CN108798792A - 涡轮发动机管道 - Google Patents

Abstract

一种用于例如燃气涡轮发动机的涡轮发动机的管道，该管道可用于将流体从所述发动机的一个部分携载到另一部分。所述管道可包括具有不同壁厚度、不同横截面或急弯中的一个的金属性管状元件。此管道可利用增材制造或金属沉积而形成在增材制造的心轴上。

Description

涡轮发动机管道

技术领域

本公开涉及涡轮发动机管道。

背景技术

涡轮发动机，且尤其是燃气或燃烧涡轮发动机，是从燃烧气体流提取能量的旋转发动机，所述燃烧气体流通过包括成对的旋转叶片(blade)和静止轮叶(vane)的一系列压缩机级中的发动机，并通过燃烧器，接着到包括多对的旋转叶片和静止轮叶的多个涡轮级上。

在涡轮发动机周围设置管道(duct)总成，且所述管道总成包括用于提供各种工作流体流动到涡轮发动机和从涡轮发动机流动以及在涡轮发动机的级之间流动的导管(conduit)。工作流体中的一种是放气。在压缩机级中，产生放气并通过馈线管道从压缩机获得放气。可以各种方式利用来自燃气涡轮发动机中的压缩机级的放气。举例来说，放气可向飞机座舱提供压力，保持飞机的关键部分无冰，或可用于启动其余发动机。用于从压缩机获得放气的馈线管道总成的配置在动态载荷下需要具有刚度，且在热载荷下需要具有挠性。

涡轮发动机的复杂度和间距要求常常需要特定管道路径以便容纳其它发动机部件。然而，其管道总成和导管受制造能力和成本限制，从而可能会导致增加的重量或低效的管道总成。

发明内容

在一个方面中，本公开涉及一种包括金属管状元件的管道，所述金属管状元件包括沿着所述金属管状元件的长度的至少一部分的不同壁厚度或不同横截面中的至少一个。所述金属管状元件被配置成将流体从发动机飞机的第一部分运送到飞机发动机的另一部分。

在另一方面中，本公开涉及一种用于发动机的流体输送系统，其包括至少一个金属管状元件，所述至少一个金属管状元件包括沿着长度长度的至少一部分的不同壁厚度或不同横截面中的至少一个。所述金属管状元件被配置成具有局部机械性质或局部热学性质中的至少一个。

在又一方面中，本公开涉及一种形成金属性管状元件的方法，其包括：通过增材制造形成具有具预定几何结构的外表面的牺牲心轴(sacrificial mandrel)；将金属沉积在所述牺牲心轴的所述外表面上以界定所述金属性管状元件，其中沉积金属在不损坏所述牺牲心轴的温度下进行；和从所述金属性管状元件移除所述牺牲心轴。

技术方案1.一种包括金属管状元件的管道，所述金属管状元件包括沿着所述金属管状元件的长度的至少一部分的不同壁厚度或不同横截面中的至少一个，且其中所述金属管状元件被配置成将流体从第一部分运送到另一部分。

技术方案2.根据技术方案1所述的管道，其中：所述不同横截面包括不同横截面区域。

技术方案3.根据技术方案1所述的管道，其中：所述金属管状元件具有非圆形横截面。

技术方案4.根据技术方案1所述的管道，其中：所述金属管状元件具有曲率半径小于所述金属管状元件的直径的两倍的至少一个弯曲部。

技术方案5.根据技术方案1所述的管道，包括波纹管，其中所述波纹管包括螺旋卷绕、一组沟槽、凹形外壁或凸状外壁中的至少一个。

技术方案6.根据技术方案1所述的管道，包括设置在所述金属管状元件的内部或外部的第二金属管状元件。

技术方案7.根据技术方案6所述的管道，其中：所述第二金属管状元件包括沿着所述第二金属管状元件的长度的至少一部分的所述不同壁厚度或所述不同横截面中的至少一个。

技术方案8.一种用于发动机的流体输送系统，其包括至少一个金属管状元件，所述至少一个金属管状元件包括沿着其长度的至少一部分的不同壁厚度或不同横截面中的至少一个，使得所述金属管状元件被配置成具有局部机械性质或局部热学性质中的至少一个。

技术方案9.根据技术方案8所述的流体输送系统，其中，其中所述波纹管包括螺旋卷绕、一组沟槽、凹形外壁或凸状外壁中的至少一个。

技术方案10.根据技术方案8所述的流体输送系统，其中：所述金属管状元件具有非圆形横截面。

技术方案11.根据技术方案8所述的流体输送系统，其中：所述金属管状元件具有包括小于所述金属管状元件的直径的两倍的曲率半径的至少一个曲部。

技术方案12.根据技术方案8所述的流体输送系统，其中：所述至少一个金属管状元件包括至少两个金属管状元件，其中所述两个金属管状元件中的至少一个包括不同的所有厚度或所述不同横截面中的至少一个。

技术方案13.一种形成金属性管状元件的方法，所述方法包括：

通过增材制造形成具有有预定几何结构的外表面的牺牲心轴；

将金属沉积在所述牺牲心轴的所述外表面上以界定所述金属性管状元件，其中沉积金属在不损坏所述牺牲心轴的温度下进行；以及

从所述金属性管状元件移除所述牺牲心轴。

技术方案14.根据技术方案13所述的方法，包括在所述金属性管状元件的所述外表面上形成具有具预定几何结构的第二外表面的第二牺牲心轴。

技术方案15.根据技术方案14所述的方法，包括将金属沉积在所述第二牺牲心轴上以界定第二金属性管状元件且其中移除所述牺牲心轴包括从所述第二金属性管状元件移除所述第二牺牲心轴。

