利用热管用于燃气涡轮发动机的闭环冷却方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及利用热管用于燃气涡轮发动机的闭环冷却方法和系统。具体地，提供了一种冷却包括核心的燃气涡轮发动机的设备和方法，该核心具有：压缩机区段，在其中该压缩机区段包括具有泵的闭合冷却回路；从静止翼片中至少之一延伸的至少一个热管；位于旁通空气流内的热交换器；以及冷却剂导管，其流体地联接至泵和热交换器并且经过热管。泵泵送冷却剂经过冷却剂导管以从热管汲取热到冷却剂中来形成加热的冷却剂，加热的冷却剂然后传送经过热交换器，在其中热从冷却剂除去至旁通空气以使冷却剂冷却来形成冷却的冷却剂，该冷却的冷却剂然后返回至热管。

Closed loop cooling method and system using heat pipe for gas turbine engine

The present invention relates to a closed loop cooling method and system using a heat pipe for a gas turbine engine. Specifically, provides a device and method for gas turbine engine includes a cooling core, the core is: the compressor section includes a closed cooling circuit with pump in the compressor section; at least one heat extending from at least one of a fin tube; a heat exchanger bypass air flow; and the coolant conduit fluidly coupled to the pump and heat exchanger and heat pipe. The pump pumping coolant through the coolant conduit to absorb heat from the heat pipe to the coolant to form heated coolant, heating the coolant is then sent through a heat exchanger, in which the removal of heat from the coolant to bypass air to make the coolant cooled to form cooling coolant, the coolant cooling and then return to the heat pipe.

