BR102016029416A2 - Thermal coupling assembly, method for thermal mode coupling a heat source and a heat sink and turbofan engine - Google Patents

Thermal coupling assembly, method for thermal mode coupling a heat source and a heat sink and turbofan engine Download PDF

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Karatas Caner
Yoruk Hasan
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General Electric Company
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Abstract

trata-se de um conjunto de acoplamento térmico para facilitar transferência térmica entre uma fonte de calor e um dissipador de calor. o conjunto de acoplamento térmico inclui um elemento termicamente condutor, um invólucro isolante e uma cobertura. o elemento termicamente condutor inclui uma primeira parede de extremidade configurada para engatar uma superfície da fonte de calor, uma segunda parede de extremidade configurada para engatar uma superfície do dissipador de calor e um corpo que inclui um condutor térmico. o invólucro isolante envolve pelo menos parcialmente o elemento termicamente condutor, a fonte de calor e o dissipador de calor. a cobertura envolve pelo menos parcialmente pelo menos um dentre o dito invólucro isolante, o elemento termicamente condutor, a fonte de calor e o dissipador de calor.

Description

“CONJUNTO DE ACOPLAMENTO TÉRMICO, MÉTODO PARA ACOPLAR DE MODO TÉRMICO UMA FONTE DE CALOR E UM DISSIPADOR DE CALOR E MOTOR TURBOFAN” Antecedentes da Invenção [001] O campo da revelação refere-se, em geral, a motores de turbina a gás e, mais particularmente, a um método e sistema para acoplar de modo térmico conjuntos de fluxo.
[002] Conforme os motores de turbina se tornam mais eficazes e potentes, controlar as temperaturas de diversos componentes do motor se torna mais crítico e ainda mais difícil. Em sistemas de motor, um coletor de combustível é um componente crítico, uma vez que o mesmo é responsável peça distribuição de combustível a um núcleo de motor para combustão. No entanto, em pelo menos alguns sistemas de motor conhecidos, o coletor de combustível é posicionado adjacente ao núcleo de motor e, como tal, exposto a transferência de calor do núcleo de motor através de radiação e convecção. Tal transferência de calor faz com que condutos de combustível no coletor de combustível, bem como o próprio combustível, aumente em temperatura, o que resulta em combustível acumulação de coque no coletor de combustível e/ou em um bocal de combustível. Essa acumulação, por sua vez, leva a eficácia de combustão de motor reduzida e questões dinâmicas acopladas a fluido aumentadas, bem como intervalos de serviço de motor mais curtos.
Breve Descrição [003] Em um aspecto, um conjunto de acoplamento térmico é fornecido. O conjunto de acoplamento térmico inclui um elemento termicamente condutor, um invólucro isolante e uma cobertura. O elemento termicamente condutor inclui uma primeira parede de extremidade configurada para engatar uma superfície de uma fonte de calor, uma segunda parede de extremidade configurada para engatar uma superfície de um dissipador de calor e um corpo que inclui um condutor térmico. O invólucro isolante envolve pelo menos parcialmente o elemento termicamente condutor, a fonte de calor e o dissipador de calor. A cobertura envolve pelo menos parcialmente pelo menos um dentre o dito invólucro isolante, o elemento termicamente condutor, a fonte de calor e o dissipador de calor.
[004] Em outro aspecto, um método para acoplar de modo térmico uma fonte de calor e um dissipador de calor é fornecido. O método inclui acoplar um elemento termicamente condutor à fonte de calor e ao dissipador de calor. O elemento termicamente condutor inclui uma primeira parede de extremidade configurada para engatar uma superfície da fonte de calor, uma segunda parede de extremidade configurada para engatar uma superfície do dissipador de calor e um corpo que inclui um condutor térmico. O método também inclui envolver um membro isolante ao redor do elemento termicamente condutor, da fonte de calor e do dissipador de calor, e revestir o membro isolante, o elemento termicamente condutor, a fonte de calor e o dissipador de calor em uma cobertura.
