用于涡轮喷气发动机的润滑的液压系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于飞机的系统，包括：涡轮喷气发动机(2)，其配备有液压润滑回路(30)；和/或燃料电池(28)，其配备有用于达到和维持工作温度的液压回路(40)。本发明专利技术的系统的特征在于，至少一个回路(30，40)包括电动循环泵(50)，其包括用于加热油的加热元件。加热元件可以特别是泵的热接触油的加热模块或DC供电线圈。本发明专利技术还涉及用于这样的系统的空气/油热交换器。该交换器包括通过增材制造生产的基体。

Hydraulic system for turbojet engine lubrication

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于涡轮喷气发动机的润滑的液压系统
本专利技术涉及涡轮发动机的润滑领域。更具体地，本专利技术涉及飞机系统中的油的管理。
技术介绍
一些飞机可包括电池用于为某些设备提供动力，或者通过补充涡轮喷气发动机的动力需求来节省燃料。通常集成到机身中的燃料电池具有自己的油回路以保持电极堆。油将燃料电池保持在最佳工作温度，例如20℃至150℃之间。然而，在太低的温度下，油会冷冻并凝结，因此泵无法输送油，从而阻止了燃料电池安全启动。因此，某些泵的尺寸过大，以便即使在冷冻时也能强制泵送油。这意味着泵更重，并且施加到液压回路的组件(管道，阀等)的机械应力更大。另一种解决方案是为燃料电池提供专用的油加热系统。另一方面，在高温(高于200℃)工作的某些油使热交换器具有良好的性能，因此可以使用较小的热交换器。这些油包含添加剂，使其对液压系统具有化学侵蚀性。因此，难以通过增加热交换器的重量来平衡加热系统或过大尺寸的泵的重量。对于飞机的涡轮喷气发动机，它还包括液压回路，特别是用于润滑运动部件以限制其磨损的液压回路。在某些情况下，它用于冷却某些机械零件，这导致温度升高到200℃以上。此外，当油用于对机舱和压缩机进气喷嘴除冰时，它会暴露在低于-40℃的温度下，这需要油具有较宽的工作温度范围。顺便提及，当被压缩时，这一油也可以用于致动缸体。最后，油有助于监测磨损，因为油携带运动部件释放的颗粒，这些颗粒可以被磁性元件吸收。因此，在配备有涡轮喷气发动机和燃料电池的飞机中，存在两个分离的液压回路，每个液压回路特别笨重。一方面需要加热油，另一方面需要冷却油。这涉及许多零件，有时是多余的，并导致液压组件庞大、昂贵且笨重。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的是克服现有技术中的至少一个缺陷。更具体地，本专利技术旨在优化飞机的润滑，并特别是解决由低温下冷冻的油引起的问题。本专利技术的目的还在于提供一种紧凑的解决方案，其简单、轻便、经济、可靠、易于生产并且易于维护。技术方案本专利技术涉及一种用于飞机的系统，其包括：涡轮喷气发动机，其设置有液压润滑回路，和/或燃料电池，其设置有用于设定和维持工作温度的液压回路；其特征在于，至少一个回路包括电动循环泵，其具有加热元件，用于加热油。这样的系统使得可以使油温升高，以将其供应到燃料电池而不会使油冻结。涡轮喷气发动机的液压润滑回路润滑并冷却机械部件，例如轴承、齿轮箱或电气设备。燃料电池通常设计为位于飞机机身中，因此远离涡轮喷气发动机，其包括用于设定和维持其工作温度的液压回路。电动泵的加热元件可以是主动加热泵的元件，也可以是由于泵与热元件(导热壁)的靠近而加热的元件，或可以是由于外部能量源而温度升高的元件(电阻器，线圈)。因此，本专利技术的解决方案是多个功能(泵送、热交换、压力调节)的集成，以最小化整个液压系统的重量和体积。根据本专利技术的优选实施例，该系统可以包括以下一个或多个特征，其分别或根据所有可能的技术组合来采用：-所述系统包括涡轮喷气发动机和燃料电池，涡轮喷气发动机的润滑回路以及用于设定和保持燃料电池温度的回路形成单个公用油回路。因此，这两个回路可以共享至少一个共用箱体，并且在涡轮喷气发动机中冷却或加热的油可以与燃料电池接触循环以冷却或重新加热温度；-所述电动泵包括设置有线圈的电动机，并且向所述线圈供应直流电流，以使所述线圈加热，所述直流电流优选地高于所述线圈的额定工作值；-所述泵包括本体，并且加热元件是嵌入在泵本体中以与油直接接触的电阻器；-所述泵包括本体，并且加热元件是由导热材料制成的泵的本体，并包含以下至少一种：铝、银、铜、锌。本体可以这些元素的一个或多个的合金组成。因此，由于泵位于热源附近，可以通过泵的本体的简单传导来加热油。热源可以是例如涡轮喷气发动机的电气模块或其机械构件。-包含泵的回路还包括一个用于油的箱体，泵集成在箱体中或直接与箱体接触，使得其加热元件加热箱体中的油。该箱体可以设置除气器以去除油中的空气；-所述回路包括与箱体热接触的润滑模块。润滑模块可以包括多个泵，温度、压力或流量传感器，一个外壳回收功能(enclosurerecoveryfunction)以及相关的电子控制。“热接触”是指润滑模块可以连接到箱体，以通过热传导向其传递能量。-箱体、泵和加热元件以及可能的润滑模块组成包裹在外壳中的模块化组件。因此可以将箱体、泵和加热元件完全包围以具有这样的模块形式，其中在组装涡轮喷气发动机时仅入口和油出口可触达；-外壳的形状被设计成可以被引入飞机机翼的腔体中。或者，该模块的外壳可以是弯曲的或者可以形成要被引入到涡轮喷气发动机中的环形部分。-所述回路中的至少一个包括用于通过感应加热包含油的腔体的加热装置。感应加热装置可以是靠近和/或围绕其壁为铁磁性的箱体的线圈；-涡轮喷气发动机的润滑回路包括一个部分，该部分形成与涡轮喷气发动机的排气的空气换热的交换器，以加热油。这种可以在压缩机出口和燃烧室上游排放的热空气确实可以加热油；-涡轮喷气发动机的润滑回路包括一部分，该部分形成与涡轮喷气发动机的环境空气或旁通空气换热的交换器，以冷却油；-该回路包括阀和泵以及控制装置，用于根据所测得的油温和目标油温来控制阀和泵，以使油在一个或其他交换器中循环。如果温度超过最佳值范围时，油将在旁路冷却交换器中传导。如果温度低于目标范围，油将在排气空气交换器中传导。本专利技术还涉及一种用于管理如上所述的系统中的油的方法。根据该方法，测量油温，如果油的温度低于第一阈值温度，特别是20℃，则加热油。根据该方法的优选实施例，评估飞机或涡轮喷气发动机的能量需求，并且仅当飞机的能量需求使得燃料电池必须运行时才加热油。根据优选的实施例，如果油的温度高于第二阈值温度，特别是150℃，则冷却油。根据一个优选实施例，电动泵包括设置有线圈的电动机，并且线圈被供应有直流电流以便对其进行加热，直流电流优选地高于线圈的额定工作值。在一个优选实施例中，只要油低于第一阈值，就向线圈供应保持在其额定值的110％至150％之间的直流电流。该值范围用于产生热量而不会损坏泵。根据一个优选实施例，该系统包括用于为泵供电的电路，使得当燃料电池在运行时，该电动泵仅由燃料电池供电。这种电路可以包括被控制以选择泵的电源的开关。当燃料电池关闭时，自然有必要通过其他辅助方式为电动泵供电。在液压回路中冷冻和凝结的冷油带来的问题也可以通过涡轮机空气/油热交换器解决，该热交换器包括基体和加热元件，该基体包括：用于空气流的通道；油在其中循环的网络，该网络根据空气流支撑至少两个连续的冷却翅片；基体还包括用于容纳所述加热元件的壳体。实际上，将加热元件直接引入到热交换器的基体中的事实是紧凑且廉价的解决方案，确保在油冷时液压回路的正确功能。根据本专利技术的优选实施例，该系统可以包括以下一个或多个特征，其分别或根据所有可能的技术组合来采用：-翅片在各自的相对于彼此倾斜的主方向上延伸；-壳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于飞机的系统，该系统包括：/n涡轮喷气发动机(2)，其具有液压润滑回路(30)；和/或/n燃料电池(28)，其具有用于设定和维持燃料电池的工作温度的液压回路(40)；/n其特征在于，所述回路(30，40)中的至少一个包括电动泵(50，150，250)，以用于输送油，所述泵具有用于加热油的集成加热元件(51，56，57)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180423 BE BE2018/52721.一种用于飞机的系统，该系统包括：
涡轮喷气发动机(2)，其具有液压润滑回路(30)；和/或
燃料电池(28)，其具有用于设定和维持燃料电池的工作温度的液压回路(40)；
其特征在于，所述回路(30，40)中的至少一个包括电动泵(50，150，250)，以用于输送油，所述泵具有用于加热油的集成加热元件(51，56，57)。


