冷却涡轮发动机的系统及方法技术方案

一种与涡轮发动机一起使用的冷却系统。该系统包括构造成将冷却流体储存在其中的冷却剂储存器，以及与冷却剂储存器流动连通联接的冷却装置，其中冷却装置构造成用冷却流体来冷却涡轮发动机的被加热部件。该系统还包括构造成控制冷却流体从冷却剂储存器朝冷却装置的流动的第一阀，以及与第一阀通信联接的控制器。控制器配置成监测涡轮发动机的操作状态，并且在涡轮发动机已经停机之后致动第一阀至打开位置，使得冷却流体冷却被加热部件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】冷却涡轮发动机的系统及方法
技术介绍
本公开内容总体上涉及涡轮发动机，并且更确切地说，涉及用于涡轮发动机的停机后冷却系统。诸如涡扇发动机的涡轮发动机经历若干不通过的操作阶段，包括但不限于启动到怠速、预热、加速到用于起飞、爬升、巡航的较高功率和速度、减速到用于下降、着陆和滑行的较低速度和功率、停机和冷却。取决于涡轮发动机附接的飞行器的使用，涡轮发动机可在一天中循环通过不同操作阶段多次。例如，在乘客从飞行器下机时，商业客机通常在飞行之间关闭其发动机。在停机时，涡轮发动机的残余热可导致涡轮发动机的热点和热梯度的形成。热点和热梯度可导致停机之后留在涡轮发动机中的流体(如，燃料和油)的降解和结焦。此外，由残余热引起的热变形可在发动机启动期间导致涡轮发动机的旋转部件与静止部件之间的接触相关的损坏，从而降低涡轮发动机的使用寿命、性能和可操作性。此外，有时实施特殊启动程序或发动机启动延迟，以减小接触相关的损坏，这可导致增加启动时间和飞行之间的延迟。
技术实现思路
一方面，提供了一种与涡轮发动机一起使用的冷却系统。该系统包括构造成将冷却流体储存在其中的冷却剂储存器，以及与冷却剂储存器流动连通联接的冷却装置，其中冷却装置构造成用冷却流体来冷却涡轮发动机的被加热部件。该系统还包括构造成控制冷却流体从冷却剂储存器朝冷却装置的流动的第一阀，以及与第一阀通信联接的控制器。控制器配置成监测涡轮发动机的操作状态，且在涡轮发动机已经停机之后致动第一阀至打开位置，使得冷却流体冷却被加热部件。在另一方面，提供了一种涡轮发动机。涡轮发动机包括冷却流体源、构造成将冷却流体储存在其中的冷却剂储存器，以及与冷却剂储存器流动连通联接的冷却装置，其中冷却装置构造成用冷却流体来冷却涡轮发动机的被加热部件。该系统还包括构造成控制冷却流体从冷却剂储存器朝冷却装置的流动的第一阀，以及与第一阀通信联接的控制器。控制器配置成监测涡轮发动机的操作状态，且在涡轮发动机已经停机之后致动第一阀至打开位置，使得冷却流体冷却被加热部件。另一方面，提供了一种冷却涡轮发动机的方法。该方法包括监测涡轮发动机的操作状态，以及在涡轮发动机停机之后用储存在冷却剂储存器中的冷却流体来冷却涡轮发动机的被加热部件。附图说明当参考附图阅读以下详细描述时，本公开的这些和其它特征、方面和优点将变得容易理解，在所有附图中相同的标号表示相同的零件，在附图中：图1是示范性涡轮发动机的示意性图示；图2是可与图1中所示的涡轮发动机一起使用的示范性冷却系统的示意性图示；图3是可与图1中所示的涡轮发动机一起使用的备选冷却系统的示意性图示；图4是可与图3中所示的冷却系统一起使用的示范性压缩装置的示意性图示；以及图5是可与图1中所示的涡轮发动机一起使用的示范性燃料供应系统的示意性图示。除非另外指明，否则本文中所提供的附图用来说明本公开的实施例的特征。这些特征被认为适用于包括本公开的一个或多个实施例的广泛多种系统。由此，附图并非意在包括所属领域的技术人员已知的实践本文中所公开的实施例所需的所有常规特征。具体实施方式在以下说明书和权利要求书中，将引用若干术语，所述术语应定义为具有以下含义。