CN209415512U - 环形板式涡轮发动机换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种环形板式涡轮发动机换热器，环形板式涡轮发动机换热器包括至少两个扇形的换热单元，换热单元包括多个平行设置的换热板以及一内壳板、一外壳板，换热板内侧与内壳板固定连接，换热板外侧与外壳板固定连接；换热板为双层板结构且其内部形成燃烧空气腔，换热板设有燃烧空气进口及燃烧空气出口；内壳板设有废气入口及燃烧空气入口，外壳板上设有废气排气口及燃烧空气排气口；内壳板的内壁设有燃烧空气进气管，燃烧空气进气管与内壳板上的各燃烧空气入口连通；外壳板的外壁设有燃烧空气排气管，燃烧空气排气管与外壳板上的各燃烧空气排气口连通。本实用新型环形板式涡轮发动机换热器可以提高换热效果。

Description

环形板式涡轮发动机换热器

技术领域

本实用新型涉及涡轮发动机用换热器技术领域，具体涉及一种环形板式涡轮发动机换热器。

背景技术

涡轮发动机系统通常包括压缩机、涡轮机及燃烧器，燃烧器包括燃料喷射器和点火源。通常，该系统还包括利用来自涡轮机排气的废热来预热燃烧空气的换热器。换热器将废热从排出的废气传递到燃烧空气后可提高涡轮发动机系统的效率，并且可降低系统燃料消耗。

如申请公布号CN104246178A公开的一种具有环形同流换热器的微型燃气涡轮机设备，该设备包括涡轮机、压缩机、换热器，换热器用于从排气流到空气流的热传递。现有的换热器换热效果不是很理想。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种环形板式涡轮发动机换热器，以提高换热器的换热效果。

为实现上述目的，本实用新型环形板式涡轮发动机换热器采用如下技术方案：环形板式涡轮发动机换热器，包括至少两个扇形的换热单元，各换热单元围设成中空的环状体，换热单元包括多个平行设置的换热板以及一内壳板、一外壳板，换热板内侧与内壳板固定连接，换热板外侧与外壳板固定连接；

换热板为双层板结构且其内部形成燃烧空气腔，换热板靠近内壳板的一侧设有燃烧空气进口，换热板的靠近外壳板的一侧设有燃烧空气出口；内壳板由上至下依次设有一列的废气入口及一列的燃烧空气入口，外壳板上设有一列的废气排气口及一列的燃烧空气排气口；

各燃烧空气入口分别与属于同一换热单元的各换热板的燃烧空气进口相对应连通，各燃烧空气排气口分别与属于同一换热单元的各换热板的燃烧空气出口对应连通；上下相邻的所述换热板之间有间距以形成废气腔，各废气入口与属于同一换热单元的废气腔相对应连通，各废气排气口与属于同一换热单元的废气腔对应连通；

所述内壳板的内壁设有燃烧空气进气管，燃烧空气进气管与内壳板上的各燃烧空气入口连通；所述外壳板的外壁设有燃烧空气排气管，燃烧空气排气管与外壳板上的各燃烧空气排气口连通。

进一步优选，相邻的换热单元之间设有隔板，以使相邻换热单元上的废气腔隔离开。

进一步优选，所述换热单元有四个。

进一步优选，所述换热板为枕形板，换热板的双层结构包括上换热板片、下换热板片，上换热板片、下换热板片之间具有多个因焊接形成的且相互独立的接触部。

进一步优选，属于同一个换热单元的废气入口的数量比换热板数量少一个，废气排气口与废气入口数量相同。

进一步优选，属于同一个换热单元的燃烧空气入口的数量与换热板数量相同，燃烧空气排气口与燃烧空气入口数量相同。

进一步优选，所述内壳板、外壳板均为圆弧形板。

进一步优选，所述废气入口、废气排气口为分别沿内壳板、外壳板的周向设置的长孔。

进一步优选，所述燃烧空气进气管、燃烧空气排气管均呈半圆管形。

进一步优选，所述间距的范围为10～30mm。

本实用新型的有益效果：本实用新型环形板式涡轮发动机换热器，设有至少两个扇形的换热单元，各换热单元围设成中空的环状体，设置成若干个换热单元进行组装，便于布置进气、排气管，以及废气和燃烧空气入口；换热单元包括多个平行设置的换热板以及一内壳板、一外壳板，换热板设有燃烧空气进口、燃烧空气出口、燃烧空气腔，以形成燃烧空气通道，相邻换热板之间形成废气通道，燃烧空气通道与废气通道在上下方向上依次交错布置，层层进行换热，充分利用废气的热量，换热效果更好。

