用于燃气涡轮发动机的换热器制造技术

一种用于燃气涡轮发动机的换热器设备(40,140,240)包括：多个换热器管(48,148,248)，各个管(48,148,248)均具有第一和第二端；其中换热器管(48,148,248)以重复的模式来设置，使得各个换热器管(48,148,248)连结至至少一个其它的换热器管。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体上涉及燃气涡轮发动机，以及用于此发动机中的油冷却的方法。
技术介绍
燃气涡轮发动机通常设有用于润滑和冷却各种发动机构件(诸如轴承、变速箱、发电机等)的循环油系统。在操作中，油吸收大量热，热必须排到外部环境，以便将油保持在可接受的温度下。发动机设计发展成将排出的热量在增长。用于燃气涡轮发动机的已知油冷却系统通常包括一个或更多个空气与油的换热器，称为\空气冷却的油冷却器\或\ACOC\，且还可包括空气与空气换热器。这些换热器可能是重的，且具有高阻力，且可能需要特殊的入口和出口导管及大而重的支架。高重量部分地归因于现有设计使用重的、高强度合金的需要，且归因于其中结构和热功能单独解决的设计。此外，这些换热器用于挑战性环境中，该环境具有可引起低周疲劳(\LCF\)问题的高温和高压，以及可引起高周疲劳(\HCF\)问题的高振动水平。因此，所需的是一种具有低重量、紧凑尺寸和良好的强度和疲劳寿命的燃气涡轮发动机换热器。
技术实现思路
该需要通过本专利技术解决，本专利技术提供了一种具有多个连结的相互支承的换热器管的换热器。根据本专利技术的一个方面，一种用于燃气涡轮发动机的换热器设备包括多个换热器管，各个管均具有第一端和第二端；其中换热器管以重复的模式来设置，使得各个换热器管连结到至少一个其它的换热器管上。根据本专利技术的另一方面，各个换热器管在两个或更多个位置处连结到其它换热器管上。根据本专利技术的另一方面，各个换热器管在三个位置处连结到其它换热器管上。根据本专利技术的另一方面，相邻换热器管之间的接头由换热器管的相互共用的壁部分限定。根据本专利技术的另一方面，该设备还包括流体歧管，其中各个换热器管的第一端和第二端与流体歧管流体连通地连接。根据本专利技术的另一方面，流体歧管包括至少一个入口通道和至少一个出口通道，以及各个换热器管的第一端连接到入口通道上，且各个换热器管的第二端连接到出口通道上。根据本专利技术的另一方面，入口和出口通道与彼此间隔开；各个换热器管均具有带有第一和第二端的浅S形；各个换热器管的第一端连接至入口通道；以及各个换热器管的第二端连接至出口通道。根据本专利技术的另一方面，各个换热器管均包括直的中心部分，以及彼此相对弯曲的第一端弯曲部和第二端弯曲部。根据本专利技术的另一方面，换热器管组合成对，各对换热器管均相互连结且形成X形。根据本专利技术的另一方面，各个换热器管均将具有在其中的至少一个弯曲部。根据本专利技术的另一方面，各个换热器管均具有包括由横向桥接件互连的两个间隔开的、平行的腿部的形状。根据本专利技术的另一方面，各个腿部均包括第一竖直节段、轴向节段，以及第二竖直节段。根据本专利技术的另一方面，各个换热器管的桥接件连结到相邻换热器管的腿部上。根据本专利技术的另一方面，换热器管布置成间隔开的两排，其中成排的换热器管设置成与参考轴线成镜像锐角。根据本专利技术的另一方面，第一排的换热器管与第二排的换热器管联锁。根据本专利技术的另一方面，换热器管中的至少一个的外表面包括面积增大的结构。根据本专利技术的另一方面，面积增大的结构由不同于至少一个换热器管的材料制成。根据本专利技术的另一方面，限定在换热器管之间的通道沿选择的流动方向具有大致恒定的流动面积。附图说明本专利技术可连同附图参照以下描述来最佳地理解，在附图中：图1为结合根据本专利技术的方面构成的换热器系统的燃气涡轮发动机的示意性截面视图；图2为根据本专利技术的方面构造的单个换热器管的透视图；图3为两个图2中所示的换热器管的透视图；图4为三个图3中所示的换热器管的透视图；图5为图2中所示的换热器管的阵列的透视图；图6为以备选布置的两个图2中所示的换热器管的透视图；图7为四个图6中所示的换热器管的透视图；图8为图6中所示的换热器管的阵列的透视图；图9为根据本专利技术的方面构成的两个备选换热器管的透视图；图10为四个图9中所示的换热器管的透视图；图11为六个图9中所示的换热器管的透视图；图12为图9中所示的换热器管的阵列的透视图；以及图13为结合面积增大结构的热传递管的示意性截面视图。图解10 燃气涡轮发动机11 纵向中心线或轴线12 壳14 风扇16 增压器18 压缩机20 燃烧器22 高压涡轮24 以及低压涡轮24 低压涡轮26 外轴28 内轴32 旁通导管40 换热器42 流体歧管44 入口通道46 出口通道48 换热器管50 腿部51 管壁52 第一端53 外表面54 第二端56 桥接件57 环形翅片58 第一竖直节段60 轴向节段62 第二竖直节段140 换热器142 流体歧管143A 通道143B 通道144 入口通道145 空间146 出口通道148 换热器管150 腿部152 端部240 换热器244 入口通道246 出口通道248 换热器管252 第一端254 第二端256 直的中心部分258 第一端弯曲部260 第二端弯曲部。