CZ202226A3 - Chladící zařízení pro výkonové prvky řídicí jednotky turbínového motoru - Google Patents

Abstract

Chladící zařízení pro výkonové prvky řídicí jednotky turbínového motoru, které je uloženo v krytu (10), který je součástí skříně (2),ve které je uspořádaná řídící elektronika motoru (3), pohon palivového čerpadla a skříň (2) obsahuje i palivovou komoru (14), která ji tvarově doplňuje na krabicový tvar, a která je oddělená, je však součástí skříně (2), přičemž v palivové komoře (14) je uspořádáno palivové čerpadlo (8) a naproti palivové komoře (14) je uspořádaná úložná plocha (12) pro elektronickou řídící jednotku (5), jejíž součástí jsou výkonové prvky (6) a na nich je uspořádaná deska plošných spojů (7) a z druhé strany úložné plochy (12) jsou jako součást skříně (2) uspořádána žebra (9), jakožto chladící elementy, přičemž z vnějšku jsou žebra (9) uzavřena krytem (10) a mezi žebry (9) a krytem (10) je vytvořen prostor (15) pro palivo a skříň (2) je opatřena přívodem (11) a výstupem pro paliva.

Description

Chladicí zařízení pro výkonové prvky řídicí jednotky turbínového motoru

Oblast techniky

Vynález se týká chlazení výkonových prvků elektroniky pro řízení turbínového motoru.

Dosavadní stav techniky

Výkonová elektronika systému řízení turbínového motoru a výkonová elektronika měniče pro dodávku elektrické energie na palubu letounu je zpravidla chlazena nasávaným vzduchem. Při provozu v podmínkách vysoké rychlosti letu, kdy je Machovo číslo nad hodnotou 0,5, zejména v případě horkých klimatických podmínek, není dostatečná diference mezi teplotou nasávaného vzduchu a povrchovou teplotou výkonových prvků elektroniky, která by zajistila chlazení výkonových prvků elektroniky. To může vést k omezování výkonu výkonové elektroniky. Chlazení vyžadují výkonové prvky, tranzistory typu MOSFET elektroniky výkonového měniče a driveru čerpadla paliva.

Navíc, palivové čerpadlo turbínového motoru bývá v případě mechanického náhonu umístěno na redaktoru, nebo je poháněno přímo od hřídele rotoru. V případě elektrického pohonu bývá čerpadlo propojeno s řídicí elektronikou kabelem a konektory. Elektrické čerpadlo i propojovací kabeláž je pak nutno chránit proti účinkům okolních vlivů, jako je rušení a zamezit nepřípustnému vyzařování do okolí.

Cílem vynálezu je představit chladicí zařízení výkonových prvků elektroniky pro řízení turbínového motoru a výkonového měniče, které by zajistilo účinné chlazení a zároveň by odstranilo výše uvedené nedostatky palivového čerpadla bez nutnosti stínění, při omezení elektromagnetického vyzařování do okolí.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje chladicí zařízení pro výkonové prvky řídicí jednotky turbínového motoru podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že je uloženo v krabici, uspořádané vně skříně a vymezené úložnou deskou, která je součástí skříně, stěnami a víkem, a že je tvořeno žebry, jakožto chladicími elementy uspořádanými na úložné desce uvnitř krabice, přičemž výkonové prvky řídicí jednotky jsou uspořádány na úložné desce směrem dovnitř skříně a přičemž mezi žebry v krabici je vytvořen prostor pro průchod paliva pro chlazení výkonových prvků řídicí jednotky.

Ve výhodném provedení je z vnitřní strany úložné plochy uspořádána rozváděči deska pro zvýšení odvodu tepla z výkonových prvků uspořádaných na ní, a teprve na výkonových prvcích je uspořádaná deska plošných spojů.

