DE102019126123A1

DE102019126123A1 - Wärmetauscher eines Gasturbinentriebwerkes eines Flugzeuges

Info

Publication number: DE102019126123A1
Application number: DE102019126123.6A
Authority: DE
Inventors: Stephan UHKÖTTER; Christian Helcig
Original assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Current assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Priority date: 2019-09-27
Filing date: 2019-09-27
Publication date: 2021-04-01
Also published as: US20210095597A1

Abstract

Es wird ein Wärmetauscher (35) eines Gasturbinentriebwerkes (10) eines Flugzeuges beschrieben. Das Gehäuse (38) weist ein stufenförmiges Anströmprofil (41) auf. Ein Luftvolumenstrom (B) wird im Bereich des Anströmprofils (41) derart umgelenkt, dass sich im Luftvolumenstrom (B) eine Rezirkulationszone (42) mit wenigstens einer Ablöseblase (43) ausbildet. Stromab des Anströmprofils (41) ist wenigstens ein weiteres stufenförmiges Anströmprofil (46, 52, 56) vorgesehen. Der Luftvolumenstrom (B) wird derart umlenkt, dass sich stromab des weiteren Anströmprofils (46, 52, 56) eine weitere Rezirkulationszone (49, 53, 59) einstellt, in der jeweils wenigstens eine Ablöseblase (50, 54, 60) vorliegt. Im Bereich des Anströmprofils (41) und/oder im Bereich des weiteren Anströmprofils (46, 52, 56) kann ein Einlass (41A, 46A, 52A, 56A) eines Strömungskanals (41B, 46B, 52B, 56B) vorgesehen sein, der im Gehäuse (38) in Richtung einer Mündung (41C, 46C, 52C, 56C) verläuft. Ein durch den Strömungskanal (41B, 46B, 52B, 56B) geführter Luftvolumenstrom tritt mit einem derartigen Winkel (α) gegenüber der Strömungsrichtung des Luftvolumenstromes (B) aus der Mündung (41C, 46C, 52C, 56C) aus, dass sich stromab der Mündung jeweils eine Rezirkulationszone (42A, 49A, 53A, 59A) mit wenigstens einer Ablöseblase (43A, 50A, 54A) bildet.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Wärmetauscher eines Gasturbinentriebwerkes eines Flugzeuges mit einem Gehäuse zum Temperieren eines durch das Gehäuse führbaren Fluides mittels eines das Gehäuse in axialer Richtung anströmenden Luftvolumenstromes.
Die im Betrieb von bekannten Gasturbinentriebwerken bzw. Flugtriebwerken erzeugte Abwärme wird durch bekannte Maßnahmen an die Umgebung abgegeben. Ein Großteil der abzuführenden Abwärme wird an den zu verbrennenden Kraftstoff abgegeben. Da die jeweils an den Kraftstoff übertragbare Wärmeenergie begrenzt ist, werden Gasturbinentriebwerke mit sogenannten Öl-Luft-Wärmetauschern ausgeführt. Die Öl-Luft-Wärmetauscher werden üblicherweise im Nebenstromkanal eines Gasturbinentriebwerkes an der radialen Innenseite des Nebenstromkanals oder an der radialen Außenseite des Nebenstromkanals angeordnet. Das durch das Innere des Öl-Luft-Wärmetauschers geführte Öl wird durch den Luftvolumenstrom temperiert, der durch den Nebenstromkanal geführt wird und den Wärmetauscher an seiner Außenseite überströmt, die dem durchströmten Strömungsquerschnitt des Nebenstromkanals zugewandt ist. Zur Vergrößerung der Oberfläche des Öl-Luft-Wärmetauschers sind die Öl-Luft-Wärmetauscher im Allgemeinen mit Kühlrippen bzw. in den Luftstrom vorkragende Lamellen ausgeführt, die in Strömungsrichtung des Luftvolumenstromes im Nebenstromkanal ausgerichtet sind.
Die Wirkungsgrade solcher Öl-Luft-Wärmetauscher sind jedoch vergleichsweise niedrig, da die Wärmeübertragung zwischen der Oberfläche des Öl-Luft-Wärmetauschers und dem diesen anströmenden Luftvolumenstrom nach einer gewissen Lauflänge des Luftvolumenstromes entlang der Oberfläche des Öl-Luft-Wärmetauschers gehemmt ist. Dies resultiert aus der Tatsache, dass die Dicke der Grenzschicht des Luftvolumenstromes entlang der Oberfläche des Wärmetauschers ansteigt und dadurch der Wärmeübertragungskoeffizient abnimmt. Der verminderte Wärmeübertragungskoeffizient führt dazu, dass die Oberfläche des Öl-Luft-Wärmetauschers sehr groß zu dimensionieren ist. Hierfür wird oder werden der Öl-Luft-Wärmetauscher und/oder dessen Kühlrippen vergrößert. Dies ist jedoch wiederum nur stark eingeschränkt möglich, da die Kontaktfläche zwischen dem mit Öl benetzten Bereich und dem Öl-Luft-Wärmetauscher unter Umständen begrenzt ist.
Der vorliegenden Offenbarung liegt die Aufgabe zugrunde, einen bauraumgünstigen und durch einen hohen Wirkungsgrad gekennzeichneten Wärmetauscher eines Gasturbinentriebwerkes eines Flugzeuges zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird mit einem Wärmetauscher mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Wärmetauscher eines Gasturbinentriebwerkes eines Flugzeuges mit einem Gehäuse bereitgestellt, um ein durch das Gehäuse führbares Fluid mittels eines das Gehäuse in axialer Richtung anströmenden Luftvolumenstromes temperieren zu können. Das Gehäuse weist in einem der Strömung des Luftvolumenstromes zugewandten Bereich ein stufenförmiges Anströmprofil auf. Der Luftvolumenstrom wird im Bereich des Anströmprofils in Bezug auf eine Außenseite des Gehäuses derart umgelenkt, dass die Strömung des Luftvolumenstromes oberhalb der Außenseite des Gehäuses wenigstens annähernd senkrecht zur überströmten Außenseite des Gehäuses anwächst bzw. in Bezug auf die Hauptströmungsrichtung des Luftvolumenstroms stromauf des Anströmprofils sich stromab des Anstömproflis wenigstens annähernd in radialer Richtung oberhalb der Außenseite erweitert, so dass sich stromab des Anströmprofils und oberhalb der Außenseite des Gehäuses im Luftvolumenstrom eine Rezirkulationszone mit wenigstens einer Ablöseblase ausbildet.