具体实施方式参看附图，其中相同的参考标号表示各种附图各处的相同元件，图1绘出了结合根据本专利技术的方面构成的换热器设备的燃气涡轮发动机10，而所示实例为高旁通涡扇发动机，本专利技术的原理还适用于其它类型的发动机，诸如低旁通、涡轮喷气等。发动机10具有纵向中心线或轴线11，以及围绕轴线11同心且沿轴线11同轴设置的外静止环形壳12。发动机10具有以串流关系布置的风扇14、增压器16、压缩机18、燃烧器20、高压涡轮22、以及低压涡轮24。在操作中，来自压缩机18的加压空气在燃烧器20中与燃料混合且点燃，从而生成燃烧气体。一些功通过高压涡轮22从这些气体获取，高压涡轮22经由外轴26驱动压缩机18。燃烧气体然后流入低压涡轮24中，低压涡轮24经由内轴28驱动风扇14和增压器16。发动机10包括风扇14排放到其中的旁通导管32。发动机10包括已知类型的系统，以用于将加压油再循环至发动机的各种部分(例如，轴承)以用于润滑和冷却。在操作中，油吸收显著的热负载，其必须随后排到外部环境中。本专利技术提供了一种用于冷却油或其它流体的换热器设备。总体来说，换热器包括多个细长的换热器管，其暴露于冷却空气流，且油循环穿过管。管连接到彼此上以形成相互自支承的结构。换热器管的许多物理构造是可能的。下文将详细论述若干实例。图2-5示出了示例性换热器40。更具体而言，图2-4示出了各种组装阶段的换热器40的部分，而图5示出了整个换热器40。换热器40包括流体歧管42，其构造成接收来自发动机10的待冷却的流体(例如，润滑油或另一液体或气体)，使其循环穿过多个换热器管(下文所述)，且使冷却流体返回来由发动机10储存或使用。在所示实例中，流体歧管42示为包括构造为并排的管路的一个或更多个入口通道44和一个或更多个出口通道46。换热器40包括多个换热器管48，其在操作中定位成暴露于箭头\F\所示的冷却流体(例如，空气)流。例如，换热器40可定位成换热器管48暴露于旁通导管32内(见1)。大体上，在图2-8中所示的实施例中，冷却流体流的总体方向F平行于流体歧管42的第一轴线或方向\A\，且垂直于流体歧管42的第二轴线或方向\B\，其中轴线A和B相互垂直于彼此。具体参看图2，各个换热器管40为在其中具有至少一个弯曲部的相对长的细长管路。作为总体原理，可指出的是，对于加至管的各个弯曲部，改善了热传递能力，同时还增大了振动自由度(\DOF\)。在所示实例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于燃气涡轮发动机的换热器设备(40,140,240)，包括多个换热器管(48, 148, 248)，各个管(48, 148, 248)均具有第一和第二端；其中所述换热器管(48, 148, 248)以重复的模式来设置，使得各个换热器管(48, 148, 248)连结至至少一个其它的换热器管。

【技术特征摘要】
2015.03.24 US 14/6663891. 一种用于燃气涡轮发动机的换热器设备(40,140,240)，包括多个换热器管(48, 148, 248)，各个管(48, 148, 248)均具有第一和第二端；其中所述换热器管(48, 148, 248)以重复的模式来设置，使得各个换热器管(48, 148, 248)连结至至少一个其它的换热器管。2. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，各个换热器管(48, 148, 248)均在两个或更多个位置处连结至其它的换热器管(48, 148, 248)。3. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，各个换热器管(48, 148, 248)均在三个位置处连结至其它的换热器管(48, 148, 248)。4. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，相邻换热器管(48, 148, 248)之间的接头由所述换热器管(48, 148, 248)的相互共用的壁部分限定。5. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括流体歧管(42,142)，其中各个换热器管(48, 148, 248)的所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：JD拉姆波，WD格斯特勒，JM科斯特卡，JW摩尔斯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US