模块化环形热交换器制造技术

提供一种环形管道，其包括用于燃气涡轮发动机的模块化环形热交换器，其中模块化环形热交换器包括呈周向相邻的布置的多个径向模块。各个径向模块包括冷却的流体入口仓室节段、多个叶片，以及冷却的流体出口仓室节段。多个叶片以周向相邻的布置构造并且限定角度空间，其在各个周向相邻的叶片之间为共形的。冷却的流体入口仓室节段、多个叶片以及冷却的流体出口仓室节段呈串联轴向流动布置，并且限定内部冷却的流体流动路径和平行于内部冷却的流体流动路径的外部冷却流体流动路径。各个径向模块还包括内环形环节段和外环形环节段。内环形环节段和外环形环节段限定多个叶片固持器。叶片固持器限定叶片、冷却的流体入口仓室节段以及冷却的流体出口仓室节段的轴向、径向以及周向位置。

Modular annular heat exchanger

An annular pipe is provided, which comprises a modular annular heat exchanger for a gas turbine engine, in which the modular annular heat exchanger comprises a plurality of radial modules arranged in a circumferential adjacent direction. Each radial module includes a cooling fluid inlet chamber segment, a plurality of blades, and a cooling fluid outlet chamber segment. Multiple blades are constructed with circumferential adjacent arrangement and limited angle space, which is conformal between adjacent blades in each circumferential direction. The cooling fluid inlet section, multiple blades and the cooling fluid outlet section are arranged in series with axial flow, and the internal cooling fluid flow path and the external cooling fluid flow path parallel to the internal cooling fluid flow path are defined. Each radial module also includes an inner ring segment and an outer ring segment. The inner annular segment and the outer annular segment limit multiple blade holders. The blade holder defines the axial, radial and circumferential positions of the blade, the inlet section of the cooling fluid and the outlet section of the cooling fluid.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】模块化环形热交换器
本专利技术大体上涉及一种燃气涡轮发动机，并且更具体而言，涉及一种用于冷却高压热放出空气的燃气涡轮发动机的风扇管道中的热交换布置。
技术介绍
许多商用飞行器燃气涡轮发动机采用从芯部发动机压缩机放出的高压热空气，用于由飞行器上的不同系统使用。具体而言，高压空气被飞行器上的各种任务(如防冰和客舱冷却)需要。然而，在空气的使用之前，空气的温度必须根据各个特定任务的要求降低到合理的水平。使高压压缩机放出空气冷却的一种当前方法在于从嵌入在发动机壳内的发动机风扇管道抽取或放出空气。来自风扇管道的较冷的放出空气和来自芯部发动机压缩机的高压较热的放出空气接着穿过热交换器，其中较热的高压空气将其热能中的一些放出至较冷的风扇管道放出空气。热交换过程的使用为必要的，尽管用于实现热传递的当前系统过于复杂。在一个系统中，采用精细的管子布局，以使高压放出空气经过至飞行器并且将较冷的风扇管道放出空气发送至热交换器的地点。当较冷的风扇管道放出空气到达热交换器并且执行其冷却任务时，由于因管子的各种弯曲和转向而产生的摩擦损失，故其损失其压力(潜在推力)的大部分。在从热交换器离开之后，风扇管道放出空气从飞行器结构在机外排放，具有可忽略的推力益处。风扇管道放出空气推力损失对发动机特定燃料消耗的影响为显著的。此外，过度复杂的放出空气管子显著地增加飞行器重量。因此，仍然需要对用于执行热传递操作的布置的改进，这将避免现有技术所经历的风扇管道放出空气损失。