除非上下文另外明确规定，否则单数形式“一”以及“所述”包括复数参考物。“任选”或“视需要”意味着随后描述的事件或情形可能发生或可能不发生，且所述描述包括事件发生的情况和事件不发生的情况。如本文在整个说明书和权利要求书中所使用的近似用语可用于修饰任何定量表示，所述定量表示可在不引起其相关的基本功能改变的情况下以可允许的方式变化。因此，由例如“约”、“大约”和“大体上”等词语修饰的值并不限于所指定的确切值。在至少一些情况下，近似语言可对应于用于测量所述值的仪器的精度。在此处以及贯穿本说明书和权利要求书，范围限制可进行组合和/或互换。除非上下文或措辞另外指示，否则此类范围可被识别，且包括其中包括的所有子范围。如本文中所使用，术语“轴向”和“轴向地”指代基本上平行于涡轮发动机的中心线延伸的方向和定向。此外，术语“径向”和“径向地”指代基本上垂直于涡轮发动机的中心线延伸的方向和定向。另外，如本文中所使用，术语“周向”和“周向地”指代围绕涡轮发动机的中心线弓状延伸的方向和定向。本公开内容的实施例涉及用于涡轮发动机的停机后冷却系统。在示例性实施例中，冷却系统包括用于将冷却流体储存在其中的冷却剂储存器，以及用于用冷却流体冷却涡轮发动机的被加热部件的冷却装置。该系统基于涡轮发动机的操作状态来执行冷却循环。例如，冷却剂储存器在发动机停机之前填充有预定量的冷却流体，且冷却流体在发动机停机之后提供至冷却装置。冷却流体源自涡轮发动机上，使得冷却剂储存器内的冷却流体能够在原位填充或补充。冷却装置然后向涡轮发动机的被加热部件提供目标点冷却。因此，控制了涡轮发动机的冷却速率，这便于减少发动机启动时间、燃料和油结焦，以及对涡轮发动机的被加热部件的损坏。尽管在涡扇发动机的背景下描述了以下实施例，但应理解，本文所述的系统和方法也适用于涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机、涡轮喷气发动机、地基涡轮发动机，以及压缩工作流体且期望停机后冷却的任何其它涡轮发动机或机器。图1是示例性涡轮发动机10的示意性图示，其包括风扇组件12、低压或升压压缩机组件14、高压压缩机组件16和燃烧器组件18。风扇组件12、升压压缩机组件14、高压压缩机组件16和燃烧器组件18以流体连通联接。涡轮发动机10还包括高压涡轮组件20，高压涡轮组件20与燃烧器组件18和低压涡轮组件22流体连通联接。风扇组件12包括从转子盘26径向向外延伸的风扇叶片24的阵列。低压涡轮组件22通过第一驱动轴28联接至风扇组件12和升压压缩机组件14，高压涡轮组件20通过第二驱动轴30联接至高压压缩机组件16。涡轮发动机10具有进气口32和排气口34。涡轮发动机10还包括中心线36，风扇组件12、升压压缩机组件14、高压压缩机组件16和涡轮组件20和22围绕中心线36旋转。运行中，通过进气口32进入涡轮发动机10的空气被引导通过风扇组件12而朝向升压压缩机组件14。被压缩的空气从升压压缩机组件14朝向高压压缩机组件16排出。高度压缩的空气从高压压缩机组件16被朝向燃烧器组件18引导，与燃料混合，混合物在燃烧器组件18内燃烧。由燃烧器组件18产生的高温燃烧气体被朝向涡轮组件20和22引导。燃烧气体随后通过排气口34从涡轮发动机10排出。图2是可与涡轮发动机10一起使用的示例性冷却系统100的示意性图示。在示例性实施例中，冷却系统100包括冷却剂储存器102和与冷却剂储存器102连通联接的冷却装置104。冷却剂储存器102将冷却流体储存在其中以备随后使用，且冷却装置104在发动机停机之后用冷却流体冷却涡轮发动机10的一个或多个被加热部件，这将在下文中更详细描述。涡轮发动机10的示例性被加热部件包括但不限于涡轮发动机10的旋转部件，如，驱动轴28和30、涡轮发动机10的电气部件、燃烧器组件18的燃烧器壳或衬套、燃料歧管、变速箱、油槽、发动机机架、壳和燃料排放储存器(适用时)。