CN106837551A - 燃气涡轮发动机油底壳热交换器 - Google Patents

Abstract

一种燃气涡轮发动机，其包括与涡轮区段成串行流的压缩机区段。该压缩机区段包括一个或更多个压缩机且涡轮区段包括一个或更多个涡轮，压缩机区段和涡轮区段一起限定核心空气流径(37)。油底壳定位在核心空气流径(37)内侧，以用于包含并收集润滑油。另外，热交换器(130)定位成与油底壳直接热连通，以用于从包含在油底壳中的润滑油去除热量，以减小位于核心空气流径(37)的径向外部的热交换器(130)的尺寸和/或数量。

Description

燃气涡轮发动机油底壳热交换器

技术领域

本发明主题大体上涉及燃气涡轮发动机，或者更特别地涉及具有发动机油底壳热交换器的燃气涡轮发动机。

背景技术

燃气涡轮发动机通常包括布置成彼此流动连通的风扇和核心。燃气涡轮发动机的核心通常以串行流顺序包括压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排放区段。压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段以及排放区段一起限定核心空气流径。

压缩机区段和涡轮区段通常通过一个或更多个轴或转轴联接。此外，通过多个轴承促进压缩机区段、涡轮区段和一个或更多个轴或转轴的某些部件的旋转。在燃气涡轮发动机的整个运行期间给这些轴承提供润滑油以例如从此类轴承去除热量并且减小此类轴承内的摩擦量。

燃气涡轮发动机通常包括用来给多个轴承中的每一个提供润滑油的润滑油循环组件，以用于从被提供用来收集和/或包含此类润滑油的一个或更多个油底壳泵出或清除润滑油，以及用于从此类润滑油去除热量。润滑油循环组件典型地包括位于核心空气流径外的泵，穿过核心空气流径延伸以抵达例如轴承和一个或更多个油底壳的一个或更多个供应管线和清除管线，以及同样位于核心空气流径外的一个或更多个热交换器。

然而，热交换器可占据核心空气流径外相对大的占用空间，这会减少对于其他部件可用的区域。因此，用来减小用于位于核心空气流径外的循环组件的热交换器的尺寸的手段将会是有用的。更特别地，用来减小用于位于核心空气流径外的循环组件的热交换器的尺寸、同时仍然提供期望量的热传递的手段将会是特别有用的。

发明内容

本发明的各方面和优点将在以下说明中部分地阐述，或者可由该说明而显而易见，或者可通过实践本发明而获悉。

在本发明公开的一个示例性实施例中，提供了一种航空燃气涡轮发动机。该燃气涡轮发动机包括压缩机区段和涡轮区段，压缩机区段包括一个或更多个压缩机，涡轮区段位于压缩机区段下游并包括一个或更多个涡轮。压缩机区段和涡轮区段一起限定核心空气流径。燃气涡轮发动机还包括：油底壳，其定位于核心空气流径内侧，以用于包含并收集润滑油；以及热交换器，其定位成与油底壳直接热连通，以用于从包含在油底壳中的润滑油去除热量。

在本发明公开的另一个示例性实施例中，提供了一种航空燃气涡轮发动机。该燃气涡轮发动机包括压缩机区段和涡轮区段，压缩机区段包括一个或更多个压缩机，涡轮区段位于压缩机区段下游并包括一个或更多个涡轮。压缩机区段和涡轮区段一起限定核心空气流径。燃气涡轮发动机还包括：油底壳，其定位于核心空气流径内侧，以用于包含并收集润滑油；以及热交换器，其至少部分地定位在油底壳内或整体结合到油底壳的壁中或用于从包含在油底壳中的润滑油去除热量。

本发明的第一技术方案提供了一种航空燃气涡轮发动机，包括：压缩机区段，其包括一个或更多个压缩机；涡轮区段，其位于所述压缩机区段的下游，并且包括一个或更多个涡轮，所述压缩机区段和所述涡轮区段一起限定核心空气流径；油底壳，其定位在所述核心空气流径内侧，以用于包含并收集润滑油；以及热交换器，其定位成与所述油底壳直接热连通，以用于从包含在所述油底壳中的所述润滑油去除热量。

本发明的第二技术方案是在第一技术方案中，所述油底壳是所述燃气涡轮发动机的前油底壳。

本发明的第三技术方案是在第一技术方案中，还包括：风扇，且其中所述油底壳是所述燃气涡轮发动机的风扇轴承油底壳。

本发明的第四技术方案是在第一技术方案中，所述热交换器是空气到液体热交换器，并且其中所述热交换器配置成接收来自所述压缩机区段的冷却空气流，并且将来自所述油底壳中的所述润滑油的热量传递至该冷却空气流。