技术方案16.根据技术方案13所述的方法，其中：形成所述牺牲心轴包括在预先形成的管道的外部上形成所述牺牲心轴。

技术方案17.根据技术方案13所述的方法，其中：所述金属性管状元件包括沿着其长度的至少一部分的不同壁厚度或不同横截面中的至少一个。

技术方案18.根据技术方案17所述的方法，其中：所述金属性管状元件包括沿着其长度的至少一部分的不同壁厚度且包括沿着其长度的至少另一部分的不同横截面。

技术方案19.根据技术方案13所述的方法，其中：所述沉积金属包括将金属沉积到预定厚度。

技术方案20.根据技术方案13所述的方法，其中：所述金属性管状元件具有至少一个曲部，所述至少一个曲部包括小于所述金属性管状元件在所述曲部处的最大横截面距离的两倍的曲率半径。

附图说明

在附图中：

图1是根据本公开中所描述的各个方面的具有空气管道总成的燃气涡轮发动机的示意性横截面图。

图2是根据本公开所描述的各种方面的具有形状可变的轮廓和可变厚度的管道的透视图。

图3是沿着剖面3-3截取的说明具有第一厚度的圆角方形轮廓的图2的管道的截面图。

图4是沿着剖面4-4截取的说明具有第二厚度的圆形轮廓的图2的管道的截面图。

图5是横跨剖面5-5截取的说明具有加厚部分的圆角方形轮廓的图2的管道的横截面图。

图6是根据本公开中所描述的各个方面的具有小的切成圆角的弯曲部的图2的管道的透视图。

图7是说明用于形成如本公开中所描述的管道和金属管状元件的生产过程的流程图。

图8是根据本公开中所描述的各个方面的具有第一端部及第二端部且具有形状可变的轮廓的另一示范性管道的透视图。

图9是沿着剖面9-9截取的说明圆形轮廓的图8的管道的横截面图。

图10是沿着剖面10-10截取的说明圆角矩形轮廓的图8的管道的横截面图。

图11是根据本公开中所描述的各个方面的具有十字轮廓的另一示范性管道的透视图，所述十字轮廓具有凸侧和凹角。

图12是横跨剖面12-12截取的图11的管道的横截面图。

图13是根据本公开中所描述的各个方面的具有具螺旋缠绕部的轮廓的另一示范性管道的透视图。

图14是横跨剖面14-14截取的图13的第二管道的横截面图。

图15是根据本公开中所描述的各个方面的具有具由四个谷分离开的四个峰的另一十字轮廓的又一管道的透视图。

图16是横跨剖面16-16截取的图15的管道的横截面图。

图17是根据本公开中所描述的各个方面的具有具第一切成圆角的部分和第二切成圆角的部分的泪滴形轮廓的又一管道的透视图。

图18是横跨剖面18-18截取的图17的第四管道的横截面图。

图19是根据本公开中所描述的各个方面的具有设置于管道的内部中的波纹管的另一管道的透视图。

图20是根据本公开中所描述的各个方面的图20的波纹管的透视图，所述波纹管具有形成到具有多个沟槽的波纹管的外壁中的螺旋卷绕(convolution)。

图21是说明组织成行的沟槽的图20的波纹管的侧视图。

图22是根据本公开中所描述的各个方面的具有波状轮廓和多个沟槽的替代波纹管的透视图。

图23是根据本公开中所描述的各个方面的具有一系列五个成螺旋形布置的卷绕的另一替代波纹管的透视图。

图24是根据本公开中所描述的方面的具有具可变直径的凹形且包括多个卷绕的又一替代波纹管的透视图。

图25是根据本公开中所描述的方面的具有具可变直径的凸形且包括多个卷绕的又一替代波纹管的透视图。

图26是根据本公开中所描述的方面的经调适以定位在导管的弯曲部中、具有多个卷绕的弓形波纹管的透视图。

图27是根据本公开中所描述的方面的说明具有第一管道和形成于第一管道内的第二管道的另一示范性管道总成的透视图。

图28是横跨图27的剖面28-28截取的图27的管道总成的截面图。

图29是根据本公开中所描述的各个方面的形成图27的管道总成的方法的示意图。

图30是根据本公开中所描述的各个方面的形成图27的管道总成的另一方法的示意图。

具体实施方式

本公开的方面是针对一种用于提供从发动机的一个部分流动到另一部分的流体流的管道或导管。所述管道可包括具有不同壁厚度、不同横截面轮廓或半径小的弯曲部的管道。出于说明的目的，本公开将相对于燃气涡轮发动机进行描述。燃气涡轮发动机一直用于陆地和航海运动及发电，但最常用于航空应用，例如飞机，包括直升飞机。在飞机中，燃气涡轮发动机用于飞机的推进。然而，应了解，本公开不限于此，且在非飞机应用中可具有一般适用性，所述应用例如其它移动应用和非移动工业、商业和住宅应用。另外，所描述的实施例将同等地适用于经受高系统载荷或大推力和剪力载荷从而需要挠性接头来连接元件的任何管道系统。

