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HINTERGRUND
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Die vorliegenden Ausführungsformen betreffen allgemein Wärmetauscher, die bei Gasturbinen verwendet werden. Insbesondere betreffen die vorliegenden Ausführungsformen, ohne darauf beschränkt zu sein, Halterungen für Oberflächenwärmetauscher.
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In einer Gasturbine wird Luft in einem Verdichter unter Druck gesetzt und in einer Brennkammer mit Brennstoff vermischt, um heiße Verbrennungsgase zu erzeugen, die stromabwärts durch Turbinenstufen strömen. Eine typische Gasturbine weist allgemein ein vorderes Ende und ein hinteres Ende auf, wobei ihre verschiedenen Kern- oder Antriebskomponenten axial dazwischen angeordnet sind. Ein Lufteinlass oder -eintritt ist an einem vorderen Ende der Gasturbine angeordnet. Geht man in Richtung des hinteren Endes, so folgen dem Einlass der Reihe nach ein Verdichter, eine Brennkammer und eine Turbine. Es ist für Fachleute auf dem Gebiet ohne Weiteres ersichtlich, dass ferner weitere Komponenten in der Gasturbine, wie z.B. Niederdruck- und Hochdruckverdichter und Niederdruck- und Hochdruckturbinen, enthalten sein können. Dies ist jedoch keine erschöpfende Auflistung. In einem typischen Turboprop-Gasturbinenflugzeugtriebwerk entziehen Turbinenstufen Energie aus den Verbrennungsgasen, um einen Turbo-Propeller drehend anzutreiben. In einigen Ausführungsformen kann der Propulsor in dem Fall einiger Flugzeuge einen oder mehrere Turbo-Propeller (hier nachstehend als „Turboprop“ bezeichnet) antreiben. In modifizierten Ausführungsformen kann der Propulsor einen oder mehrere Turbo-Propeller, die als Rotoren ausgeführt sind, für den Betrieb eines Hubschraubers antreiben.
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Während des Betriebs wird durch die Verbrennungs- und Energiegewinnungsprozesse beträchtliche Hitze bei Gasturbinen erzeugt. Es ist erforderlich, die Wärmeerzeugung innerhalb des Antriebs derart zu halten, dass die Antriebstemperaturen nicht auf unzulässige Niveaus, die einen Antriebsausfall hervorrufen können, erhöht werden. Ein Verfahren zur Wärmesteuerung und Verbesserung der Lebensdauer des Antriebs besteht darin, die Antriebskomponenten mit Kühlfluiden zu schmieren und ferner die Schmierfluide zu kühlen. In derartigen Wärmetauscherausführungsformen wird der Luftstrom dazu verwendet, das heiße Fluid des Turbinenantriebs zu kühlen.
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Halterungssysteme für Oberflächenkühler nach dem Stand der Technik verwenden schwerere, komplizierte Halterungssysteme, die komplexer herzustellen sind. Diese Halterungssysteme verwenden mehrere Schweißungen, die manchmal einen Verzug des Metalls des Oberflächenkühlers herbeiführen können. Es würde erwünscht sein, diese komplizierten Halterungssysteme zu beseitigen und ein leicht herstellbares, leicht installierbares und sehr gut funktionierendes System zu schaffen, das dennoch das Wärmewachstum z.B. in der Umfangsrichtung des Kühlers ermöglicht. Außerdem würde es wünschenswert sein, ein System zu schaffen, das die Gefahr einer Ermüdung bei hoher Lastspielzahl überwindet, die bei Oberflächenkühlerkonstruktionen möglich ist.
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KURZDARSTELLUNG
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Gemäß vorliegenden Ausführungsformen ist ein Oberflächenwärmetauscher geschaffen, der vordere und hintere Halterungen verwendet, um den Wärmetauscher in Stellung zu halten. Der Oberflächenwärmetauscher enthält mehrere Kernkühlkanäle sowie Rippen, die für einen Luftfluss durch die Gasturbine angeordnet sind. Die Halterungen enthalten ein reibungsarmes Verschleißmaterial sowie eine Isolationsbahn, die eine gewisse Federkraft auf den Wärmetauscher aufbringt.