本发明的第五技术方案是在第一技术方案中，还包括：风扇，其中所述压缩机区段与所述风扇空气流连通，其中所述热交换器是空气到液体热交换器，并且其中所述热交换器配置成接收来自所述风扇的冷却空气流，并将来自所述油底壳中的所述润滑油的热量传递给该冷却空气流。

本发明的第六技术方案是在第一技术方案中，所述热交换器是液体到液体热交换器。

本发明的第七技术方案是在第六技术方案中，所述热交换器配置成有闭环热传输系统，并且其中所述热交换器配置成将来自所述润滑油的热量传递给所述闭环热传输系统内的热传输流体。

本发明的第八技术方案是在第七技术方案中，所述闭环热传输系统包括用于从所述闭环热传输系统内的热传递流体去除热量的一个或更多个热沉交换器。

本发明的第九技术方案是在第一技术方案中，所述热交换器被整体结合到所述油底壳的壁中。

本发明的第十技术方案是在第一技术方案中，所述热交换器至少部分地定位在所述油底壳内。

本发明的第十一技术方案是在第一技术方案中，所述油底壳限定收集室，且其中所述热交换器至少部分地定位在所述收集室内。

本发明的第十二技术方案是在第一技术方案中，所述热交换器包括至少部分地延伸穿过所述油底壳的多个通道。

本发明的第十三技术方案是在第一技术方案中，还包括：润滑油循环组件，其包括与所述油底壳流体连通并延伸穿过所述核心空气流径的清除管线。

本发明的第十四技术方案提供了一种航空燃气涡轮发动机，包括：压缩机区段，其包括一个或更多个压缩机；涡轮区段，其位于所述压缩机区段的下游，并且包括一个或更多个涡轮，所述压缩机区段和所述涡轮区段一起限定核心空气流径；油底壳，其定位在所述核心空气流径内侧，以用于包含并收集润滑油；以及热交换器，其至少部分地定位在所述油底壳内，或者整体结合到所述油底壳的壁中，或者用于从包含在所述油底壳内的所述润滑油去除热量。

本发明的第十五技术方案是在第十四技术方案中，所述油底壳是所述燃气涡轮发动机的前油底壳。

本发明的第十六技术方案是在第十四技术方案中，还包括：风扇，其中所述油底壳是风扇轴承油底壳。

本发明的第十七技术方案是在第十四技术方案中，还包括：风扇，其中所述压缩机区段与所述风扇空气流连通，其中所述热交换器是空气到液体热交换器，并且其中所述热交换器配置成接收来自所述风扇或所述压缩机中的至少一个的冷却空气流，并将来自所述油底壳中的所述润滑油的热量传递给该冷却空气流。

本发明的第十八技术方案是在第十四技术方案中，所述热交换器是液体到液体热交换器。

本发明的第十九技术方案是在第十八技术方案中，所述热交换器配置成有闭环热传输系统，并且其中所述热交换器配置成将来自所述润滑油的热量传递给所述闭环热传输系统内的热传输流体。

本发明的第二十技术方案是在第十四技术方案中，所述油底壳限定收集室，且其中所述热交换器至少部分地定位在所述收集室内。

参考以下说明和所附权利要求，本发明的这些和其他特征、方面以及优点将变得更好地理解。并入说明书中并构成说明书一部分的附图图示了本发明的实施例，并且与说明一起用于解释本发明的原理。

