用于徑向管狀換熱器的方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利說(shuō)明】用于徑向管狀換熱器的方法及系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
該非臨時(shí)申請(qǐng)?jiān)?5 U.S.C.§ 119 (e)下請(qǐng)求享有2014年6月30日提交的題為"METHOD AND SYSTEM FOR RADIAL TUBULAR HEAT EXCHANGERS〃的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)第62/019171號(hào)的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，該申請(qǐng)通過(guò)引用以其整體并入本文中。
[0002]關(guān)于聯(lián)邦政府資助研發(fā)的聲明
如由合同號(hào)FA8650-09-D-2922的條款提供的，美國(guó)政府對(duì)本申請(qǐng)有一定權(quán)利。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本說(shuō)明書(shū)涉及換熱器，并且更具體地涉及用于沿徑向定向的周向換熱器的方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004]燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)典型地包括入口、風(fēng)扇、低壓和高壓壓縮機(jī)、燃燒器，以及至少一個(gè)渦輪。壓縮機(jī)壓縮空氣，該空氣導(dǎo)送至其中其與燃料混合的燃燒器中?；旌衔锝又c(diǎn)燃用于生成熱燃燒氣體。燃燒氣體導(dǎo)送至(多個(gè))渦輪，其從燃燒氣體提取能量，用于對(duì)(多個(gè))壓縮機(jī)供能，以及產(chǎn)生有用功來(lái)推進(jìn)飛行中的飛行器，或?qū)ω?fù)載供能，如，發(fā)電機(jī)。
[0005]在發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間，產(chǎn)生了顯著的熱，其將發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的溫度升高到不可接受的水平。潤(rùn)滑系統(tǒng)用于便于潤(rùn)滑燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的構(gòu)件。潤(rùn)滑系統(tǒng)構(gòu)造成將潤(rùn)滑流體導(dǎo)送至燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的各種軸承組件。在操作期間，熱傳遞至潤(rùn)滑流體，因?yàn)闊嵬ㄟ^(guò)構(gòu)件像軸承和密封件在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的滑動(dòng)和滾動(dòng)摩擦來(lái)生成。
[0006]燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)通常連同其它系統(tǒng)使用，如，由燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)供能的飛行器中使用的系統(tǒng)。這些系統(tǒng)中的一些需要冷卻來(lái)除去熱，用于改進(jìn)的舒適或可操作性。例如，飛行器的加壓艙通常需要從空氣除去熱，該空氣從發(fā)動(dòng)機(jī)放氣輸送至艙用于可居住性和舒適。
[0007]為了便于降低飛行器流體的操作溫度，如但不限于潤(rùn)滑流體和放出空氣，至少一種已知的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)使用常規(guī)換熱器，其設(shè)置在導(dǎo)送穿過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流中，允許空氣穿過(guò)其來(lái)冷卻在其內(nèi)循環(huán)的流體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]在一個(gè)實(shí)施例中，一種換熱器組件包括一個(gè)或更多個(gè)弓形換熱器節(jié)段，其中一個(gè)或更多個(gè)換熱器節(jié)段中的各個(gè)包括入口集管，其構(gòu)造成圍繞流體流導(dǎo)管的內(nèi)表面的圓周的至少一部分沿周向延伸，以及出口集管，其構(gòu)造成圍繞沿穿過(guò)流體流導(dǎo)管的流體流的方向與入口集管沿軸向間隔開(kāi)的部分沿周向延伸。換熱器組件還包括在入口集管與出口集管之間延伸的第一蛇線換熱器管。蛇線換熱器管包括一系列流動(dòng)路徑節(jié)段，其具有由管的彎曲半徑限定的逐漸變化的方向，使得穿過(guò)蛇線換熱器管的流動(dòng)的方向在入口集管與出口集管之間反向，并且第二蛇線換熱器管在入口集管與出口集管之間延伸，第二蛇線換熱器管與第一蛇線換熱器管共面。