Stromab des Anströmprofils ist ein weiteres stufenförmiges Anströmprofil vorgesehen, das sich gegenüber der Außenseite des Gehäuses und in Bezug auf den inneren Bereich des Gehäuses nach außen erhebt, vom Luftvolumenstrom angeströmt wird und den Luftvolumenstrom umlenkt. Dabei wird der Luftvolumenstrom im Bereich des weiteren Anströmprofils derart umgelenkt, dass sich stromab des weiteren Anströmprofils oberhalb der Außenseite des Gehäuses eine weitere Rezirkulationszone einstellt, in der jeweils wenigstens eine Ablöseblase vorliegt.
Zusätzlich oder alternativ zum weiteren Anströmprofil kann im Bereich des Anströmprofils und/oder im Bereich des weiteren Anströmprofils ein Einlass von wenigstens einem Strömungskanal vorgesehen sein, der im Gehäuse in Richtung einer Mündung verläuft. Der durch den Strömungskanal geführte Luftvolumenstrom oder die durch die Strömungskanäle geführten Luftvolumenströme treten jeweils mit einem derartigen Winkel gegenüber der Strömungsrichtung des Luftvolumenstromes aus der Mündung oder aus den Mündungen aus, dass sich stromab der Mündung oder stromab der Mündungen jeweils eine Rezirkulationszone mit wenigstens einer Ablöseblase oberhalb der Außenseite/n des Gehäuses bildet.
Die gezielte Erzeugung von Rezirkulationszonen mit Ablöseblasen gemäß der vorliegenden Offenbarung bewirkt jeweils einen Übergang von einem laminaren Strömungsprofil hin zu einem turbulenten Strömungsprofil der Strömung des Luftvolumenstromes. Dadurch erhöht sich der Wärmeübertragungskoeffizient an der Außenseite des Wärmetauschers bereits nach relativ kurzer Lauflänge. Des Weiteren ist die im Mittel übertragene Wärme bezogen auf die dafür notwendige Oberfläche des Wärmetauschers im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen erhöht.
Die sich nach der Rezirkulationsphase wieder an der Oberfläche des Wärmetauschers anlegende turbulente Grenzschicht verbessert den Wärmeübergang zwischen dem Luftvolumenstrom und dem durch das Gehäuse geführten Fluid signifikant.
Durch den in vorstehend näher beschriebener Art und Weise erhöhten Wärmeübertragungskoeffizienten besteht wiederum die Möglichkeit, den Wärmetauscher kleiner auszuführen, ohne dessen Temperierleistung zu verringern. Dadurch sind Gewichtseinsparungen sowie Materialeinsparungen und ein unter Umständen kleiner dimensionierbarer Ölkreislauf im Bereich des Wärmetauschers möglich. Des Weiteren besteht auch die Möglichkeit, dass das durch das Gehäuse geführte Fluid, wie Öl oder dergleichen, eine höhere Wärmemenge an den vorbeiströmenden Luftvolumenstrom abgibt, wenn der Wärmetauscher etwa vergleichbare Abmessungen aufweist wie herkömmlich ausgeführte Wärmetauscher.
Die Rezirkulationszone bzw. die Ablöseblase kann in Strömungsrichtung des Luftvolumenstromes eine definierte Länge aufweisen, die in Abhängigkeit einer Höhe der wirksamen Fläche des Anströmprofils steht. Dabei entspricht die wirksame Fläche des Anströmprofils einer Fläche des Anströmprofils, die in eine Ebene projiziert ist, die senkrecht zur Strömungsrichtung des Luftvolumenstromes steht.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird der Luftvolumenstrom im Bereich des Anströmprofils oder im Bereich der Anströmprofile und/oder im Bereich der Mündung oder im Bereich der Mündungen gegenüber der Außenseite des Gehäuses so anwachsend bzw. sich so erweiternd umgelenkt, dass sich in Strömungsrichtung des Luftvolumenstromes an die Rezirkulationszonen jeweils ein Wiederanlegebereich anschließt. Dadurch wird auf einfache Art und Weise eine Verbesserung des Wärmeübertragungskoeffizienten erreicht.
Dabei kann die Mündung wenigstens annähernd im Bereich der Außenseite des Gehäuses angeordnet sein oder können die Mündungen jeweils im Bereich der Außenseiten des Gehäuses angeordnet sein, in dem jeweils die Rezirkulationszone endet oder in den jeweils die Rezirkulationszonen enden.
Des Weiteren kann es vorgesehen sein, dass die Mündung oder die Mündungen jeweils wenigstens annähernd im Bereich der Außenseite angeordnet ist oder jeweils im Bereich der Außenseiten des Gehäuses angeordnet sind, in dem der Wiederanlagebereich vorliegt oder in den die Wiederanlagebereiche vorliegen.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Wärmetauschers gemäß der vorliegenden Offenbarung wird der Luftvolumenstrom im Bereich des Anströmprofiles oder im Bereich der Anströmprofile und/oder im Bereich der Mündung oder im Bereich der Mündungen gegenüber der Außenseite des Gehäuses so anwachsend oder sich so erweiternd umgelenkt, dass sich in Strömungsrichtung des Luftvolumenstromes an die Wiederanlegebereiche jeweils ein turbulenter Strömungsbereich anschließt. Mit anderen Worten wird die anwachsende Grenzschicht des Luftstroms im Bereich der Anströmprofile und/oder im Bereich der Mündung oder im Bereich der Mündungen gegenüber der Außenseite des Gehäuses in der Form ausgenutzt, dass sich in Strömungsrichtung des Luftvolumenstromes an die Wiederanlegebereiche sich jeweils ein turbulenter Strömungsbereich des Luftvolumenstromes anschließt. Dadurch wird wiederum auf einfache Art und Weise eine Verbesserung des Wärmeübertragungskoeffizienten erreicht.
Des Weiteren können an der Außenseite des Gehäuses und sich in Bezug auf die Außenseite des Gehäuses nach außen erstreckende Kühlrippen vorgesehen sein, die wenigstens annähernd in Strömungsrichtung des Luftvolumenstromes verlaufen und in einer Richtung, die senkrecht zur Strömungsrichtung des Luftvolumenstromes steht bzw. die einer Querrichtung des Gehäuses entspricht, zueinander beabstandet sind. Dadurch wird wiederum auf bauraumgünstige Art und Weise die Oberfläche des Wärmetauschers vergrößert und eine Leistungsfähigkeit des Wärmetauschers verbessert.
