[发明专利]燃气涡轮的热电生成

说明书

本发明涉及为飞机燃气涡轮或类似物产生电力的装置。

飞机内部设备消耗的电量不可忽视。该电力通常由交流发电机产生，该交流发电机从燃气涡轮获得机械能。因此，能够在产生电力的同时不增加飞机的燃料消耗的装置是有益的。

此外，众所周知，温差电池能够在对其施加的温差作用下产生电力。

附图1示出了这样的温差电池10。其基本上由半导体结组成，该半导体接由分别掺杂为N型和P型的两个元件12和14构成。上述两个元件通过电导体16连接在一起，并分别具有形成端子18和19的电连接。通常，上述组件构成一个单元温差电池，安装在诸如支撑件20和22这样的两个电绝缘支撑件之间，该支撑件帮助将电池固定到另外的部件上。当然，多个单独的电池可以互相联合在一起。

此外，众所周知的是上述电池的效率或产量与电池的两个表面之间存在的温差直接成正比，例如，所述表面可以由绝缘支撑件20和22构成。

PCT专利申请WO 2005/017331描述了一种用于燃气涡轮发动机的热电发电机，该燃气涡轮发动机具体用于推进飞机。

上述专利申请提出了在热区周围安装环状的温差电池组，但是并没有详细说明上述温差电池组的安装条件。

不幸的是，就像上面所提到的那样，这种发电设备的效率直接依赖于热源和冷源之间的温差，温差电池就安装在所述热源和冷源之间。

本发明的一个目的是提供一种为飞机燃气涡轮或类似物产生电力的装置，该装置显著改善温差电池的效率，而不明显增加飞机的燃料消耗。

为实现该目的，上述为飞机燃气涡轮或类似物产生电力的装置包括多个温差电池，这些温差电池的一个表面环绕热源，并且特征在于冷源由在所述温差电池的另一个表面上流动的冷流体组成。

可以理解的是，在本实施方式中，施加到温差电池的冷源由冷流体流组成，由此改善了温差电池的能量效率。

在优选的第一实施方式中，电力产生系统的特征在于所述冷流体选自下列组中：用于涡轮的燃料；冷却油或润滑油；来自涡轮的压缩机的空气；冷却发动机室的空气；以及涡轮外部的空气。

可以理解的是，使用以上列举的流体，特别是使用冷却油或燃料能带来较高的冷却能力，而基本上不会引起额外的燃料消耗，因为冷却油或燃料是循环的。

在第一实施方式中，热源由涡轮的喷嘴的壁组成，该壁由废气对流加热。

在另一个实施方式中，所述系统的特征在于所述冷源由至少一个环形区域组成，冷流被引入该环形区域。所述环形区域的内壁与温差电池的支撑件接触。所述环形区域的外壁为外壳，由冷流体对流冷却。

优选地，所述装置的特征还在于环形区域同中心地交替设置，冷源和废气交替流动。温差电池设置在各个环形区域之间。

可以理解的是，通过这些环形区域以及将温差电池设置在环形区域之间，提供了逆流热交换，由此极大地改善了电力产生装置的整体效率。

更准确地说，热源由至少一个其中有(构成热流体的)废气的一部分朝向外半径螺旋流动的环形区域，以及至少一个其中有冷流体朝向内半径螺旋流动的环形区域组成。至少一个由温差电池组成的环形组件同中心地安装，使得组件的一个表面与冷流体接触，另一个表面与热流体接触，由此构成圆柱形逆流热交换器。

本发明还提供本发明的电力产生装置的用途，其用于电力驱动燃气涡轮的附件，诸如全权限数字电子控制器(FADEC)或由电机驱动的泵。

最后，本发明提供一种直升机涡轮发动机，其包括本发明的电力产生装置。该装置的温差电池优选地安装在涡轮发动机的废气喷嘴上。

通过阅读下面对作为非限制性例子提供的若干实施方式进行的描述，可以更好地理解本发明的特征和优点。

以下附图在描述中被引用：

图1示出了适用于本发明的温差电池的一种可能的实施方式；

图2为适于安装电力产生装置的飞机燃气涡轮的纵截面的半视图；

图3示出了电力产生装置的第一实施方式；

图4示出了电力产生装置的第一变异实施方式；

图5A为飞机燃气涡轮的喷嘴的透视图，该喷嘴安装有热交换器，以改善电力产生装置的整体效率；

图5B为沿图5A中的箭头VB观察的安装有热交换器的喷嘴的端视图；

图6为一图表，示出了燃料是如何组成冷源的。

图2以简化的方式示出了适于安装本发明的电力产生装置的飞机燃气涡轮的例子。在该图中，可以看到燃气涡轮24，及其压缩机壳体26，高压涡轮壳体28，自由涡轮壳体30，以及出口喷嘴32。还可以看到燃气涡轮的自由涡轮的轴34。