热保护的热塑性管道和组件制造技术

一种用于燃气涡轮发动机的冷却装置包括：限定空气流径的壁结构，该壁结构包括热塑性材料；以及包绕壁结构的热障层。

Thermoplastic pipes and components for thermal protection

【技术实现步骤摘要】
热保护的热塑性管道和组件
此专利技术大体上涉及燃气涡轮发动机，且特别地涉及流径结构，诸如燃气涡轮发动机内的冷却管道。
技术介绍
典型的燃气涡轮发动机包括涡轮机核心，其具有成串流关系的高压压缩机、燃烧器和高压涡轮。核心可以以已知的方式操作以生成初级气体流。在实际的应用中，核心典型地与其他元件（诸如动力涡轮、风扇、增压器等）结合，以产生用于特定应用（诸如转动螺旋桨、向飞行中的飞行器供能或驱动机械负载）的有用的发动机。大体上，在燃气涡轮发动机内，用来包围热敏物品（诸如，引燃激励器和/或其他电子器件）的几个壳体定位在燃气涡轮发动机的“机罩下方”区域中。机罩下方区域中的温度可达到几百华氏度。例如，在风扇附近的燃气涡轮发动机的上游端部处，温度可为约149°C（300°F）。在燃烧器和/或涡轮附近的下游，温度可为约260°C到371°C（500°F到700°F）。这些是稳态操作温度。机罩下方温度在已关闭发动机之后的热浸条件期间甚至可能更高，因为已移除了冷却空气源。结果，冷却管道或“送风管”用来使用来自相对冷的源的空气冷却这些壳体的内部。例如，用于涡轮风扇发动机的风扇排出空气典型地不超过121°C（250°F）且可用于冷却的目的。空气可通过诸如通风口或开口这样的合适器件从风扇放出，且然后被引导通过冷却管道。冷却管道必须具有足够的结构强度以在操作期间支承它们自身的重量和任何气体压力负载。冷却管道还必须具有足够的温度能力，如此它们在操作期间暴露于相对高的温度时不失效。此外，冷却管道必须具有足够的隔离特性，使得来自外部环境的过量热量增益不进入冷却管道中，该热量将加热内部的空气且降低它的有效性或使它对于冷却目的无用。一种已知的现有技术的燃烧使用利用诸如陶瓷纤维的覆盖物（其继而由片式钢箔屏障包绕）这样的常规隔热层（隔离物）隔离的金属管道（例如，不锈钢或镍）。一个已知的品牌在商品名MIN-K下销售。遗憾的是，此组合导致重的冷却管道。另一已知的现有技术的组合使用诸如环氧基体（固有地耐热）中的碳纤维这样的非金属复合材料。尽管比金属管道更轻，但生产很昂贵。
技术实现思路
上文注意到的问题中的至少一个通过由热障材料包绕的低温可用的结构聚合材料形成的冷却装置来解决。根据本文中描述的技术的一个方面，用于燃气涡轮发动机的冷却装置包括：限定空气流径的壁结构，该壁结构包括热塑性材料；以及包绕壁结构的热障层。根据本文中描述的技术的另一个方面，燃气涡轮发动机包括：由壳包绕的涡轮机核心；机罩，其包绕壳使得机罩下方区域限定在壳与机罩之间；以及设置在机罩下方区域中的冷却装置。冷却装置包括：限定空气流径的壁结构，该壁结构包括热塑性材料；以及包绕壁结构的热障层。根据本文中描述的技术的另一个方面，用于燃气涡轮发动机的冷却组件包括：包括热塑性材料的内管；与内管流体连通连接且包括热塑性材料的壳体；以及包绕内管和壳体的热障层。技术方案1.一种用于燃气涡轮发动机的冷却装置，包括：限定空气流径的壁结构，所述壁结构包括热塑性材料；以及包绕所述壁结构的热障层。技术方案2.根据技术方案1所述的装置，其中，所述壁结构是管。技术方案3.根据技术方案1所述的装置，其中，所述壁结构是包括多个面板的壳体。技术方案4.根据技术方案1所述的装置，其中，所述热障层接触所述壁结构的外表面。技术方案5.根据技术方案1所述的装置，其中，所述热障层与所述壁结构隔开以限定其间的气隙。技术方案6.根据技术方案1所述的装置，其中，所述壁结构是热塑性复合物。技术方案7.根据技术方案6所述的装置，其中，所述热塑性复合物包括在聚醚醚酮的基体中固化的碳纤维。技术方案8.根据技术方案1所述的装置，其中，所述热塑性材料包括聚醚醚酮。技术方案9.根据技术方案1所述的装置，其中，所述热障层是硅酮基材料。技术方案10.根据技术方案9所述的装置，其中，所述热障层呈围绕所述壁结构包绕的一个或多个片的形式。技术方案11.一种燃气涡轮发动机，包括：由壳包绕的涡轮机核心；机罩，其包绕所述壳使得机罩下方区域限定在所述壳与所述机罩之间；以及设置在所述机罩下方区域中的冷却装置，包括：限定空气流径的壁结构，所述壁结构包括热塑性材料；以及包绕所述壁结构的热障层。