【技术实现步骤摘要】
利用热管用于燃气涡轮发动机的闭环冷却方法和系统
技术介绍
涡轮发动机且尤其是燃气或燃烧涡轮发动机为从气体流中提取能量的旋转发动机，该气体流贯穿发动机传送到一系列的压缩机级（包括成对的旋转叶片和静止翼片（vane））中、穿过燃烧器且然后到达多个涡轮级上。在压缩机级中，叶片由从转子伸出的柱支承而翼片安装至定子壳体。燃气涡轮发动机已用于陆地和海上移动以及动力生成，但最常见的是用于航空应用，例如用于飞机，包括直升机。在飞机中，燃气涡轮发动机用于航空器的推进。用于航空器的燃气涡轮发动机设计成在高温下操作以最大化发动机推力，因此在操作期间需要冷却某些发动机构件，例如齿轮箱或翼片。期望的是提高压缩机的热容量以对发动机系统进行期望的热管理。
技术实现思路
在一个方面，本专利技术的实施例涉及一种冷却具有压缩机的燃气涡轮发动机的方法，该压缩机具有位于外压缩机壳体和内压缩机壳体之间的成对的旋转叶片和静止翼片的多个轴向布置的级。该方法包括通过如下方式闭环冷却压缩机，也即利用热管从翼片的至少之一中汲取热，通过由至少一个热管导送液体冷却剂以形成加热的液体冷却剂来从该至少一个热管汲取热，以及导送加热的液体冷却剂穿过热交换器。在另一方面，本专利技术的实施例涉及包括核心的燃气涡轮发动机，该核心具有成轴向流动地布置且包封在核心壳体内的压缩机区段、燃烧器区段，以及涡轮区段。压缩机区段具有成对的旋转叶片和静止翼片的多个轴向布置的级，风扇区段成轴向流动布置并且在核心的上游，其中风扇区段提供围绕核心壳体的旁通空气流。压缩机区段还包括闭环冷却回路，其具有泵、从静止翼片中的至少之一延伸的至少一个热管、位于旁通空气流内的热交换器，以及传送穿过泵、经过热管并且穿过热交换器的冷却剂导管。泵泵送冷却剂穿过冷却剂导管以从热管中汲取热到冷却剂中来形成加热的冷却剂，该加热的冷却剂然后传送经过热交换器，其中，从冷却剂除去热到旁通空气以使冷却剂冷却来形成冷却的冷却剂，该冷却的冷却剂然后返回至热管。具体地，本专利技术还提供了以下技术方案。技术方案1.一种冷却具有压缩机的燃气涡轮发动机的方法，所述压缩机具有位于外压缩机壳体和内压缩机壳体之间的成对的旋转叶片和静止翼片的多个轴向布置的级，所述方法包括通过以下方式闭环冷却所述压缩机，也即利用热管从所述翼片的至少之一中汲取热，通过由至少一个热管导送液体冷却剂以形成加热的液体冷却剂来从所述至少一个热管汲取热，以及导送所述加热的液体冷却剂经过热交换器。技术方案2.根据技术方案1所述的方法，其特征在于，从至少一个翼片汲取热包括利用多个热管从所述至少一个翼片汲取热。技术方案3.根据技术方案2所述的方法，其特征在于，从至少一个翼片汲取热包括利用多个热管从多个翼片汲取热。技术方案4.根据技术方案1所述的方法，其特征在于，由所述至少一个热管导送液体包括导送液体冷却剂经过围绕所述至少一个热管的歧管。技术方案5.根据技术方案1所述的方法，其特征在于，从所述至少一个翼片汲取热包括从可变定子翼片汲取热。技术方案6.根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括导送所述液体冷却剂经过位于所述燃气涡轮发动机内的中间冷却器。技术方案7.根据技术方案6所述的方法，其特征在于，导送所述液体冷却剂经过所述中间冷却器包括导送所述液体冷却剂经过位于所述压缩机上游的表面冷却器。技术方案8.根据技术方案6所述的方法，其特征在于，导送所述液体冷却剂经过中间冷却器包括导送所述液体冷却剂经过用于所述压缩机的入口导向叶片和出口导向翼片中的至少之一。技术方案9.根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括传送冷却流体经过所述热交换器。技术方案10.根据技术方案9所述的方法，其特征在于，所述冷却流体包括来自所述燃气涡轮发动机的风扇区段的空气。技术方案11.一种燃气涡轮发动机，包括：核心，所述核心包括成轴向流动地布置并且包封在核心壳体内的压缩机区段、燃烧器区段以及涡轮区段，其中，所述压缩机区段具有成对的旋转叶片和静止翼片的多个轴向布置的级；成轴向流动布置并且在所述核心的上游的风扇区段，所述风扇区段提供围绕所述核心壳体的旁通空气流；以及闭环冷却回路，所述闭环冷却回路具有泵、从所述静止翼片中的至少之一延伸的至少一个热管、位于所述旁通空气流中的热交换器，以及流体地联接至所述泵、联接至所述热交换器并且与所述热管形成一体的冷却剂导管；其中，所述泵泵送冷却剂穿过所述冷却剂导管以从所述热管中汲取热到所述冷却剂中来形成加热的冷却剂，所述加热的冷却剂然后传送经过所述热交换器，其中，从所述冷却剂除去热到所述旁通空气以冷却所述冷却剂来形成冷却的冷却剂，所述冷却的冷却剂然后返回至所述热管。技术方案12.根据技术方案11所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述静止翼片为可变静止翼片。技术方案13.根据技术方案11所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述闭环冷却回路还包括中间冷却器。技术方案14.根据技术方案13所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述中间冷却器位于所述核心壳体上。技术方案15.根据技术方案14所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述中间冷却器为表面冷却器。技术方案16.根据技术方案13所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述中间冷却器包括通向所述压缩机区段的入口导向翼片。技术方案17.根据技术方案13所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述燃气涡轮发动机还包括将所述风扇区段的风扇连接至所述核心的驱动轴的齿轮箱，并且所述中间冷却器冷却所述齿轮箱。技术方案18.根据技术方案17所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述中间冷却器为提供在所述齿轮箱上的表面冷却器。技术方案19.根据技术方案11所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述至少一个热管包括多个热管。技术方案20.根据技术方案19所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述冷却剂导管包括歧管，所述歧管用于所述多个热管以供给液体冷却剂经过所述歧管来从所述热管汲取热至所述液体冷却剂。技术方案21.根据技术方案20所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述至少一个静止翼片包括具有多个热管的多个静止翼片。技术方案22.根据技术方案11所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述风扇壳体的至少一部分环绕所述核心壳体以限定环形旁通通道，并且所述热交换器位于所述旁通通道内。技术方案23.根据技术方案11所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，闭环冷却回路还包括压缩机。技术方案24.根据技术方案23所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述冷却剂包括两相混合物。技术方案25.根据技术方案11所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述热交换器包括表面冷却器。技术方案26.根据技术方案25所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述压缩机包括出口导向翼片，并且所述热交换器定位成邻近所述出口导向翼片。附图说明在附图中：图1为根据本专利技术的一个实施例的燃气涡轮发动机的示意性截面视图。图2为图1中的燃气涡轮发动机的压缩区段的示意图，其中对压缩机级中的一些进行中间冷却。图3为热管的示意图。图4为描述冷却燃气涡轮区段的方法的流程图。具体实施方式本专利技术的所述实施例涉及有关在涡轮发动机中导送空气流的系统、方法以及其它装置。为例证目的，本专利技术将关于航空器燃气涡轮发动机来描述。然而，将应理解的是，本专利技术并不如此受限并且可在非航本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冷却具有压缩机[24,26]的燃气涡轮发动机[10]的方法，所述压缩机具有位于外压缩机[24,26]壳体和内压缩机[24,26]壳体之间的成对的旋转叶片[56]和静止翼片[60,62]的多个轴向布置的级[52,54]，所述方法包括通过以下方式闭环冷却所述压缩机[24,26]，也即利用热管[94]从所述翼片[60,62]的至少之一中汲取热，通过由至少一个热管[94]导送液体冷却剂[98,100,114]以形成加热的液体冷却剂[100]来从所述至少一个热管[94]汲取热，以及导送所述加热的液体冷却剂[100]经过热交换器[76]。

【技术特征摘要】
2015.12.03 US 14/9579461.一种冷却具有压缩机[24,26]的燃气涡轮发动机[10]的方法，所述压缩机具有位于外压缩机[24,26]壳体和内压缩机[24,26]壳体之间的成对的旋转叶片[56]和静止翼片[60,62]的多个轴向布置的级[52,54]，所述方法包括通过以下方式闭环冷却所述压缩机[24,26]，也即利用热管[94]从所述翼片[60,62]的至少之一中汲取热，通过由至少一个热管[94]导送液体冷却剂[98,100,114]以形成加热的液体冷却剂[100]来从所述至少一个热管[94]汲取热，以及导送所述加热的液体冷却剂[100]经过热交换器[76]。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从至少一个翼片[60,62]汲取热包括利用多个热管[94]从所述至少一个翼片[60,62]汲取热。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，从至少一个翼片[60,62]汲取热包括利用多个热管[94]从多个翼片[60,62]汲取热。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由所述至少一个热管[94]导送液体包括导送液体冷却剂[98,...

【专利技术属性】
技术研发人员：MEH森诺恩，RS班克，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US