Das Anströmprofil oder die Anströmprofile und/oder die Außenseiten des Gehäuses sind bei vorteilhaften Weiterbildungen des Wärmetauschers gemäß der vorliegenden Offenbarung in Strömungsrichtung vor oder zumindest bereichsweise zwischen den Kühlrippen angeordnet.
Um einen Wirkungsgrad des Wärmetauschers insbesondere im Bereich der Kühlrippen möglichst hoch einstellen zu können, kann eine Höhe der Kühlrippen ausgehend von der Außenseite oder ausgehend von den Außenseiten des Gehäuses über der Länge der Kühlrippen konstant oder in Strömungsrichtung zumindest bereichsweise ansteigend ausgeführt sein.
In Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles besteht die Möglichkeit, die Höhe der Rippen linear oder parabolisch ansteigend auszuführen.
Liegt ein Abstand zwischen jeweils zwei Anströmprofilen in Strömungsrichtung des Luftvolumenstromes in einem Bereich zwischen dem Einfachen und dem Zehnfachen der Höhe des in Strömungsrichtung des Luftvolumenstromes jeweils vorderen Anströmprofils, ist im Bereich des Wärmetauschers eine hohe Wärme-übertragungsfähigkeit bei gleichzeitig geringen Abmessungen des Wärmetauschers erzielbar. Dabei kann es vorgesehen sein, dass der Abstand zwischen jeweils zwei Anströmprofilen in einem Bereich zwischen dem Vierfachen und dem Fünffachen der Höhe des vorderen Anströmprofils liegt.
Die Kühlrippen können in Strömungsrichtung des Luftvolumenstromes vor den Bereichen der Außenseiten des Gehäuses, in dem die Mündungen der Strömungskanäle angeordnet sind, enden und/oder nach den Bereichen beginnen. Damit wird auf einfache Art und Weise erreicht, dass die durch die passive Einblasung erzeugten Rezirkulationszonen mit Ablöseblase durch das Vorhandensein von Kühlrippen nicht beeinträchtigt werden.
Bei einer konstruktiv einfachen Ausführungsform des Wärmetauschers gemäß der vorliegenden Offenbarung erstrecken sich die stufenförmigen Anströmprofile wenigstens annähernd quer zur Strömungsrichtung des Luftvolumenstromes.
Die stufenförmigen Anströmprofile sind bei einer weiteren konstruktiv einfachen Ausführungsform des Wärmetauschers gemäß der vorliegenden Offenbarung zumindest bereichsweise mit einer konvexen und/oder ebenen und der Strömung des Luftvolumenstromes entgegen gerichteten Stirnfläche ausgeführt, die mit den Außenseiten des Gehäuses jeweils einen Winkel zwischen 0° und 90° einschließen. Damit besteht auf einfache Art und Weise die Möglichkeit, in Abhängigkeit der jeweils vorliegenden Bauform des Wärmetauschers längere oder kürzere Rezirkulationszonen bzw. Ablöseblasen zu erzeugen. Dabei ist die Länge der Rezirkulationszonen bzw. der Ablöseblasen mittels der geometrischen Form von Ablösekanten zwischen den Stirnflächen der Anströmprofile und den Außenflächen des Gehäuses kontrollierbar bzw. erzeugbar.
Das Gehäuse des Wärmetauschers kann sich in montiertem Betriebszustand in Umfangsrichtung des Gasturbinentriebwerkes erstrecken und in Umfangsrichtung gekrümmt ausgeführt sein sowie in Umfangsrichtung einen Strömungsbereich des Luftvolumenstromes begrenzen. Dies ist beispielsweise bei einer Anordnung des Wärmetauschers im Nebenstromkanal von Vorteil
Des Weiteren kann das Gehäuse des Wärmetauschers als geschlossener Ringkörper oder als Ringsegment ausgeführt sein.
Unabhängig davon, ob der Wärmetauscher den Strömungsbereich des Luftvolumenstromes in Umfangsrichtung vollständig oder nur teilweise radial nach innen oder radial nach außen begrenzt, kann das Gehäuse des Wärmetauschers ringförmig, elliptisch oder rund ausgeführt sein. Des Weiteren können mehrere über den Umfang verteilt angeordnete und in Umfangsrichtung des Strömungsbereiches zueinander beabstandete Wärmetauscherabschnitte oder Wärmetauscher vorgesehen sein.
Für den Fachmann ist verständlich, dass ein Merkmal oder Parameter, das bzw. der in Bezug auf einen der obigen Aspekte beschrieben wird, bei einem beliebigen anderen Aspekt angewendet werden kann, sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen. Des Weiteren kann ein beliebiges Merkmal oder ein beliebiger Parameter, das bzw. der hier beschrieben wird, bei einem beliebigen Aspekt angewendet werden und/oder bei einem beliebigen anderen Merkmal oder Parameter, das bzw. der hier beschrieben wird, kombiniert werden, sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen.
Es werden nun beispielhaft Ausführungsformen mit Bezug auf die Figuren beschrieben.
Es zeigt:

1 eine stark schematisierte Längsschnittansicht eines Gasturbienentriebwerkes eines Luftfahrzeuges mit einem Wärmetauscher;
2 eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform des Wärmetauschers des Gasturbinentriebwerkes gemäß 1;
3 eine 2 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform des Wärmetauschers;
4 eine Draufsicht auf einen Bereich IV des Wärmetauschers gemäß 3;
5 eine 2 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform des Wärmetauschers;
6 eine Draufsicht auf einen Bereich VI des Wärmetauschers gemäß 5;
7 eine Längsschnittansicht einer weiteren Ausführungsform des Öl-Luft-Wärmetauschers;
8 eine dreidimensionale Teildarstellung einer weiteren Ausführungsform des Öl-Luft-Wärmetauschers;
9 eine 8 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform des Wärmetauschers;
10 eine 8 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform des Wärmetauschers;
11 eine 8 entsprechende Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels des Wärmetauschers; und
12 eine 8 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform des Wärmetauschers.

