[發明專利]石墨烯超導殼包覆物

有效

• 申請號: 201611255968.4
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN107035440B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: A.圭加羅瓦倫恰
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01D25/24
• 分類號: F01D25/24;F01D25/14
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 周心志;李強

本申請涉及石墨烯超導殼包覆物。其中，一種構造成覆蓋圍繞旋轉部件的殼(35)的表面(44)的包覆物(50)包括一個或多個石墨烯片(52,54;58,60,62,64,66,68,70,72,74,76,78)和構造成穩定一個或多個石墨烯片(52,54;58,60,62,64,66,68,70,72,74,76,78)的基質(88)。基質(88)進一步構造成接收粘合劑(56)或機械緊固件(97)且使用粘合劑(56)或機械緊固件(97)聯結到殼(35)的表面(44)上。包覆物(50)進一步構造成便于殼(35)上的熱傳遞、在結構上增強殼(35)以及提高容納彈性。

技術領域

本發明大體上涉及渦扇發動機(turbofan engine)，并且更具體地涉及用于操作渦扇發動機的方法及設備。

背景技術

渦扇發動機通常包括高壓和低壓壓縮機、燃燒器和至少一個渦輪。壓縮機壓縮空氣，空氣與燃料混合且導送至燃燒器。混合物然后點燃用于生成熱燃燒氣體，且燃燒氣體導送至渦輪，渦輪從燃燒氣體提取能量用于對壓縮機供能，且產生有用功來推進飛行中的飛行器或對負載(如發電機)供能。

當渦扇發動機在各種狀態中操作時，外物可攝入發動機中。更具體而言，各種類型的外物均可卷吸到渦扇發動機的入口中，范圍從大鳥(如海鷗)到冰雹、砂和雨水。外物可影響葉片，導致受影響的葉片的一部分撕裂而從轉子松開。稱為外物破壞的此狀態可引起轉子葉片刺穿發動機殼(engine casing)，導致沿發動機殼的外表面的開裂，且可能使附近人員受傷。此外，外物破壞可引起發動機的一部分突出或偏轉，導致沿整個發動機殼的應力增大。

為了便于防止增大的發動機應力和人員的可能受傷，至少一些已知的發動機包括金屬罩殼(metallic casing shell)，以便于提高發動機的徑向和軸向剛度，且便于減小發動機殼穿透部分附近的應力。然而，罩殼通常由導致發動機且因此機身的重量增大的金屬材料制成。

此外，發動機殼的元件的傳熱和所導致的局部熱膨脹和收縮引起局部熱應力，這可使發動機殼變形，從而降低發動機性能。例如，局部熱應力可使發動機殼變形而不圓，影響發動機空隙，且進一步妨礙控制壓縮機空隙的能力。現有的殼增強材料如凱夫拉(Kevlar)是絕熱的，且進一步加劇發動機殼內的局部熱應力。

發明內容

在一個實施例中，構造成覆蓋圍繞旋轉部件的殼的表面的包覆物(wrap)包括一個或多個石墨烯片(graphene sheet)，以及構造成穩定所述一個或多個石墨烯片的基質(matrix)。基質進一步構造成接收粘合劑或機械緊固件。基質進一步構造成使用粘合劑或機械緊固件聯結(bond)到殼的表面上。包覆物進一步構造成便于殼上的熱傳遞、在結構上增強殼且提高容納彈性(containment resilience)。

在另一個實施例中，一種組裝具有圍繞旋轉部件的殼的渦扇發動機的方法包括提供一個或多個石墨烯片。石墨烯片包含石墨烯和構造成穩定石墨烯的基質。該方法還包括使用粘合劑或使用機械緊固件插入穿過形成在基質內的多個連接環且進入殼的表面中來將一個或多個石墨烯片的基質聯結到殼的表面上來形成包覆物。包覆物包括一個或多個石墨烯片和基質。包覆物構造成便于殼上的熱傳遞、在結構上增強殼且提高容納彈性。

在附加實施例中，一種渦扇發動機包括核心發動機，其包括由殼圍繞的旋轉部件，以及覆蓋殼的表面的至少一部分的包覆物。包覆物包括一個或多個石墨烯片，以及構造成穩定一個或多個石墨烯片的基質。基質還構造成接收粘合劑且使用粘合劑來聯結到殼的表面上。包覆物進一步構造成便于殼上的熱傳遞、在結構上增強殼且提高容納彈性。

技術方案1. 一種用于圍繞旋轉部件的殼的包覆物，所述包覆物包括：

一個或多個石墨烯片；和

基質，其構造成接收粘合劑或機械緊固件、穩定所述一個或多個石墨烯片且使用所述粘合劑或機械緊固件聯結到所述殼的表面上；并且