[发明专利]用于调节涡轮机中油冷却的方法和装置

说明书

技术领域

本申请涉及一种用于调节油冷却的方法以及一种用于涡轮机的油冷却装置，并具体涉及一种用于调节油冷却的方法和一种用于在包括两个热交换器的涡轮机中的冷却装置。

术语“涡轮机”指所有产生驱动功率的燃气轮设备，其中尤其区别于通过高速喷射热气体为喷射推进提供必要的推力的涡轮喷气飞机，以及其中的驱动功率是由发动机轴的旋转来提供的涡轮轴发动机。例如，涡轮轴发动机用作直升机发动机。涡轮螺桨发动机(驱动螺旋桨的涡轮发动机)是用作飞机发动机的涡轮发动机。

背景技术

已知一种用于涡轮机的油冷却装置，包括与第二热交换器串联安装的第一热交换器，第一热交换器是油－空气热交换器而第二热交换器是油－燃料热交换器。

在这种类型的冷却装置中，当空气特别冷并且涡轮机以大功率运行(例如在开始期间)时，油通过第一热交换器达到非常低的温度。这样的缺点是在有必要加热燃料时反而冷却了燃料。另外，如果燃料中存在水，这些水会结冰并形成会阻塞供油回路(尤其是伺服阀)的冰晶，并且为涡轮机的可操作性带来问题。

众所周知，安装直接将第一换热器的油入口连接到第一换热器的油出口的支路，所述单元路装备有压力安全阀以便如果超压就使油通过支路转移。这种类型的压力阀构造成当第一热交换器的额定压头损失与第一热交换器的油入口和油出口之间的有效压头损失的比值低于或等于0.5时，仅允许油通过支路循环，并且这以其最大的流速(即，阀的额定压头损失是零)进行。换而言之，第一热交换器的额定压头损失为0.2Mpa(兆帕)(即2巴)时，当有效压头损失(第一热交换器的入口和出口之间的压差)大于或者等于0.4Mpa(即4巴)时阀打开。当第一热交换器受污染或者阻塞时发生这种超压。该压力阀仅作为安全阀操作以避免任何由超压导致的破坏。

然而，当空气非常冷时，该压力安全阀不会打开。油流经第一热交换器并达到特别冷的温度以至于不允许对燃料进行必要的加热。

发明内容

本发明的一个目的在于至少大体上纠正上述不足之处。

本发明通过提出一种用于在涡轮机油冷却装置内调节油冷却的方法来实现该目的，该油冷却装置包括：与第二热交换器串联安装的第一热交换器，该第一热交换器为油－空气热交换器而第二热交换器为油－燃料热交换器，每个热交换器具有油入口和油出口；直接将第一热交换器的油入口连接到第一热交换器的油出口的支路；以及调节流经支路的油流量的流量调节器，其中当油温低于或等于包含在70℃(七十摄氏度)到90℃(九十摄氏度)之间(优选地等于约80℃(八十摄氏度))的预设温度时，使用流量调节器允许油流经支路。

当然，在冷却装置中，由于第一和第二热交换器放置在闭合的油路内，关于回路中相对于油冷却装置内的油流动的方向(油从上游向下游流通)的参照点，第一热交换器可放置在第二热交换器的上游或者下游。

因此可以理解，当油具有低于预设温度的温度时，致动流量调节器从而油优先地流经支路。和已知的现有技术不同，由于油不需要达到能够通过支路的预设动压力，因为所达到的使第一阀动作的动压力避免了无论如何都有一部分油通过第一热交换器。因此，通过使取决于温度的流量调节器动作，不对油施加压力约束，这保证了油优先地流经支路而不是流经第一热交换器，后者对油流量所具有的阻力大于支路和流量调节器(例如，装备有开阀的管道)所具有的阻力。

发明人惊喜地注意到，只有当油温变得高于预设温度时，燃料才不需要优先地用于加热。换而言之，发明人惊喜地注意到，只有当油温低于预设温度时，燃料必须优先地用于加热(即，允许油流经支路)。

较佳地是，当油温低于预设温度时，控制流量调节器使得其压头损失小于或者等于0.2Mpa(即2巴)，优选是0.1Mpa(即1巴)，从而95％以上的油流经支路而低于5％的油流经第一热交换器。这种构造特别有利，并且使得能够保证当油温低于预设温度时不借助第一热交换器来冷却油。

有利地是，当第一热交换器的额定压头损失与第一热交换器的油入口和油出口之间的有效压头损失的比值低于或者等于包含在0.7到0.9之间(优选地是等于约0.8)的预设比值时，也允许油流经支路。

回想起在液压回路中，压头损失相当于所述回路两点之间的压力差。压头损失表示流体在这两点之间流通所遇到的阻力。

同样地，回想起当参数的值相当于建立者提供的理论值时被称为“额定的”。例如，热交换器0.2Mpa的额定压头损失是指，所述热交换器设计成当所述热交换器的入口和出口之间的压头损失是0.2Mpa时正确地运转(即最佳热交换)，或者换而言之在正常运转时其产生0.2Mpa的压头损失。