技术方案12.根据技术方案11所述的燃气涡轮发动机，其中，所述冷却装置与所述机罩中的开口流体连通以从所述燃气涡轮发动机的风扇接收冷却空气。技术方案13.根据技术方案11所述的燃气涡轮发动机，其中，所述冷却装置包括管。技术方案14.根据技术方案11所述的燃气涡轮发动机，其中，所述冷却装置包括壳体，所述壳体包括多个面板。技术方案15.根据技术方案11所述的燃气涡轮发动机，其中，所述壁结构为热塑性复合物，其具有在聚醚醚酮的基体中固化的碳纤维。技术方案16.根据技术方案11所述的燃气涡轮发动机，其中，所述热障层是硅酮基材料。技术方案17.一种用于燃气涡轮发动机的冷却装置，包括：包括热塑性材料的内管；壳体，包括多个面板，所述壳体与所述内管流体连通地连接且包括热塑性材料；以及包绕所述内管和壳体的热障层。技术方案18.根据技术方案17所述的装置，其中，热塑性复合物具有在聚醚醚酮的基体中固化的碳纤维。技术方案19.根据技术方案17所述的装置，其中，所述热障层是硅酮基材料。技术方案20.根据技术方案17所述的装置，其中，所述热障层与所述内管的外表面和所述壳体的外表面接触。附图说明参照连同附图进行的以下描述可最佳地理解本专利技术，在附图中：图1为包括示例性冷却管道和壳体的燃气涡轮发动机的示意性截面图；图2示出冷却管道的两件式构造；图3为图2的冷却管道的截面图；图4示出带有在两个件连接之后施加到连接点的热障的图2的冷却管道；图5为壳体的透视图；图6为沿着图5的线6-6截取的视图；以及图7为带有气隙的冷却管道的截面图。零件列表10燃气涡轮发动机11中心线轴线12壳14风扇16增压器18高压压缩机20燃烧器22高压涡轮24低压涡轮26外轴28内轴30轴承32风扇框架34涡轮后部框架40冷却管道41核心机罩42机罩下方区域44冷却管道开口46壳体48引燃器50内管52热障58间隔物56气隙60线性管区段62第二弯曲管区段64紧固件70内壳体72前部74后部76左侧78右侧80底部82顶部。具体实施方式参照附图（其中相同的参照标号表示贯穿各个视图的相同元件），图1绘出包括根据本专利技术的方面构造的冷却装置的燃气涡轮发动机10。尽管示出的示例是高旁通涡轮风扇发动机，但本专利技术的原理也可适用于其他类型的发动机（诸如低旁通涡轮风扇、涡轮喷气发动机、固定燃气涡轮等）。发动机10具有纵向中心线轴线11以及围绕中心线轴线11同心地设置且沿着中心线轴线11同轴地设置的外固定环状壳12。发动机10具有成串流关系布置的风扇14、增压器16、高压压缩机18、燃烧器20、高压涡轮22和低压涡轮24。高压压缩机18、燃烧器20、高压涡轮22限定涡轮机核心。在操作中，来自高压压缩机18的加压空气在燃烧器20中与燃料混合且被引燃，从而生成燃烧气体。通过经由外轴26驱动压缩机18的高压涡轮22从这些气体获得一些功。燃烧气体然后流入低压涡轮24，其经由内轴28驱动风扇14和增压器16。内轴28和外轴26可旋转地安装在轴承30中，轴承30自身安装在风扇框本文档来自技高网...

【技术保护点】
1. 一种用于燃气涡轮发动机的冷却装置，包括：限定空气流径的壁结构，所述壁结构包括热塑性材料；以及包绕所述壁结构的热障层。

【技术特征摘要】
2018.01.18 US 15/8744841.一种用于燃气涡轮发动机的冷却装置，包括：限定空气流径的壁结构，所述壁结构包括热塑性材料；以及包绕所述壁结构的热障层。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述壁结构是管。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述壁结构是包括多个面板的壳体。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述热障层接触所述壁结构的外表面。5.根据权利要求1所述的装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：RB肖菲尔德，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US