附图说明

参照附图，在说明书中描述了针对本领域普通技术人员的本发明的完整而能够实施的公开，包括其最佳模式，在附图中：

图1是根据本发明主题的各种实施例的示例性燃气涡轮发动机的示意性横截面视图。

图2是图1的示例性燃气涡轮发动机的核心的前端的示意性横截面视图。

图3是按照本发明公开的一个示例性实施例的油底壳的收集室的横截面示意图。

图4是按照本发明公开的另一个示例性实施例的燃气涡轮发动机的核心的前端的示意性横截面视图。

图5是按照本发明公开的一个示例性实施例的闭环热传输系统的示意性示图。

图6是按照本发明公开的又另一个示例性实施例的燃气涡轮发动机的核心的前端的示意性横截面视图。

图7是按照本发明公开的再另一个示例性实施例的燃气涡轮发动机的核心的前端的示意性横截面视图。

图8是按照本发明公开的又另一个示例性实施例的燃气涡轮发动机的核心的前端的示意性横截面视图。

零件列表

10 涡扇喷气发动机

12 纵向或轴向中心线

14 风扇区段

16 核心涡轮发动机

18 外壳体

20 入口

22 低压压缩机

24 高压压缩机

26 燃烧区段

28 高压涡轮

30 低压涡轮

32 喷气排放区段

34 高压轴/转轴

36 低压轴/转轴

37 核心空气流径

38 风扇

40 叶片

48 机舱

50 风扇壳体或机舱

52 出口导向导叶

54 下游区段

56 旁通空气流通路

58 空气

60 入口

62 空气的第一部分

64 空气的第二部分

66 燃烧气体

68 定子导叶

70 涡轮转子叶片

72 定子导叶

74 涡轮转子叶片

76 风扇喷嘴排放区段

78 热气体路径

100 前油底壳

102 LP压缩机转子叶片

104 入口导向导叶

106 LP压缩机转子

108 第一前LP轴承组件

110 第二前LP轴承组件

112 前LP框架构件

114 后LP框架构件

116 HP轴承组件

118 HP框架构件

120 衬套

122 循环组件

124 收集室

126 油流动方向

128 清除管线

130 热交换器

132 冷却空气流

134 排放空气

136 浴缸

138 通道

140 热传输系统

142 热传输总线

144 泵

146 热源交换器

148 热沉交换器

150 动力齿轮箱

152 配重

154 风扇轴

156 轴承

158 油底壳。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的当前实施例，其一个或更多个示例在附图中图示。详细描述使用数字和字母编号来指代图中的特征。图和描述中相同或相似的编号被用来指本发明的相同或相似的部分。如本文中所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可以可交换地使用来将一个部件与另一个相区分并且并不意图表示单独部件的位置或重要性。术语“上游”和“下游”指相对于流体路径中流体流的相对方向。例如，“上游”指流体流自的方向，而“下游”指流体流至的方向。

现在参考附图，其中贯穿附图相同的标号指相同的元件，图1是按照本发明公开的一个示例性实施例的燃气涡轮发动机的示意性横截面视图。更具体地，对于图1的实施例，燃气涡轮发动机是高旁通涡扇喷气发动机10，本文称之为“涡扇发动机10” 。如图1中所示，涡扇发动机10限定了轴向方向A(平行于用来参考而提供的纵向中心线12延伸)以及径向方向R。总体而言，涡扇10包括风扇区段14和设置在风扇区段14下游的核心涡轮发动机16。

描绘的示例性核心涡轮发动机16通常包括限定环形入口20的基本管状的外壳体18。外壳体18以串行流的关系包围了压缩机区段、燃烧区段26、涡轮区段和喷气排放喷嘴区段32，压缩机区段包括增压器或低压(LP)压缩机22和高压(HP)压缩机24，涡轮区段包括高压(HP)涡轮28和低压(LP)涡轮30。高压(HP)轴或转轴34将HP涡轮28驱动地连接到HP压缩机24上。低压(LP)轴或转轴36将LP涡轮30驱动地连接到LP压缩机22上。压缩机区段、燃烧区段26、涡轮区段以及喷嘴区段32一起限定核心空气流径37。

对于所描绘的实施例，风扇区段14包括具有多个风扇叶片40的风扇38。空气动力学地异型为促进空气流穿过多个风扇叶片40的可旋转的前轮毂48位于风扇区段14的前端处。此外，示例性风扇区段14包括环形风扇壳体或外机舱50，其周向地包围风扇38和/或核心涡轮发动机16的至少一部分。应该理解的是机舱50可构造成相对于核心涡轮发动机16由多个周向地隔开的出口导向导叶52支撑。此外，机舱50的下游区段54可在核心涡轮发动机16的外部上延伸，以便在它们之间限定旁通空气流通路56。

在涡扇发动机10的运行期间，一定体积的空气58穿过机舱50的相关入口60和/或风扇区段14进入涡扇10。当该体积的空气58横穿风扇叶片40时，如由箭头62所示的空气58的第一部分被引导或发送到旁通空气流通路56，而如由箭头64所示的空气58的第二部分被引导或发送到核心空气流径37，或者更具体地进入LP压缩机22。空气的第一部分62和空气的第二部分64之间的比值通常被称为涵道比。然后当空气的第二部分64被发送穿过高压(HP)压缩机24并进入燃烧区段26时其压力升高，在燃烧区段26处空气的第二部分64与燃料混合并焚烧以提供燃烧气体66。