附图说明

图1是本实用新型环形板式涡轮发动机换热器的实施例1的结构示意图；

图2是图1中的一个换热单元视图；

图3是内壳板的结构示意图；

图4是外壳的结构示意图；

图5是换热板的立体结构示意图；

图6是换热板的俯视图；

图7是图6中A-A方向的剖开图。

图中各标记对应的名称：1、换热板，2、外壳板，3、内壳板，4、燃烧空气进气管，5、燃烧空气排气管，6、隔板，11、燃烧空气进口，12、燃烧空气出口，13、接触部，14、上换热板片，15、下换热板片，16、燃烧空气腔，21、废气排气口，22、燃烧空气入口，31、废气入口，32、燃烧空气排气口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本实用新型环形板式涡轮发动机换热器的实施例1：如图1-图7所示，环形板式涡轮发动机换热器，包括四个扇形的换热单元，各换热单元围设成中空的环状体，每个换热单元包括多个平行设置的换热板1以及一内壳板3、一外壳板2，换热板1内侧与内壳板3固定连接，换热板1外侧与外壳板2固定连接。

换热板1为双层板结构且其内部形成燃烧空气腔16。换热板1靠近内壳板3的一侧设有燃烧空气进口11，换热板1的靠近外壳板2的一侧设有燃烧空气出口12。具体地，换热板1为枕形板，换热板1的双层结构包括上换热板片14、下换热板片15，上换热板片14、下换热板片15均为片状的薄板，上换热板片14、下换热板片15之间具有多个因焊接形成的且相互独立的接触部13。各接触部13是激光点焊形成的，点焊使得上下两层板在点焊区域接触融合，上换热板片14、下换热板片15的周边进行焊接处理，并留个吹气口。由于上换热板片14、下换热板片15之间是有间隙的，通过吹气口处注入高压气体，使得上、下换热板片内膨胀变形，进而形成燃烧空气腔16。然后再加工出燃烧空气进口11及燃烧空气出口12。这种结构的换热板，使得内部换热通道紧凑狭小，流速更快，且换热板层叠设置，废气通道与燃烧空气的通道依次交错开，更能充分利用废气的热量进行热交换，提高换热效果。

内壳板3由上至下依次设有一列的废气入口31及一列的燃烧空气入口22，外壳板2上设有一列的废气排气口21及一列的燃烧空气排气口32。各燃烧空气入口22分别与属于同一换热单元的各换热板1的燃烧空气进口11相对应连通，各燃烧空气排气口32分别与属于同一换热单元的各换热板1的燃烧空气出口12对应连通。属于同一个换热单元的燃烧空气入口22的数量与换热板1数量相同，燃烧空气排气口32与燃烧空气入口22数量相同。本实施例中，一个换热单元有26个换热板1。换热板的燃烧空气进口11是与内壳板3焊接固定的，换热板1的燃烧空气出口12是与外壳板2焊接固定的，只允许燃烧空气从燃烧空气入口流入到对应的燃烧空气进口11，并进入燃烧空气腔16，然后从燃烧空气出口12、与燃烧空气出口12对应的燃烧空气排气口32排出，燃烧空气是不能进入到上下相邻的换热板1之间的空间内的，防止与废气混合。

上下相邻的所述换热板1之间有间距，平行布置，以形成废气腔，该间距大小本实施例中采用15mm，其他实施例中，可采用10～30mm的范围内的值。各废气入口31与属于同一换热单元的废气腔相对应连通，各废气排气口21与属于同一换热单元的废气腔对应连通。属于同一个换热单元的废气入口31的数量比换热板数量少一个，也即有25个废气入口31，废气排气口21与废气入口31数量相同。也即，涡轮机产生的高温的废气由各废气入口31流向废气腔，再通过废气排气口21排出。

内壳板3、外壳板2均为圆弧形板。废气入口31、废气排气口21为分别沿内壳板3、外壳板2的周向设置的长孔。

内壳板3的内壁焊接设有燃烧空气进气管4，燃烧空气进气管4与内壳板3上的各燃烧空气入口22连通；外壳板2的外壁焊接设有燃烧空气排气管5，燃烧空气排气管5与外壳板2上的各燃烧空气排气口32连通。燃烧空气进气管4、燃烧空气排气管5均呈半圆管形。燃烧空气进气管4的长度方向沿换热器的轴向，且其长度与内壳板3的轴向上的长度基本一致，至少保证燃烧空气进气管4上端与内壳板3上端对齐。燃烧空气排气管5长度与外壳板2的轴向长度基本一致，至少保证燃烧空气排气管5下端与外壳板2下端对齐。燃烧空气由燃烧空气进气管4上部进入，流入换热板1内，换热后，再由燃烧空气排气管5向下排出。