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Gemäß einigen Ausführungsformen weist ein Oberflächenkühler-Halterungsmechanismus einen Wärmetauscher auf, der einen Körper mit mehreren Kühlkanälen und mehrere Wärmetauscherrippen enthält, die benachbart zu den mehreren Kühlkanälen angeordnet sind, wobei der Körper eine vordere und eine gegenüberliegende hintere Kühlerrippe aufweist, die sich entlang der Seitenkanten des Körpers erstrecken. Wenigstens eine hintere Halterung weist einen hinteren Halterungskörper und eine erste Aussparung zur Aufnahme der hinteren Kühlerrippe auf, und wenigstens eine vordere Halterung weist einen vorderen Halterungskörper und eine zweite Aussparung zur Aufnahme der vorderen Kühlerrippe auf. In jeder von der ersten Aussparung und der zweiten Aussparung ist ein reibungsarmes Verschleißmaterial angeordnet. In wenigstens einer von der ersten Aussparung der zweiten Aussparung ist eine Isolationsbahn angeordnet.
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Optional kann die Isolationsbahn eine Federkraft bereitstellen und kann komprimierbar sein. Die Isolationsbahn kann für eine Dämpfung gegen Ermüdung bei hoher Lastspielzahl sorgen. Die erste Aussparung und die zweite Aussparung können jeweils eine Auflagefläche aufweisen, wobei die Auflagefläche im Wesentlichen horizontal sein kann. Alternativ kann die Auflagefläche unter einem Winkel zu einer Anlagen-/Maschinenachse ausgerichtet sein. Das reibungsarme Verschleißmaterial kann einen niedrigen Reibungskoeffizienten aufweisen. Z.B. kann das reibungsarme Verschleißmaterial ein PEEK-Material sein. Das reibungsarme Verschleißmaterial kann eine Bewegung der vorderen und der hinteren Kühlerrippe in Umfangsrichtung durch dieses hindurch zulassen. Die vordere Halterung und die hintere Halterung können in Umfangsrichtung gekrümmt sein. Die vordere Halterung und die hintere Halterung können in einer Axialrichtung zueinander versetzt sein, oder sie können in einer Axialrichtung zueinander ausgerichtet sein. Die vordere Halterung und die hintere Halterung können im Wesentlichen C-förmig gestaltet sein. Der Körper kann ferner mehrere erstarrungsverhindernde Kanäle aufweisen.
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All die vorstehend umrissenen Merkmale sollen lediglich als beispielhaft verstanden werden, und es können viele weitere Merkmale und Ziele des Oberflächenkühler-Halterungsmechanismus aus der hier gegebenen Offenbarung herausbekommen werden. Deshalb ist keine beschränkende Interpretation dieser Kurzdarstellung zu verstehen, ohne dass die gesamte Beschreibung, die Ansprüche und die Zeichnungen, die hierin mit enthalten sind, weitergelesen werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER DARSTELLUNGEN
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Die vorstehend erwähnten und weitere Merkmale und Vorteile dieser beispielhaften Ausführungsformen und der Art und Weise, um diese zu erreichen, werden ersichtlicher und der Oberflächenkühler-Halterungsmechanismus wird besser verstanden, wenn auf die folgende Beschreibung der Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen in Bezug genommen wird, in denen zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Gasturbinentriebwerks;
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2 eine beispielhafte Seitenansicht des Einlassabschnitts des Gasturbinentriebwerks;
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3 eine isometrische Ansicht eines Fan-Gehäuses mit wenigstens einem Oberflächenkühler, der darin längs des Umfangs angeordnet ist;
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4 eine isometrische obere Ansicht des Oberflächenkühlers, einschließlich mehrerer Halterungsmechanismen;
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5 eine Querschnittsansicht eines Halterungsmechanismus, der eine vordere und eine hintere Halterung enthält, die einen Oberflächenwärmetauscher aufnehmen;
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6 eine isometrische Ansicht einer vorderen Halterung; und
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7 eine isometrische Ansicht einer hinteren Halterung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Es wird nun im Detail auf dargebotene Ausführungsformen Bezug genommen, von denen ein oder mehrere Beispiele in den Zeichnungen veranschaulicht sind. Jedes Beispiel ist zur Erläuterung, nicht zur Beschränkung der offenbarten Ausführungsformen vorgesehen. In der Tat wird es für Fachleute auf dem Gebiet offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen und Veränderungen an den vorliegenden Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne dass von dem Umfang oder Geist der Offenbarung abgewichen wird. Z.B. können Merkmale, die als ein Teil einer Ausführungsform veranschaulicht oder beschrieben sind, bei einer anderen Ausführungsform verwendet werden, um noch weitere Ausführungsformen zu ergeben. Somit besteht die Absicht, dass die vorliegende Beschreibung derartige Modifikationen und Veränderungen umfasst, wie sie in den Umfang der beigefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente fallen.