技术实现思路
本专利技术的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或者可从描述为明显的，或者可通过本专利技术的实践学习。大体上提供一种环形管道，其包括用于燃气涡轮发动机的模块化环形热交换器。在一个实施例中，模块化环形热交换器包括呈周向相邻的布置的多个径向模块。各个径向模块包括冷却的流体入口仓室节段、多个叶片，以及冷却的流体出口仓室节段。多个叶片以周向相邻的布置构造并且限定角度空间，其在各个周向相邻的叶片之间为共形的。冷却的流体入口仓室节段、多个叶片以及冷却的流体出口仓室节段呈串联轴向流动布置，并且限定内部冷却的流体流动路径和平行于内部冷却的流体流动路径的外部冷却流体流动路径。各个径向模块还包括内环形环节段和外环形环节段。内环形环节段和外环形环节段限定多个叶片固持器。叶片固持器限定叶片、冷却的流体入口仓室节段以及冷却的流体出口仓室节段的轴向、径向以及周向位置。还大体上提供一种用于燃气涡轮发动机的环形管道。在一个实施例中，环形管道包括冷却的流体入口仓室、多个叶片以及冷却的流体出口仓室。冷却的流体入口仓室包括呈周向相邻的布置的多个冷却的流体入口仓室节段，在各个冷却的流体入口仓室节段之间限定周向空间。多个叶片以周向相邻的布置构造并且限定角度空间，该角度空间在各个周向相邻的叶片之间为近似均匀的。冷却的流体出口仓室包括呈彼此周向相邻的布置的多个冷却的流体入口仓室节段，并且在各个冷却的流体出口仓室节段之间限定周向空间。冷却的流体入口仓室节段、多个叶片以及冷却的流体出口仓室节段呈串联轴向流动布置，并且限定内部冷却的流体流动路径和至少部分地平行于内部冷却的流体流动路径的外部冷却流体流动路径。环形管道还包括内环形环和外环形环，它们均限定多个叶片固持器。内环形环包括至少第一内环形环节段和第二内环形环节段，它们呈周向相邻的布置，限定内直径周向间隙。外环形环包括至少第一外环形环节段和第二外环形环节段，它们呈周向相邻的布置，限定外直径周向间隙。叶片固持器限定叶片、冷却的流体入口仓室以及冷却的流体出口仓室的轴向、周向以及径向向内和径向向外位置。叶片固持器还限定第一内环形环节段和第二内环形环节段的轴向、周向以及径向位置，该第一内环形环节段和该第二内环形环节段限定内直径周向间隙。环形管道还包括安装组件。安装组件包括定位在第一内环形环节段上的第一销壳体、定位在第二内环形环节段上的第二销壳体，以及多个销。还大体上提供一种燃气涡轮发动机，其在一个实施例中包括环形管道和销固持器。销固持器定位在沿轴向邻近于环形管道的安装组件的第一销壳体和第二销壳体的发动机构件上。本专利技术的这些及其它的特征、方面和优点将参照以下描述和所附权利要求变得更好理解。并入在本说明书中并且构成本说明书的部分的附图示出了本专利技术的实施例，并且连同描述用于阐释本专利技术的原理。附图说明包括针对本领域技术人员的其最佳模式的本专利技术的完整且开放的公开在参照附图的说明书中阐述，在该附图中：图1示出根据本公开的一个实施例的示例性模块化环形热交换器的透视图；图2示出根据本公开的一个实施例的示例性模块化环形热交换器的侧视图；图3示出根据本公开的一个实施例的示例性供给器仓室节段的透视图；图4示出图3的示例性供给器仓室节段的侧视图；图5示出根据本公开的一个实施例的示例性叶片仓室节段的透视图；图6示出图5的示例性叶片仓室节段的侧视图；图7示出根据本公开的一个实施例的示例性叶片的透视图；图8示出图7的示例性叶片的侧视图；图9示出根据本公开的一个实施例的示例性外部叶片容纳环节段和内部叶片容纳环节段的透视图；图10示出图9的示例性外部叶片容纳环节段和内部叶片容纳环节段的侧视图；图11示出根据本公开的一个实施例的示例性叶片固持器的侧视图；图12示出根据本公开的一个实施例的与叶片的示例性实施例组合的图11的示例性叶片固持器的透视图；图13示出根据本公开的一个实施例的包括模块化环形热交换器的示例性实施例的环形管道的示例性实施例的透视图；图14示出图13的环形管道的示例性实施例的径向模块的透视图；图15示出根据本公开的一个实施例的安装组件的示例性实施例的透视图；图16示出图15的示例性安装组件的销固持器的示例性实施例的透视图；图17示出根据本公开的一个实施例的示例性安装组件附接接口的透视图；以及图18示出根据本公开的一个实施例的可包括示例性环形管道的燃气涡轮发动机的实施例的截面视图。附图标记在本说明书和附图中的重复使用旨在表示本专利技术的相同或类似的特征或元件。具体实施方式现在将详细参照本专利技术的实施例，其一个或更多个实例在附图中示出。各个实例经由阐释本专利技术提供，而不限制本专利技术。实际上，对本领域技术人员而言将显而易见的是，可在本专利技术中作出各种改型和变型，而不脱离本专利技术的范围或精神。例如，示为或描述为一个实施例的部分的特征可与另一个实施例一起使用以产生又一个实施例。因此，意图是，本专利技术覆盖归入所附权利要求和它们的等同物的范围内的此类改型和变型。如本文中使用的，用语"第一"、"第二"和"第三"可以可互换地使用，以将一个构件与另一个区分开，并且不旨在表示独立构件的位置或重要性。