如本公开中所使用，术语“前向”或“上游”是指在朝向发动机入口的方向上移动，或一个部件与另一部件相比相对更靠近发动机入口。与“前向”或“上游”结合使用的术语“后向”或“下游”是指相对于发动机中心线朝向发动机的后部或出口的方向。另外，如本公开中所使用，术语“径向”或“径向地”是指在发动机的中心纵向轴线与外部发动机圆周之间延伸的尺寸。

所有方向性参考(例如，径向、轴向、近侧、远侧、上部、下部、向上、向下、左、右、橫向、前、后、顶部、底部、上方、下方、竖直、水平、顺时针、逆时针、上游、下游、后向等)仅用于识别目的以辅助读者对本公开的理解，且具体地说，并不产生关于位置、定向或本公开的使用的限制。除非另外指明，否则连接参考(例如，附接、联接、连接和接合)应在广义上来解释，且可包括一系列元件之间的中间构件以及元件之间的相对移动。因此，连接参考不一定推断出两个元件直接连接且彼此成固定关系。示范性图式仅仅是出于说明的目的，且图式中反映的尺寸、位置、次序和相对大小可变化。

图1是用于飞机的燃气涡轮发动机10的示意性横截面图。发动机10具有从前部14向后部16延伸的大体上纵向延伸的轴线或中心线12。发动机10以下游串联流动关系包括：风扇区段18，其包括风扇20；压缩机区段22，其包括升压器或低压(LP)压缩机24和高压(HP)压缩机26；燃烧区段28，其包括燃烧器30；涡轮区段32，其包括HP涡轮34和LP涡轮36；以及排气区段38。

风扇区段18包括围绕风扇20的风扇外壳40。风扇20包括围绕中心线12径向安置的一组风扇叶片42。HP压缩机26、燃烧器30和HP涡轮34形成发动机10的核心44，其产生燃烧气体。核心44由核心外壳46包围，所述核心外壳46可与风扇外壳40连接。

围绕发动机10的中心线12同轴安置的HP轴或转轴48以传动方式将HP涡轮34连接到HP压缩机26。在较大直径环状HP转轴48内围绕发动机10的中心线12同轴安置的LP轴或转轴50以传动方式将LP涡轮36连接到LP压缩机24和风扇20。发动机10的安装到转轴48、50中的任一个或两个且与转轴48、50中的任一个或两个一起旋转的部分还被单独或统称为转子51。

LP压缩机24和HP压缩机26分别包括一组压缩机级52、54，其中一组压缩机叶片58相对于对应的一组静态压缩机轮叶60、62(也被称为喷嘴)旋转以使通过所述级的流体流压缩或加压。在单个压缩机级52、54中，多个压缩机叶片56、58可成环提供，且其可从叶片平台向叶片顶端相对于中心线12径向向外延伸，同时对应的静态压缩机轮叶60、62定位在旋转叶片56、58的下游且邻近于所述旋转叶片56、58。应注意，图1中所示的叶片、轮叶和压缩机级的数目仅出于说明性目的而选择，且其它数目是可能的。用于压缩机的级的叶片56、58可安装到盘53，所述盘53分别安装到HP转轴48和LP转轴50中的对应一个，其中各级具有其自身的盘。轮叶60、62以围绕转子51的周向布置安装到核心外壳46。

HP涡轮34和LP涡轮36分别包括一组涡轮级64、66，其中一组涡轮叶片68、70相对于对应的一组静态涡轮轮叶72、74(也被称为喷嘴)旋转以从通过所述级的流体流提取能量。在单个涡轮级64、66中，多个涡轮叶片68、70可成环提供，且其可从叶片平台向叶片顶端相对于中心线12径向向外延伸，同时对应的静态涡轮轮叶72、74定位在旋转叶片68、70的上游且邻近于所述旋转叶片68、70。应注意，图1中所示的叶片、轮叶和涡轮级的数目仅出于说明性目的而选择，且其它数目是可能的。

在操作中，旋转风扇20向LP压缩机24供应环境空气，所述LP压缩机24接着向HP压缩机26供应加压环境空气，所述HP压缩机26进一步加压所述环境空气。来自HP压缩机26的加压空气在燃烧器30中与燃料混合且被点燃，进而产生燃烧气体。HP涡轮34从这些气体提取一些功，从而驱动HP压缩机26。燃烧气体被排放到LP涡轮36中，所述LP涡轮36提取额外的功以驱动LP压缩机24，且废气最终通过排气区段38从发动机10排放出去。LP涡轮36的驱动驱动了LP转轴50以使风扇20和LP压缩机24旋转。

来自压缩机区段22的空气中的一些可通过一个或多个放气管道总成80排出且用于冷却多个部分，尤其是热部分，例如HP涡轮34，或用于产生动力或运行飞机的环境系统，例如座舱冷却/加热系统或除冰系统。在涡轮发动机的情形中，发动机的热部分通常在燃烧器30的下游，尤其是涡轮区段32，其中HP涡轮34是最热的部分，因为其直接在燃烧区段28的下游。从压缩机抽出且用于这些目的的空气被称为放气。

本公开中描述具有不同横截面形状、区域和轮廓的多个管道，所述多个管道可进一步包括不同厚度或曲率半径小的弯曲部。管道的此类形式、形状、物理尺寸或组织可集体地被描述为管道的几何结构，且可包括物理尺寸或组织中的一个或多个。另外，管道或其金属管状元件还可以是用于将流体导引通过发动机10，例如通过放气管道总成80，的流体输送系统。

