RU2743508C1 - Air-to-air heat exchanger - Google Patents

Air-to-air heat exchanger Download PDF

Info

Publication number
RU2743508C1
RU2743508C1 RU2019138666A RU2019138666A RU2743508C1 RU 2743508 C1 RU2743508 C1 RU 2743508C1 RU 2019138666 A RU2019138666 A RU 2019138666A RU 2019138666 A RU2019138666 A RU 2019138666A RU 2743508 C1 RU2743508 C1 RU 2743508C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat exchanger
air
flanges
collars
assembly
Prior art date
Application number
RU2019138666A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Михайлович Гусенко
Андрей Викторович Кузнецов
Алексей Викторович Чернышев
Сергей Алексеевич Кутуев
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации
Priority to RU2019138666A priority Critical patent/RU2743508C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2743508C1 publication Critical patent/RU2743508C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/04—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates
    • F28F9/06—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by dismountable joints
    • F28F9/12—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by dismountable joints by flange-type connections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/04—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates
    • F28F9/06—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by dismountable joints
    • F28F9/14—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by dismountable joints by force-joining

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

FIELD: machine building; aviation.SUBSTANCE: invention relates to aircraft engine building, namely to turbine cooling systems for gas turbine engine. Air-to-air heat exchanger includes several cooled sections installed in flow part of turbomachine and fixed on housing by means of bolted connections, with two flanges interconnected by network of tubes and equipped with holes for bolt connection and collars with seating surfaces lying in one plane located at an angle to corresponding flat platform of housing and forming a gap with it, selected during assembly. At that, at least one hole for bolt joint is made on the side of maximum size of gap before assembly.EFFECT: technical result is higher efficiency of heat exchanger due to tightness of connection of flanges with housing sites.1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к системам охлаждения турбин газотурбинного двигателя.The invention relates to the field of aircraft engine building, namely to cooling systems for turbines of a gas turbine engine.

Известен воздухо-воздушный теплообменник (далее теплообменник), содержащий несколько охлаждаемых секций, установленных в проточной части турбомашины и закрепленных на корпусе посредством болтовых соединений, с двумя фланцами, соединенными между собой сетью трубок и снабженными отверстиями под болтовое соединение и буртами, имеющими посадочную поверхность, образующую с соответствующей плоской площадкой корпуса зазор, выбирающийся при сборке (RU 2578940, МПК F28F9/013, F28F 9/26, 30.12.2014 г.).An air-to-air heat exchanger (hereinafter referred to as a heat exchanger) is known, containing several cooled sections, installed in the flow path of the turbomachine and fixed to the housing by means of bolted connections, with two flanges interconnected by a network of pipes and equipped with holes for a bolted connection and collars having a seating surface, forming a gap with the corresponding flat platform of the body, selected during assembly (RU 2578940, IPC F28F9 / 013, F28F 9/26, 12/30/2014).

Недостатками известного теплообменника является недостаточная эффективность отбора тепла от охлаждающего воздуха из вторичной области камеры сгорания, проходящего внутри трубок секций, и, как следствие недостаточная эффективность работы теплообменника в целом.The disadvantages of the known heat exchanger are the insufficient efficiency of heat extraction from the cooling air from the secondary area of the combustion chamber passing inside the tubes of the sections, and, as a consequence, the insufficient efficiency of the heat exchanger as a whole.

Техническим результатом, достигаемом при использовании заявленного изобретения, является устранение недостатка известного теплообменника при обеспечении герметичности соединения фланцев с площадками корпуса.The technical result achieved when using the claimed invention is to eliminate the disadvantage of the known heat exchanger while ensuring the tightness of the connection of the flanges with the pads of the body.

Указанный технический результат достигается тем, что согласно заявленному изобретению в воздухо-воздушном теплообменнике содержащем несколько охлаждаемых секций, установленных в проточной части турбомашины и закрепленных на корпусе посредством болтовых соединений, с двумя фланцами, соединенными между собой сетью трубок и снабженными отверстиями под болтовое соединение и буртами, имеющими посадочную поверхность, образующую с соответствующей плоской площадкой корпуса зазор, выбирающийся при сборке, согласно изобретению выбирающийся при сборке зазор образован посадочными поверхностями буртов каждого фланца лежащими в одной плоскости расположенной под углом к соответствующей плоской площадке корпуса, при этом по меньшей мере одно отверстие под болтовое соединение выполнено со стороны максимальной величины зазора до сборки. Кроме того, по меньшей мере одна охлаждаемая секция снабжена фланцами, содержащими по меньшей мере одно отверстие под болтовое соединение на каждом со стороны прилегания фланца к плоской площадке корпуса до сборки.The specified technical result is achieved by the fact that according to the claimed invention, in an air-to-air heat exchanger containing several cooled sections installed in the flow path of the turbomachine and fixed to the body by means of bolted connections, with two flanges connected by a network of pipes and provided with holes for bolted connections and collars having a seating surface, forming a gap with the corresponding flat area of the body, selectable during assembly, according to the invention, selectable during assembly, the gap is formed by the seating surfaces of the collars of each flange lying in the same plane located at an angle to the corresponding flat area of the body, with at least one hole for the bolted connection is made from the side of the maximum clearance before assembly. In addition, at least one cooled section is provided with flanges containing at least one bolt hole on each side of the flange abutting the flat area of the body prior to assembly.