Objasnění výkresů

Vynález bude dále vysvětlen pomocí výkresů, na kterých:

obr. 1 představuje schéma části turbínového motoru s chladicím zařízením podle vynálezu;

obr. 2 je pohled dovnitř odkryté skříně;

obr. 3 je perspektivní pohled shora na detail chladicího zařízení s odkrytou krabicí;

- 1 CZ 2022 - 26 A3 obr. 4 je perspektivní pohled shora na detail chladicího zařízení zakrytého krabicí;

obr. 5 je perspektivní pohled na řez chladicím zařízením podél linie A-A z obr. 2; a obr. 6 je perspektivní pohled na řez chladicím zařízením s rozváděči deskou podél linie A-A z obr. 2.

Příklad uskutečnění vynálezu

Na obr. 1 představuje schéma části turbínového motoru s chladicím zařízením podle vynálezu, uspořádaného v rámci skříně 2, zde naznačené čárkovaným obdélníkem, způsobem, který bude komentován později. Ke skříni 2 je připojeno čerpadlo 8 v uzavřené palivové komoře 14, o které bude pojednáno později. Palivové čerpadlo 8 je napojeno na palivovou nádrž 4 a na elektronickou řídicí jednotku 5, která je v oboru označovaná jako ECU. Chladicí zařízení 1 je určeno pro chlazení elektronické řídicí jednotky 5.

Jak je vidět na obr. 2, elektronická řídicí jednotka 5 je uspořádaná na úložné ploše 12 ve skříni 2, a to směrem dovnitř skříně 2, zatímco chladicí zařízení Ije na úložné ploše 12 uspořádáno směrem dovnitř krabice 15, tedy v krabici 15, která je vymezena kromě úložné desky 12, která je součástí skříně 2, ještě stěnami 10' a víkem 10, přičemž krabice 15 je uspořádaná vně skříně 2. O tom bude pojednáno podrobně v popise obr. 5 a 6.

Poloha úložné plochy 12, v rámci skříně je také znázorněná na obr. 2. Z obr. je vidět, že čerpadlo 8 je uspořádáno v uzavřené palivové komoře 14. která ji tvarově doplňuje na krabicový tvar, a která je oddělená, je však součástí skříně 2.

Na bocích skříně 2 jsou uspořádány konektory 13 pro připojení kabeláže, tedy pro připojení na napájecí napětí z neznázoměné baterie, výstup z měniče, připojení startér-generátoru, připojení snímačů z motoru 3. Tím, že je palivová komora 14 s čerpadlem 8 integrovaná do skříně 2, odpadá externí kabeláž s konektory a současně se tím zabrání rušení indukovanému na vodičích a není nutné použít odrušovací filtry na konektorech, tedy stínění.

Ve skříni 2 je dále integrována řídicí elektronika motoru 3, tedy jeho řídicí jednotka 5. Skříň 2 rovněž obsahuje neznázoměný pohon BLDC palivového čerpadla, což je bezkartáčový stejnosměrný motor, a neznázoměný výkonový měnič AC/DC, který dodává elektrickou energii na palubu letounu, případně elektrický palivový ventil.

Směrem dovnitř skříně 2 je na úložné ploše 12 uspořádána elektronická řídicí jednotka 5, jejíž součástí jsou výkonové prvky 6 a na nich je uspořádaná deska 7 plošných spojů.

V druhém provedení na obr. 6 je mezi výkonovými prvky 6 a úložnou plochou 12 uspořádána rozváděči deska 16 pro zvýšení odvodu tepla z výkonových prvků 6 uspořádaných na ní, a teprve na výkonových prvcích 6 je uspořádaná deska 7 plošných spojů.

Na obr. 3 a 4 je vidět, že do krabice 15 je mezi tam uspořádaná žebra 9 přivedeno přes přívod 11 palivo z palivového čerpadla 8, které je napojeno na palivovou nádrž 4. Z krabice 15 je pak palivo vedeno do neznázoměného regulátoru umístěného na motoru 3. Odtud je palivo přivedeno do neznázoměné palivové rampy motoru, která rozvádí palivo k ne znázorněným palivovým tryskám. Zebra 9 mohou být součástí skříně 2 nebojsou k ní vhodným způsobem připevněna.