举例来说，在内部通向涡轮发动机10的其它部分或在涡轮发动机10的外部的放气管道总成80或其它管道总成可包括形成管道或导管的一个或多个金属管状元件(metaltubular element)或金属性管状元件(metallic tubular element)。参考图2，此管道100可包括具有第一端部102和第二端部104的金属管状元件101。通道106限定在第一端部102与第二端部104之间的管道100内。

在第一端部102与第二端部104之间具有可变厚度和可变横截面的可变轮廓可包括在管道100中。在图3中，沿着图2的剖面3-3截取，第一端部102包括具有外壁110的圆形边缘的方形轮廓108，外壁110具有四个线性侧112和圆角113。外壁110包括围绕整个外壁110的均匀的第一厚度114。

在图4中，沿着图2的剖面4-4截取，管道100的第二端部104包括圆形轮廓116，其具有包括第二厚度118的外壁110，其中第二厚度118不同于第一厚度114。围绕整个第二端部104的第二厚度118是均匀的。第二厚度118可小于第一厚度114，这是由于第二端部104的横断面区域大于第一端部102的横断面区域。然而，预期第二厚度118或者可大于或等于第一厚度114。

在图5中，管道100的第三轮廓120被说明为沿着图2的剖面5-5截取的横截面切割。第三轮廓120包括具有圆角方形形状的外部和具有圆角梯形形状的内部。轮廓120包括具有第三厚度124的第一侧122和具有第四厚度128的第二侧126。两个连接侧130连接第一侧122与第二侧126。连接侧130已经说明为包括在第一侧122的第三厚度124与第二侧126的第四厚度128之间过渡的厚度。举例来说，第三厚度124可等于第一端部102的第一厚度114。第四厚度118可大于第三厚度124。然而，应了解，或者可对厚度进行大小设定。在一个非限制性实例中，第三厚度124可以是0.762毫米或0.030英寸且第四厚度128可以是1.016毫米或0.040英寸。

应了解，如所展示的管道100可仅表示管道的一部分，且可较短或较长，所述管道包括较多或不同轮廓、厚度、转向或横截面区域。

应进一步了解，图2到5的管道100或本公开中所描述的任何管道可包括沿着管道的一个或多个部分的可变厚度。可变厚度可局部地具有增加的厚度以增加管道的强度或耐久性，例如在遇到加强的操作温度或应力的部分处，或在沿着管道100的转向处。此类可变厚度可提供具有可变热学或机械性质的管道。举例来说，具有增加的厚度的管道可提供改进的结构完整性以便在加强的应力或载荷下操作。在另一实例中，管道可具有减小的厚度，从而可提供沿着管道的改进的热传输。此实施方案在使用换热器时可为有益的。此外，可变轮廓和厚度可包括凹陷或可增强管道处的流体的热传输的结构。举例来说，可变轮廓可包括螺旋肋片以扰乱在管道内或围绕管道行进的流体。另外，可变厚度还可包括较小厚度以减小发动机重量，或甚至增加局部对流传输。此外，如本公开中所描述的管道可具有过渡厚度，该过渡厚度作为沿着管道的轮廓的一部分的不同厚度。此过渡厚度是由图5的侧130说明。

另外，应进一步了解，管道100或本公开中所描述的任何管道可包括任何合适的类型的不同轮廓。此不同轮廓可包括不同轮廓形状、不同横截面区域、不同厚度、或其组合。不同轮廓可改进局部强度，可基于局部热需求加以调适，或可调适成适于发动机的拥挤区域。

参考图6，管道100在替代弯曲配置中加以说明且可界定通道直径D。管道100包括展示为第一弯曲部134、第二弯曲部136、第三弯曲部138和第四弯曲部139的四个弯曲部132。第一弯曲部134和第三弯曲部138已经说明为“急弯(tight bends)”，其分别界定第一角度140和第二角度142。此外，术语“急弯”可包括小于管道100的直径D的两倍的曲率半径。在非限制性实例中，急弯可包括等于直径D或直径D的一半的曲率半径。如本公开中所描述的急弯提供增加的操纵性和用于管道100的较大弯曲范围。此类急弯实现提供通过发动机的拥挤或复杂区的管道，其中容纳空间是重要或必要的。另外，改进的操纵性可提供减小的发动机重量，因为改进的操纵性可提供用以蜿蜒地通过拥挤的发动机区域的管道几何形状，从而需要较少总管道。应了解，第二弯曲部136不是急弯以便说明管道100中的其它弯曲部不需要为急弯，但可以是任何弯曲部。应进一步了解，如本公开中所描述的“急弯”无法通过金属管或管道的传统机器弯曲来制得。传统弯曲引起管道或管上的过度应力，从而引起破裂或断裂，因此限制弯曲成是管道的直径的两倍的曲率半径的可能性。具有如所描述的第一弯曲部134和第三弯曲部138的管道100不受此类限制影响。

应了解，如本公开中所描述的特有轮廓、可变轮廓、可变厚度和急弯可单独使用或结合彼此使用以开发出适于发动机的特定需求的特定管道。举例来说，特有轮廓可用于容纳沿着发动机的其它形状区域的管道，从而至少彼此部分互补地对准。举例来说，提供四个彼此相邻的圆柱形管道必然在其间需要间隙。利用特有轮廓可最小化或消除此间隙，从而可改进发动机内的宝贵的空间的高效使用。另外，特有轮廓可提供增加的表面区域以改进管道处的热传输。此外，特有轮廓可向在机械及热应力下操作的管道提供改进的强度或耐久性。