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Bezugnehmend auf die 1–7 sind verschiedene Ausführungsformen von Flugzeugwärmetauschern dargestellt. Der Wärmetauscher kann auf Strömungspfadoberflächen innerhalb des Einlassbereichs eines Turbinentriebwerks oder des Bypassströmungsbereichs verwendet werden. Alternativ können die Wärmetauscher an den äußeren Oberflächen eines Luftfahrzeugs, wie beispielsweise eines Flugzeugs oder Hubschraubers, verwendet werden, wobei die Rotorwäsche von dem Propeller oder den Rotorblättern Luft über den Wärmetauscher führt, um ein Triebwerkskühlfluid, wie beispielsweise, um ein nicht beschränkendes Beispiel anzugeben, Lageröl, zu kühlen. Der Wärmetauscher enthält eine vordere und eine hintere Halterung, die den Wärmetauscher in Stellung halten. Die Halterungen sorgen für eine Stabilität in der Axialrichtung, während sie eine Wärmeausdehnung in der Umfangsrichtung zulassen. Die Halterungen enthalten ein Verschleißmaterial sowie ein dämmendes oder federartiges Material.
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In dem hierin verwendeten Sinne bezeichnen die Ausdrücke „axial“ oder „in Axialrichtung“ eine Dimension entlang einer Längsachse eines Triebwerks. Der Ausdruck „vorne“ bzw. „vordere“, der in Verbindung mit „axial“ oder „in Axialrichtung“ verwendet wird, bezieht sich auf eine Bewegung in eine Richtung zu dem Triebwerkseinlass hin oder eine Komponente, die sich relativ näher an dem Triebwerkseinlass im Vergleich zu einer anderen Komponente befindet. Der Ausdruck „hinten“ bzw. „hintere“, wie er in Verbindung mit „axial“ oder „in Axialrichtung“ verwendet wird, bezieht sich auf eine Bewegung in eine Richtung zu dem Triebwerksauslass hin oder eine Komponente, die sich relativ näher an dem Triebwerksauslass im Vergleich zu einem Einlass befindet.
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In dem hierin verwendeten Sinne beziehen sich die Ausdrücke „radial“ oder „in Radialrichtung“ auf eine Dimension, die sich zwischen einer zentralen Längsachse des Triebwerks und einem äußeren Triebwerksumfang erstreckt. Die Verwendung der Ausdrücke „proximal“ oder „näher zur Körpermitte“, entweder als solche oder in Verbindung mit den Ausdrücken „radial“ oder „in Radialrichtung“, bezieht sich auf eine Bewegung in eine Richtung zu der zentralen Längsachse hin oder eine Komponente, die sich relativ näher an der zentralen Längsachse im Vergleich zu einer anderen Komponente befindet. Die Verwendung der Ausdrücke „distal“ oder „fern von der Körpermitte“, entweder als solche oder in Verbindung mit den Ausdrücken „radial“ oder „in Radialrichtung“ bezieht sich auf eine Bewegung in eine Richtung zu dem äußeren Triebwerksumfang hin oder eine Komponente, die sich relativ näher an dem äußeren Triebwerksumfang im Vergleich zu einer anderen Komponente befindet.
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In dem hierin verwendeten Sinne beziehen sich die Ausdrücke „seitlich“ oder „in Seitenrichtung“ auf eine Dimension, die sowohl zu der axialen als auch zu der radialen Dimension senkrecht ausgerichtet ist.