[005] Em ainda outro aspecto, um motor turbofan é fornecido, em que o motor turbofan inclui um núcleo de motor, um sistema de gerenciamento de combustível configurado para fornecer combustível ao dito núcleo de motor e um conjunto de acoplamento térmico acoplado ao dito sistema de gerenciamento de combustível. O conjunto de acoplamento térmico inclui um elemento termicamente condutor, um invólucro isolante e uma cobertura. O elemento termicamente condutor inclui uma primeira parede de extremidade configurada para engatar uma superfície de uma fonte de calor do sistema de gerenciamento de combustível, uma segunda parede de extremidade configurada para engatar uma superfície de um dissipador de calor do sistema de gerenciamento de combustível e um corpo que inclui um condutor térmico. O invólucro isolante envolve pelo menos parcialmente o elemento termicamente condutor, a fonte de calor e o dissipador de calor. A cobertura envolve pelo menos parcialmente pelo menos um dentre o dito invólucro isolante, o elemento termicamente condutor, a fonte de calor e o dissipador de calor.
Desenhos [006] Essas e outras características, aspectos e vantagens da presente revelação serão mais bem entendidos quando a descrição detalhada a seguir for lida em referência aos desenhos anexos nos quais caracteres semelhantes representam partes semelhantes por todos os desenhos, em que: - A Figura 1 é uma ilustração esquemática de um motor de turbina a gás exemplificativo de acordo com uma realização da exemplificativa da presente revelação. - A Figura 2 é uma vista em perspectiva de um sistema de gerenciamento de combustível do motor de turbina a gás mostrado na Figura 1 que inclui um conjunto de acoplamento térmico; - A Figura 3 é uma primeira vista em corte transversal do sistema de gerenciamento de combustível que inclui o conjunto de acoplamento térmico mostrado na Figura 2; e - A Figura 4 é uma segunda vista em corte transversal do sistema de gerenciamento de combustível que inclui o conjunto de acoplamento térmico mostrado nas Figuras 2 e 3.
[007] A menos que indicado de outro modo, os desenhos fornecidos no presente documento são destinados a ilustrar as características das realizações desta revelação. Acredita-se que essas características sejam aplicáveis a uma ampla variedade de sistemas que compreendem uma ou mais realizações desta revelação. Como tal, os desenhos não são destinados a incluir todas as características convencionais conhecidas pelos indivíduos de habilidade comum na técnica a serem exigidas para a prática das realizações reveladas no presente documento.
Descrição Detalhada [008] No relatório descritivo e nas reivindicações a seguir, será feita referência a diversos termos, que devem ser definidos como tendo com os significados a seguir.
[009] As formas singulares “um”, “uma”, “o” e “a” incluem referências plurais, a menos que o contexto determine claramente o contrário.
[010] “Opcional” ou “opcionalmente” significa que o evento ou circunstância descrito subsequentemente pode ou não ocorrer e que a descrição inclui exemplos em que o evento ocorre e exemplos em que o evento não ocorre.
[011] A linguagem aproximada, conforme usada no presente documento ao longo do relatório descritivo e das reivindicações, pode ser aplicada para modificar qualquer representação quantitativa que possa variar de forma permissível sem resultar em uma alteração na função básica a qual é relacionada. Consequentemente, um valor modificado por um termo ou termos, tais como “cerca de”, "aproximadamente" e "substancialmente", não se limitam ao valor preciso especificado. Em pelo menos alguns casos, a linguagem de aproximação pode corresponder à precisão de um instrumento para a medição do valor. No presente documento e ao longo do relatório descritivo e das reivindicações, as limitações de faixa podem ser combinadas e/ou alternadas; tais faixas são identificadas e incluem todas as subfaixas contidas nas mesmas, a menos que o contexto ou a linguagem indiquem o contrário.
[012] As realizações dos conjuntos de acoplamento térmicos descritas no presente documento fornecem um método eficaz para facilitar a transferência térmica entre uma fonte de calor e um dissipador de calor. Mais particularmente, em uma realização descrita no presente documento, o conjunto de acoplamento térmico fornece transferência de calor entre condutos de combustível para reduzir uma diferença de temperatura entre os condutos e o combustível canalizado através do mesmo. Reduzir essa diferença de temperatura reduz acúmulo de coque de combustível nos condutos de combustível, o que aprimora desempenho de motor e estende intervalos de serviço para os condutos de combustível e bocais de combustível. O conjunto de acoplamento térmico inclui um elemento termicamente condutor configurado para transferir calor entre os condutos, um invólucro isolante configurado para reduzir a transferência térmica do ambiente térmico ao redor dos condutos, e uma cobertura configurada para prender o conjunto de acoplamento térmico junto e reduzir transferência térmica radiativa do ambiente térmico ao redor dos condutos.