相邻的换热单元之间设有隔板6，以使相邻换热单元上的废气腔隔离开，形成四个独立的换热单元。隔板6为竖向设置的，隔板6两侧面分别与两侧的各换热板1固定。设置隔板，防止废气形成短路，影响换热效果。

换热器工作时，高温的废气从内壳板3上的废气入口31进入，流经上下相邻的换热板间废气通道，并从废气排气口21排出；燃烧空气从布置于内壳板3上的燃烧空气进气管4进入，流经换热板的燃烧空气腔16，并从燃烧空气排气管5排出。高温的废气所流经的通道与燃烧空气所流经的通道是不同的通道，两种通道相互独立但相邻，从而实现热交换的目的。换热器将废气热量传递到燃烧空气后可显著的提高涡轮发动机系统的效率，并且可有效的降低系统燃料消耗。同时也降低了废气的排放温度，兼顾节能环保的作用。

本实用新型环形板式涡轮发动机换热器的实施例2：

本实施例与实施例1的区别仅在于，本实施例2中，换热单元设置成三个，各占分布圆的三分之一空间，相对围合成环状体。

本实用新型环形板式涡轮发动机换热器的实施例3：

本实施例与实施例1的区别仅在于，本实施例3中，换热单元设置成两个，相对设置，从而形成环状体。

本实用新型环形板式涡轮发动机换热器的实施例4：

本实施例与实施例1的区别仅在于，本实施例4中的内壳板上的废气入口可设置的数量更多，同一换热单元的内壳板上的废气入口数量多于换热板的数量，例如设置有30个，35个等，可以两个窄的废气入口对应一个废气腔。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.环形板式涡轮发动机换热器，其特征在于：包括至少两个扇形的换热单元，各换热单元围设成中空的环状体，换热单元包括多个平行设置的换热板以及一内壳板、一外壳板，换热板内侧与内壳板固定连接，换热板外侧与外壳板固定连接；

换热板为双层板结构且其内部形成燃烧空气腔，换热板靠近内壳板的一侧设有燃烧空气进口，换热板的靠近外壳板的一侧设有燃烧空气出口；内壳板由上至下依次设有一列的废气入口及一列的燃烧空气入口，外壳板上设有一列的废气排气口及一列的燃烧空气排气口；

各燃烧空气入口分别与属于同一换热单元的各换热板的燃烧空气进口相对应连通，各燃烧空气排气口分别与属于同一换热单元的各换热板的燃烧空气出口对应连通；上下相邻的所述换热板之间有间距以形成废气腔，各废气入口与属于同一换热单元的废气腔相对应连通，各废气排气口与属于同一换热单元的废气腔对应连通；

所述内壳板的内壁设有燃烧空气进气管，燃烧空气进气管与内壳板上的各燃烧空气入口连通；所述外壳板的外壁设有燃烧空气排气管，燃烧空气排气管与外壳板上的各燃烧空气排气口连通。

2.根据权利要求1所述的环形板式涡轮发动机换热器，其特征在于：相邻的换热单元之间设有隔板，以使相邻换热单元上的废气腔隔离开。

3.根据权利要求1所述的环形板式涡轮发动机换热器，其特征在于：所述换热单元有四个。

4.根据权利要求1至3任一项所述的环形板式涡轮发动机换热器，其特征在于：所述换热板为枕形板，换热板的双层结构包括上换热板片、下换热板片，上换热板片、下换热板片之间具有多个因焊接形成的且相互独立的接触部。

5.根据权利要求1至3任一项所述的环形板式涡轮发动机换热器，其特征在于：属于同一个换热单元的废气入口的数量比换热板数量少一个，废气排气口与废气入口数量相同。

6.根据权利要求1至3任一项所述的环形板式涡轮发动机换热器，其特征在于：属于同一个换热单元的燃烧空气入口的数量与换热板数量相同，燃烧空气排气口与燃烧空气入口数量相同。

7.根据权利要求1所述的环形板式涡轮发动机换热器，其特征在于：所述内壳板、外壳板均为圆弧形板。

8.根据权利要求7所述的环形板式涡轮发动机换热器，其特征在于：所述废气入口、废气排气口为分别沿内壳板、外壳板的周向设置的长孔。

9.根据权利要求1所述的环形板式涡轮发动机换热器，其特征在于：所述燃烧空气进气管、燃烧空气排气管均呈半圆管形。

10.根据权利要求1所述的环形板式涡轮发动机换热器，其特征在于：所述间距的范围为10～30mm。