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Indem zunächst auf 1 Bezug genommen wird, ist eine schematische Seitenschnittansicht eines Gasturbinentriebwerks 10 veranschaulicht, das ein Triebwerkseinlassende 12 aufweist, wobei Luft in den Propulsor oder Kern 13 eintritt, der allgemein durch einen mehrstufigen Hochdruckverdichter 14, eine Brennkammer 16 und eine mehrstufige Hochdruckturbine 18 definiert ist. Insgesamt liefert der Propulsor 13 Leistung zum Betrieb des Triebwerks 10.
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Das Gasturbinentriebwerk 10 weist ferner eine Fan(Gebläse)-Anordnung 28, eine Niederdruckturbine 20 und einen Niederdruckverdichter oder Booster-Verdichter 22 auf. Die Gebläseanordnung 28 enthält eine Anordnung von Gebläseflügeln 24, die sich von einer Laufscheibe, die allgemein bei 26 veranschaulicht ist, aus radial nach außen erstrecken. Auf der entgegengesetzten Seite zu der Einlassseite 12 in der Axialrichtung befindet sich eine Auslassseite 33. In einer Ausführungsform ist das Triebwerk 10, um ein nicht beschränkendes Beispiel anzugeben, ein CT7-Triebwerk, das kommerziell von General Electric Aircraft Engines, Cincinnati, Ohio, erhältlich ist. Obwohl die Gasturbine 10 in einer Flugzeugumgebung dargestellt ist, sollte ein derartiges Beispiel nicht als beschränkend angesehen werden, da die Gasturbine 10 für die Luftfahrt, zur Energieerzeugung, für industrielle Zwecke, für die Seefahrt oder dergleichen verwendet werden kann.
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Im Betrieb tritt Luft durch das Lufteinlassende 12 des Triebwerks 10 ein, und sie bewegt sich durch wenigstens eine Verdichtungsstufe in den Verdichtern 22, 14 hindurch, worin der Luftdruck erhöht wird und sie zu der Brennkammer 16 geleitet wird. Die verdichtete Luft wird mit Brennstoff vermischt und verbrannt, wodurch das heiße Verbrennungsgas erzeugt wird, das aus der Brennkammer 16 in Richtung auf die Hochdruckturbine 18 austritt. An der Hochdruckturbine 18 wird aus dem heißen Verbrennungsgas Energie gewonnen, wobei eine Drehung von Turbinenschaufeln 32 herbeigeführt wird, die wiederum eine Rotation der Hochdruckwelle 25 bewirkt. Die Hochdruckwelle 25 verläuft in Richtung der Vorderseite des Triebwerks, um eine Rotation einer oder mehrerer Stufen des Verdichters 14 zu bewirken und den Arbeitszyklus fortzusetzen. Es kann auch einer Niederdruckturbine 20 verwendet werden, um weitere Energie zu gewinnen und weitere Verdichterstufen anzutreiben. Der Turbofan 28 ist über die Niederdruckwelle 27 mit einem Niederdruckverdichter 22 und der Niederdruckturbine 20 verbunden. Der Turbofan 28 erzeugt Schub für das Turbinentriebwerk 10. Die Niederdruck- und/oder die Bypassluft kann auch dazu verwendet werden, eine Kühlung von Komponenten des Triebwerks zu unterstützen.
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Die Gasturbine 10 ist um die Triebwerksachse 29 herum achsensymmetrisch, so dass verschiedene Triebwerkskomponenten um diese herum rotieren. Eine achsensymmetrische Hochdruckwelle 25 erstreckt sich durch das vordere Ende des Turbinentriebwerks hindurch in ein hinteres Ende hinein und ist durch Lager entlang der Längserstreckung der Wellenstruktur gelagert. Die Welle 25 rotiert um die Achse oder Mittellinie 29 des Triebwerks 10 herum. Die Hochdruckwelle 25 kann hohl sein, um eine Rotation einer Niederdruckturbinenwelle 27 in dieser und unabhängig von einer Rotation der Hochdruckwelle 25 zu ermöglichen. Die Niederdruckwelle 27 kann ebenfalls um die Mittellinienachse 29 des Triebwerks herum rotieren. Während eines Betriebs rotiert die Welle gemeinsam mit anderen Strukturen, die mit der Welle verbunden sind, wie beispielsweise den Rotoranordnungen der Turbine, um Leistung oder Schub für verschiedene Turbinenarten zu erzeugen, die in Einsatzgebieten für die Energieerzeugung und Industrie oder Luftfahrt verwendet werden.