燃烧气体66被发送穿过HP涡轮28，在那里来自燃烧气体66热能和/或动能的一部分经由HP涡轮定子导叶68和HP涡轮转子叶片70的连续级提取，其中HP涡轮定子导叶68联接到外壳体18上，且HP涡轮转子叶片70联接到HP轴或转轴34上，因而促使HP轴或转轴34旋转，从而支持HP压缩机24的运行。燃烧气体66然后被发送穿过LP涡轮30，在那里从燃烧气体66经由LP涡轮定子导叶72和LP涡轮转子叶片74的连续级提取热能和/或动能的第二部分，其中LP涡轮定子导叶72联接到外壳体18上，且LP涡轮转子叶片74联接到LP轴或转轴36上，因而促使LP轴或转轴36旋转，从而支持LP压缩机22的运行和/或风扇38的旋转。

燃烧气体66随后被发送穿过核心涡轮发动机16的喷气排放喷嘴区段32来提供推进推力。同时，在空气的第一部分62被从涡扇10的风扇喷嘴排放区段76排放(同样提供了推进推力)之前，当其被发送穿过旁通空气流通路56时，该空气的第一部分62的压力被显著地增加。HP涡轮28，LP涡轮30以及喷气排放喷嘴区段32至少部分地限定用于将燃烧气体66发送穿过核心涡轮发动机16的热气体路径78。

但是应该理解的是，图1中所绘的示例性涡扇发动机10仅作为示例而提供，并且在其他示例性实施例中，涡扇发动机10 可具有任何其他合适的构造。例如，在其他实施例中，涡扇发动机10可构造成齿轮传动涡扇发动机，使得LP轴36跨越动力齿轮箱驱动风扇38。另外，或者备选地，涡扇发动机10可为无涵道/开放转子涡扇发动机。还应该理解的是，在又另外的示例性实施例中，本发明公开的各方面可结合到任何其他合适的燃气涡轮发动机中。例如，在其他示例性实施例中，本发明公开的各方面可例如结合到涡轴发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮核心发动机、涡轮喷气发动机等中。

现在参考图2，提供了图1的涡扇发动机10的前端的示意性横截面视图。具体地，图2提供了涡扇发动机10的前油底壳100的特写横截面视图。

对于所描绘的实施例，前油底壳100从核心空气流径37径向向内地定位，或者更具体地，从核心空气流径37延伸穿过压缩机区段的LP压缩机22的部分径向向内地定位。LP压缩机22构造成接纳从风扇38穿过入口20的空气流，并使用多个旋转的LP压缩机转子叶片102压缩这样的空气。所描绘的LP压缩机22也包括靠近入口20、在多个LP压缩机转子叶片102前方定位的入口导向导叶104。该多个LP压缩机转子叶片102在径向内端处联接到鼓型LP压缩机转子106上。LP压缩机转子106被附接到结构构件107上，该结构构件107向前延伸并连接到风扇区段14的一个或更多个旋转部件上。尤其是，如上所述，LP轴36由LP涡轮30驱动，并且继而驱动风扇38和多个风扇叶片40，以及LP压缩机22。

此外，提供了第一前LP轴承组件108和第二前LP轴承组件110来在前端处稳定LP轴36，并且促进LP轴36的旋转。第一前LP轴承组件108在径向内端处附接到LP轴36上并且在径向外端处附接到前LP框架构件112上。类似地，第二前LP轴承组件110在径向内端处附接到LP轴36上并且在径向外端处附接到前LP框架构件114上。前LP框架构件112和后LP框架构件114每个都是静止的框架构件。此外，对于所描绘的实施例，第一前LP轴承组件108定位在第二前LP轴承组件110前方并且包括球轴承。与之相比，第二前LP轴承组件110包括辊子轴承。然而，在其他示例性实施例中，对于第一和/或第二前LP轴承组件108，110可以包括任何其他合适的轴承。因此，在其他示例性实施例中，可以提供任何其他合适的轴承构造来便于LP轴36的旋转。例如，在其他示例性实施例中，单个轴承或者辊子轴承、球轴承、圆锥辊子轴承或(多个)其他轴承的任意组合可形成组件来便于LP轴36在前端处的旋转。

如也描绘出的那样，HP轴34与LP轴36同心并且定位在LP轴36的径向外部。HP轴34由HP涡轮28旋转并且构造成驱动HP压缩机24(见图1)。设置前HP轴承组件116来便于HP轴34在HP轴34的前端处的旋转。具体地，前HP轴承组件116的径向内端附接到HP轴 34上并且前HP轴承组件116的径向外端附接到静止的HP框架构件118上。对于所描绘的实施例，前HP轴承组件116包括单个球轴承。然而，在其他实施例中，前HP轴承组件116可另外包括位于任何合适位置处的一个或更多个其他轴承。另外或者备选地，在其他实施例中，对于前HP轴承组件116，可以包括任何其他合适的轴承或轴承的组合，以便于HP轴34的旋转。

