具有集成的热管的燃气涡轮发动机构件制造技术

一种用于燃气涡轮发动机的传热装置包括：构件(40)，其具有限定流边界表面的壁结构；室(60)，其形成于构件(40)中，室(60)包括芯吸结构(64)、蒸汽通道(66)以及工作流体。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体上涉及用于燃气涡轮发动机和用于这样的发动机中的油冷却的方法。
技术介绍
燃气涡轮发动机普遍地设置有循环油系统，以用于使诸如轴承、齿轮箱、发电机等的各种发动机构件润滑并冷却。在运行中，油吸收必须排出至外部环境，以便将油维持于可接受的温度的显著的热。随着发动机设计逐渐发展，将被排出的热的量日益增多。已知的用于燃气涡轮发动机的油冷却系统典型地包括一个或更多个空气与油的换热器，该换热器被称为“空气冷却式油冷却器”或“ACOC”。这些换热器可能很重而具有高阻力，并且可能要求专用的入口导管和出口导管以及大而重的托架。有时，在复杂的冷却网络中，ACOC与燃料与油的换热器和燃料返回至罐的系统(“FRTT”)串联使用；然而，预期增加的热负荷将超越这样的系统的能力。在现有技术中，提出了使流体直接地循环于诸如出口导叶(“OGV”)的流边界结构的内侧的方案。但是，对于诸如润滑油的飞行临界流体，受损的换热器成问题，因为受损的换热器可能导致火灾或临界油损耗。因此，需要一种具有低阻力的燃气涡轮发动机换热器，其允许在通过冷却循环而维持强有力的热连接的同时，在物理上使油与换热器分离。
技术实现思路
通过本专利技术来解决这一需要，本专利技术提供包括整体式换热器装置的燃气涡轮发动机的流边界结构。根据本专利技术的一个方面，用于燃气涡轮发动机的传热装置包括：构件，其具有限定流边界表面的壁结构；以及室，其形成于构件中，室包括芯吸结构、蒸汽通道和工作流体。根据本专利技术的另一方面，室与壁结构整体地形成。根据本专利技术的另一方面，壁结构从流边界表面处的固体结构过渡至内表面处的可渗透的结构。根据本专利技术的另一方面，壁结构包括三维块，该三维块具有间隔开的互相垂直的孔的阵列，这些孔穿过该三维块。根据本专利技术的另一方面，孔布置于两层或更多层中，各层的孔具有不同的直径。根据本专利技术的另一方面，构件包括翼型件，该翼型件具有相对的压力侧壁和吸力侧壁、根部、尖端以及间隔开的前缘和后缘。根据本专利技术的另一方面，室延伸越过翼型件的根部或尖端。根据本专利技术的另一方面，芯吸结构横跨侧壁之间的空间；并且，一系列的顺翼展方向的蒸汽通道延伸穿过芯吸结构。根据本专利技术的另一方面，芯吸结构横跨侧壁之间的空间；并且，具有翼型件形状的横截面的顺翼展方向的蒸汽通道延伸穿过芯吸结构的中心部分。根据本专利技术的另一方面，多个支架在压力侧壁与吸力侧壁之间横向地延伸；并且，支架中的至少一个的至少一部分包括限定芯吸结构的一部分的可渗透的材料。根据本专利技术的另一方面，室的一部分延伸越过构件的剩余部分；并且，油底壳包围室的延伸的部分，且配置成流体循环通过油底壳。根据本专利技术的另一方面，室的一部分延伸越过构件的剩余部分；并且，流体管道安置成与室的延伸的部分接触。根据本专利技术的另一方面，流体管道具有环形外壁；并且，室的延伸的部分具有与流体管道的外壁接触的凹形鞍状部。根据本专利技术的另一方面，室的一部分延伸越过构件的剩余部分；并且，流体管道的残端部分形成为具有室的延伸的部分的单个单块式结构的一部分。根据本专利技术的另一方面，一种用于燃气涡轮发动机的传热装置，包括：多个构件，其布置成围绕发动机的环，并且沿大体上径向的方向延伸，以便限定相对的内侧和外侧端，各个构件具有：壁结构，其限定流边界表面；以及室，其形成于构件中，室包括芯吸结构、蒸汽通道和工作流体，其中室包括蒸发器端和相对的冷凝器端；其中，对于一些室，蒸发器端定位于相对应的构件的内侧端，并且对于另一些室，蒸发器端定位于相对应的构件的外侧端。根据本专利技术的另一方面，各室的蒸发器端定位使得对于发动机的预定的定向，重力将帮助流体流从冷凝器端流至蒸发器端。根据本专利技术的另一方面，构件是导叶。附图说明可以通过参考与附图结合的下文的描述而最清楚地理解本专利技术，在附图中：图1是并入根据本专利技术的方面而构建的换热器系统的燃气涡轮发动机的示意横截面图；图2是无导管式风扇燃气涡轮发动机的示意横截面图；图3是图1的燃气涡轮发动机的出口导叶的透视图；图4是示出本专利技术的运行的方法的出口导叶的示意功能图；图5是示出第一内部配置的翼型件的横截面图；图6是示出备选的内部配置的翼型件的横截面图；图7是示出另一备选的内部配置的翼型件的横截面图；图8是具有整体式热管结构和油底壳的翼型件的示意截面图；图9是联接至流体管道的翼型件的示意截面图；图10是示出翼型件的环形阵列的示意图；图11是示范性的热管结构的示意正视图；图12是整体地联接至流体管道残端的蒸汽室的示意横向截面图；以及图13是图12的蒸汽室和流体管道残端的示意纵向截面图。