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Indem nun auf 2 Bezug genommen wird, ist eine Seitenansicht eines Einlassendes 12 des Triebwerks 10 dargestellt. Der Einlass 12 enthält die Gebläseanordnung 28, die zum Teil durch die Laufscheibe 26 definiert ist, und mehrere Blätter 24, die sich von der Scheibe 26 aus erstrecken. Stromabwärts von der Gebläseanordnung 28 befindet sich ein Satz von Auslassleitschaufeln, die sich zwischen dem Fan-Gehäuse 17 und dem Kern 13 erstrecken. Die Auslassleitschaufeln 40 steuern die Richtung der Luftströmung, die aus der Gebläseanordnung 28 austritt und durch den Bypasskanal 42 strömt. Hinter der Auslassleitschaufel 40 ist wenigstens ein Oberflächenkühler 150 vorgesehen. Gemäß einer Ausführungsform können zwei Oberflächenkühler verwendet werden, um sich im Wesentlichen um den Umfang des Fan-Gehäuses 17 herum zu erstrecken. Zusätzlich können ein oder mehrere Segmente verwendet werden, um die Umfangsgestalt des Oberflächenkühlers 150 zu definieren. Außerdem ist der Oberflächenkühler 150 hinter der Auslassleitschaufel 40 dargestellt. Jedoch kann der Oberflächenkühler 150 gemäß anderen Ausführungsformen vor der Gebläseanordnung 28 positioniert sein, wie in 1 dargestellt. Ferner kann der Oberflächenkühler 150 weiter nach hinten in den Bypasskanal 42 verlagert werden.
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Indem nun auf 3 Bezug genommen wird, ist eine isometrische Ansicht eines Fan-Gehäuses 17 dargestellt, wie es von dem Triebwerk 10 entfernt ist. Das Fan-Gehäuse 17 weist eine kreisförmige Gestalt mit einer inneren Oberfläche 34 auf. Entlang der inneren Oberfläche 34 sind der erste und der zweite Oberflächenkühler 150 vorgesehen. Die Oberflächenkühler 150 erstrecken sich längs des Umfangs entlang der inneren Oberfläche und definieren eine im Wesentlichen kreisringförmige Anordnung. Wie vorstehend beschrieben, kann der Oberflächenkühler 150 ein einziges Segment enthalten, das sich um einen Teil oder die Gesamtheit des Umfangs erstreckt, oder er kann zwei oder mehrere Segmente aufweisen, die miteinander verbunden sind, um die Umfangsgestalt zu definieren. In der vorliegenden Ausführungsform enthält jeder der beiden Kühler 150 einen Einlassverteiler 152, der an einer Seite des Gehäuses angeordnet ist, und einen Wärmetauscherkörper, der sich halbkreisförmig um das Fan-Gehäuse 17 herum erstreckt. An dem gegenüberliegenden Ende des Kühlers sind Rücklaufsammler 154 angeordnet. Diese Strukturen 152, 154 können verlagert werden und sind nicht auf die dargestellten Endpositionen beschränkt.
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Indem nun auf 4 Bezug genommen wird, ist eine isometrische Ansicht eines Oberflächenkühlers 150 dargestellt. Der Kühler 150 enthält den Einlassverteiler 152 an einem ersten Ende und den Rücklaufsammler 154 an einem zweiten Ende. Ein Körper 160 erstreckt sich zwischen dem Einlassverteiler 152 und dem Rücklaufsammler 154. Der Körper 160 und die Verteiler/Sammler 152, 154 können integral ausgebildet sein, oder sie können miteinander verbindbar sein. Der Körper 160 enthält eine erste Rippe 162 an einer Vorderseite des Körpers 160 und eine hintere Rippe 164 an der Hinterseite des Körpers. Die Rippen 162, 164 können in der Umfangsrichtung ununterbrochen oder unterbrochen sein und eine Stelle für die vordere und die hintere Halterung zur Verbindung mit dem Körper 160 bereitstellen. Die Halterungen 180, 190, die mit den Rippen 162, 164 verbunden sind, können ununterbrochen oder, wie veranschaulicht, unterbrochen sein, um Gewicht zu reduzieren. Die Halterungen 180, 190 können in der Axialrichtung miteinander ausgerichtet sein, oder sie können in der Axialrichtung zueinander versetzt sein.