Выполнение выбирающегося при сборке зазора, образованного посадочными поверхностями буртов каждого фланца, лежащими в одной плоскости, расположенной под углом к соответствующей плоской площадке корпуса, позволяет обеспечить прижатие каждого фланца к последней, обеспечивая герметичность соединения, что снижает потери охлаждающего воздуха, возможные через разъемные соединения фланцев с корпусом, что повышает эффективность работы теплообменника.Execution of a gap selectable during assembly, formed by the seating surfaces of the shoulders of each flange, lying in one plane, located at an angle to the corresponding flat area of the body, allows each flange to be pressed against the latter, ensuring the tightness of the connection, which reduces the loss of cooling air possible through detachable flange connections with a housing, which increases the efficiency of the heat exchanger.

Выполнение отверстия на фланце под болтовое соединение со стороны максимальной величины зазора до сборки позволяет использовать большее количество трубок в каждой секции и размещать каждую секцию максимально близко друг к другу без ущерба для сборки теплообменника (болт каждого фланца в соединениях располагается с внешней стороны и не перекрывается сетью трубок), что увеличивает эффективную площадь теплоотдачи и, как следствие, повышает эффективность работы теплообменника.Making a hole on the flange for a bolted connection from the side of the maximum clearance before assembly allows you to use a larger number of tubes in each section and place each section as close to each other as possible without compromising the assembly of the heat exchanger (the bolt of each flange in the joints is located on the outside and is not blocked by the network tubes), which increases the effective heat transfer area and, as a consequence, increases the efficiency of the heat exchanger.

Снабжение по меньшей мере одной охлаждаемой секции фланцами, содержащими по меньшей мере одно отверстие под болтовое соединение на каждом со стороны прилегания фланца к плоской площадке корпуса до сборки, обеспечивает большую герметичность соединения, снижая утечки охлаждающего воздуха, что повышает эффективность работы теплообменника.Providing at least one cooled section with flanges containing at least one bolt hole on each from the side of the flange abutting the flat area of the body prior to assembly ensures greater tightness of the joint, reducing cooling air leaks, which increases the efficiency of the heat exchanger.

На фигуре 1 представлена принципиальная схема секции воздухо-воздушного теплообменника.Figure 1 shows a schematic diagram of an air-to-air heat exchanger section.

На фигуре 2 представлено увеличенное место соединения фланца с корпусом (место А на фиг.1).Figure 2 shows an enlarged connection of the flange with the body (location A in figure 1).

На фигуре 3 представлено увеличенное соединение фланца с корпусом, содержащее болт со стороны прилегания фланца к плоской площадке корпуса до сборки.Figure 3 is an enlarged view of a flange-to-body connection comprising a bolt on the side where the flange abuts the flat area of the body prior to assembly.

Воздухо-воздушный теплообменник состоит из нескольких секций (фиг. 1), каждая из которых содержит по два фланца 1 (фиг. 2), устанавливаемые на плоские площадки корпуса 2, соединенные между собой сетью трубок 3 и снабженные отверстиями 4 под болты 5 и буртами 6 с посадочными поверхностями лежащими в одной плоскости расположенной под углом к соответствующей плоской площадке корпуса 2 и образующей с ним зазор 7, выбирающийся при сборке. Затяжка болтов 5 обеспечивает прижатие буртов 6 фланца 1 к плоским площадкам корпуса 2 и герметичности соединения. В частном случае реализации в соединение фланца 1 с корпусом 2 включают минимум один дополнительный болт 8, со стороны прилегания фланца 1 к плоской площадке корпуса 2 до сборки (под сетью трубок 3), что необходимо для большей силы прижатия буртов 6 к плоским площадкам корпуса 2 (фиг. 3), но при этом усложняется сборка теплообменника.The air-air heat exchanger consists of several sections (Fig. 1), each of which contains two flanges 1 (Fig. 2), installed on the flat platforms of the body 2, interconnected by a network of tubes 3 and provided with holes 4 for bolts 5 and collars 6 with seating surfaces lying in the same plane at an angle to the corresponding flat area of the body 2 and forming a gap 7 with it, which is selected during assembly. Tightening the bolts 5 ensures that the collars 6 of the flange 1 are pressed against the flat areas of the body 2 and that the connection is tight. In the particular case of implementation, at least one additional bolt 8 is included in the connection of the flange 1 with the body 2, from the side of the flange 1 adjoining the flat area of the body 2 before assembly (under the network of tubes 3), which is necessary for greater pressing force of the collars 6 to the flat areas of the body 2 (Fig. 3), but this complicates the assembly of the heat exchanger.

