用于径向管状换热器的方法及系统的制作方法_2

文档序号:9522119阅读:来源:国知局
组件的示意图。
[0026]图2为环形旁通导管的轴向视图。
[0027]图3为图2中所示的环形旁通导管的透视图。
[0028]图4为图2和3中所示的换热器节段的单管组的视图。
[0029]图5为图2和3中所示的换热器节段的单管组的一部分的视图。
[0030]图6为包括U形通道入口集管和U形通道出口集管的换热器节段的透视图。
[0031]图7为定位在图1中所示的旁通导管内的换热器节段的透视图。
[0032]图8为示出图1中所示的旁通导管内的多个换热器节段安装件的透视局部断面视图。
[0033]图9为可与图1中所示的旁通导管一起使用的换热器节段的另一个实施例的透视图。
[0034]图10为可与图9中所示的换热器节段一起使用来形成图1中所示的径向管状导管换热器的旁通导管的另一个实施例的透视图。
[0035]尽管各种实施例的特定特征可在一些附图中示出而在其它附图中未示出,但这仅为了方便。任何附图的任何特征可与任何其它附图的任何特征组合提到和/或要求权利。
[0036]除非另外指出,本文提供的附图意在示出本公开的实施例的特征。这些特征被认作是适用于包括本公开的一个或更多个实施例的多种系统。就此而言,附图不意在包括实践本文公开的实施例所需的由本领域的技术人员已知的所有常规特征。
【具体实施方式】
[0037]以下详细描述经由实例而非经由限制示出了本公开的实施例。构想出的是,本公开具有使用构造成在导管、管、流体流动路径或其它流体管道内操作的径向管式换热器的热管理的分析和方法实施例的普通应用。
[0038]本公开的实施例提供了集成到旁通导管组件中的重量轻且共形的换热器解决方案。其它实施例提供了安装在任何流动路径内的换热器,如,但不限于排气流、导管、管线、容积或箱。安装板布置提供了凹穴腔,以将从集成仓室给送的流体分送到用于热交换的独立管状蛇线布置。有螺栓和密封的板布置允许换热器单元的模块组件和硬钎焊管接头的模块化制造。蛇线构造以可变的弯曲比封装串联的管,以允许共面管布置,这最小化了内部和外部的压降。
[0039]该构造将进入流体分送到凹穴仓室板中,该凹穴仓室板通过围绕旁通导管分布的一系列孔螺栓连接于旁通导管。凹穴仓室板密封以最小化系统流体泄漏,并且将流体分送到独立的径向管状蛇线布置。可变的管弯曲布置允许多个管封装在相同平面上,并且保留管壁到管壁的间距。第二凹穴仓室板提取和组合蛇线下游的流体。
[0040]径向管状导管换热器设计容许将换热器蛇线布置有效集成到现有的旁通导管中。旁通导管的现有结构用作换热器分送集管和歧管。旁通导管的双重功能消除了对换热器上的冗余集管的需要。这导致了重量节省,并且释放了附加换热区域的空间,或最小化了换热器体积。设计的模块性质允许以单独的模块制造硬钎焊接头,该单独的模块接着变为螺栓连接于整个组件。
[0041 ] 以下描述提到了附图,在该附图中,在没有相反的表述的情况下,不同附图中的相同数字表示相似的元件。
[0042]图1为具有纵轴线11的示例性燃气涡轮发动机组件10的示意图。燃气涡轮发动机组件10包括风扇组件12,以及芯部燃气涡轮发动机13。芯部燃气涡轮发动机包括高压压缩机14、燃烧器16和高压涡轮18。在示例性实施例中,燃气涡轮发动机组件10还可包括低压涡轮20。风扇组件12包括从转子盘26沿径向向外延伸的一排风扇叶片24。发动机10具有进气侧28和排气侧30。
[0043]在操作中,空气流过风扇组件12,并且由空气流分流器44分成第一部分50和第二部分52。空气流的第一部分50导送穿过压缩机14,其中空气流被进一步压缩并且输送至燃烧器16。来自燃烧器16的热燃烧产物(图1中未示出)用于驱动涡轮18和20,并且因此产生发动机推力。燃气涡轮发动机10还包括旁通导管40,其用于使从风扇组件12排出的空气流的第二部分52围绕芯部燃气涡轮发动机13旁通。更具体而言,旁通导管40在风扇外壳或护罩42的内壁54与分流器44的外壁56之间延伸。
[0044]在示例性实施例中,旁通导管40包括一个或更多个径向管状管式换热器60,其可定位在燃气涡轮发动机组件10中的前方位置62、燃气涡轮发动机组件10中的中间位置64,或燃气涡轮发动机组件10的后方位置66。在示例性实施例中,换热器60构造为逆流换热器。在各种其它实施例中,换热器60构造为平行流换热器。