应进一步了解，可变轮廓可用于使单个管道适应沿着发动机的管道的改变的需求。举例来说，管道的前部部分可易受较大发动机应力影响，而管道的后部部分可易受较大范围的发动机温度影响。使轮廓变化可用于使单个管道适应沿着管道的长度的不同因素。类似地，不同轮廓可用于将管道装配到拥挤的发动机区域中。举例来说，在管道的前部部分处，使用圆形轮廓可为有利的，而管道的后部部分可能需要方形轮廓。可变轮廓可适应此类需求。

应进一步了解，可变厚度可用于平衡发动机重量与局部强度和耐久性。举例来说，与另一部件的接合或连接处的管道可能需要增加的耐久性。可邻近所述接合或连接来提供增加的厚度以提供增加的耐久性。远离需要增加的耐久性和强度的区域，所述厚度可减小以便最小化发动机重量，从而对发动机效率具有正面影响。因而，管道的厚度可局部地变化以便最大化强度且最小化发动机重量。

应进一步了解，急弯可用于调适管道的几何结构以蜿蜒地通过复杂的拥挤区域，从而最小化总管道长度且改进流动速率同时最小化发动机重量。急弯可补充可变轮廓或厚度以确保满足急弯的局部强度要求。

参看图7，流程图说明形成例如本公开中所描述的管道中的任一个的金属性管状元件的方法。在152处，所述方法可视需要包括建模和设计所要金属性管状元件。此金属性管状元件可适应涡轮发动机内的特定用途和部位。在154处，所述方法可包括使用增材制造形成具有具预定几何结构的外表面的三维(3D)心轴。所述3D心轴可以是由例如塑料或例如蜡的任何其它可移除材料制成的牺牲心轴。在156处，可制备心轴以用于金属沉积。此制备可包括表面处理以促进沿着心轴的均匀沉积。

所述方法可进一步包括在158处将金属沉积在牺牲心轴的外表面上。将金属沉积在牺牲心轴上可形成金属性管状元件，其中沉积金属会在不损坏具有牺牲心轴的预定几何结构的外表面的温度下进行。在非限制性实例中可通过电化学沉积或冷金属喷射沉积完成金属在外表面上的沉积。金属性管状元件可包括沿着其长度的至少一部分的不同壁厚度或不同横截面中的至少一个，或其可包括不同壁厚度和不同横截面，例如图2到5的不同壁厚度和不同横截面。金属沉积可进一步包括将金属沉积到预定厚度。在一个非限制性实例中，预定厚度可包括多于0.15毫米(mm)的厚度。金属性管状元件可进一步包括非圆形横截面，例如在非限制性实例中，包括圆角方形、泪滴形、十字、螺旋，或适合于管道或金属性管状元件的特定需求的任何其它轮廓。此外，金属性管状元件可具有至少一个曲部，其包括小于金属性管状元件的直径两倍或最大横截面距离两倍的曲率半径。

所述方法可进一步包括在160处从金属性管状元件移除牺牲心轴。在非限制性实例中，移除牺牲心轴可包括熔融或以化学方式蚀刻牺牲心轴。本质上，牺牲心轴在此过程期间毁坏。

在162处，金属性管状元件可经历任选的后处理，所述后处理在非限制性实例中可包括例如抛光、应力解除、塑形或在金属性管状元件内插入波纹管的操作。在164处，可视需要检测最终产品。

管道、金属性管状元件和波纹管都可利用通过增材制造结合低温金属沉积工艺形成的牺牲心轴来形成。心轴上的电化学沉积或利用冷金属喷射技术的低温金属沉积可用于形成如上文所描述的管道和波纹管。利用心轴可提供改进的产率且改进产品精确度。

参考图8，替代管道170的至少一部分包括金属管状元件171，所述金属管状元件171具有沿着其长度为均匀厚度的可变轮廓。管道170包括第一端部172和第二端部174，所述第一端部及第二端部界定其间的通道176。在图9中，横跨图8的剖面9-9截取，第一端部172包括形成为圆形轮廓178的第一横截面形状。在图10中，横跨图8的剖面10-10截取，第二端部174包括形成为圆角矩形轮廓180的第二横截面形状。第一端部172可包括小于第二端部174的横断面区域的横断面区域。随着第五管道170的横断面区域的增加，在管道170内传输的流体的速度可从第一端部172朝向第二端部174延伸地减小。可变轮廓178、180可用于调整管道170以装配在特定拥挤的区域或空间内，同时尤其影响通过管道170的流体的流动。除了速度之外，可变横截面形状或区域使通过管道170的流体的压力、流动速率或温度变化。

本公开中描述用于管道的额外示范性替代轮廓。应了解，如所展示的替代轮廓为非限制性的，且管道和金属性管状元件可包括适于特定管道的任何轮廓、两个轮廓之间的任何过渡形状，或具有特定轮廓处的任何厚度或可变厚度。参考图11，管道190的至少一部分包括金属管状元件191，所述金属管状元件191具有第一端部192和与第一端部192相对的第二端部194，所述第一端部和第二端部界定其间的通道196。在图12中，管道190包括沿着图11的剖面12-12截取的十字形的轮廓198，所述十字形轮廓具有通过环绕第一管道190的内部204的四个凹圆角202互连的四个凸侧200。虽然展示通过四个角202互连的四个凸侧200，但预期任何数目个侧200和互补角202。