При установке секций воздухо-воздушного теплообменника на корпус 2 фланцы 1 притягивают болтами 5 с определенным усилием затяжки, при этом выбирается зазор 7 между корпусом 2 и буртами 6 фланцев 1. Посадочная поверхность буртов 6 начинает давить на соответствующую плоскую площадку корпуса 2, обеспечивая требуемую герметичность соединения в работе.When installing sections of the air-air heat exchanger on the body 2, the flanges 1 are tightened with bolts 5 with a certain tightening force, while the gap 7 is selected between the body 2 and the collars 6 of the flanges 1. The seating surface of the collars 6 begins to press on the corresponding flat area of the body 2, ensuring the required tightness connections at work.

В частном случае реализации фланцев 1 теплообменника (фиг. 3) секции теплообменника устанавливают поочередно друг за другом в окружном направлении закручивая болты 5 и 8. При этом в одной или большем количестве секций отсутствуют дополнительные болты 8 (фиг. 2), так как секции устанавливаются плотно друг к другу и доступа к внутренней части (под сеть трубок 3) у последней секции не будет. Либо дополнительные болты 8 в последней секции сохраняются, но должен быть обеспечен достаточный зазор между секциями для доступа инструмента к дополнительным болтам 8 при сборке.In the particular case of the implementation of the flanges 1 of the heat exchanger (Fig. 3), the sections of the heat exchanger are installed alternately one after the other in the circumferential direction by tightening the bolts 5 and 8. In this case, there are no additional bolts 8 in one or more sections (Fig. 2), since the sections are installed tightly to each other and the last section will not have access to the inside (under the pipe network 3). Either the additional bolts 8 in the last section are retained, but there must be sufficient clearance between the sections for the tool to access the additional bolts 8 during assembly.

В процессе работы турбомашины для каждой секции воздухо-воздушного теплообменника, установленной в проточной части наружного контура, в полость (на входе в теплообменник), образованную между фланцем 1 и корпусом 2, подают горячий воздух из внутреннего контура. Проходя по трубкам 3, он охлаждается воздухом наружного контура. После чего охлажденный воздух отводится из аналогичной полости (на выходе из теплообменника) для нужд охлаждения турбины турбомашины. При этом соединение фланцев 1 с площадками корпуса 2 минимизируют потери охлаждающего воздуха за счет своей герметичности.During the operation of the turbomachine, for each section of the air-air heat exchanger installed in the flow path of the outer loop, hot air is supplied from the inner loop to the cavity (at the inlet to the heat exchanger) formed between the flange 1 and the housing 2. Passing through tubes 3, it is cooled by air from the external circuit. Then the cooled air is removed from a similar cavity (at the outlet of the heat exchanger) for the needs of cooling the turbine of the turbomachine. At the same time, the connection of the flanges 1 with the platforms of the body 2 minimizes the loss of cooling air due to their tightness.

Размещение большего числа трубок 3 на каждой секции теплообменника, установленных в проточной части наружного контура, увеличивает эффективную поверхность теплообмена, что в процессе работы турбомашины повышает эффективность теплообменника.Placing a larger number of tubes 3 on each section of the heat exchanger, installed in the flow path of the outer loop, increases the effective heat exchange surface, which increases the efficiency of the heat exchanger during the operation of the turbomachine.

Claims (2)