[013] A Figura 1 é uma ilustração esquemática de um motor de turbina a gás exemplificativo 100. O motor de turbina a gás 100 inclui um sistema de ventilador 102, um sistema de núcleo 104 e um sistema de escape 106 dispostos em comunicação de fluxo axial entre si. O sistema de núcleo 104 inclui um conjunto de compressor 108, um conjunto de combustão 110, um conjunto de turbina de pressão alta 112 e um conjunto de turbina de pressão baixa 114. Durante a operação, o ar é direcionado ao conjunto de compressor 108, e o ar é comprimido e é, então, direcionado ao conjunto de combustão 110. Dentro do conjunto de combustão 110, o ar comprimido é misturado com combustível e inflamado para gerar gás de combustão e o gás de combustão é subsequentemente direcionado através do conjunto de turbina de pressão alta 112 e do conjunto de turbina de pressão baixa 114 para descarga no ar ambiente por meio de sistema de escape 106. Em outras realizações, o motor de turbina a gás 100 pode incluir qualquer sistema de ventilador adequado, sistema de núcleo e/ou sistema de escape configurados de qualquer maneira adequada.
[014] As Figuras 2 a 4 ilustram uma vista em perspectiva e duas vistas em corte transversal, respectivamente, de um sistema de gerenciamento de combustível 200 de conjunto de combustão 110. Em particular, sistema de gerenciamento de combustível 200 inclui primeiro e segundo condutos de combustível 202, 204, que se estendem em paralelos um ao outro, que são configurados para canalizar combustível para um núcleo de motor (não especificamente mostrado). Deve ser entendido que embora dois condutos de combustível sejam mostrados, a presente revelação é aplicável a sistemas de gerenciamento de combustível que incluem qualquer número de condutos de combustível (por exemplo, três condutos de combustível). Além disso, embora a realização exemplificativa seja direcionada a sistemas de combustível, deve ser entendido que a presente revelação é prontamente aplicável a sistemas alternativos, como sistemas de óleo. O primeiro conduto de combustível 202 tem um primeiro diâmetro Di, e um segundo conduto de combustível 204 tem um segundo diâmetro D2. Na realização ilustrada, o diâmetro D2 é maior que o diâmetro D-ι, para que mais combustível possa ser canalizado através do segundo conduto de combustível 204 em uma determinada quantidade de tempo. Com base nessas diferenças em diâmetro e taxa de fluxo de combustível, uma diferença de temperatura existe entre primeiro conduto de combustível 202 e segundo conduto de combustível 204 (e o combustível canalizado através do mesmo). Em realizações alternativas, D2 é igual a ou menor que D-ι. Um ou ambos os condutos de combustível 202 e/ou 204 podem ser fabricados a partir de um material de conduto adequado, como alumínio, aço, titânio, borrachas sintéticas, TEFLON®, ligas ou combinações dos mesmos e/ou qualquer outro material de conduto adequado (TEFLON é uma marca registrada de The Chemours Company FC, LLC, Wilmington, DE). Deve ser entendido que materiais diferentes são adequados para ambientes de temperatura diferentes, aplicações e outras características de condutos de combustível 202, 204.
[015] A diferença de temperatura entre condutos de combustível 202, 204 pode variar ao longo de um comprimento de condutos de combustível 202, 204. Por exemplo, condutos de combustível 202, 204 extraem combustível da mesma fonte (por exemplo, um tanque de combustível), mas em taxas diferentes. Em conformidade, em uma localização próxima à fonte, a diferença de temperatura entre condutos de combustível 202, 204 pode ser relativamente pequena. Conforme a distância da fonte aumenta, a diferença de temperatura entre condutos de combustível 202, 204 aumenta, conforme a(s) diferença(s) em diâmetro e/ou taxa de fluxo de combustível contribui para o mesmo. Conforme a diferença de temperatura aumenta, a eficácia de combustão daquele combustível diminui. Em conformidade, no tempo em que o combustível canalizado através de condutos de combustível 202, 204 alcança o núcleo de motor, a diferença de temperatura está em uma relativa máxima e a eficácia do núcleo de motor é reduzida. Além disso, a temperatura de condutos de combustível 202, 204 pode ser aumentada por convecção e/ou radiação a partir de componentes de motor adjacentes, relativamente quentes (em comparação com condutos de combustível 202, 204) (por exemplo, o núcleo de motor, um bocal de descarga de compressor, uma turbina de pressão alta, etc.).
