng)，傳熱系統(tǒng)用于包括其內(nèi)布置有導熱的、一般地徑向延伸的支柱構(gòu)件陣列的環(huán)形外殼的渦輪發(fā)動機類型。傳熱系統(tǒng)包括至少一個布置為與外殼的外表面接觸且熱聯(lián)接到熱源的弓形熱管，使得來自熱源的熱可以通過熱管和外殼傳遞到支柱構(gòu)件。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，燃氣渦輪發(fā)動機包括環(huán)形風扇外殼；布置在其內(nèi)的一般徑向延伸的導向葉片的陣列，每個導向葉片具有翼片截面，翼片截面由在分開的前緣和后緣之間延伸的第一側(cè)和第二側(cè)限定；多個弓形熱管，每個熱管的至少部分布置為在導向葉片的軸向范圍的前后極限內(nèi)靠著風扇外殼的外表面；和熱聯(lián)接到熱管的熱源，使得來自熱源的熱可以通過熱管和風扇外殼傳遞到導向葉片。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了用于在具有其內(nèi)布置有一般地徑向延伸的導向葉片陣列的環(huán)形外殼的渦輪發(fā)動機內(nèi)傳熱的方法。方法包括如下步驟：提供多個弓形熱管，每個熱管的至少部分布置為靠著外殼的外表面且在導向葉片的軸向范圍的前后極限內(nèi)；將熱管熱聯(lián)接到熱源；和在熱管內(nèi)從熱源接收熱且將熱通過外殼傳遞到導向葉片。

附圖說明

通過參考如下結(jié)合附圖的描述可以最好地理解本發(fā)明，各圖為：

圖1是燃氣渦輪發(fā)動機的風扇模塊的部分的透視圖(從尾部向前看)，燃氣渦輪發(fā)動機包括根據(jù)本發(fā)明的方面構(gòu)造的傳熱系統(tǒng)；

圖2是圖1的風扇模塊的部分的放大的剖視圖；

圖3是安裝到圖1的風扇模塊的熱交換器的放大的透視圖；和

圖4是圖示了繞圖1的風扇模塊的外周布置的熱管的構(gòu)造的示意圖。

具體實施方式

參考附圖，其中相同的附圖標記在所有不同的視圖中表示相同的元件，圖1至圖3圖示了包括環(huán)形風扇外殼10的燃氣渦輪發(fā)動機的風扇模塊的部分。多個出口導向葉片(OGV)12連接到且布置在風扇外殼10內(nèi)。OGV?12的每個(也在圖2中示出)具有根部14、尖端16、前緣18、后緣20和相對的側(cè)22和24。OGV?12為翼片形且定位和定向為從離開上游風扇(未示出)的空氣流中去除切向渦漩成分。在圖示的例子中，OGV也用作將風扇外殼連接到內(nèi)部殼體26的結(jié)構(gòu)構(gòu)件(有時稱為“風扇支柱”)。然而，在其他的發(fā)動機構(gòu)造中，這些功能可以由分開的部件完成。本文中描述的傳熱系統(tǒng)等同地可適用于OGV、風扇支柱和所有其他類型的一般徑向延伸的“支柱構(gòu)件”。