Na obr. 3 je perspektivní pohled shora na detail krabice 15 chladicího zařízení 1 s odkrytým víkem. Je zde vidět, že krabice 15 je tvořena kromě víka 10 i stěnami 10' a výše zmíněnou úložnou plochou, která j e součástí víka 10. Je zde vidět přívod 11 pro palivo z čerpadla 8. Dále j e zde vidět uspořádání žeber 9.

-2CZ 2022 - 26 A3

Na obr. 4 je také perspektivní pohled shora na chladicí zařízení 1 zakryté víkem 10 a omezené stěnami 10'.

Na obr. 5 je perspektivní pohled v detailu na řez chladicím zařízením 1 s elektronickou řídicí jednotkou 5 podél linie A-A z obr. 2 v prvním provedení. Skříň 2 je uspořádána v trupu motoru 3. Tento obvod je schematicky naznačen vztahovou značkou 17. Je vidět, že součástí skříně 2 je úložná plocha 12. Směrem dovnitř skříně (2) jsou na této úložné ploše 12 uspořádány výkonové prvky 6 a na nich je uspořádaná deska plošných spojů 7. Směrem dovnitř krabice 15 jsou na úložné desce 12 pro elektronickou řídicí jednotku 5 provedena žebra 9 jakožto chladicí elementy, přičemž mezi žebry 9 v krabici 15 je vytvořen prostor pro průchod paliva pro chlazení výkonových prvků 6 řídicí jednotky 5. Z krabice 15 odchází palivo do regulátoru umístěném na motoru 3.

Na obr. 6 je perspektivní pohled v detailu na řez chladicím zařízením 1 s elektronickou řídicí jednotkou podél linie A-A z obr. 2 v druhém provedení. Je vidět, že součástí skříně 2 je úložná plocha 12 a směrem dovnitř skříně 2 je na úložné ploše 12 ještě před výkonovými prvky 6 uspořádána rozváděči deska 16 pro zvýšení odvodu tepla z výkonových prvků 6 uspořádaných na ní, a teprve na výkonových prvcích 6 je uspořádaná deska 7 plošných spojů. Uspořádání chladicího zařízení 1 je stejné jako na obr. 5.

Použitím kapalinového chlazení palivem podle vynálezu oproti chlazení vzduchem se zajistí dostatečné chlazení výkonových prvků 6 elektroniky a nedochází k omezování jejich výkonu. Tak tomu je i při provozu v podmínkách vysoké rychlosti letu, kdy je Machovo číslo nad hodnotou 0,5, a to v případě horkých klimatických podmínek. Rovněž integrací palivové komory 14, ve které je uspořádáno čerpadlo 8, odpadá nutnost externí kabeláže a stínění.

Claims (2)

1. Chladicí zařízení (1) pro výkonové prvky řídicí jednotky (5) turbínového motoru (3) uspořádané ve skříni (2), kterými jsou výkonové prvky (6) s na nich uspořádanou deskou (7) plošných spojů, 5 přičemž ve skříni (2) je také uspořádáno čerpadlo (8) napojené na palivovou nádrž (4) a na elektronickou řídicí jednotku (5) v uzavřené palivové komoře (14), která skříň (2) tvarově doplňuje na krabicový tvar a která je oddělená, je však součástí skříně (2), vyznačující se tím, že je uloženo v krabici (15), uspořádané vně skříně (2) a vymezené úložnou deskou (12), kteráje součástí skříně (2), stěnami (10') a víkem (10), a že je tvořeno žebry (9), jakožto chladicími elementy uspořádanými ίο na úložné desce (12) uvnitř krabice (15), přičemž: výkonové prvky řídicí jednotky (5) jsou uspořádány na úložné desce (12) směrem dovnitř skříně (2); a mezi žebry (9) v krabici (15) je vytvořen prostor pro průchod paliva pro chlazení výkonových prvků (6) řídicí jednotky (5).

2. Chladicí zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že z vnitřní strany úložné plochy (12) je uspořádána rozváděči deska (16) pro zvýšení odvodu tepla z výkonových prvků (6) uspořádaných 15 na ní, a teprve na výkonových prvcích (6) je uspořádaná deska (7) plošných spojů.