参考图13，另一管道220的至少一部分包括金属管状元件221，所述金属管状元件221具有第一端部222和与第一端部222相对的第二端部224，所述第一端部和第二端部界定其间的通道226。呈螺旋缠绕部230的形式的肋片围绕第二管道220的外部卷绕。在图14中，管道220包括沿着图13的剖面14-4截取的圆形轮廓228。螺旋缠绕部230可与第二管道220形成为一体。虽然仅展示一个螺旋缠绕部230，但预期任何数目个螺旋缠绕部。或者，肋片可形成为不彼此互连的多个同心环。此外，虽然肋片具有圆形轮廓，但预期任何形状或大小的轮廓。肋片可进一步界定用于第二金属管状元件221的不同壁厚度或围绕管道220旋转的不同横截面。

参考图15，又一管道240的至少一部分包括金属管状元件241，所述金属管状元件241具有第一端部242和与第一端部242相对的第二端部244，所述第一端部和第二端部界定其间的通道246。在图16中，横跨图15的剖面16-16截取，管道240包括具有由四个互补谷252分离的四个峰250的圆角十字形轮廓248。在替代实例中，第三管道240可具有由任何数目个互补谷252分离的任何数目个峰250。

参考图17，又一管道260的至少一部分包括金属管状261元件，所述金属管状261元件具有第一端部262和与第一端部262相对的第二端部264，所述第一端部和第二端部界定其间的通道266。在图18中，横跨图17的剖面18-18截取，管道260包括具有第一切成圆角的部分270和第二切成圆角的部分272的泪滴形轮廓268，其中第一切成圆角的部分270的曲率半径比第二切成圆角的部分272的曲率半径大。两个平坦部分274将第一切成圆角的部分270与第二切成圆角的部分274互连。虽然第四管道260的轮廓268包括两个切成圆角的部分，但预期任何数目个具有不同曲率半径的切成圆角的部分。

前述示范性轮廓说明具有不同轮廓的管道和其金属管状元件的不同实例。因而，应了解，用于管道总成中的管道、导管和金属管状元件可具有不同轮廓，其超出了标准的圆柱形或方形导管。在非限制性实例中，此类导管可包括以任何组合具有下列中的一个或多个的导管：凸侧200、凹角212、缠绕部230、峰250、谷252、第一切成圆角的部分270、第二切成圆角的部分272，或平坦部分274，或以上的任意组合。因此，应了解，导管可具有可变或特有轮廓。此类轮廓对于在空间有限的涡轮发动机内的拥挤区域内提供足够管道可为有利的。

如本公开中所描述的管道或其金属管状元件可包括设置在管道的内部上的波纹管，从而促进在柔性接头处邻接两个或多于两个管道或流体连接管道的区段。波纹管可实现携载管道内的流体流动以及影响流体流动。图19说明管道290，其可类似于图6的管道100。管道290包括第一端部292和第二端部294，所述第一端部和第二端部界定其间的通道296。内部298可界定在通道296内。管道290可分离成包括第一部分301和第二部分302的两个部分。波纹管300可在两个部分301、302之间的接头处设置在内部298中，从而邻接两个部分且流体连接第一部分301和第二部分302的内部298。波纹管准许第一部分301和第二部分302在接头处膨胀和收缩，同时流体连接两个部分301、302。另外，波纹管300可准许减弱发动机的载荷或类似操作力。

参考图20，说明包括设置在于第一端部310与第二端部312之间延伸的外壁308中的卷绕304和一个或多个沟槽306的波纹管300。如所说明的波纹管300的长度是示范性的。卷绕304形成于外壁308中且围绕比外壁308的其余部分具有更大半径的波纹管300成螺旋形地缠绕。虽然仅展示一个螺旋卷绕304，但预期任何数目个缠结的螺旋卷绕。沟槽306形成为螺旋卷绕304中的多个间隔开的沟槽306。现参考图21，沟槽306可以图案化方式组织成围绕螺旋卷绕304对准。如所展示，沟槽306相对于外壁308的圆柱形形状每36度间隔开以形成围绕波纹管300的十行沟槽314。或者，预期沟槽306的任何间距。包括具有沟槽306的螺旋卷绕304的波纹管300可向波纹管300提供改进的强度或回弹性。另外，特定沟槽306可用于调整波纹管300的移动，例如波纹管300膨胀或收缩所需的力。此外，特定沟槽306或卷绕304可用于影响通过波纹管300的流体的流动，例如在非限制性实例中减小流体的速度或增加流体的湍流。

参考图22，另一示范性波纹管320包括第一端部322和第二端部324，所述第一端部和第二端部界定其间的通道326。波纹管320包括轮廓328，其具有使替代弓形部分332互连的交替的线性部分330。弓形部分332为径向向外延伸的凸状，而预期弓形部分332可以是凹形，或凸状与凹形的组合。虽然展示为具有将十个弓形部分332分离的十个线性部分330，但预期任何数目个线性部分330和弓形部分。进一步预期波纹管320的轮廓可以变化，其具有一些有或无线性部分330或弓形部分332的区域。弓形部分332可包括间隔开的沟槽334，而预期沟槽334可定位在线性部分330或线性部分330与弓形部分332的组合上。