依然参考图2，第一前LP轴承组件108，第二前LP轴承组件110以及前HP轴承组件116都至少部分地定位在涡扇发动机10的前油底壳100内。前油底壳100位于核心空气流径37的径向内部，并且至少部分地由核心16的某些静止框架构件限定，诸如前LP框架构件112，静止HP框架构件118，以及限定LP压缩机22和HP压缩机24之间的核心空气流径37的一部分的径向内衬套120。另外，所描绘的示例性前油底壳100由LP轴36和HP轴34的一部分在径向内侧处限定。

可向前油底壳100，或者更具体地向至少部分地位于前油底壳100内的多个轴承提供润滑油，以从此类轴承去除热量并降低此类轴承内的摩擦量。例如，涡扇发动机10可包括润滑油循环组件122，其具有一个或更多个泵以及一个或更多个供应管线来用于将润滑油提供给多个轴承(未示出)。如示意性图绘的那样，润滑油循环组件122的一个或更多个泵定位在核心空气流径37的径向内部。供应管线(未示出)可从该循环组件122的一个或更多个泵延伸穿过核心空气流径37并延伸至多个轴承——例如，第一和第二前LP轴承108,110和前HP轴承116。

一旦润滑油被提供给多个轴承，润滑油就可以吸收由相应轴承产生的一定量的热量，同时减少此类轴承中的摩擦量。设置前油底壳100来包含并收集已经提供给至少部分地定位在其中的多个轴承的润滑油。此外，所描绘的前油底壳100限定了收集室124，润滑油设置成在经过或穿过多个轴承后在其中流动并收集。来自多个轴承的润滑油的流在图2中由箭头126指示。一旦在收集室124中，循环组件122就配置成通过与油底壳成流体连通并延伸穿过核心空气流径37的清除管线128泵出或清除这样的润滑油。

然而，在这样的润滑油被清除出前油底壳100之前，通过热交换器130降低这样的润滑油的温度——热交换器130定位成与前油底壳100成直接热连通，以用于从包含在其中的润滑油去除热量。对于所描绘的实施例，热交换器130至少部分地定位在前油底壳100内，或者更具体地，部分地定位在由前油底壳100限定的收集室124内。因此，热交换器130可以在这样的润滑油被经由循环组件122的清除管线128清除出去之前降低润滑油的温度。

对于所描绘的实施例，热交换器130配置成空气到液体热交换器130。具体地，热交换器130配置成从压缩机区段接收冷却空气流132，并将来自前油底壳100中的润滑油的热量传输到此冷却空气流132。冷却空气流132在已经吸收了来自前油底壳100内的润滑油的一定量的热量后，即，排放空气流134，然后排出回到核心空气流径37中。然而，在其他示例性实施例中，排放空气流134可改为排放到任何其他合适的位置。例如，在其他示例性实施例中，这样的排放空气流134可以例如排放到旁通通路56(图1)或排放到大气。尤其是，尽管对于所描绘的实施例从压缩机区段提供的冷却空气流132被从靠近LP压缩机转子叶片102的第二级的位置提供，但在其他实施例中，冷却空气流132可从LP压缩机22内的任何其他合适的位置提供。备选地，冷却空气流132可以从LP压缩机22上游或LP压缩机22下游的位置提供。此外，如以下将更详细地描述的，在又其他示例性实施例中，冷却空气流132可以另外地或者备选地从风扇38直接提供。又更进一步，尽管对于所描述的实施例，冷却空气流132被描绘成从核心空气流径37中在排放空气流134被排放处上游的位置(即较高压力位置)被抽取，但在其他示例性实施例中，冷却空气流132可从核心空气流径37中在排放空气流134被排放处下游的位置(即较低压力位置)被抽取。例如，在其他示例性实施例中，图2中所绘的穿过热交换器130的空气流方向可以被反转。

涡扇发动机10可包括定位成与前油底壳100成直接热连通的单个热交换器130，以用于在这样的润滑油被清除出去之前从此类油底壳100内的润滑油去除一定量的热量。例如，现在又参考图3，提供了由图2的示例性前油底壳100限定的收集室124的轴向、横截面视图。如图所示，由示例性前油底壳100限定的收集室124大体上包括靠近前油底壳100的底部部分的放大的部分。在本文被称作“浴缸”136的该放大的部分可定位在前油底壳100的底部部分处，使得重力可以协助在其中收集润滑油。对于所绘的实施例，热交换器130配置成定位在前油底壳100的浴缸136内的单个热交换器。另外，对于所绘的实施例，热交换器130大体上包括至少部分地延伸穿过前油底壳100的多个通道138，其中冷却介质(例如，来自压缩机区段的冷却空气流132，或者以下讨论的一种或更多种液体)流过该多个通道138。