[016] Conforme descrito em detalhes no presente documento, um conjunto de acoplamento térmico 210 acoplado ao primeiro e ao segundo condutos de combustível 202, 204 facilita a redução da diferença de temperatura entre o primeiro e o segundo condutos de combustível 202, 204 ao longo de um comprimento dos mesmos acoplando-se de modo térmico o primeiro e o segundo condutos de combustível 202, 204 um ao outro. Em outras palavras, um dentre os condutos de combustível 202, 204 é configurado como uma fonte de calor e o outro dos condutos de combustível 202, 204 é configurado como um dissipador de calor. Ademais, o conjunto de acoplamento térmico 210 facilita a proteção de condutos de combustível 202, 204 da transferência de calor dos outros componentes de motor. Na realização ilustrada, conjunto de acoplamento térmico 210 inclui um elemento termicamente condutor 212, um membro isolante 214 (também referenciado no presente documento como um “invólucro isolante”) e uma cobertura 216. Em um sentido amplo, o elemento termicamente condutor 212 é configurado para transferir calor entre um primeiro conduto de combustível relativamente quente 202 para um primeiro conduto de combustível relativamente frio 204; o invólucro isolante 214 é configurado para reduzir transferência de calor para e de componentes de motor adicionais; e a cobertura 216 é configurada para manter a configuração de conjunto de acoplamento térmico 210 e condutos de combustível 202, 204, bem como reduzir a radiação de um ambiente de motor que envolve o conjunto de acoplamento térmico 210.
[017] Em uma realização, o elemento termicamente condutor 212 inclui uma espuma de metal, como uma espuma de alumínio, cobre ou aço, ou uma espuma de liga, como uma espuma de grafite (por exemplo, POCOFoam® (POCOFoam é uma marca registrada de POCO Graphic, Inc., Decatur, TX)). As espumas de metal ou liga não são apenas altamente condutoras de modo térmico, mas são relativamente leves ou densidade baixa, para que o elemento termicamente condutor 212 não adicione uma quantidade substancial de peso ao motor 100. Adicionalmente, esses materiais de espuma exibem dureza relativamente alta e resistência alta para seu peso, o que aprimora o amortecimento e controla as vibrações de e através de condutos de combustível 202, 204. Em conformidade, o elemento termicamente condutor 212 não apenas fornece um benefício térmico ao sistema de gerenciamento de combustível 200, mas também fornece um benefício mecânico, reduzindo ou eliminando a necessidade por suportes ou garras para controlar vibração de condutos de combustível 202, 204. Desse modo, em alguns casos, peso e/ou custo associados a esses suportes ou garras podem ser reduzidos. O elemento termicamente condutor 212 pode incluir materiais adicionais ou outros materiais adequados, embora na realização ilustrada, o elemento termicamente condutor 212 tenha uma condutividade térmica relativamente alta e uma densidade relativamente baixa. Em particular, o elemento termicamente condutor 212 pode incluir qualquer material adequado com uma condutividade térmica entre uma condutividade térmica do material de condutos de combustível 202 e/ou 204 a cerca de 1.950 W/m-K (ou cerca de 1,95 kW/m-K (13.520 BTU in/(hr ft2 F)); cerca de cinco vezes a condutividade térmica de cobre), para que o elemento termicamente condutor 212 seja configurado para transferir calor entre condutos de combustível 202, 204. Deve ser entendido que condutividade térmica (também conhecida como Lambda) se refere à taxa na qual o calor passa através de um material, medido em watts por metro quadrado de área de superfície para um gradiente de temperatura de um kelvin para cada espessura de metro, ou W/mK. Além disso, na realização exemplificativa, o elemento termicamente condutor 212 tem uma largura que é maior que metade do diâmetro Di. O elemento termicamente condutor 212 pode ter uma largura alternativa, como menor que ou igual a metade do diâmetro Di, ou menor que, igual ou, ou maior que metade do diâmetro D2.
[018] Em uma realização, o elemento termicamente condutor 212 inclui um núcleo (não mostrado) que inclui um material de alteração de fase. O núcleo é configurado para alterar fase em temperaturas próximas às temperaturas de trabalho de sistema de gerenciamento de combustível 200. Tal alteração de fase extrai, desse modo, energia do conjunto de acoplamento térmico 210 (por exemplo, do elemento termicamente condutor 212, do primeiro conduto de combustível 202 e/ou do segundo conduto de combustível 204). De modo adicional ou alternativo, o núcleo é configurado para armazenar energia térmica durante a alteração de fase.
