[發明專利]用于使用熱管來熱集成油儲存器和出口導葉的系統和方法

在審

• 申請號: 201710292477.5
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN107339158A
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: M.E.H.森諾恩
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F02C7/14
• 分類號: F02C7/14;F02C7/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 周心志,張昱

技術領域

本公開內容的領域大體上涉及渦輪發動機，并且更具體地涉及用于燃氣渦輪發動機內的空氣-油的熱交換的系統及方法。

背景技術

燃氣渦輪發動機通常包括需要由發動機油潤滑的構件。代表燃氣渦輪發動機中的主要熱源的兩個此類構件是發動機軸承、發動機變速箱和發動機的發電機，如綜合驅動發電機(IDG)或變頻發電機(VFG)系統。燃氣渦輪發動機需要燃料-油冷卻器和空氣-油冷卻器來將油保持在特定溫度極限內。已知的空氣-油冷卻器包括緊湊換熱器、表面冷卻器和緊湊板翅式冷卻器(compact bar and plate coolers)。此類已知的空氣-油冷卻器形成燃氣渦輪發動機中的風扇殼安裝的油熱管理架構的一部分，包括油儲存器和空氣-油冷卻器，以及相關聯的導管和安裝構件。

已知的風扇殼安裝的油熱管理架構可呈現出影響比燃料消耗、性能和維護效率的顯著尺寸、重量、風扇阻力(即，dP/P)和復雜性成本。此外，使用包括出口導葉(OGV)作為油在內部導管中流過其間來在其中冷卻的冷凝器的熱管理架構需要保持油壓預算。此外，已知的空氣-油冷卻器需要增大油壓降預算來有效地冷卻較高性能燃氣渦輪發動機中的潤滑油。

發明內容

一方面，提供了一種用于燃氣渦輪發動機的流體冷卻系統。燃氣渦輪發動機包括核心發動機和環形風扇殼。流體冷卻系統包括定位在燃氣渦輪發動機內且構造成容納流體的流體儲存器。系統還包括定位在燃氣渦輪發動機內且具有低于流體的溫度的冷卻散熱器。系統還包括熱管，其包括第一端、第二端和在其間延伸的管道，第二端熱聯接到冷卻散熱器上，且第一端熱聯接至流體，其中熱管便于熱量從流體傳遞至冷卻散熱器。

另一方面，提供了一種燃氣渦輪發動機。燃氣渦輪發動機包括核心發動機、環形風扇殼，以及冷卻流體系統。流體冷卻系統包括定位在燃氣渦輪發動機內且構造成容納流體的流體儲存器。系統還包括定位在燃氣渦輪發動機內且具有低于流體的溫度的冷卻散熱器。系統還包括熱管，其包括第一端、第二端和在其間延伸的管道，第二端熱聯接到冷卻散熱器上，且第一端熱聯接至流體，其中熱管便于熱量從流體傳遞至冷卻散熱器。

又一方面，提供了一種冷卻燃氣渦輪發動機中的流體的方法。燃氣渦輪發動機包括核心發動機、構造成容納流體的流體儲存器，以及具有低于流體的溫度的冷卻散熱器。該方法包括選擇具有便于遵循包括流體與冷卻散熱器之間的熱阻的預定傳熱特性的性能參數的熱管。該方法還包括將熱管的第一端熱聯接至流體。該方法還包括將熱管的第二端熱聯接到冷卻散熱器上。該方法還包括將來自流體的熱接收到第一端中。該方法還包括將熱經由熱管傳遞至冷卻散熱器。

技術方案1. 一種用于燃氣渦輪發動機(100)的流體冷卻系統(400,500,600)，所述燃氣渦輪發動機包括核心發動機(102)和環形風扇殼(202)，所述流體冷卻系統包括：

定位在所述燃氣渦輪發動機內且構造成容納流體(408)的流體儲存器(402)；

定位在所述燃氣渦輪發動機內且具有低于所述流體的溫度的冷卻散熱器(415)；以及

包括第一端(418)、第二端(420)和在其間延伸的管道(422)的熱管(416)，所述第二端熱聯接到所述冷卻散熱器上，所述第一端熱聯接到所述流體，其中所述熱管便于將熱量從所述流體傳遞至所述冷卻散熱器。

技術方案2. 根據技術方案1所述的流體冷卻系統(400,500,600)，其特征在于，所述流體儲存器(402)包括油箱(402)。

技術方案3. 根據技術方案1所述的流體冷卻系統(400,500,600)，其特征在于，所述流體(408)包括潤滑油(408)。

技術方案4. 根據技術方案1所述的流體冷卻系統(400,500,600)，其特征在于，所述流體儲存器(402)進一步定位在所述環形風扇殼(202)的徑向外部上。

技術方案5. 根據技術方案1所述的流體冷卻系統(400,500,600)，其特征在于，所述流體冷卻系統(400,500,600)還包括熱聯接到所述第二端(420)與所述冷卻散熱器(415)上且在所述第二端與所述冷卻散熱器之間的至少一個冷凝器(414)。

技術方案6. 根據技術方案1所述的流體冷卻系統(400,500,600)，其特征在于，所述流體冷卻系統(400,500,600)還包括熱聯接到所述第一端(418)與所述流體(408)且在所述第一端(418)與所述流體(408)之間的至少一個蒸發器(412)。