然而，应该理解的是，在其他示例性实施例中，涡扇发动机10可另外包括任何其他合适数量和/或构造的热交换器。例如，在其他示例性实施例中，涡扇发动机10可包括在前油底壳100的收集室124内周向地隔开和/或轴向地隔开的、或者在别处与前油底壳100成直接热连通的多个热交换器。

现在参看图4，提供的是按照本发明公开的另一个示例性实施例的涡扇发动机10的前端的示意性横截面视图。图4的示例性涡扇发动机10可以以与以上关于图1到3所描述的示例性涡扇发动机10基本相同的方式构造。因此，相同或相似的标号可以指相同或功能等同的部件。

如图所示，示例性涡扇发动机10包括第一前LP轴承组件108和第二前LP轴承组件110，每个都在前端处支撑LP轴36的旋转。第一和第二前LP轴承组件108，110在径向内端处附接在LP轴36上并且在径向外端处分别附接在前LP框架构件114和后LP框架构件116上。另外，涡扇发动机10包括用来在前端处支撑HP轴34的旋转的前HP轴承组件116。前HP轴承组件116在径向内端处附接在HP轴34上，并且在径向外端处附接在静止的HP框架构件118上。此外，各种轴承组件各自至少部分地定位在前油底壳100内，前油底壳100定位在核心空气流径37的径向内部。

图4中所绘的前油底壳100以与图2中所绘的前油底壳100基本相同的方式运行，其中图4中所绘的前油底壳100包括至少部分地位于油底壳100的收集室124内的热交换器130。然而，对于图4的示例性涡扇发动机10而言，代替热交换器130配置成空气到液体热交换器，该热交换器130配置成液体到液体热交换器。更具体地，对于所绘的实施例，热交换器130配置成用于从位于涡扇发动机10的前油底壳100内的润滑油去除热量的闭环热传输系统140的一部分。该闭环热传输系统140可使热传输流体循环穿过以串行流和/或并行流布置的各种热源热交换器和热沉热交换器。尤其是，至少部分地定位在前油底壳100内的热交换器130被认为是热传输系统140的热源热交换器，因为其从润滑油去除热量并且向热传输系统140添加热量，更确切地说向在闭环热传输系统140内循环的热传输流体添加热量。

现在又简要地参考图5，提供的是示例性闭环热传输系统140的示意性视图。该示例性闭环热传输系统140大体上包括具有流经其中的热传输流体的热传输总线142。该热传输系统140还包括用于产生穿过热传输总线142的热传输流体的流的泵144。另外，提供与热传输总线142中的热交换流体成热连通的多个热源交换器146。对于所绘的实施例，多个热源交换器146描绘成沿热传输总线142成串行流。然而，在其他实施例中，多个热源交换器146可另外地或者备选地配置成并行流。尤其是，对于所绘的实施例，定位成与图4中所绘的涡扇发动机10的前油底壳100成直接热连通的热交换器130配置成闭环热传输系统140的热源交换器146中的一个。

定位在多个热源交换器146下游的是与热传输总线142中的热交换流体永久地或选择性地热连通的多个热沉交换器148。因此，在运行期间，闭环热传输系统140可从各种热源交换器146收集热量，并将这样的热量经由流过热传输总线142的热传输流体传输至一个或更多个热沉交换器148，以例如更高效地从各种系统去除热量。在某些示例性实施例中，图4和5中所绘的闭环热传输系统140可以以与2015年7月31日提交的美国申请序列号No.14/814,546中所讨论的热管理系统100基本相同的方式配置，该申请通过对全部相关事项的引用而完全并入本文中。例如，在某些示例性实施例中，多个热源交换器146可另外包括一个或更多个环境控制系统预冷却器，发电机润滑系统热交换器，电子冷却系统热交换器，压缩机冷却空气系统热交换器，或者主动间隙控制系统热交换器。另外，在某些示例性实施例中，多个热沉热交换器148可包括RAM热交换器，燃料热交换器和风扇流热交换器中的一个或更多个。

然而，应该理解的是，在其他示例性实施例中，液体到液体热交换器可不配置成闭环热传输系统140的一部分，而是改为可配置成任何其他合适的液体到液体热交换器的一部分。例如，在其他实施例中，热交换器可利用燃料作为冷却介质，去氧化燃料作为冷却介质，或者油作为冷却介质。

