CN112601882A - 用于涡轮机的热交换器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于涡轮机的环形热交换器(12a)，其具有纵向轴线(14)，并且设计成旨在例如由所述涡轮机的壳体的环形外壳(16)支撑，热交换器包括整体式环形部件(48)，整体式环形部件包括：第一流体回路(37)和第二流体回路(42)，所述第一流体回路包括环形延伸的至少一个第一导管(38)和至少一个第二导管(40)，所述第二流体回路包括至少一个第一导管(44)和至少一个第二导管(46)，至少一个第一导管和至少一个第二导管环形延伸并且沿垂直于纵向方向(14)的方向布置在第一回路(37)的第一导管(38)和第二导管(40)的任一侧上。

Description

用于涡轮机的热交换器
技术领域
本发明涉及一种热交换器，且更确切地说，涉及飞机发动机中的油的冷却。
背景技术
图1表示具有双流的涡轮机10，所述涡轮机包括摩擦其它活动件或固定件的活动件，此连接例如是轴承。为了避免由于摩擦引起的加热而断裂，用油喷涂部件，这一方面允许限制(或含有)部件的加热，并且另一方面使其润滑以促进部件在彼此顶部上滑动。
油在具备热交换器(确切地说，如图2所示的油/空气交换器12)的回路中循环，所述交换器具有呈弯曲管形式以便进行热交换的基质，其中在再次注射到所述部件上之前引入来自所述部件的油，随后对其进行冷却。图2中所示的热交换器12是安装在环形套管16的径向内部或外部表面(相对于涡轮机的纵向轴线14)上的环形热交换器12，所述环形套管径向向外或在环形脉内部定界以用于二次空气流的流动。
图3示意性地示出了待冷却的流体(确切地说，油)在如图2中所示的热交换器12中的循环原理。热交换器12包括环形部件18，环形部件包括：第一回路20和第二回路26，第一回路由第一导管22和第二导管24形成以使待冷却的油循环，第二回路由第一导管28和第二导管30形成以使对第一回路20的第一导管22和第二导管24进行除霜的油循环。交换器12是围绕涡轮机的轴线14延伸的环形交换器。在图3中示出了交换器12沿方向L的纵向尺寸以及交换器12沿方向C的周向尺寸。
可以看出，第一回路20的第一导管22包含在流体入口32与第一流体连接件34a之间延伸的第一部分22a，以及在第二流体连接件34b与流体出口36之间延伸的第二部分22b。第一回路20的第二导管24在第一流体连接件34a与第二流体连接件34b之间延伸。以此方式，油从流体入口32流入第一导管22的第一部分22a中、第一流体连接件34a中、第一回路20的第二导管24中、用于流体连接的第二部件34b中、第一导管22的第二部分22b中，接着流向油的出口36。
第二回路26的第一导管28包括：第一部分28a，其在流体入口32与用于流体连接的第一部件34a之间延伸；以及第二部分28b，其在流体连接的第二部件34b与流体出口36之间延伸。
第二回路26的第二导管30在第一流体连接件34a与第二流体连接件34b之间延伸。以此方式，油从流体入口32流入第一导管28的第一部分28a中、第一流体连接件34a中、第二导管30中、第二流体连接件34b中、第二回路26的第一导管28的第二部分28b中，接着流到油出口36。如此成形的第二回路26的油可在必要时能够对第一回路20进行解冻。
可以看出，因此连接件34a、34b用于在第一回路20和第二回路26的第一导管22、28与第二导管24、30之间形成流体连接。然而，这些部件实现起来是很复杂的，因为它们必须包含油再循环通道。另外，由于这些连接件34a、34b的结构独立性，有必要通过焊接或钎焊将它们固定到环形部件，这需要特别警惕，因为焊接或钎焊会不可避免地(甚至部分地)阻塞油在第一回路20或第二回路26中的流动。因此，有必要设置长且昂贵的质量控制操作。此外，这些连接件34a、34b的固定使其不可移除，从而无法能够简单地检查第一回路20和第二回路26。最后，考虑到环形空气流路径的热交换器12的位置，有必要限制其径向尺寸以便不需要修改外壳的直径，这必定会影响固定到热交换器的其它部件。
所提出的发明的目的特别是针对现有技术的前述问题提供简单且有效的技术方案。
发明内容
提出了一种用于涡轮机的环形热交换器，其具有纵向轴线，旨在例如由涡轮机的壳体的环形外壳支撑，所述环形热交换器包括整体式环形部件，整体式环形部件包括：第一流体回路和第二流体回路，所述第一流体回路包括环形延伸的至少一个第一导管和至少一个第二导管，所述第二流体回路包括至少一个第一导管和至少一个第二导管，至少一个第一导管和至少一个第二导管环形延伸并且沿垂直于纵向方向的方向布置在第一回路的第一导管和第二导管的任一侧上，其特征在于，第一回路的第一和第二导管以及第二回路的第一和第二导管在环形部件的第一端部处通向空腔中，所述空腔沿周向方向开口且第一密封件插入到所述空腔中，所述第一密封件成形以：