包括弓形部分332和沟槽306的波纹管300可提供改进的强度。另外，轮廓和沟槽306可用于调整波纹管300从而以特定方式挠曲。举例来说，较大数目个沟槽306可定位在波纹管300的一个部分处以改进局部强度，而波纹管300的另一部分可具有较小数目个沟槽306以促使局部挠曲。

现参考图23，另一示范性波纹管340包括具有第一端部344和第二端部346的外壁342。外壁342包括彼此缠结的五个螺旋卷绕348。五个螺旋卷绕348在挠曲期间提供波纹管340的扭曲。螺旋卷绕348的数目可用于增加或减小波纹管340的强度。另外，螺旋卷绕348可用于调整卷绕的挠曲以旋转波纹管340。此类旋转对于弯曲或弓形金属性管状元件内的波纹管340可为有利的。

现参考图24，另一示范性波纹管360包括在第一端部364与第二端部366之间延伸的外壁362且界定其间的通道368。外壁362包括界定凹形部分370的可变横断面区域。沿着波纹管360的界限设置卷绕372，且所述卷绕372遵循外壁362的凹形几何结构。

类似地，图25包括另一示范性波纹管380，所述波纹管包括在第一端部384与第二端部386之间延伸的外壁382且界定其间的通道388。外壁382包括界定凸状部分390的可变横截面区域，其中卷绕392围绕凸状部分390设置。

关于图24和25，应了解，如本公开中所描述的波纹管可具有可变横截面区域，而不考虑设置在波纹管中的卷绕。举例来说，波纹管可具有在横截面区域或形状上变化的外壁，且包括卷绕，所述卷绕进一步包括设置在可变外壁内的可变横截面区域。

参考图26，又一示范性波纹管400具有具弯曲圆柱形形状的外壁402。第一端部404与第二端部406间隔开，从而界定其间的通道408。波纹管400可包括多个卷绕410。卷绕410可围绕弯曲外壁402布置。卷绕410可用以改进延伸通过管道的弯曲部分的波纹管的挠曲以及稳定性。举例来说，弯曲波纹管400可调适成装配到图6的第一弯曲部134或第三弯曲部138中，所述弯曲波纹管具有小于围绕波纹管400的管道的直径两倍的曲率半径。

现参考图27，说明具有具管中管设计的同心管几何结构的示范性管道总成430。管道总成430的第一管道432界定第一内部434。第二管道436设置于第一管道432的内部434中，所述第二管道的直径小于第一管道432的直径。第二内部438界定在第二管道436内且可与第一内部434流体地隔离。在替代实例中，第二管道436可具有孔或开放端部以将管道432、436彼此流体地连接。

管道432、436可连接到共同端部或安装件，以便维持第二管道436在第一管道432内间隔开。或者或另外，预期辐条440或其它固定结构元件可视需要用于将第二管道436与第一管道432间隔开。

现参考图28，说明横跨剖面28-28截取的管道总成430的截面图。管道432、436可具有类似厚度和圆形轮廓。或者，预期管道432、436中的一个或多个可具有可变横截面区域或形状或可变厚度，如本公开中所描述。此外，虽然仅展示管道总成430中的两个管道432、436，但预期任何数目个管道。在又一实例中，多个管道可设置在外部管道的内部内，而不设置在彼此的内部内。

应了解，管道总成430实现使多种流体在单个管道总成430内输送。在管道总成430内提供多种流体实现了紧密管道布置，从而最小化在整个发动机中输送多种流体所需的空间以及提供热绝缘、冷却或加热。在一个实例中，管道总成430可作为换热器操作。

现参考图29，描述形成不具有图27和28的辐条440的管道总成430的示范性第一方法448。在450处，可提供或预先形成第二管道436。举例来说，可使用预制的管材。在452处，心轴层460可围绕第二管道436的外部设置。心轴层460可通过任何合适方法形成于第二管道436上方，或可预先形成且设置在第二管道436上方，例如沿着第二管道436的外部滑动。在一个非限制性实例中，心轴层460可由塑料或例如熔点低于管道总成430的材料的任何其它可易于移除的材料制成。视需要，辐条可通过3D打印或任何其它合适的方法在形成心轴460期间形成。心轴460的最终移除使辐条保持将第一管道432与第二管道436间隔开。

在454处，可例如通过在心轴层460的外部上方提供涂层462来制备心轴层460。在一个非限制性实例中，涂层462可以是导电涂料以促进金属沿着心轴层460的结合。在456处，第一管432可形成于心轴460和涂层462上方。第一管432可通过增材制造形成，例如利用将不会在形成期间使心轴层460变形或毁坏所述心轴层的冷喷射或电成型。

在458处，可从管道总成430移除心轴层460。心轴层460可通过任何合适方法移除，例如加热或化学蚀刻。类似地，可通过例如化学蚀刻的任何合适方法从管道总成430移除来自涂层462的任何剩余材料。在移除心轴层460之后，包括第一管道432和第二管道436的管道总成430保持成第一管道432围绕第二管道436形成。

在替代实例中，第二管道436可形成为具有例如本公开中所描述的可变厚度、可变横截面区域或可变形状。心轴层460可设置在第二管道436上方且第一管道432可形成为与第二管道436的特有形状互补。另外，第一管道432在形成期间可具有替代的可变厚度或横截面区域或形状。