现在参看图6，提供的是按照本发明公开的另一个示例性实施例的涡扇发动机10的前端的示意性横截面视图。图6的示例性涡扇发动机10可以以与以上关于图2所描述的示例性涡扇发动机10基本相同的方式构造。因此，相同或相似的标号可以指相同或功能等同的部件。

如图所示，示例性涡扇发动机10包括在前端处支撑LP轴36的旋转的第一前LP轴承组件108和第二前LP轴承组件110。第一和第二前LP轴承组件108，110在径向内端处附接在LP轴36上并且在径向外端处分别附接在前LP框架构件112和后LP框架构件114上。另外，涡扇发动机10包括用来在前端处支撑HP轴34的旋转的前HP轴承组件116。前HP轴承组件116类似地在径向内端处附接在HP轴34上，并且在径向外端处附接在静止的HP框架构件118上。此外，各种轴承组件各自至少部分地定位在前油底壳100内，前油底壳100从核心空气流径37径向向内定位。

图6中所绘的前油底壳100以与图2中所绘的前油底壳100基本相同的方式运行。然而，代替包括至少部分地定位在前油底壳100内的热交换器130，图6的示例性热交换器130通过整体结合到前油底壳100的壁中而定位成直接与前油底壳100热连通。更特别地，图6中所绘的示例性热交换器130整体结合到至少部分地限定前油底壳100的前LP框架构件112中。

图6的示例性热交换器130可以以任何合适的方式整体结合到前油底壳100的壁中。例如，热交换器130可包括限定在前油底壳100的壁中的多个通道，其中冷却介质流动穿过该多个通道。尤其是，对于所绘的实施例，整体结合到前油底壳100的壁中的热交换器130配置成接收来自涡扇发动机10的压缩机区段的冷却空气流132的空气到液体热交换器。来自压缩机区段的冷却空气流132可流过在油底壳的壁中限定的一个或更多个通道(即，热交换器130)以从位于前油底壳100内的润滑油吸收一定量的热量。所绘的示例性热交换器130可尤其适于从润滑油吸收热量，润滑油从第一前LP轴承组件108朝前油底壳100的收集室124流动。在某些示例性实施例中，穿过热交换器130的空气流可从与参考图2的实施例所述的位置基本类似的位置抽取或向该位置排放。

然而，在其他实施例中，热交换器130可以以任何其他合适的方式整体结合到前油底壳100的壁中。例如，在其他实施例中，热交换器130可以通过将多个冷却通道附接到前油底壳100的壁的外表面上或者备选地附接到前油底壳100的壁的内表面上而整体结合到前油底壳100的壁中。另外，尽管示例性热交换器130描绘成整体结合到前LP框架构件112中，但在其他实施例中，热交换器130可另外或备选地整体结合到限定前油底壳100的任何其他外壁中，或者位于前油底壳100内的内壁中。此外，在又其他实施例中，热交换器130可能未配置成气体到液体热交换器，而是改为可配置成液体到液体热交换器。

按照以上描述的实施例中的一个或更多个来配置的涡扇可允许较少的/小的热交换器作为定位在核心空气流径的径向外部的循环组件的一部分而被包括，因为与油底壳定位成直接热连通的热交换器将去除需要从这样的润滑油去除的热量的至少一部分。因此，采用这样的构造，可以在发动机的核心内(核心空气流径的径向外部)提供更多空间来用于希望定位在其中的其他部件。另外，取决于与油底壳直接热连通的热交换器的效率，在某些实施例中，包括与油底壳直接热连通的热交换器可允许整个润滑油循环组件再定位在核心空气流径的内部，使得没有润滑油供应管线和/或清除管线延伸穿过核心空气流径。

应该认识到的是，以上参考图1到6描述的特定实施例仅作为示例提供。例如，如以上所提及的，本发明公开的各方面可以并入到任何其他合适的涡扇发动机中——或者其他合适的燃气涡轮发动机中——并且还并入到燃气涡轮发动机内的任何其他合适的油底壳中(例如，燃气涡轮发动机的后油底壳)。

例如，现在参考图7和8，提供了按照本发明公开的其他示例性方面的涡扇发动机10的各种实施例。具体地，图7和8提供了并入本发明公开的示例性方面的涡扇发动机10的前端的示意性横截面视图。

图7和8中所绘的示例性涡扇发动机10配置成齿轮传动的涡扇发动机10。更特别地，图7和8的涡扇发动机10各自包括通过LP轴36跨动力齿轮箱150可旋转的风扇38。动力齿轮箱150配置成将LP轴36的旋转速度逐步降低到对于风扇38更加高效的旋转速度。

