用于径向管状换热器的方法及系统的制作方法
【专利说明】用于径向管状换热器的方法及系统
[0001]相关申请的交叉引用
该非临时申请在35 U.S.C.§ 119 (e)下请求享有2014年6月30日提交的题为"METHOD AND SYSTEM FOR RADIAL TUBULAR HEAT EXCHANGERS〃的美国临时专利申请第62/019171号的优先权的权益，该申请通过引用以其整体并入本文中。
[0002]关于联邦政府资助研发的声明
如由合同号FA8650-09-D-2922的条款提供的，美国政府对本申请有一定权利。
技术领域
[0003]本说明书涉及换热器，并且更具体地涉及用于沿径向定向的周向换热器的方法及系统。
【背景技术】
[0004]燃气涡轮发动机典型地包括入口、风扇、低压和高压压缩机、燃烧器，以及至少一个涡轮。压缩机压缩空气，该空气导送至其中其与燃料混合的燃烧器中。混合物接着点燃用于生成热燃烧气体。燃烧气体导送至(多个)涡轮，其从燃烧气体提取能量，用于对(多个)压缩机供能，以及产生有用功来推进飞行中的飞行器，或对负载供能，如，发电机。
[0005]在发动机操作期间，产生了显著的热，其将发动机系统的温度升高到不可接受的水平。润滑系统用于便于润滑燃气涡轮发动机内的构件。润滑系统构造成将润滑流体导送至燃气涡轮发动机内的各种轴承组件。在操作期间，热传递至润滑流体，因为热通过构件像轴承和密封件在发动机内的滑动和滚动摩擦来生成。
[0006]燃气涡轮发动机通常连同其它系统使用，如，由燃气涡轮发动机供能的飞行器中使用的系统。这些系统中的一些需要冷却来除去热，用于改进的舒适或可操作性。例如，飞行器的加压舱通常需要从空气除去热，该空气从发动机放气输送至舱用于可居住性和舒适。
[0007]为了便于降低飞行器流体的操作温度，如但不限于润滑流体和放出空气，至少一种已知的燃气涡轮发动机使用常规换热器，其设置在导送穿过发动机的空气流中，允许空气穿过其来冷却在其内循环的流体。
【发明内容】
[0008]在一个实施例中，一种换热器组件包括一个或更多个弓形换热器节段，其中一个或更多个换热器节段中的各个包括入口集管，其构造成围绕流体流导管的内表面的圆周的至少一部分沿周向延伸，以及出口集管，其构造成围绕沿穿过流体流导管的流体流的方向与入口集管沿轴向间隔开的部分沿周向延伸。换热器组件还包括在入口集管与出口集管之间延伸的第一蛇线换热器管。蛇线换热器管包括一系列流动路径节段，其具有由管的弯曲半径限定的逐渐变化的方向，使得穿过蛇线换热器管的流动的方向在入口集管与出口集管之间反向，并且第二蛇线换热器管在入口集管与出口集管之间延伸，第二蛇线换热器管与第一蛇线换热器管共面。
[0009]在另一个实施例中，一种组装模块化径向管式换热器的方法，包括形成一个或更多个弓形换热器节段，其中各个换热器节段通过将多个蛇线换热器管的第一端部联接于第一集管来部分地形成换热器节段组件来形成，换热器管布置成共面换热器管的组，以及将多个蛇线换热器管的第二端部联接于第二集管来形成换热器节段。该方法还包括将一个或更多个换热器节段中的各个联接于流体流导管的内表面，一个或更多个换热器中的各个与延伸穿过流体流导管的两排孔口轴向地对准，各排孔口包括多个沿周向间隔开的孔口。
[0010]在又一个实施例中，燃气涡轮发动机包括芯部燃气涡轮发动机，其具有旋转轴线、大致外接芯部燃气涡轮发动机的风扇外壳，以及定位在风扇外壳内的换热器组件。换热器组件包括一个或更多个弓形换热器节段，其中一个或更多个换热器节段中的各个包括入口集管，其构造成围绕流体流导管的内表面的圆周的至少一部分沿周向延伸，以及出口集管，其构造成围绕沿穿过流体流导管的流体流的方向与入口集管沿轴向间隔开的部分沿周向延伸。换热器组件还包括在入口集管与出口集管之间延伸的第一蛇线换热器管，其中蛇线换热器管包括一系列流动路径节段，其具有由管的弯曲半径限定的逐渐变化的方向，使得穿过蛇线换热器管的流动的方向在入口集管与出口集管之间反向。换热器组件还包括在入口集管与出口集管之间延伸的第二蛇线换热器管，第二蛇线换热器管与第一蛇线换热器管共面。
[0011]技术方案1.一种换热器组件(60)，包括:
一个或更多个弓形换热器节段(106)，所述一个或更多个换热器节段(106)中的各个包括:
入口集管(504)，其构造成围绕流体流导管(109)的内表面(108)的圆周的至少一部分沿周向延伸；
出口集管(502)，其构造成围绕所述流体流导管(109)的内表面(108)的圆周的至少一部分沿周向延伸，并且沿穿过所述流体流导管(109)的流体流的方向与所述入口集管(504)沿轴向间隔开；
在所述入口集管(504)与所述出口集管(502)之间延伸的第一蛇线换热器管，所述蛇线换热器管包括一系列流动路径节段，其具有由所述管的弯曲半径限定的逐渐改变的方向，使得穿过所述蛇线换热器管的流动的方向在所述入口集管(504)与所述出口集管(502)之间反向；以及
在所述入口集管(504)与所述出口集管(502)之间延伸的第二蛇线换热器管，所述第二蛇线换热器管与所述第一蛇线换热器管共面。
[0012]技术方案2.根据技术方案1所述的换热器组件(60)，其特征在于，所述一个或更多个弓形换热器节段(106)的第一节段构造成联接于所述一个或更多个弓形换热器节段
(106)的第二节段。
[0013]技术方案3.根据技术方案1所述的换热器组件(60)，其特征在于，所述一个或更多个弓形换热器节段(106)的第一节段的所述入口集管(504)的端部构造成联接于所述一个或更多个弓形换热器节段(106)的第二节段的所述入口集管(504)的互补端部。
[0014]技术方案4.根据技术方案1所述的换热器组件￠0)，其特征在于，所述一个或更多个弓形换热器节段(106)的第一节段的所述出口集管(502)的端部构造成联接于所述一个或更多个弓形换热器节段(106)的第二节段的所述出口集管(502)的互补端部。
[0015]技术方案5.根据技术方案1所述的换热器组件(60)，其特征在于，所述入口集管(504)和所述出口集管(502)中的至少一个包括大体上圆形的歧管。
[0016]技术方案6.根据技术方案1所述的换热器组件(60)，其特征在于，所述入口集管(504)和所述出口集管(502)中的至少一个包括具有U形截面、沿第一轴向方向延伸的第一凸缘和沿第二相反轴向方向延伸的第二凸缘的通道。
[0017]技术方案7.根据技术方案6所述的换热器组件(60)，其特征在于，所述一个或更多个弓形换热器节段(106)构造成使用所述凸缘联接于所述流体流导管(109)的内表面(108)。
[0018]技术方案8.根据技术方案6所述的换热器组件￠0)，其特征在于，所述通道构造成从延伸穿过所述流体流导管(109)的孔口接收流体流。
[0019]技术方案9.根据技术方案1所述的换热器组件￠0)，其特征在于，所述第一蛇线换热器管的弯曲半径为不同于所述第二蛇线换热器管的弯曲半径的半径，以容许所述第一换热器管和所述第二换热器管以共面对准来嵌套。
[0020]技术方案10.—种组装模块化径向管式换热器￠0)的方法，所述方法包括: 形成一个或更多个弓形换热器节段(106)，各个换热器节段通过以下形成:
将一个或更多个蛇线换热器管的第一端部联接于第一集管来部分地形成换热器节段组件，所述换热器管布置成共面换热器管的组；以及
将所述一个或更多个蛇线换热器管的第二端部联接于第二集管来形成所述换热器节段；以及
将所述一个或更多个换热器节段(106)中的各个联接于流体流导管(109)的内表面
(108)，所述一个或更多个换热器节段(106)中的各个与延伸穿过所述流体流导管(109)的两排孔口轴向地对准，各排孔口包括多个沿周向间隔开的孔口。
[0021]技术方案11.根据技术方案10所述的方法，其特征在于，将多个蛇线换热器管的第一端部联接于第一集管包括将多个蛇线换热器管的第一端部联接于第一 U形凹穴板，所述凹穴板包括外接所述凹穴板的凸缘。
[0022]技术方案12.根据技术方案10所述的方法，其特征在于，将多个蛇线换热器管的第一端部联接于第一集管包括将多个蛇线换热器管的第一端部联接于第一大体上圆形的管集管。
[0023]技术方案13.根据技术方案10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将一个或更多个换热器节段(106)中的各个独立地安装于所述流体流导管(109)的内表面(108)。
【附图说明】
[0024]图1-10示出了本文所述的方法和设备的示例性实施例。
[0025]图1为具有纵轴线的示例性燃气涡轮发动机