[019] Em uma realização, invólucro isolante 214 inclui um material isolante que tem uma condutividade térmica relativamente baixa, para que a transferência de calor na direção oposta a um subconjunto 218 de condutos de combustível 202, 204 e elemento termicamente condutor 212 seja minimizada. Além disso, o invólucro isolante 214 reduz a transferência de calor no subconjunto 218, particularmente, condutos de combustível 202, 204, de outros componentes de motor (por exemplo, sistema de núcleo 104). O invólucro isolante 214 também serve para manter as posições relativas de condutos de combustível 202, 204 e do elemento termicamente condutor 212, impedindo movimento relativo do mesmo. O invólucro isolante 214 pode incluir materiais isolantes adequados, como uma sílica de tecido, basalto, fibra de vidro, cerâmicas, silicone, borracha, resinas, KEVLAR®, SUPERWOOL®, etc. (KEVLAR é uma marca registrada de E.l. du Pont de Nemours e Company, Wilmington, DE; SUPERWOOL é uma marca registrada de Morgan Advanced Materials PLC, Berkshire, UK). Além disso, o invólucro isolante 214 pode ser pré-formado (por exemplo, como uma manga) antes da aplicação ou pode ser formado durante a aplicação (por exemplo, como um material aspergido ou revestido). Em uma realização, o invólucro isolante 214 pode incluir qualquer material adequado com uma condutividade térmica de cerca de 0,02 W/m-K (ou cerca de 0,2 BTU-in/(hr-ft2-F)) para menos que cerca de 10 W/m-K (ou cerca de 70 BTU BTU-in/(hr-ft2-F)), para que invólucro isolante 214 é configurado para reduzir transferência de calor para e do subconjunto 218 de condutos de combustível 202, 204 e elemento termicamente condutor 212. Em algumas realizações, a condutividade térmica de invólucro isolante 214 se altera com a temperatura do ambiente térmico ao redor do mesmo.
[020] A cobertura 216 é configurada para envolver e reter pelo menos uma porção de condutos de combustível 202, 204, elemento termicamente condutor 212 e invólucro isolante 214 na mesma e impedir movimento relativo da mesma, o que aprimora a redução de vibrações de condutos de combustível 202, 204, conforme descrito acima. Ademais, a cobertura 216 é configurada para reduzir radiação do ambiente térmico que envolve o conjunto de acoplamento térmico 210. Em particular, a cobertura 216 tem uma superfície altamente refletora 220 que exibe emissividade de superfície baixa. Em uma realização, a cobertura 216 é um metal de folha polida, como aço, alumínio, outros metais de folha e/ou ligas ou combinações dos mesmos. Na realização exemplificativa, a cobertura 216 tem uma espessura de cerca de 0,01 centímetros (0,003 polegadas). Em outras realizações, a cobertura 216 tem uma espessura maior ou espessura menor que 0,01 centímetros (0,003 polegadas). Adicionalmente, em uma realização, a cobertura 216 tem uma emissividade de superfície entre cerca de 0,1 a cerca de 0,45.
[021] Em uma realização, o conjunto de acoplamento térmico 210 pode ser acoplado a condutos de combustível 202, 204 em qualquer local ao longo do(s) comprimento(s) do mesmo, em que os condutos de combustível 202, 204 se estendem em paralelo entre si por uma distância predeterminada (por exemplo, para o comprimento de conjunto de acoplamento térmico 210). Em outras realizações, o conjunto de acoplamento térmico 210 é configurado para acoplar de modo térmico dois membros alongados não paralelos, por exemplo, fornecendo-se elemento termicamente condutor 212, invólucro isolante 214 e cobertura 216 com ângulo(s) e/ou curva(s) adequado(s) para acoplar de modo térmico os membros alongados não paralelos. Além disso, uma pluralidade de conjuntos de acoplamento térmicos 210 pode ser acoplada aos condutos de combustível 202, 204 para aperfeiçoar os benefícios térmico e mecânico de conjunto de acoplamento térmico 210 no sistema de gerenciamento de combustível 200 de modo local e através do sistema 200. De modo alternativo, um único conjunto de acoplamento térmico 210 pode ser configurado para se estender ao longo de uma porção de ou substancialmente ao longo de todo um comprimento de sistema de gerenciamento de combustível 200.