1 zeigt ein Gasturbinentriebwerk 10 mit einer Hauptdrehachse 9. Das Gasturbinentriebwerk 10 umfasst einen Lufteinlass 12 und einen Bläser 23, der zwei Luftströme erzeugt: einen Kernluftstrom A und einen Bypassluftstrom B. Des Weiteren umfasst das Gasturbinentriebwerk 10 einen Triebwerkskern 11, der den Kernluftstrom A aufnimmt. Der Triebwerkskern 11 umfasst in axialer Strömungsrichtung einen Niederdruckverdichter 14, einen Hochdruckverdichter 15, eine Verbrennungseinrichtung 16, eine Hochdruckturbine 17, eine Niederdruckturbine 19 und eine Kernschubdüse 20. Eine Triebwerksgondel 21 umgibt das Gasturbinentriebwerk 10 und definiert einen Bypasskanal 22 sowie eine Bypassschubdüse 18. Der Bypassluftstrom B strömt durch den Bypasskanal 22. Der Bläser 23 ist über eine Welle 26 und ein Umlaufrädergetriebe 30 an der Niederdruckturbine 19 angebracht und wird durch diese angetrieben.
Im Betrieb des Gasturbinentriebwerkes 10 wird der Kernluftstrom A durch den Niederdruckverdichter 14 beschleunigt und verdichtet und in den Hochdruckverdichter 15 geleitet, wo eine weitere Verdichtung erfolgt. Die aus dem Hochdruckverdichter 15 ausgestoßene verdichtete Luft wird in die Verbrennungseinrichtung 16 geleitet, wo sie mit Kraftstoff vermischt wird und das Gemisch verbrannt wird. Die resultierenden heißen Verbrennungsprodukte breiten sich dann durch die Hochdruck- und die Niederdruckturbine 17, 19 aus und treiben diese dadurch an, bevor sie zur Bereitstellung einer gewissen Schubkraft durch die Düse 20 ausgestoßen werden. Die Hochdruckturbine 17 treibt den Hochdruckverdichter 15 durch eine geeignete Verbindungswelle 27 an. Der Bläser 23 stellt allgemein den Hauptteil der Schubkraft bereit. Das Umlaufrädergetriebe ist ein Untersetzungsgetriebe.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe Niederdruckturbine und Niederdruckverdichter, so wie sie hier verwendet werden, so aufgefasst werden können, dass sie die Turbinenstufe mit dem niedrigsten Druck bzw. die Verdichterstufe mit dem niedrigsten Druck (d. h. nicht den Bläser 23 umfassen) und/oder die Turbinen- und Verdichterstufe, die durch die Verbindungswelle mit der niedrigsten Drehzahl im Gasturbinentriebwerk, d. h. dass sie nicht die Getriebeausgangswelle, die den Bläser 23 antreibt, umfasst) miteinander verbunden sind, bedeuten. Des Weiteren besteht auch die Möglichkeit, dass die Niederdruckturbine und der Niederdruckverdichter, auf die hier Bezug genommen wird, alternativ dazu die Mitteldruckturbine und der Mitteldruckverdichter sind. Bei der Verwendung derartiger alternativer Nomenklatur kann der Bläser als eine erste Verdichtungsstufe oder Verdichtungsstufe mit dem niedrigsten Druck bezeichnet werden.
Andere Gasturbinentriebwerke, bei denen die vorliegende Offenbarung Anwendung finden kann, können alternative Konfigurationen aufweisen. Beispielsweise können derartige Triebwerke eine alternative Anzahl an Verdichtern und/oder Turbinen und/oder eine alternative Anzahl an Verbindungswellen aufweisen. Als ein weiteres Beispiel weist das in 1 gezeigte Gasturbinentriebwerk eine Teilungsstromdüse 20, 22 auf. Das bedeutet, dass der Strom durch den Bypasskanal 22 seine eigene Düse aufweist, die von der Triebwerkskerndüse 20 separat und davon radial außen ist. Jedoch ist dies nicht beschränkend und ein beliebiger Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann auch auf Triebwerke zutreffen, bei denen der Strom durch den Bypasskanal 22 und der Strom durch den Kern 11 vor (oder stromaufwärts) einer einzigen Düse, die als eine Mischstromdüse bezeichnet werden kann, vermischt oder kombiniert werden. Eine oder beide Düsen (ob Misch- oder Teilungsstrom) kann einen festgelegten oder variablen Bereich aufweisen. Obgleich sich das beschriebene Beispiel auf ein Turbogebläsetriebwerk bezieht, kann die Offenbarung beispielsweise bei einer beliebigen Art von Gasturbinentriebwerk, wie z. B. bei einem Open-Rotor-(bei dem die Gebläsestufe nicht von einer Triebwerksgondel umgeben wird) oder einem Turbo-Pro-Triebwerk, angewendet werden. Bei einigen Anordnungen umfasst das Gasturbinentriebwerk 10 möglicherweise kein Getriebe 30.
Die Geometrie des Gasturbinentriebwerks 10 und Komponenten davon wird bzw. werden durch ein herkömmliches Achsensystem definiert, das eine axiale Richtung (die auf die Drehachse 9 ausgerichtet ist), eine radiale Richtung (in der Richtung von unten nach oben in 1) und eine Umfangsrichtung (senkrecht zu der Ansicht in 1) umfasst. Die axiale, die radiale und die Umfangsrichtung verlaufen senkrecht zueinander.
Zusätzlich umfasst das Gasturbinentriebwerk 10 gemäß 1 einen Wärmetauscher 35, der vorliegend am inneren Durchmesser des Bypasskanals 22 an einem Zwischengehäuse 36 angeordnet ist und das Zwischengehäuse 36 in Umfangsrichtung des Gasturbinentriebwerkes 10 umgibt.
Alternativ hierzu kann der Wärmetauscher 35 auch im Bereich des äußeren Durchmessers des Bypasskanals 22, der gleich dem Durchmesser der Innenseite der Triebwerksgondel 21 ist, angeordnet sein. Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, dass sowohl am inneren Durchmesser als auch am äußeren Durchmesser des Bypasskanals 22 wenigstens ein Wärmetauscher 35 vorgesehen ist.
2 bis 12 zeigen verschiedene Ausführungsformen des Wärmetauschers 35, der vorliegend als Öl-Luft-Wärmetauscher ausgeführt ist. Dabei wird Öl eines Ölkreislaufes des Gasturbinentriebwerkes 10 durch einen inneren Bereich 37 eines Gehäuses 38 des Wärmetauschers 35 geführt. Eine Außenseite 39 des Wärmetauschers 35 wird vom Bypassluftstrom B angeströmt. Der Wärmetauscher 35 kann als Gleich-, Gegen- oder Kreuzstromwärmetauscher ausgeführt sein oder auch eine beliebige Kombination der letztgenannten Bauformen aufweisen. Vorliegend wird das Öl in Bezug auf die Hauptströmungsrichtung des Bypassluftstromes B durch den Bypasskanal 22 Öl quer bzw. im Kreuzstrom zum Bypassluftstrom B bzw. dem Luftvolumenstrom durch das Gehäuse 38 geführt.