用语"上游"和"下游"是指相对于流体通道中的流体流的相对方向。例如，"上游"是指流体流自的方向，而"下游"是指流体流至的方向。如本文中使用的，“流体”可为气体或液体。本途径不受所使用的流体的类型限制。在优选的应用中，冷却流体为风扇或低压压缩机空气，并且冷却的流体为来自高压压缩机的放出空气。然而，本途径可用于其它类型的液态和气态流体，其中冷却的流体和冷却流体为相同的流体或不同的流体。冷却的流体和冷却流体的其它实例包括空气、液压流体、燃料、油、燃烧气体、制冷剂、制冷剂混合物、用于冷却航空电子设备或其它飞行器电子系统的介电流体、水、水基化合物、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环形管道，其包括用于燃气涡轮发动机的模块化环形热交换器，所述模块化环形热交换器包括：多个径向模块，其呈周向相邻的布置，其中各个径向模块包括：冷却的流体入口仓室节段；多个叶片，其以周向相邻的布置构造并且限定角度空间，所述角度空间在各个周向相邻的叶片之间为共形的；冷却的流体出口仓室节段，其中所述冷却的流体入口仓室节段、所述多个叶片以及所述冷却的流体出口仓室节段呈串联轴向流动布置，并且限定内部冷却的流体流动路径和平行于所述内部冷却的流体流动路径的外部冷却流体流动路径；内环形环节段；以及外环形环节段，其中所述内环形环节段和所述外环形环节段限定多个叶片固持器，所述叶片固持器限定所述叶片、所述冷却的流体入口仓室节段以及所述冷却的流体出口仓室节段的轴向、径向以及周向位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.01 US 15/2006861.一种环形管道，其包括用于燃气涡轮发动机的模块化环形热交换器，所述模块化环形热交换器包括：多个径向模块，其呈周向相邻的布置，其中各个径向模块包括：冷却的流体入口仓室节段；多个叶片，其以周向相邻的布置构造并且限定角度空间，所述角度空间在各个周向相邻的叶片之间为共形的；冷却的流体出口仓室节段，其中所述冷却的流体入口仓室节段、所述多个叶片以及所述冷却的流体出口仓室节段呈串联轴向流动布置，并且限定内部冷却的流体流动路径和平行于所述内部冷却的流体流动路径的外部冷却流体流动路径；内环形环节段；以及外环形环节段，其中所述内环形环节段和所述外环形环节段限定多个叶片固持器，所述叶片固持器限定所述叶片、所述冷却的流体入口仓室节段以及所述冷却的流体出口仓室节段的轴向、径向以及周向位置。2.根据权利要求1所述的环形管道，其特征在于，所述环形管道在内地包括在2个与12个之间的径向模块，它们沿周向布置成邻近于彼此并且在每对周向相邻的模块之间限定周向空间。3.根据权利要求2所述的环形管道，其特征在于，所述环形管道包括在3个与6个之间的径向模块。4.根据权利要求1所述的环形管道，其特征在于，所述多个叶片之间的所述角度空间在大约4度与46度之间。5.根据权利要求4所述的环形管道，其特征在于，所述多个叶片之间的所述角度空间在大约6度与23度之间。6.根据权利要求5所述的环形管道，其特征在于，所述多个叶片之间的所述角度空间在大约7度与7.5度之间。7.根据权利要求1所述的环形管道，其特征在于，所述多个叶片在所述冷却的流体入口仓室节段与所述冷却的流体出口仓室节段之间限定多个冷却的流体流动路径。8.根据权利要求7所述的环形管道，其特征在于，所述多个叶片包括在所述叶片的外侧和内侧之间的多个壁，所述多个壁限定多个叶片流动通路。9.根据权利要求1所述的环形管道，其特征在于，所述多个叶片均限定第一端部处的第一半径和第二端部处的第二半径，所述第一半径相对于轴向中心线大于所述第二半径。10.根据权利要求1所述的环形管道，其特征在于，所述多个叶片包括第一叶片和第二叶片，所述第二叶片横跨重叠角度与所述第一叶片至少部分地沿周向重叠。11.根据权利要求10所述的环形管道，其特征在于，所述重叠角度在大约20度与80度之间。12.根据权利要求11所述的环形管道，其特征在于，所述重叠角度在大约30度与70度之间。13.根据权利要求12所述的环形管道，其特征在于，所述重叠角度在大约30度与40度之间。14.根据权利要求1所述的环形管道，其特征在于，呈周向相邻的布置的所述多个径向模块限定内直径周向间隙和外周向径向间隙。15.根据权利要求14所述的环形管道，其特征在于，所述内直径周向间隙和所述外直径周向间隙在所述环形管道的圆周的大约5度与10度之间。16.根据权利要求1所述的环形管道，其特征在于，所述叶片固持器包括沿径向向外并平行于第二固持壁的、由径向固持壁连接的第一固持壁，所述第一固持壁和所述第二固持壁沿轴向和沿径向延长，以限定叶片固持器开口，所述叶片定位到所述叶片固持器开口中。17.一种用于燃气涡轮发动机的环形管道，其包括：冷却的流体入口仓室，其包括呈周向相邻的布置的多个冷却的流体入口仓室节段，并且在各个冷却的流体入口仓室节段之间限定周...

【专利技术属性】
技术研发人员：BW米勒，MR塞尔尼，NT摩尔，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US