[022] Na realização ilustrada, o elemento termicamente condutor 212 inclui uma primeira parede de extremidade 222, uma segunda parede de extremidade 224, uma primeira parede lateral 226, uma segunda parede lateral 228 e um corpo 230 que se estende entre a primeira parede de extremidade 222 e a segunda parede de extremidade 224 e entre a primeira parede lateral 226 e a segunda parede lateral 228. A primeira extremidade de parede 222 é configurada para engatar uma superfície externa 232 de primeiro conduto de combustível 202 e a segunda parede de extremidade 224 é configurada para engatar uma superfície externa 234 de segundo conduto de combustível 204. O elemento termicamente condutor 212 pode ser pré-formado antes da montagem do conjunto de acoplamento térmico 210, para que a primeira parede de extremidade 222 seja pré-formada para ser complementar à superfície externa 232 e a segunda parede de extremidade 224 é pré-formada para ser complementar à superfície externa 234. De modo alternativo, o elemento termicamente condutor 212 é formado durante a montagem do conjunto de acoplamento térmico (por exemplo, é aspergido ou moldado), para que as paredes de extremidade 222, 224 assumam automaticamente um formato complementar às superfícies externas 232 e 234, respectivamente.
[023] O membro isolante 214 inclui uma primeira parede lateral 236 e uma segunda parede lateral 238, bem como uma primeira porção de extremidade 240 e uma segunda porção de extremidade 242. Em uma realização, a primeira parede lateral 236, a primeira porção de extremidade 240, a segunda parede lateral 238 e a segunda porção de extremidade 242 são conectadas de modo contínuo em série, para que o membro isolante 214 seja um componente único, contínuo. De modo alternativo, uma ou mais costuras, articulações, vedações e/ou soldas (coletivamente “componente de união”) podem ser formadas no membro isolante 214, para que o membro isolante 214 inclua duas ou mais peças distintas acopladas juntas.
[024] De modo similar, a cobertura 216 inclui uma primeira parede lateral 244, uma segunda parede lateral 246, uma primeira porção de extremidade 348 e uma segunda porção de extremidade 250. Na realização ilustrada da Figura 4, um componente de união 252 é definido na cobertura 216. O componente de união 252 é ilustrado como um componente de união do tipo de cavilha e encaixe 252; no entanto, deve ser entendido que o componente de união 252 pode incluir qualquer outro elemento, como costuras, articulações, soldas e/ou vedações. A cobertura 216 inclui o componente de união 252 para simplificar a instalação de conjunto de acoplamento térmico 210 em condutos de combustível 202, 204. Na realização exemplificativa, o conjunto de acoplamento térmico 210 é instalado em ou acoplado ao sistema de gerenciamento de combustível 200 “no campo” ou, em outras palavras, é um conjunto portátil e/ou reusável 210. A instalação é relativamente simples, uma vez que um instalador precisa apenas posicionar o elemento termicamente condutor 212 entre os condutos de combustível 202 e 204, invólucro (ou, de outro modo, instalar) o membro isolante 214 ao redor do subconjunto 218 e fixar cobertura 216 entre os mesmos.
[025] Na realização ilustrada, a primeira e a segunda paredes laterais 244 e 246 de cobertura 216 incluem um corte transversal côncavo. Essa concavidade, bem como uma área de superfície minimizada de superfície externa 220, aprimora a redução de transferência de radiação térmica através da superfície externa 220 de cobertura 216. A primeira e a segunda paredes laterais 236 e 238 de membro isolante 214 também incluem uma corte transversal côncavo com uma concavidade aproximadamente congruente à concavidade de cobertura 216. Ademais, a primeira e a segunda paredes laterais 226 e 228 de membro termicamente condutor 212 incluem um corte transversal côncavo com uma concavidade aproximadamente congruente à concavidade de membro isolante 214 (e, portanto, aproximadamente congruente à concavidade de cobertura 216).
[026] Os conjuntos de acoplamento térmicos descritos acima fornecem um método eficaz para transferência de calor entre uma fonte de calor e um dissipador de calor. Especificamente, o conjunto de acoplamento térmico descrito acima inclui um elemento termicamente condutor configurado para fornecer transferência de calor entre uma superfície externa relativamente quente de um primeiro conduto de combustível e uma superfície externa relativamente fria de um segundo conduto de combustível. Tal transferência de calor reduz uma diferença de temperatura entre os condutos de combustível, que não apenas aprimora o desempenho de motor, mas estende os intervalos de serviço para os condutos de combustível e para o bocal de combustível. O conjunto de acoplamento térmico também inclui um invólucro isolante, que reduz ou elimina a necessidade por material isolante mais espesso e/ou mais pesado, para que o peso e/ou o custo de isolamento dos condutos de combustível possa ser reduzido. Além disso, o invólucro isolante e uma cobertura envolta ao redor do mesmo reduz a vibração dos condutos de combustível, reduzindo ou eliminando a necessidade por suportes ou garras extra. Em conformidade, economias de peso e/ou custo adicionais podem ser efetuadas, no topo do benefício mecânico fornecido pelo conjunto de acoplamento térmico. O conjunto de acoplamento térmico descrito acima é configurado para ser portátil e simples de instalar em um coletor de combustível de um motor, e é aplicável a uma variedade de sistemas de motor.