冷却装置104可体现为能够便于冷却流体与涡轮发动机10的被加热部件之间的热传递的任何装置。在一个实施例中，冷却装置104体现为喷洒系统，其排出冷却流体流来直接冲击本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于与涡轮发动机一起使用的冷却系统，所述系统包括：构造成将冷却流体储存在其中的冷却剂储存器；与所述冷却剂储存器流动连通联接的冷却装置，其中所述冷却装置构造成用所述冷却流体来冷却所述涡轮发动机的被加热部件；构造成控制所述冷却流体从所述冷却剂储存器朝所述冷却装置的流动的第一阀；以及与所述第一阀连通联接的控制器，其中所述控制器配置成：监测所述涡轮发动机的操作状态；以及在所述涡轮发动机已经停机之后将所述第一阀致动至打开位置，使得所述冷却流体冷却所述被加热部件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.27 US 15/193,9811.一种用于与涡轮发动机一起使用的冷却系统，所述系统包括：构造成将冷却流体储存在其中的冷却剂储存器；与所述冷却剂储存器流动连通联接的冷却装置，其中所述冷却装置构造成用所述冷却流体来冷却所述涡轮发动机的被加热部件；构造成控制所述冷却流体从所述冷却剂储存器朝所述冷却装置的流动的第一阀；以及与所述第一阀连通联接的控制器，其中所述控制器配置成：监测所述涡轮发动机的操作状态；以及在所述涡轮发动机已经停机之后将所述第一阀致动至打开位置，使得所述冷却流体冷却所述被加热部件。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器配置成在以下情况中的一者时将所述第一阀致动至所述打开位置：在所述涡轮发动机的转速减小时、所述涡轮发动机接收到完全停止命令之后的预设时间，或所述涡轮发动机内的温度大于阈值时。3.根据权利要求1所述的系统，还包括定位在所述冷却剂储存器上游的第二阀，其中所述控制器进一步配置成在所述涡轮发动机停机之前将所述第二阀致动到打开位置，使得所述冷却剂储存器提供有所述冷却流体。4.根据权利要求1所述的系统，还包括与所述冷却剂储存器流动连通联接的空气分离单元，所述空气分离单元构造成接收空气流，分离空气的至少一个组分来形成所述冷却流体，以及将所述冷却流体提供至所述冷却剂储存器。5.根据权利要求4所述的系统，其中所述空气分离单元构造成将氮或二氧化碳中的至少一者从所述空气中分离。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述冷却剂储存器包括构造成提高所述冷却剂储存器内的所述冷却流体的压力的压缩装置。7.一种涡轮发动机，包括：冷却流体源；与所述冷却流体源流动连通联接的冷却剂储存器，所述冷却剂储存器构造成将所述冷却流体储存在其中；与所述冷却剂储存器流动连通联接的冷却装置，其中所述冷却装置构造成用所述冷却流体来冷却所述涡轮发动机的被加热部件；构造成控制所述冷却流体从所述冷却剂储存器朝所述冷却装置的流动的第一阀；以及与所述第一阀连通联接的控制器，其中所述控制器配置成：监测所述涡轮发动机的操作状态；以及在所述涡轮发动机已经停机之后将所述第一阀致动至打开位置，使得所述冷却流体冷却所述被加热部件。8.根据权利要求7所述的涡轮发动机，其中所述冷却流体源包括构造成朝所述冷却剂储存器排放放出空气流的压缩机组件。9.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·D·兰博，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US