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Indem nun auf 5 Bezug genommen wird, ist eine Querschnittsansicht des Oberflächenkühlers 150 dargestellt. Der Kühlerkörper 160 weist eine im Wesentlichen rechteckige Gestalt mit einer oberen Oberfläche 161 und einer unteren Oberfläche 163 auf, die sich zwischen einer vorderen und einer hinteren Oberfläche 165, 167 erstrecken. Die erste Rippe 162 und die zweite Rippe 164 erstrecken sich von der vorderen bzw. hinteren Oberfläche 165, 167 aus in die vordere bzw. hintere Richtung.
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Das Innere des Kühlerkörpers 160 kann mehrere Kühlkanäle 166 enthalten. Diese Kanäle 166 ermöglichen eine Strömung eines Triebwerkskühlfluids, das von dem Verteiler 152 aus eintritt, um in den Kühlerkörper 160 hinein zu treten, und zu dem Rücklaufsammler 154 hin strömt. Entlang der untere Oberfläche 163 sind mehrere Rippen 170 vorgesehen. Während eines Durchgangs durch die Kühlkanäle 166 passiert Luft die Rippen 170, die mit dem Kühlerkörper 160 verbunden sind, um für einen Wärmeaustausch zu sorgen und die Temperatur des Triebwerksfluids zu reduzieren, bevor das Fluid zu einem Speicherbehälter oder zurück zum Einsatz, z.B. in einen Lagersumpf, geleitet wird.
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Wie in der Schnittansicht veranschaulicht, erstrecken sich die Rippen 162, 164 in Aussparungen 182, 192 hinein. Dies erfasst den Kühlerkörper 160 in radial äußerer und innerer Richtung. Die Anordnung erfasst ferner den Körper 160 in der vorderen und hinteren axialen Richtung.
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Sowohl die vordere als auch die hintere Halterung 180, 190 weisen jeweils einen Körper auf, der längs des Umfangs gekrümmt ist, um der Krümmung des Fan-Gehäuses 17 in etwa zu entsprechen. Jeder der Halterungskörper enthält eine Aussparung 182, 192, die die zugehörige vordere Rippe 162 und hintere Rippe 164 des Kühlerkörpers 160 aufnimmt. Im Inneren jeder Aussparung 182, 192 ist ein reibungsarmes Verschleißmaterial 120 vorgesehen. Ein derartiges Material ist im Wesentlichen U-förmig und umgibt die obere, untere und seitliche Oberfläche der vorderen Rippe 162 und der hinteren Rippe 164. Unter dem reibungsarmen Material 120 ist ebenfalls innerhalb der Aussparungen 182, 192 eine Isolationsbahn 130 angeordnet. Die Isolationsbahn 130 stellt eine auf den Kühlerkörper 160 einwirkende Federkraft bereit, die die Rippen 162, 164 innerhalb der Aussparungen 182, 192 radial nach außen drängt.