Der Wärmetauscher 35 stellt eine Einrichtung des Gasturbinentriebwerkes 10 dar, in dessen Bereich das durch das Gehäuse 38 führbare Fluid bzw. Öl mittels des das Gehäuse 38 anströmenden Bypassluftstroms B bzw. den durch den Bypasskanal 22 geführten Luftvolumenstrom temperiert wird.
Das Gehäuse 38 weist in einem der Strömung des Luftvolumenstromes B zugewandten Bereich 40 ein erstes stufenförmiges Anströmprofil 41 auf. Dabei wird der Luftvolumenstrom B im Bereich des Anströmprofils 41 in Bezug auf den inneren Bereich 37 bzw. die Außenseite 39 des Gehäuses 38 derart nach außen umgelenkt, dass sich stromab des Anströmprofils 41 und oberhalb der Außenseite 39 des Gehäuses 38 im Luftvolumenstrom B eine Rezirkulationszone 42 mit wenigstens einer Ablöseblase 43 ausbildet.
Im vorliegenden Fall wird die Strömung des Luftvolumenstromes B stromab des Anströmprofils 41 in Bezug auf die Hauptdrehachse 9 und die Außenseite 39 des Gehäuses 38 radial nach außen umgelenkt.
Ist der Wärmetauscher 35 im Bereich des äußeren Durchmessers des Bypasskanals 22 angeordnet, wird der Luftvolumenstrom B in Bezug auf die Hauptdrehachse 9 und in Bezug auf die dann radial nach innen gerichtete Außenseite 39 des Wärmetauschers 35 stromab des Anströmprofils 41 in Bezug auf die Hauptdrehachse 9 und die Außenseite 39 des Gehäuses 38 radial nach innen umgelenkt.
Die Ablöseblase 43 bzw. die Rezirkulationszone 42 weisen eine definierte Länge L auf. Die definierte Länge L der Rezirkulationszone 42 bzw. der Ablöseblase 43 steht in Abhängigkeit einer Höhe H41 der wirksamen Fläche des Anströmprofils 41. Die wirksame Fläche des Anströmprofils 41 entspricht einer Fläche 44 des Anströmprofils 41, die in eine Ebene projiziert ist, die senkrecht zur Strömungsrichtung des Luftvolumenstromes B steht. An die Rezirkulationszone 42 schließt sich ein Wiederanlegebereich 45 an. Im Wiederanlegebereich 45 legt sich die Strömung des Luftvolumenstromes B wieder an die Außenfläche 39 des Wärmetauschers 35 an. Zusätzlich schließt sich an den Wiederanlegebereich 45 ein turbulenter Strömungsbereich 85 an, in dem sich die Strömung des Lufvolumenstromes B oberhalb der Außenseite 39 des Gehäuses 38 wieder aufweitet bzw. über dem weiteren Strömungsweg anwächst.
Stromab des Anströmprofils 41 ist ein weiteres stufenförmiges Anströmprofil 46 vorgesehen. Das weitere stufenförmige Anströmprofil 46 erhebt sich gegenüber der Außenseite 39 zwischen dem Anströmprofil 41 und dem weiteren Anströmprofil 46 in Bezug auf den inneren Bereich 37 des Gehäuses 38 nach außen. Das weitere Anströmprofil 46 bzw. dessen Fläche 47 wird vom Luftvolumenstrom B angeströmt und lenkt den Luftvolumenstrom B in dem in 2 dargestellten Umfang nach außen um. Dabei wird der Luftvolumenstrom B vom weiteren Anströmprofil 46, das im Wesentlichen wie das Anströmprofil 41 ausgeführt ist, so umgelenkt, dass sich stromab des weiteren Anströmprofils 46 oberhalb einer weiteren Außenseite 48 des Gehäuses 38 eine weitere Rezirkulationszone 49 mit definierter Länge L in Strömungsrichtung einstellt, in der wiederum eine Ablöseblase 50 vorliegt.
An die Rezirkulationszone 49 und die Ablöseblase 50 schließt sich zunächst wiederum ein Wiederanlegebereich 51 und daran anschließend wiederum ein turbulenter Strömungsbereich 91 an. Der weitere turbulente Strömungsbereich 91 erstreckt sich bis zu einem zusätzlichen Anströmprofil 52, das wiederum im Wesentlichen dem Anströmprofil 41 entspricht. Das zusätzliche Anströmprofil 52 wird wiederum vom Luftvolumenstrom B angeströmt und lenkt diesen in vorstehend näher beschriebenem Umfang um, so dass stromab des Anströmprofils 52 wiederum eine Rezirkulationszone 53 mit einer Ablöseblase 54 entsteht. Wiederum stromab der Rezirkulationszone 53 bildet sich zunächst ein weiterer Wiederanlegebereich 55 und daran anschließend ein weiterer turbulenter Strömungsbereich 95, der sich bis hin zu einem weiteren Anströmprofil 56 erstreckt.
Der Wärmetauscher 35 ist somit mit wenigstens annähernd stufen- bzw. treppenförmig aufeinander folgenden Anströmprofilen 41, 46, 52 und 56 ausgeführt, um jeweils stromab der Anströmprofile 41, 46, 52 und 56 Rezirkulationszonen 42, 49, 53, 59 und Ablöseblasen 43, 50, 54, 60 sowie sich jeweils daran anschließende Wiederanlegebereiche 45, 51, 55, 70 und sich daran anschließende turbulente Strömungsbereiche 85, 91, 95 und 100 zu erzeugen, die jeweils einen Wärmeübertragungskoeffizienten verbessern.
Dabei sind die Höhen der Anströmprofile 41, 46, 52 und 56 und auch die axialen Abstände zwischen den Anströmprofilen 41, 46, 52 und 56 vorliegend gleich groß. In Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die Höhen der Anströmprofile 41, 46, 52 und 56 und auch die axialen Abstände zwischen den Anströmprofilen 41, 46, 52 und 56 jeweils voneinander abweichen oder nur zum Teil gleich sind.
3 zeigt eine 2 entsprechende Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels des Wärmetauschers 35. Der Wärmetauscher 35 gemäß 3 weist im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie der Wärmetauscher 35 gemäß 2 auf. Jedoch ist der Wärmetauscher 35 gemäß 3 im Bereich der Anströmprofile 41, 46, 52 und 56 jeweils mit einem Einlass 41A, 46A, 52A und 56A von Strömungskanälen 41B, 46B, 52B und 56B ausgeführt. Die Strömungskanäle 41B bis 56B verlaufen im Gehäuse 38 des Wärmetauschers 35 jeweils in Richtung von Mündungen 41C, 46C, 52C und 56C, die wenigstens annähernd in Bereichen von Außenseiten 39, 48, 57 und 58 des Wärmetauschers 35 angeordnet sind, in dem jeweils die Rezirkulationszonen 85, 91, 95 und 100 vorliegen.