[0045]图2为环形旁通导管100如旁通导管40(图1中所示)的轴向视图。图3为环形旁通导管100的透视图。在示例性实施例中,环形旁通导管100包括纵轴线11,其在该视角中延伸入和延伸出纸。模块化径向管状管式换热器60包括多个换热器节段106,其至少部分地围绕环形旁通导管1000的内表面108周向地延伸。流体流路径109沿轴向延伸穿过环形旁通导管100。
[0046]图4为换热器节段106 (图2和3中所示)的单管组300的视图。在示例性实施例中,为了清楚起见,管组300示为具有四个独立的管302,304,306和308。在各种实施例中,管组300可具有嵌在一起的任何数量的独立管。管302,304,306和308所有都位于相同平面中,并且从上游集管端部310延伸至下游集管端部312。管302,304,306和308中的各个限定从上游集管(图4中未示出)到下游集管(图4中未示出)的单个流导管。限定的流导管中的各个沿蛇线导管起伏。在示例性实施例中,起伏具有从上游集管端部310到下游集管端部312的恒定节距,意味着起伏之间的距离314大致相等。在各种实施例中,距离314在起伏之间变化。各个起伏的高度316可如图4中所示从上游集管端部310到下游集管端部312变化,或所有起伏可具有相等高度。此外,各个起伏由至少一个直区段318和一个弯曲区段320形成。在示例性实施例中,弯曲区段320以恒定速率弯曲180°。在各种实施例中,弯曲区段320可不以恒定速率弯曲,并且可包含直区段(未示出)。
[0047]图5为换热器节段106(图2和3中所示)的单管组300的一部分的视图。由于管302,304, 306和308中的各个位于相同平面中,故管302,304, 306和308中的各个在弯曲区段320处具有不同的弯曲半径(图4中所示)。例如,在第一起伏402处,管302具有第一弯曲半径404,管304具有第二弯曲半径406,管306具有第三弯曲半径408,并且管308具有第四弯曲半径410。在第一起伏402处,第一弯曲半径404大于第二弯曲半径406,第二弯曲半径406大于第三弯曲半径408,第三弯曲半径408大于第四弯曲半径410。在第二起伏412处,管302具有第四弯曲半径410,管304具有第三弯曲半径408,管306具有第二弯曲半径406,并且管308具有第一弯曲半径404。
[0048]图6为包括U形通道出口集管502和U形通道入口集管504的换热器节段106的透视图。出口集管502和入口集管504中的各个包括远离相应的凹穴板508,510延伸的凸缘506。凹穴板508,510用作集管,其中它们将流体从入口分送至多个管,并且收集来自多个管的流体,并且将其引导至出口。凹穴板508,510还用作管板,其中多个管联接成形成换热器节段106。凸缘506构造成联接于内表面108(图2和3中所示)。在操作中,流体进入出口集管502,并且引导穿过管302,304, 306和308,并且通过入口集管504离开换热器节段106。换热器节段106定位在旁通导管100内,使得管302,304, 306和308位于其中的平面从大致内圆周108沿径向延伸到旁通导管100中。
[0049]图7为定位在旁通导管100内的换热器节段106的透视图。在示例性实施例中,旁通导管100包括穿过其的多个周向孔口 602。孔口 602构造成容许流体从外流体通道604流过孔口 602,并且流入出口集管502和入口集管504。在示例性实施例中,外流体通道604由联接于旁通导管100的外表面608的U形通道部件606形成。
[0050]图8为示出安装在旁通导管100内的多个换热器节段的透视局部断面视图。在示例性实施例中,沿周向间隔开的孔口的两个轴向间隔开的排702围绕旁通导管100延伸。排702的间距对应于轴向方向上的换热器节段的长度。U形通道部件606在孔口 602上方联接于旁通导管100的外表面608。凹穴板508和510可拆卸地联接于旁通导管100的内表面108。在示例性实施例中,凸缘506示为具有螺栓孔,用于便于将凹穴板508和510可拆卸地联接于内表面108。然而,可使用将凹穴板508和510可拆卸地联接于内表面108的任何方法。
[0051]图9为可与旁通导管100(图2中所示)一起使用的换热器节段800的另一个实施例的透视图。在该示例性实施例中,换热器节段800包括如以上所述的管302,304, 306和308。然而,代替联接于联接于旁通导
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