现参考图30，形成不具有图27和28的辐条440的管道总成430的替代示范性第二方法470。在472处，可提供具有第二管道436的轮廓、形状和直径的心轴486。心轴486可通过任何合适方法制成，且可由例如塑料的可易于移除的材料制成。在474处，心轴486可制备有涂层488以用于围绕心轴486形成第二管道436。在476处，可围绕心轴486形成第二管道436。在非限制性实例中，第二管道436可通过电成型或冷金属喷射形成。第二管道436可通过将不会在形成期间使心轴486变形或毁坏所述心轴的任何方式形成。随时间流逝，第二管道436得到固化。

在478处，在第二管道436固化之后，心轴层490可设置在第二管道436上方。心轴层490可由例如塑料的可移除材料制成，且可形成为界定第一管道432的横截面区域和形状。在480处，第二涂层492可施加到心轴层490以制备用于形成第一管道432的心轴层490。视需要，图27和28的辐条440可在心轴460的形成期间通过3D打印或任何其它合适的方式形成。心轴460的最终移除使辐条保持将第一管道432与第二管道436间隔开。

在482处，第一管道432可围绕心轴层490形成。在非限制性实例中，第一管道432可类似于第二管道436例如通过冷金属喷射或电成型来形成。第一管道432可形成为具有可变横截面区域或形状或可变轮廓，如本公开中所描述。

在484处，心轴486和心轴层490可通过例如加热或化学蚀刻的任何合适方法移除。类似地，来自涂层488、492的任何剩余的材料可通过例如化学蚀刻的任何合适方法从管道总成430移除，从而留下管道总成430并保留第一管道432和第二管道436。

在非限制性实例中，如本公开中所描述的管道和波纹管可利用增材制造，例如运用3D打印、直接金属激光熔融(DMLM)、直接金属激光烧结(DMLS)、电成型、电镀或冷金属喷射来形成。因而，预期可在不使用心轴的情况下形成管道和波纹管。

本公开中提供的管道提供多功能整体流体输送系统。管道提供可使用局部机械和热学性质以及改进的输送方案的较轻且较紧密系统的任意形状。如本公开中所描述的管道实现了利用具有新的横截面尺寸、区域和轮廓的管道，所述管道可提供改进的结构完整性，从而影响管道内的流体的流动或装配到拥挤的发动机空间中。另外，横截面尺寸、区域和轮廓可随单个管变化，而无需互连具有可变横截面的多个管与其间的过渡元件。可变横截面可提供结构完整性与需要最小化发动机重量的平衡。此外，管道提供小弯曲半径，其可实现将管道装配在紧凑拥挤的发动机空间中，从而可增加拥挤的空间中的空间同时通过较短管道路径缩减发动机重量。

另外，如本公开中所描述的波纹管可与如所描述的管道一起利用，以便为特定管道内的波纹管的挠曲提供改进的强度或决定性向量。此外，波纹管可影响通过其的流体的流动。

在尚未描述的程度上，各种实施例的不同特征和结构可按需要组合使用。一个特征未在所有实施例中说明并不意味着被解释为它不能这样，而是为了简化描述才这样。因此，必要时可混合和匹配不同实施例的各种特征以形成新的实施例，而无论是否已明确描述所述新的实施例。本公开涵盖本公开中所描述的特征的所有组合或排列。

此书面描述使用实例来公开本公开，包括最佳模式，并且还使所属领域的技术人员能够实践本公开，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何所并入的方法。本公开的可获专利的范围由权利要求书界定，并且可包括所属领域的技术人员所想到的其它实例。如果此类其它实例具有并非不同于权利要求书的字面语言的结构要素，或如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差异的等效结构要素，那么它们既定在权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种包括金属管状元件的管道，所述金属管状元件包括沿着所述金属管状元件的长度的至少一部分的不同壁厚度或不同横截面中的至少一个，且其中所述金属管状元件被配置成将流体从第一部分运送到另一部分。

2.根据权利要求1所述的管道，其特征在于：所述不同横截面包括不同横截面区域。

3.根据权利要求1所述的管道，其特征在于：所述金属管状元件具有非圆形横截面。

4.根据权利要求1所述的管道，其特征在于：所述金属管状元件具有曲率半径小于所述金属管状元件的直径的两倍的至少一个弯曲部。

5.根据权利要求1所述的管道，其特征在于进一步包括波纹管，其中所述波纹管包括螺旋卷绕、一组沟槽、凹形外壁或凸状外壁中的至少一个。

6.一种用于发动机的流体输送系统，其包括至少一个金属管状元件，所述至少一个金属管状元件包括沿着其长度的至少一部分的不同壁厚度或不同横截面中的至少一个，使得所述金属管状元件被配置成具有局部机械性质或局部热学性质中的至少一个。

7.根据权利要求6所述的流体输送系统，其特征在于进一步包括波纹管，其中所述波纹管包括螺旋卷绕、一组沟槽、凹形外壁或凸状外壁中的至少一个。

8.根据权利要求6所述的流体输送系统，其特征在于：所述金属管状元件具有非圆形横截面。

9.一种形成金属性管状元件的方法，所述方法包括：

通过增材制造形成具有有预定几何结构的外表面的牺牲心轴；

将金属沉积在所述牺牲心轴的所述外表面上以界定所述金属性管状元件，其中沉积金属在不损坏所述牺牲心轴的温度下进行；以及

从所述金属性管状元件移除所述牺牲心轴。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于进一步包括在所述金属性管状元件的所述外表面上形成具有具预定几何结构的第二外表面的第二牺牲心轴。