-通过环形部件定界第一回路的第一导管与第一回路的第二导管的至少一个第一流体连接通道，并且
-通过环形部件定界第二回路的第一导管与第二回路的第二导管的至少一个第二流体连接通道，第二连接通道流动地独立于第一连接通道。
根据本发明，由于第一回路和第二回路形成于环形部件中，因此在交换器的一个端部处的流体连接直接形成于环形部件内部。与先前技术相比，不需要焊接或钎焊的连接部件。另外，允许第一回路和第二回路内的流体连续性的第一密封件的构造简化组装操作，因为此时仅需要一个部件。此组件也非常紧凑。
根据另一可能特征，第一密封件具有外部凹槽，密封件接合在外部凹槽中。
另外，第一密封件可包括沿垂直于纵向方向的方向延伸的壁，壁通过环形部件定界两个大体上平行的第二连接通道。
另外，两个第二通道中的一个可径向布置在两个第二通道中的另一个的外部，且通过第一密封件的壁彼此流动地分离。
并且，第一部件可通过施加在环形部件的周向端部处的板锁定在空腔中。此板可通过例如旋拧而与环形部件成一体。
最后，第二回路的第一和第二导管可在端部处由第二元件封闭，并且在环形部件的第一端部处周向地开口。这些第二元件的位置可由上述板保持。
当参考附图阅读作为非限制性实例给出的以下描述时，将更好地理解本发明，并且本发明的其它细节、特征和优点将呈现出来。
附图说明
-图1是根据已知技术的涡轮机的示意性透视图；
-图2是安装在图1的涡轮机中的环形热交换器的部分示意性透视图；
-图3是图2的交换器和其中油的流动的示意性图示；
-图4是根据本发明的热交换器的第一端部的示意性透视图；
-图5A和5B是安装在热交换器的端部上的密封件的示意性透视图；
-图6是具有安装在端部上的另一密封板的交换器的第一端部的示意性透视图；
-图7是如附图箭头A所示在垂直于纵向轴线的截面平面中的根据本发明的热交换器的第一端部的示意图；
-图8是热交换器的第一端部的示意性截面视图，示出了油循环。
具体实施方式
现在参考表示根据本发明的热交换器的图4至8。类似于参考图3已描述的内容，交换器12a还包括油的第一流体回路37，第一流体回路包括大体上彼此平行的多个第一导管38和第二导管40，第一导管38包括第一和第二部分38a。交换器12a还包括第二解冻流体回路42，其包括平行的第一导管44和第二导管46，第一导管44包括第一部分44a和第二部分。
第一回路37和第二回路42的第一导管38、44和第二导管40、42非常类似于先前参考图3已描述的内容，且不同之处仅在于第一导管和第二导管在热交换器的周向端部处彼此流体连接。并且，将参考热交换器12a的第一周向端部13描述的内容对于第二相对周向端部也是有效的。因此，将仅关于使用第一回路37的第一导管38的第二部分和第一回路37的第二导管40以及使用第一导管38的第二部分和第二回路42的第二导管46的交换器12a的第一周向端部13而进行描述。
因此，本发明提出提供第一回路37的第一导管38与第二导管40的流体连接以及第二回路42的第一导管44与第二导管46的流体连接，而不必使用热交换器的环形部件48在结构上独立于部件的连接。
为了实现热交换器，首先要获得交换器12a的环形部件48的预制件，其由例如铝合金的良好热导体的材料制成。对此，使用模具以同时获得第一回路37的第一导管38和第二导管40以及第二回路42的第一导管44和第二导管46。在此阶段结束时，第一回路37和第二回路42的第一导管38、44和第二导管40、46从第一端部13延伸到环形部件48的第二端部，且沿周向方向在端部开口。在另一步骤中，在环形部件48的径向厚度中形成空腔，空腔由图8中的虚线划定且附图标记为50。第一导管38的第二部分38a和第一回路37的第二导管40通向此空腔中。并且，由于第二回路42的第一导管44的第一部分44a和第二回路42的第二导管46仅在环形部件48的周向端部表面的水平面周向地开口，因此制成侧向孔54，从而允许第二回路42的第一导管44的第一部分44a以及第二回路42的第二导管46与前述空腔50连通。
为了在第一端部13处实现第一回路37与第二回路42之间的独立油循环，添加以特殊方式成形的第一密封元件52，即：
-通过环形部件48定界第一回路37的第一导管38与第一回路37的第二导管40的至少一个第一流体连接通道55，并且