2.根据权利要求1所述的系统，包括涡轮喷气发动机(2)和燃料电池(28)，涡轮喷气发动机(2)的润滑回路(30)和燃料电池(28)的温度设定和维持回路(40)形成单一共用的回路(30，40)。


3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，电动泵(50，150，250)包括电动机(55，56)，其设置有线圈(56)，并且线圈(56)被供应直流电流以加热线圈，直流电流优选地超过线圈的额定工作值。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其特征在于，泵(50，150，250)包括本体(51)，并且加热元件是嵌入泵(50，150，250)的本体(51)中的电阻器(57)，其旨在直接接触油。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其特征在于，泵包括本体(51)，并且加热元件是泵的本体(51)，其由导热材料制成，导热材料包括铝、银、铜、锌中的至少一种。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征在于，所述回路(30，40)包括泵(50，150，250)，还包括用于油的箱体(60)，泵(150，250)与箱体集成或直接接触，使其加热元件(51，56，57)加热箱体(60)中的油。


7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述回路包括热定位为接触箱体(60)的润滑模块(350)。


8.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，箱体(60)、泵(50、150、250)和加热元件(51、56、57)以及可能的润滑模块(350)组成包裹在外壳中的模块化组件。


9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，外壳被成形为用于引入飞机机翼的腔体内。


10.根据权利要求1至8中任一项所述的系统，其特征在于，所述回路(30，40)中的至少一个包括通过对含有油的腔体进行感应实现的加热装置。


11.根据权利要求6和10所述的系统，其特征在于，所述感应加热装置是靠近和/或围绕箱体(60)的线圈，箱体的壁是铁磁性的。


12.根据权利要求1至11中任一项所述的系统，其特征在于，涡轮喷气发动机(2)的液压润滑回路(30)包括一部分，该部分形成与涡轮喷气发动机的排出口的空气进行换热的交换器(34)，用以加热发动机油。


13.根据权利要求1至12中任一项所述的系统，其特征在于，涡轮喷气发动机(2)的润滑回路(30)包括一部分，该部分形成与环境空气或涡轮喷气发动机的旁通空气进行换热的交换器(34)，用以冷却所述油。

【专利技术属性】
技术研发人员：A科尼特，N雷马克斯，
申请(专利权)人：赛峰航空助推器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：比利时;BE