Über die Einlässe 41A bis 56A der Strömungskanäle 41B bis 56B wird jeweils ein Luftvolumenstrom in Richtung der Mündungen 41C bis 56C geführt. Dabei werden die Luftvolumenströme in den Strömungskanälen 41B bis 56B bei dem betrachteten Ausführungsbeispiel jeweils gegenüber der Hauptströmungsrichtung des Luftvolumenstromes B im Bypasskanal 22 um 90° umgelenkt und in die turbulenten Grenzschichten bzw. Strömungsbereiche 45, 51, 55, 70 des Luftvolumenstromes B oberhalb der Außenseiten 39 bis 58 unter einem definierten Winkel α gegenüber der Hauptströmungsrichtung des Luftvolumenstromes B, die der Luftvolumenstrom B insbesondere stromauf des Anströmprofils 41 aufweist, eingeleitet.. Diese sogenannte passive Einblasung bewirkt, dass sich stromab der Mündungen 41C bis 56C jeweils weitere Rezirkulationszonen 46A, 49A, 53A und 59A mit Ablöseblasen 43A, 50A, 54A und 60A ausbilden. Damit wird der Wärmeübertragungskoeffizient jeweils im Bereich der Außenseiten 39, 48, 57 und 58 des Wärmetausches 35 weiter verbessert.
Dabei kann der definierte Winkel α Werte zwischen 80° und 140° aufweisen.
Bei weiteren Ausführungsformen des Wärmetauscher besteht die Möglichkeit, dass die Luftvolumenströme in den Strömungskanälen 41B bis 56B um Winkelwerte größer oder kleiner als 90° zwischen den Einlässen 41A bis 56A und den Mündungen 41C bis 56C umgelenkt werden.
4 zeigt eine Draufsicht eines in 3 näher gekennzeichneten Bereiches IV des Wärmetauschers 35, der das Anströmprofil 56, die Mündung 56C sowie die beiden Rezirkulationszonen 59 und 59A umfasst.
5 zeigt wiederum eine 2 entsprechende Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels des Wärmetauschers 35, der wiederum im Wesentlichen dem Wärmetauscher 35 gemäß 2 entspricht. Der Wärmetauscher 35 gemäß 5 umfasst jeweils an den Außenseiten 39, 48, 57 und 58 jeweils Kühlrippen 61 bis 64. Die Kühlrippen 61 bis 64 erstrecken sich in Bezug auf den inneren Bereich 37 bzw. die Außenseiten 39 bis 58 des Gehäuses 38 des Wärmetauschers 35 jeweils nach außen und verlaufen wenigstens annähernd in Strömungsrichtung des Luftvolumenstromes B. Zusätzlich sind die Kühlrippen 61 bis 64 in Umfangsrichtung des Wärmetauschers 35 in der in 6 näher dargestellten Art und Weise zueinander beabstandet. Dabei zeigt 6 die Kühlrippen 64 sowie einen in 5 näher gekennzeichneten Bereich VI in einer Ansicht von oben. Aus den Darstellungen gemäß 5 und 6 geht hervor, dass die Rezirkulationszonen 42, 49, 53, 59, die Wiederanlegebereiche 45, 51, 55 und 70 sowie die turbulenten Strömungsbereiche 85, 91, 95 und 100 in Umfangsrichtung des Wärmetauschers 35 bzw. in Strömungsrichtung des Öls im Gehäuse 38 von den Kühlrippen 61 bis 64 unterteilt sind.
In 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiels des Wärmetauschers 35 in einer schematisierten Längsschnittansicht gezeigt. Dabei ist der Wärmetauscher 35 gemäß 7 lediglich mit dem Anströmprofil 41 ausgeführt. Stromab des Anströmprofils 41 bilden sich wiederum die Rezirkulationszone 42 und die Ablöseblase 43 aus. An die Rezirkulationszone 42 schließt sich wiederum der Wiederanlegebereich 45 an. In dem Wiederanlegebereich 45 sind erste Kühlrippen 61 vorgesehen, die sich in Hauptströmungsrichtung des Luftvolumenstromes B bis kurz vor die Mündung 41C des Strömungskanales 41B erstrecken. Der durch die Mündung 41C in Bezug auf die Außenseite 39 des Gehäuses 38 im Wesentlichen senkrecht nach außen aus dem Gehäuse 38 austretende Luftvolumenstrom B führt wiederum zu einem Aufbrechen der Grenzschicht des Luftvolumenstromes B stromab der Kühlrippen 61, was wiederum eine weitere Rezirkulationszone 65 sowie eine weitere Ablöseblase 66 erzeugt. Im weiteren Wiederanlegebereich 105 sind weitere Kühlrippen 67 vorgesehen, deren Höhe wie die Höhe der Kühlrippen 61 in Hauptströmungsrichtung des Luftvolumenstromes B im Wesentlichen konstant ist.
8 zeigt eine schematisierte dreidimensionale Teilansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des Wärmetauschers 35. Der Wärmetauscher 35 gemäß 8 ist mit einem Anströmprofil 41 ausgeführt, dessen Fläche 44 mit der Außenseite 39 einen Winkel β einschließt, der nahezu 90° entspricht. Damit weist der Wärmetauscher 35 am Übergang zwischen der Fläche 44 und der Außenseite 39 eine stumpfe Kante auf.
Im Unterschied hierzu ist der Wärmetauscher 35 gemäß 9 mit einer abgerundeten Kante zwischen der Fläche 44 des Anströmprofils 41 und der Außenseite 39 ausgebildet, womit die Fläche 44 mit der Außenseite 39 im Übergangsbereich einen Winkel β gleich 0° einschließt. Die Ausgestaltung des Wärmetauschers 35 gemäß 8 bewirkt, dass die sich an das Anströmprofil 41 anschließende Rezirkulationszone 42 sowie die Ablöseblase 43 eine größere Länge L aufweisen als die Rezirkulationszone 42 und die Ablöseblase 43 stromab des Anströmprofils 41 des Wärmetauschers 35 gemäß 9.
