[發明專利]熱保護的熱塑性管道和組件

有效

• 申請號: 201910048168.2
• 申請日: 2019-01-18
• 公開（公告）號: CN110056432B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: R.B.肖菲爾德
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F02C7/12
• 分類號: F02C7/12;B32B1/08;B32B7/12;B32B27/28;B32B27/08;B32B33/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 危凱權;金飛

一種用于燃氣渦輪發動機的冷卻裝置包括：限定空氣流徑的壁結構，該壁結構包括熱塑性材料；以及包繞壁結構的熱障層。

技術領域

此發明大體上涉及燃氣渦輪發動機，且特別地涉及流徑結構，諸如燃氣渦輪發動機內的冷卻管道。

背景技術

典型的燃氣渦輪發動機包括渦輪機核心，其具有成串流關系的高壓壓縮機、燃燒器和高壓渦輪。核心可以以已知的方式操作以生成初級氣體流。在實際的應用中，核心典型地與其他元件（諸如動力渦輪、風扇、增壓器等）結合，以產生用于特定應用（諸如轉動螺旋槳、向飛行中的飛行器供能或驅動機械負載）的有用的發動機。

大體上，在燃氣渦輪發動機內，用來包圍熱敏物品（諸如，引燃激勵器和/或其他電子器件）的幾個殼體定位在燃氣渦輪發動機的“機罩下方”區域中。機罩下方區域中的溫度可達到幾百華氏度。例如，在風扇附近的燃氣渦輪發動機的上游端部處，溫度可為約149 °C（300 °F）。在燃燒器和/或渦輪附近的下游，溫度可為約260 °C到371 °C（500 °F到700 °F）。這些是穩態操作溫度。機罩下方溫度在已關閉發動機之后的熱浸條件期間甚至可能更高，因為已移除了冷卻空氣源。

結果，冷卻管道或“送風管”用來使用來自相對冷的源的空氣冷卻這些殼體的內部。例如，用于渦輪風扇發動機的風扇排出空氣典型地不超過121 °C（250 °F）且可用于冷卻的目的。空氣可通過諸如通風口或開口這樣的合適器件從風扇放出，且然后被引導通過冷卻管道。

冷卻管道必須具有足夠的結構強度以在操作期間支承它們自身的重量和任何氣體壓力負載。冷卻管道還必須具有足夠的溫度能力，如此它們在操作期間暴露于相對高的溫度時不失效。此外，冷卻管道必須具有足夠的隔離特性，使得來自外部環境的過量熱量增益不進入冷卻管道中，該熱量將加熱內部的空氣且降低它的有效性或使它對于冷卻目的無用。

一種已知的現有技術的燃燒使用利用諸如陶瓷纖維的覆蓋物（其繼而由片式鋼箔屏障包繞）這樣的常規隔熱層（隔離物）隔離的金屬管道（例如，不銹鋼或鎳）。一個已知的品牌在商品名MIN-K下銷售。遺憾的是，此組合導致重的冷卻管道。另一已知的現有技術的組合使用諸如環氧基體（固有地耐熱）中的碳纖維這樣的非金屬復合材料。盡管比金屬管道更輕，但生產很昂貴。

發明內容

上文注意到的問題中的至少一個通過由熱障材料包繞的低溫可用的結構聚合材料形成的冷卻裝置來解決。

根據本文中描述的技術的一個方面，用于燃氣渦輪發動機的冷卻裝置包括：限定空氣流徑的壁結構，該壁結構包括熱塑性材料；以及包繞壁結構的熱障層。

根據本文中描述的技術的另一個方面，燃氣渦輪發動機包括：由殼包繞的渦輪機核心；機罩，其包繞殼使得機罩下方區域限定在殼與機罩之間；以及設置在機罩下方區域中的冷卻裝置。冷卻裝置包括：限定空氣流徑的壁結構，該壁結構包括熱塑性材料；以及包繞壁結構的熱障層。

根據本文中描述的技術的另一個方面，用于燃氣渦輪發動機的冷卻組件包括：包括熱塑性材料的內管；與內管流體連通連接且包括熱塑性材料的殼體；以及包繞內管和殼體的熱障層。

技術方案1. 一種用于燃氣渦輪發動機的冷卻裝置，包括：

限定空氣流徑的壁結構，所述壁結構包括熱塑性材料；以及

包繞所述壁結構的熱障層。

技術方案2. 根據技術方案1所述的裝置，其中，所述壁結構是管。

技術方案3. 根據技術方案1所述的裝置，其中，所述壁結構是包括多個面板的殼體。

技術方案4. 根據技術方案1所述的裝置，其中，所述熱障層接觸所述壁結構的外表面。

技術方案5. 根據技術方案1所述的裝置，其中，所述熱障層與所述壁結構隔開以限定其間的氣隙。