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Indem nun auf 6 Bezug genommen wird, ist eine isometrische Ansicht der vorderen Halterung 180 dargestellt. Die Halterung 180 enthält eine obere Oberfläche 181, die Befestigungsöffnungen zur Verbindung mit dem Fan-Gehäuse 17 (1) aufweist. Die obere Oberfläche erstreckt sich nach unten über eine oder mehrere Übergangsflächen 183 zu der Aussparung 182. Die eine oder mehreren Übergangsflächen können sich nach unten vertikal oder unter einem Winkel oder gemäß einer Kombination daraus erstrecken. Die Aussparung enthält einen Sitz 184, der im Wesentlichen horizontal oder parallel zu der Triebwerksachse 29 (1) ausgerichtet ist. Alternativ kann der Sitz 184 unter einem Winkel zu der Triebwerksachse 29 (1) angeordnet sein. Die Aussparung 182 weist ferner eine obere Oberfläche 185 und eine Tiefenfläche 187 der Aussparung auf, die sich zwischen der oberen Fläche 185 und dem Sitz 184 erstreckt. Die Aussparung 182 kann verschiedene Formen aufweisen. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Struktur im Wesentlichen U-förmig oder C-förmig. Jedoch können der Sitz und die obere Oberfläche 184, 185 parallel zu der Triebwerksachse verlaufen, oder sie können unter irgendeinem Winkel zu der Triebwerksachse verlaufen. Diese Oberflächen können unabhängig voneinander variieren, so dass eine parallel zu der Triebwerksachse 29 ausgerichtet ist, während die andere dies sein kann oder nicht. Die Tiefenfläche 187 stellt eine in die Aussparung 182 hineinreichende Strecke bereit, auf der sich das reibungsarme Material 120 erstrecken kann. Das reibungsarme Material 120 kann der Form der Aussparung 182 entsprechen. Das reibungsarme Material 120 ist eine dünne Materialbahn, die in der Lage ist, sich in die Aussparung 182 hinein zu erstrecken, wie veranschaulicht. Das Material 120 weist eine derartige Länge auf, dass es wenigstens einen Abschnitt der Übergangsfläche 183 und einen Abschnitt einer unteren inneren Stirnseite 186 der Halterung überlappt. Dies ermöglicht dem Kühlerkörper 160, in der Umfangsrichtung des Triebwerks 10 zu wachsen, wie dies die Struktur 150 während einer Wärmeausdehnung, während sie im Einsatz ist, tut. Außerdem kann sich der Körper 160, wenn sich das Triebwerk abkühlt, auch in der Umfangsrichtung durch die Aussparung 182 hindurch zusammenziehen. Das reibungsarme Verschleißmaterial 120 verhindert einen Metall-Metall-Kontakt und stellt ferner ein Verschleißmaterial bereit, das während Umbaumaßnahmen für das Triebwerk in bestimmten Instandhaltungsintervallen leichter ausgetauscht werden kann. Das reibungsarme Verschleißmaterial 120 kann gemäß einigen Ausführungsformen ein PEEK-Material, z.B. A17B93A1 oder gleichwertig, sein. Dieses Material stellt eine reibungsarme Oberfläche zwischen den Aussparungen 182, 192 und den Kühlerrippen 162, 164 bereit. Außerdem kann das Material 120 verschleißen und während planmäßiger Instandhaltungsintervalle leichter ersetzt werden.
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Innerhalb der Aussparung 182 ist auf der Sitzoberfläche 184 eine Isolationsbahn 130 angeordnet. Die Isolationsbahn 130 kann z.B. aus AMS-3301 oder einem gleichwertigen Material erzeugt sein und sorgt für eine Federvorspannung der Rippen 162, 164 (5) und des reibungsarmen Materials 120 in einer radialen Richtung. Während die Isolationsbahn 130 veranschaulicht ist, wie sie auf dem Sitz 184 positioniert ist, kann es sein, dass die Isolationsbahn 130 an der oberen Oberfläche 185 der Aussparung positioniert ist.
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Indem nun auf 7 Bezug genommen wird, ist die hintere Halterung 190 in einer isometrischen Ansicht dargestellt. Die hintere Halterung 190 enthält eine obere Oberfläche 191 und eine Übergangsoberfläche 193, die gemäß der beispielhaften Ausführungsform im Wesentlichen vertikal verläuft und von der oberen Oberfläche 191 herab hängt. Jedoch braucht eine derartige Struktur nicht rein vertikal zu sein, und sie kann, wie bei der vorderen Halterung 180 dargestellt, gewinkelt sein oder kann sowohl winkelige als auch vertikale Flächen enthalten, wie bei der Halterung 180 dargestellt. Eine Aussparung 192 erstreckt sich in die Halterung 190 hinein von der Übergangsfläche 193 aus. Die Aussparung 192 enthält eine obere Oberfläche 195 und einen Sitz 194. Die Aussparungstiefe ist durch eine Fläche 197 definiert, die in der dargestellten Ausführungsform im Wesentlichen vertikal verläuft. Der Sitz 194 ist im Wesentlichen horizontal, kann jedoch alternativ unter einem Winkel zu der Triebwerksachse 29 verlaufen. Wie bei der vorherigen Ausführungsform enthält der Sitz 194 eine Federvorspannung bietende Isolationsbahn 130 und ein reibungsarmes Verschleißmaterial 120, die sich in die Aussparung 192 hinein erstrecken. Das reibungsarme Verschleißmaterial 120 weist eine derartige Länge auf, das es von der Aussparung aus vorragt und wenigstens Abschnitte einer unteren Oberfläche 196 und der oberen Übergangsfläche 193 bedeckt. Dies ermöglicht eine Bewegung des Körpers 160 in der Umfangsrichtung ohne Klemmung der Halterung 190 und des Körpers 160 während einer wärmebedingten Ausdehnung oder Kontraktion. Das reibungsarme Material 120 kann erneut aus PEEK hergestellt sein, wobei jedoch andere Materialien verwendet werden können. Ebenso kann die Isolationsbahn 130 aus AMS-3301 oder einem gleichwertigen Material erzeugt sein.