由于涡扇发动机10是齿轮传动的涡扇发动机，该涡扇发动机10还包括机械地联接到动力齿轮箱150上来用于使风扇38的多个风扇叶片40旋转的风扇轴154。风扇轴154的旋转由至少部分地定位在风扇轴承油底壳158内的多个轴承156支撑。如同以上参考例如图2描述的示例性前油底壳100一样，示例性风扇轴承油底壳158配置成从润滑油循环组件122接收润滑油。另外，风扇轴承油底壳158内的润滑油配置成大体上收集在由风扇轴承油底壳158限定的收集室124中。润滑油循环组件122包括配置成去除收集在风扇轴承油底壳158的收集室124内的润滑油的清除管线128。

如同以上实施例一样，图7和8的涡扇发动机10还包括定位成与风扇轴承油底壳158直接热连通来用于去除来自包含在其中的润滑油的热量的热交换器130。

特别地参考图7的实施例，热交换器130定位在风扇轴承油底壳158的收集室124内并且配置成空气到液体热交换器。对于所绘实施例，热交换器130配置成接收来自风扇38的冷却空气流132，并进一步配置成将来自风扇轴承油底壳158内的润滑油的热量传输到这样的冷却空气流132。冷却空气流132在已经吸收了来自热交换器130内的润滑油的热量后(即，排放空气流134)被排出到核心空气流径37中。然而，在其他实施例中，热交换器130可改为配置成将这样的排放空气流134排放到任何其他合适的位置。

备选地，现在特别地参考图8的实施例，热交换器130也描绘在风扇轴承油底壳158的收集室124中。然而，对于图8的实施例而言，热交换器130配置成液体到液体热交换器130。所绘的示例性热交换器130还配置有闭环热传输系统140，诸如以上参考图4和5所述的示例性闭环热传输系统140。

此外，尽管没有绘出，但是在又其他示例性实施例中，图7和8的示例性涡扇发动机10可另外地或者备选地包括整体结合到风扇轴承油底壳158的壁中的热交换器130，以用于从包含在风扇轴承油底壳158内的润滑油去除热量。

本书面描述使用了实例来公开本发明，包括最佳模式，且还使本领域的任何技术人员能够实践本发明，包括制作和使用任何装置或系统，以及执行任何并入的方法。本发明的专利范围由权利要求限定，且可包括本领域的技术人员想到的其它实例。如果此类其它实施例包括并非不同于权利要求的书面语言的结构元件，或如果它们包括与权利要求的书面语言无实质差别的等同结构元件，则此类其它实例意图在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种航空燃气涡轮发动机，包括：

压缩机区段，其包括一个或更多个压缩机；

涡轮区段，其位于所述压缩机区段的下游，并且包括一个或更多个涡轮，所述压缩机区段和所述涡轮区段一起限定核心空气流径(37)；

油底壳，其定位在所述核心空气流径(37)内侧，以用于包含并收集润滑油；以及

热交换器(130)，其定位成与所述油底壳直接热连通，以用于从包含在所述油底壳中的所述润滑油去除热量。

2.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述油底壳是所述燃气涡轮发动机的前油底壳(100)。

3.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，还包括：

风扇(38)，且其中所述油底壳是所述燃气涡轮发动机的风扇轴承油底壳(158)。

4.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述热交换器(130)是空气到液体热交换器，并且其中所述热交换器(130)配置成接收来自所述压缩机区段的冷却空气流，并且将来自所述油底壳中的所述润滑油的热量传递至该冷却空气流。

5.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，还包括：

风扇(38)，其中所述压缩机区段与所述风扇(38)空气流连通，其中所述热交换器(130)是空气到液体热交换器，并且其中所述热交换器(130)配置成接收来自所述风扇(38)的冷却空气流，并将来自所述油底壳中的所述润滑油的热量传递至该冷却空气流。

6.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述热交换器(130)是液体到液体热交换器。

7.根据权利要求6所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述热交换器(130)配置成有闭环热传输系统(140)，并且其中所述热交换器(130)配置成将来自所述润滑油的热量传递至所述闭环热传输系统(140)内的热传输流体。

8.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述热交换器(130)整体结合到所述油底壳的壁中，或者至少部分地定位在所述油底壳内。

9.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述油底壳限定收集室(124)，且其中所述热交换器(130)至少部分地定位在所述收集室(124)内。

10.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述热交换器(130)包括至少部分地延伸穿过所述油底壳的多个通道。