[027] As realizações exemplificativas de conjuntos de acoplamento térmicos são descritas acima em detalhes. Os conjuntos de acoplamento térmico e os métodos para operar tais conjuntos e dispositivos de componente não são limitados às realizações específicas descritas no presente documento, mas em vez disso, os componentes dos sistemas e/ou etapas dos métodos podem ser utilizados de modo independente e separado dos outros componentes e/ou etapas descritos no presente documento. Por exemplo, as realizações do conjunto de acoplamento térmico podem ser usadas para facilitar a transferência de calor entre quaisquer dois membros alongados, que incluem tubulação, condutos e/ou quaisquer outras estruturas alongadas (por exemplo, sistemas de óleo de aeronave). Em conformidade, embora o conjunto de acoplamento térmico seja descrito em relação a um motor de aeronave, as realizações do conjunto de acoplamento térmico podem ser implantadas e utilizadas em conexão com muitas outras aplicações e sistemas que tenham componentes alongados dos mesmos que podem ser acopladas de modo térmico entre si.
[028] Embora as características específicas de diversas realizações da revelação possam ser mostradas em alguns desenhos e não em outros, isso ocorre somente por conveniência. De acordo com os princípios da revelação, qualquer característica de um desenho pode ser denominada e/ou reivindicada em combinação com qualquer característica em qualquer outro desenho.
[029] Essa descrição escrita usa exemplos para apresentar a invenção, inclusive o melhor modo, e também para capacitar qualquer pessoa versada na técnica a praticar a invenção, inclusive a fazer e usar qualquer aparelho ou sistema, e a executar quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável da revelação é definido pelas reivindicações e pode incluir outros exemplos que ocorram àqueles versados na técnica. Tais outros exemplos se destinam a estar dentro do escopo das reivindicações se os mesmos possuírem elementos estruturais que não os diferenciem da linguagem literal das reivindicações, ou se os mesmos incluírem elementos estruturais equivalentes com diferenças insubstanciais da linguagem literal das reivindicações.
Lista De Componentes Motor de turbina a gás 100 Sistema de ventilador 102 Sistema de núcleo 104 Sistema de escape 106 Conjunto de compressor 108 Conjunto de combustão 110 Conjunto de turbina de pressão alta 112 Conjunto de turbina de pressão baixa 114 Sistema de gerenciamento de combustível 200 Primeiro conduto de combustível 202 Segundo conduto de combustível 204 Conjunto de acoplamento térmico 210 Elemento termicamente condutivo 212 Membro isolante 214 Cobertura 216 Subconjunto 218 Superfície externa 220 Primeira parede de extremidade 222 Segunda parede de extremidade 224 Primeira parede lateral 226 Segunda parede lateral 228 Corpo 230 Superfície externa 232 Superfície externa 234 Primeira parede lateral 236 Segunda parede lateral 238 Primeira porção de extremidade 240 Segunda porção de extremidade 242 Primeira parede lateral 244 Segunda parede lateral 246 Segunda porção de extremidade 250 Componente de união 252 Reivindicações

Claims (20)

1. CONJUNTO DE ACOPLAMENTO TÉRMICO, caracterizado pelo fato de que compreende: - um elemento termicamente condutor que compreende: - uma primeira parede de extremidade configurada para engatar uma superfície de uma fonte de calor; - uma segunda parede de extremidade configurada para engatar uma superfície de um dissipador de calor; e - um corpo que compreende um condutor térmico; - um invólucro isolante que envolve pelo menos parcialmente o dito elemento termicamente condutor, a fonte de calor e o dissipador de calor; e - uma cobertura que envolve pelo menos parcialmente pelo menos um dentre o dito invólucro isolante, o dito elemento termicamente condutor, a fonte de calor e o dissipador de calor.
2. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fonte de calor e o dissipador de calor compreendem membros alongados, que se estendem em paralelo por uma distância predeterminada.
3. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito corpo compreende um par de paredes laterais opostas que têm um corte transversal côncavo.
4. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita cobertura compreende um par de paredes laterais opostas que têm um corte transversal côncavo.
5. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita primeira parede de extremidade compreende uma superfície complementar à superfície da fonte de calor, e a dita segunda parede de extremidade compreende uma superfície complementar à superfície do dissipador de calor.
6. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dentre a dita fonte de calor e o dito dissipador de calor compreende um membro de tubulação.
7. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito corpo compreende uma espuma metálica que tem uma condutividade térmica de aproximadamente 1.950 W/mK.
8. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita cobertura compreende uma cobertura isolante de metal polido que tem uma emissividade entre 0,1 e 0,45.
9. MÉTODO PARA ACOPLAR DE MODO TÉRMICO UMA FONTE DE CALOR E UM DISSIPADOR DE CALOR, em que o dito método é caracterizado pelo fato de que compreende: - acoplar um elemento termicamente condutor à fonte de calor e ao dissipador de calor, em que o elemento termicamente condutor inclui uma primeira parede de extremidade configurada para engatar uma superfície da fonte de calor, uma segunda parede de extremidade configurada para engatar uma superfície do dissipador de calor e um corpo que inclui um condutor térmico; - envolver um membro isolante em torno do elemento termicamente condutor, da fonte de calor e do dissipador de calor; e - revestir o membro isolante, o elemento termicamente condutor, a fonte de calor e o dissipador de calor em uma cobertura.
10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que acoplar o elemento termicamente condutor à fonte de calor e ao dissipador de calor compreende acoplar o elemento termicamente condutor à fonte de calor e ao dissipador de calor que compreendem membros alongados que se estendem em paralelo por uma distância predeterminada.
11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que acoplar o elemento termicamente condutor à fonte de calor e ao dissipador de calor compreende acoplar o elemento termicamente condutor à fonte de calor e ao dissipador de calor que compreendem membros de tubulação.
12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente fornecer o elemento termicamente condutor que inclui a primeira parede de extremidade que tem uma superfície complementar à superfície da fonte de calor e a segunda parede de extremidade que tem uma superfície complementar à superfície do dissipador de calor.
13. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: - fornecer o elemento termicamente condutor que inclui o corpo que tem um par de paredes laterais opostas que têm um corte transversal côncavo; e - fornecer a cobertura que tem um par de paredes laterais opostas que têm um corte transversal côncavo.
14. MOTOR TURBOFAN, caracterizado pelo fato de que compreende: - um núcleo de motor; - um sistema de gerenciamento de combustível configurado para fornecer combustível ao dito núcleo de motor; e - um conjunto de acoplamento térmico acoplado ao dito sistema de gerenciamento de combustível, em que o dito conjunto de acoplamento térmico compreende: - um elemento termicamente condutor que compreende: - uma primeira parede de extremidade configurada para engatar uma superfície de uma fonte de calor do dito sistema de gerenciamento de combustível; - uma segunda parede de extremidade configurada para engatar uma superfície de um dissipador de calor do dito sistema de gerenciamento; e - um corpo que compreende um condutor térmico; - um invólucro isolante que envolve pelo menos parcialmente o dito elemento termicamente condutor, a fonte de calor e o dissipador de calor; e - uma cobertura que envolve pelo menos parcialmente pelo menos um dentre o dito invólucro isolante, o dito elemento termicamente condutor, a fonte de calor e o dissipador de calor.
15. MOTOR TURBOFAN, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a fonte de calor e o dissipador de calor compreendem membros alongados que se estendem em paralelo por uma distância predeterminada.
16. MOTOR TURBOFAN, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a fonte de calor e o dissipador de calor compreendem membros de tubulação do dito sistema de gerenciamento de combustível.
17. MOTOR TURBOFAN, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o dito corpo compreende um par de paredes laterais opostas que têm um corte transversal côncavo.
18. MOTOR TURBOFAN, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a dita cobertura compreende um par de paredes laterais opostas que têm um corte transversal côncavo.
19. MOTOR TURBOFAN, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a dita primeira parede de extremidade compreende uma superfície complementar à superfície da fonte de calor, e a dita segunda parede de extremidade compreende uma superfície complementar à superfície do dissipador de calor.
20. MOTOR TURBOFAN, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o dito corpo compreende uma espuma metálica que tem uma condutividade térmica de aproximadamente 1.950 W/mK, e em que a dita cobertura compreende uma cobertura isolante de metal polido que tem uma emissividade entre 0,1 e 0,45.
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