Ein axialer Abstand x in Hauptströmungsrichtung des Luftvolumenstroms B zwischen dem Anströmprofil 41 und dem Beginn der Kühlrippen 61 entspricht bei beiden Ausführungsformen des Wärmetauschers 35 gemäß 8 und 9 gleich dem Produkt aus der Höhe H41 des Anströmprofils 41 und einem Faktor, der vorliegend gleich 4,5 ist.
10 zeigt eine dreidimensionale Teilansicht des Wärmetauschers 35, dessen Ausführung im Wesentlichen der zu 7 näher beschriebenen Ausführungsform entspricht.
11 zeigt wiederum eine 8 entsprechende Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels des Wärmetauschers 35, das sich von dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel des Wärmetauschers 35 dadurch unterscheidet, dass eine Höhe der Kühlrippen 61 in Hauptströmungsrichtung des Luftvolumenstromes B linear ansteigt.
Zusätzlich ist in 12 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Wärmetauschers 35 gezeigt, dass im Wesentlichen dem in 10 dargestellten Ausführungsbeispiel des Wärmetauschers 35 entspricht. Der sich zwischen dem Anströmprofil 41 und der Mündung 41C erstreckende Bereich der Kühlrippen 61 des Wärmetauscher 35 gemäß 12 ist in Hauptströmungsrichtung des Luftvolumenstromes B mit konstanter Höhe ausgeführt. Der sich stromab an die Mündung 41C anschließende Bereich der Kühlrippen 69 steigt in Hauptströmungsrichtung des Luftvolumenstromes B vorliegend linear an. Alternativ hierzu besteht wiederum die Möglichkeit, dass der Höhe der Kühlrippen 67 in Hauptströmungsrichtung des Luftvolumenstromes B parabolisch ansteigt.
Bezugszeichenliste

9: Hauptdrehachse
10: Gasturbinentriebwerk
11: Triebwerkskern
12: Lufteinlass
14: Niederdruckverdichter
15: Hochdruckverdichter
16: Verbrennungseinrichtung
17: Hochdruckturbine
18: Bypassschubdüse
19: Niederdruckturbine
20: Kernschubdüse
21: Triebwerksgondel
22: Bypasskanal
23: Bläser
26: Welle
27: Welle
30: Umlaufrädergetriebe
35: Wärmetauscher
36: Zwischengehäuse
37: innerer Bereich des Gehäuses des Wärmetauschers
38: Gehäuse des Wärmetauschers
39: Außenseite des Gehäuses
40: Bereich
41: Anströmprofil
41A: Einlass des Strömungskanals
41B: Strömungskanal
41C: Mündung
42: Rezirkulationszone
42A: weitere Rezirkulationszone
43: Ablöseblase
43A: weitere Ablöseblase
44: Fläche des Anströmprofils 41
45: Wiederanlegebereich
46: weiteres Anströmprofil
46A: Einlass
46B: Strömungskanal
46C: Mündung
47: wirksame Fläche des weiteren Anströmprofils
48: Außenseite des Gehäuses
49: weitere Rezirkulationszone
49A: weitere Rezirkulationszone
50: Ablöseblase
50A: weitere Ablöseblase
51: weiterer Wiederanlegebereich
52: zusätzliches Anströmprofil
52A: Einlass
52B: Strömungskanal
52C: Mündung
53: Rezirkulationszone
53A: weitere Rezirkulationszone
54: Ablöseblase
54A: weitere Ablöseblase
55: weiterer Wiederanlegebereich
56: weiteres Anströmprofil
56A: Einlass
56B: Strömungskanal
56C: Mündung
57: Außenseite
58: Außenseite
59: Rezirkulationszone
59A: weitere Rezirkulationszone
60: Ablöseblase
60A: Ablöseblase
61 bis 64: Kühlrippen
65: weitere Rezirkulationszone
66: weitere Ablöseblase
67: Kühlrippen
70: Wiederanlegebereich
85, 91, 95, 100: turbulenter Strömungsbereich
105: Wiederanlegebereich
A: Kernstrom
B: Bypassstrom
L: Länge der Rezirkulationszone bzw. der Ablöseblase
H41: Höhe des Anströmprofils 41
x: axialer Abstand
α, β: Winkel

Claims

Wärmetauscher (35) eines Gasturbinentriebwerkes (10) eines Flugzeuges mit einem Gehäuse (38), wobei das Gehäuse (38) in einem einer Strömung eines Luftvolumenstromes (B) zugewandten Bereich ein stufenförmiges Anströmprofil (41) aufweist und der Luftvolumenstrom (B) im Bereich des Anströmprofils (41) in Bezug auf eine Außenseite (39) des Gehäuses (38) derart senkrecht zur überströmten Außenseite (39) des Gehäuses (38)anwachsend umgelenkt wird, dass sich stromab des Anströmprofils (41) und oberhalb einer Außenseite (39) des Gehäuses (38) im Luftvolumenstrom (B) eine Rezirkulationszone (42) mit wenigstens einer Ablöseblase (43) ausbildet, und wobei stromab des Anströmprofils (41) wenigstens ein weiteres stufenförmiges Anströmprofil (46, 52, 56) vorgesehen ist, das sich gegenüber der Außenseite (39, 48, 57) stromab des stufenförmigen Anströmprofils (41, 46, 52) und in Bezug auf die Außenseite (39) des Gehäuses (38) nach außen erhebt, vom Luftvolumenstrom (B) wenigstens in axialer Richtung angeströmt wird und den Luftvolumenstrom (B) derart umlenkt, dass sich stromab des weiteren Anströmprofils (46, 52 56) oberhalb einer weiteren Außenseite (48, 57, 58) des Gehäuses (38) eine weitere Rezirkulationszone (49, 53, 59) einstellt, in der jeweils wenigstens eine Ablöseblase (50, 54, 60) vorliegt, und/oder im Bereich des Anströmprofils (41) und/oder im Bereich des weiteren Anströmprofils (46, 52, 56) ein Einlass (41A, 46A, 52A, 56A) von wenigstens einem Strömungskanal (41B, 46B, 52B, 56B) vorgesehen ist, der im Gehäuse (38) in Richtung einer Mündung (41C; 41C, 46C, 52C, 56C) verläuft, die wenigstens annähernd im Bereich der Außenseite (39) angeordnet ist oder die jeweils im Bereich der Außenseiten (39, 48, 57, 58) des Gehäuses (38) angeordnet sind, wobei der durch den Strömungskanal (41B) geführte Luftvolumenstrom oder die durch die Strömungskanäle (41B, 46B, 52B, 56B) geführten Luftvolumenströme jeweils mit einem derartigen Winkel (α) gegenüber der Strömungsrichtung des Luftvolumenstromes (B) aus der Mündung (41C) austritt oder aus den Mündungen (41C, 46C, 52C, 56C) austreten, dass sich stromab der Mündung (41C) oder stromab der Mündungen (41C, 46C, 52C, 56C) jeweils eine Rezirkulationszone (42A, 49A, 53A, 59A) mit wenigstens einer Ablöseblase (43A, 50A, 54A, 60A) oberhalb der Außenseite/n (39; 39, 48, 57, 58) des Gehäuses (38) bildet.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rezirkulationszonen (42, 49, 53, 59, 42A, 49A, 53A, 59A) in Strömungsrichtung des Luftvolumenstromes (B) jeweils eine definierte Länge (L) aufweisen, die in Abhängigkeit von Höhen (H41) der wirksamen Flächen der Anströmprofile (41, 46, 52, 56) stehen, die jeweils einer Fläche (44) der Anströmprofile (41, 46, 52, 56) entsprechen, die jeweils in eine Ebene projiziert ist, die senkrecht zur Strömungsrichtung des Luftvolumenstromes (B) steht.
Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftvolumenstrom (B) im Bereich des Anströmprofiles (41) oder im Bereich der Anströmprofile (41, 46, 52, 56) und/oder im Bereich der Mündung (41C) oder im Bereich der Mündungen (41C, 46C, 52C, 56C) gegenüber der Außenseite (39, 48, 57, 58) des Gehäuses (38) so anwachsend oder sich so erweiternd umgelenkt, dass sich sich in Strömungsrichtung des Luftvolumenstromes (B) an die Rezirkulationszonen (42, 49, 53, 59, 42A, 49A, 53A, 59A) jeweils ein Wiederanlegebereich (45, 51 ,55, 70) des Luftvolumenstromes (B) anschließt.
Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündung (41C) oder die Mündungen (41C; 41C, 46C, 52C, 56C) jeweils wenigstens annähernd im Bereich der Außenseite (39) angeordnet ist oder jeweils im Bereich der Außenseiten (39, 48, 57, 58) des Gehäuses (38) angeordnet sind, in dem der Wiederanlagebereich (45) vorliegt oder in den die Wiederanlagebereiche (45, 51, 55, 70) vorliegen.
Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftvolumenstrom (B) im Bereich des Anströmprofiles (41) oder im Bereich der Anströmprofile (41, 46, 52, 56) und/oder im Bereich der Mündung (41C) oder im Bereich der Mündungen (41C, 46C, 52C, 56C) gegenüber der Außenseite (39, 48, 57, 58) des Gehäuses (38) so anwachsend oder sich so erweiternd umgelenkt wird, dass sich in Strömungsrichtung des Luftvolumenstromes (B) an die Wiederanlegebereiche (45, 51 ,55, 70) jeweils ein turbulenter Strömungsbereich (85, 91, 95, 100) anschließt.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenseite (39, 48, 57, 58) des Gehäuses (38) und sich in Bezug auf die Außenseite (39) des Gehäuses (38) im Wesentlichen nach außen erstreckende Kühlrippen (61 bis 64; 61, 67) vorgesehen sind, die wenigstens annähernd in Strömungsrichtung des Luftvolumenstromes (B) verlaufen und in einer Richtung, die senkrecht zur Strömungsrichtung des Luftvolumenstromes (B) steht, zueinander beabstandet sind.
Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Anströmprofil (41) oder die Anströmprofile (41, 46, 52, 56) und/oder die Außenseite (39) oder die Außenseiten (39, 48, 57, 58) des Gehäuses (38) in Strömungsrichtung vor oder zumindest bereichsweise zwischen den Kühlrippen 61 bis 64; 61, 67) angeordnet ist oder sind.
Wärmetauscher nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Höhe der Kühlrippen (61 bis 64; 61, 67) ausgehend von der Außenseite (39) oder ausgehend von den Außenseiten (39, 48, 57, 58) des Gehäuses (38) über der Länge der Kühlrippen (61 bis 64; 61, 67) jeweils konstant ist oder in Strömungsrichtung des Luftvolumenstromes (B) zumindest bereichsweise ansteigt.
Wärmetauscher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Rippen (61 bis 64; 61, 67) linear oder parabolisch ansteigt.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand zwischen jeweils zwei Anströmprofilen (41, 46, 52, 56) in Strömungsrichtung des Luftvolumenstromes (B) in einem Bereich zwischen dem Einfachen und dem Zehnfachen der Höhe (H41) der wirksamen Fläche des in Strömungsrichtung des Luftvolumenstromes (B) jeweils vorderen Anströmprofils (41, 46, 52), vorzugsweise in einem Bereich zwischen dem Vierfachen und dem Fünffachen der Höhe der wirksamen Fläche des vorderen Anströmprofils (41, 46, 52), liegt.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrippen (61 bis 64; 61, 67) in Strömungsrichtung des Luftvolumenstromes (B) vor dem Bereich der Außenseite (39) oder vor den Bereichen der Außenseiten (39, 48, 57, 58) des Gehäuses (38), in dem die Mündung (41C) des Strömungskanals (41B) angeordnet ist oder in den die Mündungen (41C, 46C, 52C, 56C) der Strömungskanäle (41B, 46B, 52B, 56B) angeordnet sind, enden und/oder nach dem Bereich oder nach den Bereichen beginnen.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich die stufenförmigen Anströmprofile (41, 46, 52, 56) wenigstens annähernd quer zur Strömungsrichtung des Luftvolumenstromes (B) erstrecken.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die stufenförmigen Anströmprofile (41, 46, 52, 56) zumindest bereichsweise mit einer konvexen und/oder ebenen und der Strömungsrichtung des Luftvolumenstromes (B) entgegen gerichteten Stirnfläche (44) ausgeführt sind, die mit den Außenseiten (39, 48, 57, 58) des Gehäuses (38) jeweils einen Winkel (β) zwischen 0° und 90° einschließen.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Gehäuse (38) des Wärmetauschers (35) in montiertem Betriebszustand in Umfangsrichtung des Gasturbinentriebwerkes (10) erstreckt und in Umfangsrichtung (U) gekrümmt ausgeführt ist sowie in Umfangsrichtung einen Strömungsbereich des Luftvolumenstromes (B) begrenzt.
Wärmetauscher nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (38) des Wärmetauschers (35) als geschlossener Ringkörper oder als Ringsegment ausgeführt ist.