[发明专利]用于回收废气能量的系统

说明书

本发明涉及一种用于从至少一个涡轮轴发动机回收废气能量的系统(12)，该系统包括涡轮(34)、第一热交换器(44)和压气机(36)，该涡轮围绕回收轴(40)被可旋转地安装，该涡轮适于收集废气的至少一部分(14)，该废气的至少一部分被称为收集气体(14)，并且该涡轮适于使所述收集气体(14)膨胀以变成处于低于大气压力的压力的膨胀气体(42)，该第一热交换器适于使用冷源(45)来使所述膨胀气体(42)冷却，以变成冷却气体(46)，该压气机围绕所述回收轴(40)被可旋转地安装，该压气机适于将所述冷却气体(46)压缩到大气压力。

技术领域

本发明涉及一种用于从废气回收能量的系统。具体地，本发明涉及一种用于从来自于涡轮轴发动机的废气回收能量的系统，该涡轮轴发动机被安装到例如为直升机的航空器。

背景技术

包括直升机的航空器通常安装有一个或多个涡轮轴发动机，涡轮轴发动机的原理是通过燃料所被喷射到其中的气体的燃烧来驱动涡轮进行旋转。

在涡轮的出口处，已驱动涡轮进行旋转、被称为废气的燃烧气体通过废气管被排放到外部。涡轮轴发动机的循环使得废气温度为大约600℃。包含在该废气流中的理论上的热能估计为包含在于涡轮入口处被喷射的燃料中的势能的60％。

因此，尝试回收该热能中的一部分以提高涡轮轴发动机的效率是有利的。为此，提出了使得能够回收部分热能的多个解决方案，特别是使用处于涡轮轴发动机的废气管中的热交换器。该被回收的热能例如被用于在被供应到涡轮轴发动机的气体进行燃烧之前对该气体进行预加热，或者用于对来自于次级机械的气体进行再加热，为涡轮发动机或活塞机械类型的该次级机械存在于航空器中。

然而，这些解决方案导致了众多缺点。这是因为在废气管中存在热交换器导致了压力损失，该压力损失影响涡轮的运行。该热交换器可能导致污垢，该污垢影响涡轮轴发动机的性能，并且该热交换器需要合适的清洗程序，而且在发生叶片损失和叶片脱落时还导致劣化。叶片脱落是针对涡轮轴发动机的自由涡轮超速的机械保护措施。

另外，使用这种热交换器需要对涡轮轴发动机进行调整，用以与该热交换器共同运行。在使用热交换器以对给气体涡轮供给燃料的气体进行预加热的环境中，存在热交换器要求与不具有热交换器的运行点不同的发动机运行点，这意味着如果热交换器未被使用则会严重影响发动机性能。这样的不使用热交换器如果是偶然性的(由于热交换器失效)，则可能另外导致热交换器劣化和发动机不运行。

最后，废气管中的热交换器的运行方面的限制(高于或等于600℃的高温、介于4到8巴之间的压力，等等)要求对热交换器进行合适的尺寸设置(这尤其导致了该热交换器的尺寸和重量增大)以及使用能够承受这些限制的材料。然而，适于承受限制的这些材料的热传导性能总体而言较差，这降低了效率和热交换器的有效性。

发明目的

本发明的目的在于克服用于从废气回收能量的已知的系统的至少某些缺陷。

特别地，本发明目的还在于在本发明的至少一个实施例中提供一种能量回收系统，该能量回收系统不会导致影响涡轮轴发动机的运行的压力损失。

本发明目的还在于在至少一个实施例中提供一种能量回收系统，该能量回收系统的失效不会影响涡轮轴发动机的运行。

本发明目的还在于在本发明的至少一个实施例中提供一种能量回收系统，该能量回收系统可被安置就位在现有的涡轮轴发动机上。

本发明目的还在于在至少一个实施例中提供一种能量回收系统，该能量回收系统使得能够使用由具有更好的换热效率的材料制成的热交换器。

发明内容

为此，本发明涉及一种用于从来自于至少一个涡轮轴发动机的废气回收能量的系统，该系统包括：