1. Воздухо-воздушный теплообменник, содержащий несколько охлаждаемых секций, установленных в проточной части турбомашины и закрепленных на корпусе посредством болтовых соединений, с двумя фланцами, соединенными между собой сетью трубок и снабженными отверстиями под болтовое соединение и буртами, имеющими посадочную поверхность, образующую с соответствующей плоской площадкой корпуса зазор, выбирающийся при сборке, отличающийся тем, что выбирающийся при сборке зазор образован посадочными поверхностями буртов каждого фланца, лежащими в одной плоскости, расположенной под углом к соответствующей плоской площадке корпуса, при этом по меньшей мере одно отверстие под болтовое соединение выполнено со стороны максимальной величины зазора до сборки.1. An air-to-air heat exchanger containing several cooled sections, installed in the flow path of the turbomachine and fixed to the casing by means of bolted connections, with two flanges interconnected by a network of pipes and provided with holes for bolted connections and collars having a seating surface forming a corresponding by a flat platform of the body, a gap selected during assembly, characterized in that the gap selected during assembly is formed by the seating surfaces of the collars of each flange lying in one plane located at an angle to the corresponding flat platform of the body, while at least one hole for the bolted connection is made with sides of the maximum clearance before assembly. 2. Воздухо-воздушный теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере одна охлаждаемая секция снабжена фланцами, содержащими по меньшей мере одно отверстие под болтовое соединение на каждом со стороны прилегания фланца к плоской площадке корпуса до сборки.2. An air-to-air heat exchanger according to claim 1, characterized in that at least one cooled section is provided with flanges containing at least one bolt hole on each side of the flange abutting the flat area of the body prior to assembly.
RU2019138666A 2019-11-28 2019-11-28 Air-to-air heat exchanger RU2743508C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019138666A RU2743508C1 (en) 2019-11-28 2019-11-28 Air-to-air heat exchanger

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019138666A RU2743508C1 (en) 2019-11-28 2019-11-28 Air-to-air heat exchanger

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2743508C1 true RU2743508C1 (en) 2021-02-19

Family

ID=74666317

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019138666A RU2743508C1 (en) 2019-11-28 2019-11-28 Air-to-air heat exchanger

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2743508C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3854761A (en) * 1972-01-11 1974-12-17 Bopp & Reuther Gmbh Sealing arrangement
SU1143913A1 (en) * 1982-09-06 1985-03-07 Завод-втуз при Московском автомобильном заводе им.И.А.Лихачева Reusable sealing device
EP2224111A1 (en) * 2009-02-25 2010-09-01 Behr GmbH & Co. KG Charge air system and combustion engine
RU2461719C2 (en) * 2010-12-14 2012-09-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" Protection of blade machine housing against penetration by parted blade, and protected housing
RU2578940C1 (en) * 2014-12-30 2016-03-27 Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" Sectional air-to-air heat exchanger of turbine cooling system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3854761A (en) * 1972-01-11 1974-12-17 Bopp & Reuther Gmbh Sealing arrangement
SU1143913A1 (en) * 1982-09-06 1985-03-07 Завод-втуз при Московском автомобильном заводе им.И.А.Лихачева Reusable sealing device
EP2224111A1 (en) * 2009-02-25 2010-09-01 Behr GmbH & Co. KG Charge air system and combustion engine
RU2461719C2 (en) * 2010-12-14 2012-09-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" Protection of blade machine housing against penetration by parted blade, and protected housing
RU2578940C1 (en) * 2014-12-30 2016-03-27 Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" Sectional air-to-air heat exchanger of turbine cooling system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6179956B2 (en) Heat exchanger assembly (60) and method of assembling modular radial tube heat exchanger (60)
US20140023490A1 (en) Fastener
JP6526168B2 (en) gas turbine
US8359824B2 (en) Heat recovery steam generator for a combined cycle power plant
WO2013094149A1 (en) Exhaust gas heat exchanger
KR101065969B1 (en) Improved heat exchanger housing and seals
EP0895030A1 (en) Steam cooling method for gas turbine combustor and apparatus therefor
US6293098B1 (en) Method and apparatus for joining pressurized exhaust manifold sections
US6966173B2 (en) Heat transfer apparatus
EP0895031A1 (en) Steam cooling type gas turbine combustor
JP2010014111A (en) Integrated water-cooled air-cooling intercooler for reciprocating air compressor
US3741293A (en) Plate type heat exchanger
RU2743508C1 (en) Air-to-air heat exchanger
JP4546100B2 (en) Method and apparatus for heat exchange
US8505927B2 (en) Flange fastening section and cooling system of flange fastening section
JP2019049260A (en) Turbocharger
RU2535437C1 (en) Pipe unit in channel for gaseous medium
US6733231B2 (en) Vapor tube structure of gas turbine
US9157394B2 (en) Adjustable cable for exhaust duct liner hanger
RU2399775C2 (en) Support adjusting device for connection of cases of double-circuit gas-turbine motor
GB2042672A (en) Thermol isolation of hot and cold parts especially in heat exchangers
KR20180015503A (en) Heat exchanger and nuclear power plant having the same
EA016394B1 (en) Device for producing heat by passing a fluid at pressure through a plurality of tubes, and thermodynamic system employing such a device
US11326520B2 (en) Heat exchange apparatus and gas turbine having the same
RU2578940C1 (en) Sectional air-to-air heat exchanger of turbine cooling system