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Die vorstehende Beschreibung von Konstruktionen und Verfahren ist für veranschaulichende Zwecke dargeboten. Sie ist nicht dazu gedackt, erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf die genauen Schritte und/oder Formen, die offenbart sind, zu beschränken, und es sind im Lichte der obigen Lehre offensichtlich viele Modifikationen und Veränderungen möglich. Die hierin beschriebenen Merkmale können in einer beliebigen Kombination miteinander kombiniert werden. Schritte eines Verfahrens, wie hierin beschrieben, können in einer beliebigen Reihenfolge, die physikalisch möglich ist, durchgeführt werden. Es wird verstanden, dass, obwohl bestimmte Ausführungsformen von Verfahren und Materialien veranschaulicht und beschrieben sind, sie nicht darauf beschränkt sind und stattdessen nur durch die hier beigefügten Ansprüche beschränkt sind.
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Es ist ein Oberflächenwärmetauscher geschaffen, der eine vordere und eine hintere Halterung verwendet, um den Wärmetauscher in Stellung zu halten. Der Oberflächenwärmetauscher enthält mehrere Kernkühlkanäle sowie Rippen, die für eine Luftströmung durch die Gasturbine angeordnet sind. Die Halterungen enthalten ein reibungsarmes Verschleißmaterial sowie eine Isolationsbahn, die etwas Federkraft auf den Wärmetauscher aufbringt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Gasturbine, Gasturbinentriebwerk
- 12
- Lufteinlassende
- 13
- Kern-Propulsor, Kern-Antriebsvorrichtung
- 14
- Hochdruckverdichter
- 16
- Brennkammer
- 17
- Fan-Gehäuse
- 18
- Hochdruckturbine
- 20
- Niederdruckturbine
- 22
- Niederdruckverdichter
- 24
- Fan-Flügel, Gebläseflügel
- 25
- Hochdruckwelle
- 26
- Laufscheibe
- 27
- Niederdruckwelle
- 28
- Fan-Anordnung, Gebläseanordnung
- 29
- Triebwerksachse
- 32
- Turbinenschaufeln
- 34
- innere Oberfläche
- 40
- Auslassleitschaufel
- 42
- Bypassluftkanal
- 120
- Verschleißmaterial
- 130
- Isolationsbahn
- 150
- Oberflächenkühler
- 152
- Einlassverteiler
- 154
- Rücklaufsammler
- 160
- Körper
- 161
- obere Oberfläche
- 162
- erste Rippe
- 163
- untere Oberfläche
- 164
- hintere Rippe
- 165
- vordere Oberfläche
- 166
- Kühlkanal
- 167
- hintere Oberfläche
- 170
- Rippen
- 180
- vordere Halterung
- 181
- obere Oberfläche
- 182
- Aussparung
- 183
- Übergangsfläche
- 184
- Sitz
- 185
- obere Oberfläche
- 186
- untere innere Fläche
- 187
- Tiefenfläche der Aussparung
- 190
- hintere Halterung
- 191
- obere Oberfläche
- 192
- Aussparung
- 193
- Übergangsfläche
- 194
- Sitz
- 195
- obere Oberfläche
- 196
- untere Fläche
- 197
- Tiefenfläche der Aussparung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- AMS-3301 [0034]
- AMS-3301 [0035]