-通过环形部件48定界第二回路42的第一导管44与第二回路42的第二导管46的至少一个第二流体连接通道56、58，第二连接通道56、58流动地独立于第一连接通道55。
为了理解第一密封件52如何部分定界第一连接通道55和第二连接通道56、58，现将对其进行描述。确切地说，图5A中所示出的这个第一密封件沿纵向方向具有细长形状。在周向方向上，第一密封件包括第一部分52a和第二部分52b，第一部分和第二部分大体上彼此相同且相对于中间平面彼此对称，中间平面在涡轮机中所处的位置是径向平面。第一部分52a和第二部分52b通过沿垂直于纵向方向的方向延伸的大体上平坦的连接壁52c彼此连接。第一部分52a和第二部分52b各自包括环形凹槽62，环形密封件64安装在环形凹槽中(图5A和图7)。
将第一密封件52安装为环形部件的空腔50中的密封件，其中环形密封件64安装在凹槽62中。面向第一导管38的第一区段38a的出口和第二导管40的出口且距出口一定距离的第一元件52的第一区段52a的端部表面在第一连接通道55中形成油流动表面。并且，第一密封件52制成特定尺寸且孔54定位在环形部件48上，使得第一导管44的第二部分44a的孔54和第二导管46的孔54通向第二连接通道56、58。具体来说，可以看出，每个孔54流体连接到两个大体上平行的第二连接通道56、58，其中第一密封件52的连接壁52c径向地分离两个第二连接通道56、58。还可以看出，密封件64提供第一回路37与第二回路42之间的流体密封。
第二密封元件66插入在第一端部13处、第二回路42的第一导管44的第二部分44a的出口中以及第二回路42的第二导管46的出口中。第二密封元件66中的每一个包括环形凹槽68，其中以类似于参考第一元件52所描述的方式安装密封件68，其功能相同。
为了不管油压多高都能保持第一密封元件52和第二密封元件66的位置，在周向端部表面处将板70施加到这些元件上。此板通过螺钉72旋拧到环形区段中。

Claims (6)

1.用于涡轮机的环形热交换器(12a)，其具有纵向轴线(14)，旨在例如由所述涡轮机的壳体的环形外壳(16)支撑，热交换器包括整体式环形部件(48)，整体式环形部件包括：第一流体回路(37)和第二流体回路(42)，所述第一流体回路包括环形延伸的至少一个第一导管(38)和至少一个第二导管(40)，所述第二流体回路包括至少一个第一导管(44)和至少一个第二导管(46)，至少一个第一导管(44)和至少一个第二导管(46)环形延伸并且沿垂直于纵向方向(14)的方向布置在第一回路(37)的第一导管(38)和第二导管(40)的任一侧上，其特征在于，第一回路(37)的第一导管(38)和第二导管(40)以及第二回路(42)的第一导管(44)和第二导管(46)在环形部件(48)的第一端部(13)处通向空腔(50)中，所述空腔沿周向方向开口且第一密封件(52)插入到所述空腔中，所述第一密封件成形以：
-通过环形部件(48)定界至少一个第一通道(55)，其用于流体连接第一回路(37)的第一导管(38)与第一回路(37)的第二导管(40)，并且
-通过环形部件(48)定界至少一个第二通道(56、58)，其用于流体连接第二回路(42)的第一导管(44)与第二回路(42)的第二导管(46)，第二连接通道(56、58)流动地独立于第一连接通道(55)。
2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述第一密封件(52)包括外部凹槽(62)，密封垫(64)接合在外部凹槽(62)中。
3.根据权利要求1或2所述的热交换器，其特征在于，所述第一密封件(52)包括沿垂直于纵向方向的方向延伸的壁(52c)，壁(52c)通过环形部件(48)定界两个大体上平行的第二连接通道(56、58)。
4.根据权利要求3所述的交换器，其特征在于，两个第二通道(56、58)中的一个径向布置在两个第二通道中的另一个的外部，且通过所述第一密封件(52)的壁(52c)彼此流动地分离。
5.根据前述权利要求中任一项所述的交换器，其特征在于，第一部件(52)通过施加在环形部件(48)的周向端部处的板(70)锁定在所述空腔(50)中。
6.根据前述权利要求中任一项所述的交换器，其特征在于，第二回路(42)的第一和第二导管在端部处由第二部件(66)封闭，并且在环形部件(48)的第一端部处周向地开口。
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