零件列表10 燃气涡轮发动机12 外壳14 风扇16 增压器18 压缩机20 燃烧器22 高压涡轮24 低压涡轮26 外轴28 内轴32 风扇框架36 中心毂38 风扇外壳40 出口导叶10' 燃气涡轮发动机40' 导叶42 翼型件44 前缘46 后缘48 尖端50 根部52 吸力侧54 压力侧56 内平台50 根部58 外平台60 封闭室62 内腔64 芯吸结构66 蒸汽通道142 翼型件154 压力侧壁152 吸力侧壁160 室162 腔164 芯吸结构166 蒸汽通道242 翼型件254 压力侧壁252 吸力侧壁260 室262 腔264 芯吸结构266 蒸汽通道342 翼型件354 压力侧壁352 吸力侧壁360 室362 腔364 芯吸结构366 蒸汽通道368 支架464 芯吸结构466A 孔466B 孔468 金属侧400 油底壳402 入口管404 出口管406 流体管道408 鞍状部410 管联轴器。具体实施方式参考附图，其中，在所有的各种视图中，同一参考标号表示相同的元件，图1描绘燃气涡轮发动机10，燃气涡轮发动机10合并有根据本专利技术的方面而构建的换热器装置。虽然所图示的示例是高旁通涡扇发动机，但本专利技术的原理还可应用于其他类型的发动机，诸如低旁通涡扇发动机、涡轮喷气发动机等。发动机10具有纵向中心线或轴线A和外部固定式环形外壳12，外壳12围绕轴线A同中心地安置，并且沿着轴线A同轴地安置。发动机10具有按照顺序流动的关系布置的风扇14、增压器16、压缩机18、燃烧器20、高压涡轮22以及低压涡轮24。在运行中，使来自压缩机18的增压空气在燃烧器20中与燃料混合并点燃，从而生成燃气。通过高压涡轮22而从这些气体提取一些功，这些功经由外轴26而驱动压缩机18。然后，燃气流入低压涡轮24中，燃气经由内轴28而驱动风扇14和增压器16。发动机10包括具有中心毂36的风扇框架32，中心毂36通过径向地延伸的风扇出口导叶(“OGV”)40的环形阵列而连接至环形风扇外壳38，OGV 40延伸跨过风扇流路。在本示例中，每个OGV 40不仅是航空转向元件，而且还是用于风扇外壳38的结构支架。在其他配置中，针对气动功能和结构功能而设置分离的部件。虽然将作为示例而使用OGV 40来描述本专利技术的概念，但将理解到，那些概念可应用于发动机10内的配置成引导空气流且/或形成用于空气流的通道的全部或一部分的任何固定式结构。这样的结构在本文中通常被称为“流边界元件(flow bounding element)”，并且包括“流边界表面”。如本文中所使用的，术语“边界”包含“流引导元件”的常规的概念，诸如使空气流转向的翼本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于燃气涡轮发动机的传热装置，包括：构件(40)，其具有限定流边界表面的壁结构；以及室(60)，其形成于所述构件(40)中，所述室(60)包括芯吸结构(64)、蒸汽通道(66)、和工作流体。

【技术特征摘要】
2015.04.15 US 14/6867991. 一种用于燃气涡轮发动机的传热装置，包括：构件(40)，其具有限定流边界表面的壁结构；以及室(60)，其形成于所述构件(40)中，所述室(60)包括芯吸结构(64)、蒸汽通道(66)、和工作流体。2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述室(60)与所述壁结构整体地形成。3. 根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述壁结构从所述流边界表面处的固体结构过渡至内表面处的可渗透的结构。4. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述壁结构包括三维块(464)，其具有经过其的间隔开的互相垂直的孔的阵列。5. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述构件(40)包括翼型件(42)，其具有相对的压力和吸力侧壁(54,52)、根部(50)、尖端(48)以及间隔开的前缘和后缘(44,46)。6. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于：多个支架(368)在所述压力与吸力侧壁(354,352)之间横向地延伸；以及所述支架(368)中的至少一个的至少一部分包括限定所述芯吸结构(64)的一部分的可渗透的材料。7. 一种装置，包括：根据权利要求1所述的装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：WD格斯特勒，JM科斯特卡，JD拉姆波，JW摩尔斯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US