[0009]在另一個(gè)實(shí)施例中，一種組裝模塊化徑向管式換熱器的方法，包括形成一個(gè)或更多個(gè)弓形換熱器節(jié)段，其中各個(gè)換熱器節(jié)段通過(guò)將多個(gè)蛇線換熱器管的第一端部聯(lián)接于第一集管來(lái)部分地形成換熱器節(jié)段組件來(lái)形成，換熱器管布置成共面換熱器管的組，以及將多個(gè)蛇線換熱器管的第二端部聯(lián)接于第二集管來(lái)形成換熱器節(jié)段。該方法還包括將一個(gè)或更多個(gè)換熱器節(jié)段中的各個(gè)聯(lián)接于流體流導(dǎo)管的內(nèi)表面，一個(gè)或更多個(gè)換熱器中的各個(gè)與延伸穿過(guò)流體流導(dǎo)管的兩排孔口軸向地對(duì)準(zhǔn)，各排孔口包括多個(gè)沿周向間隔開(kāi)的孔口。
[0010]在又一個(gè)實(shí)施例中，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括芯部燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其具有旋轉(zhuǎn)軸線、大致外接芯部燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇外殼，以及定位在風(fēng)扇外殼內(nèi)的換熱器組件。換熱器組件包括一個(gè)或更多個(gè)弓形換熱器節(jié)段，其中一個(gè)或更多個(gè)換熱器節(jié)段中的各個(gè)包括入口集管，其構(gòu)造成圍繞流體流導(dǎo)管的內(nèi)表面的圓周的至少一部分沿周向延伸，以及出口集管，其構(gòu)造成圍繞沿穿過(guò)流體流導(dǎo)管的流體流的方向與入口集管沿軸向間隔開(kāi)的部分沿周向延伸。換熱器組件還包括在入口集管與出口集管之間延伸的第一蛇線換熱器管，其中蛇線換熱器管包括一系列流動(dòng)路徑節(jié)段，其具有由管的彎曲半徑限定的逐漸變化的方向，使得穿過(guò)蛇線換熱器管的流動(dòng)的方向在入口集管與出口集管之間反向。換熱器組件還包括在入口集管與出口集管之間延伸的第二蛇線換熱器管，第二蛇線換熱器管與第一蛇線換熱器管共面。
[0011]技術(shù)方案1.一種換熱器組件(60)，包括:
一個(gè)或更多個(gè)弓形換熱器節(jié)段(106)，所述一個(gè)或更多個(gè)換熱器節(jié)段(106)中的各個(gè)包括:
入口集管(504)，其構(gòu)造成圍繞流體流導(dǎo)管(109)的內(nèi)表面(108)的圓周的至少一部分沿周向延伸；
出口集管(502)，其構(gòu)造成圍繞所述流體流導(dǎo)管(109)的內(nèi)表面(108)的圓周的至少一部分沿周向延伸，并且沿穿過(guò)所述流體流導(dǎo)管(109)的流體流的方向與所述入口集管(504)沿軸向間隔開(kāi)；
在所述入口集管(504)與所述出口集管(502)之間延伸的第一蛇線換熱器管，所述蛇線換熱器管包括一系列流動(dòng)路徑節(jié)段，其具有由所述管的彎曲半徑限定的逐漸改變的方向，使得穿過(guò)所述蛇線換熱器管的流動(dòng)的方向在所述入口集管(504)與所述出口集管(502)之間反向；以及
在所述入口集管(504)與所述出口集管(502)之間延伸的第二蛇線換熱器管，所述第二蛇線換熱器管與所述第一蛇線換熱器管共面。
[0012]技術(shù)方案2.根據(jù)技術(shù)方案1所述的換熱器組件(60)，其特征在于，所述一個(gè)或更多個(gè)弓形換熱器節(jié)段(106)的第一節(jié)段構(gòu)造成聯(lián)接于所述一個(gè)或更多個(gè)弓形換熱器節(jié)段
(106)的第二節(jié)段。
[0013]技術(shù)方案3.根據(jù)技術(shù)方案1所述的換熱器組件(60)，其特征在于，所述一個(gè)或更多個(gè)弓形換熱器節(jié)段(106)的第一節(jié)段的所述入口集管(504)的端部構(gòu)造成聯(lián)接于所述一個(gè)或更多個(gè)弓形換熱器節(jié)段(106)的第二節(jié)段的所述入口集管(504)的互補(bǔ)端部。
[0014]技術(shù)方案4.根據(jù)技術(shù)方案1所述的換熱器組件￠0)，其特征在于，所述一個(gè)或更多個(gè)弓形換熱器節(jié)段(106)的第一節(jié)段的所述出口集管(502)的端部構(gòu)造成聯(lián)接于所述一個(gè)或更多個(gè)弓形換熱器節(jié)段(106)的第二節(jié)段的所述出口集管(502)的互補(bǔ)端部。
[0015]技術(shù)方案5.根據(jù)技術(shù)方案1所述的換熱器組件(60)，其特征在于，所述入口集管(504)和所述出口集管(502)中的至少一個(gè)包括大體上圓形的歧管。
[0016]技術(shù)方案6.根據(jù)技術(shù)方案1所述的換熱器組件(60)，其特征在于，所述入口集管(504)和所述出口集管(502)中的至少一個(gè)包括具有U形截面、沿第一軸向方向延伸的第一凸緣和沿第二相反軸向方向延伸的第二凸緣的通道。
[0017]技術(shù)方案7.根據(jù)技術(shù)方案6所述的換熱器組件(60)，其特征在于，所述一個(gè)或更多個(gè)弓形換熱器節(jié)段(106)構(gòu)造成使用所述凸緣聯(lián)接于所述流體流導(dǎo)管(109)的內(nèi)表面(108)。
[0018]技術(shù)方案8.根據(jù)技術(shù)方案6所述的換熱器組件￠0)，其特征在于，所述通道構(gòu)造成從延伸穿過(guò)所述流體流導(dǎo)管(109)的孔口接收流體流。
[0019]技術(shù)方案9.根據(jù)技術(shù)方案1所述的換熱器組件￠0)，其特征在于，所述第一蛇線換熱器管的彎曲半徑為不同于所述第二蛇線換熱器管的彎曲半徑的半徑，以容許所述第一換熱器管和所述第二換熱器管以共面對(duì)準(zhǔn)來(lái)嵌套。
[0020]技術(shù)方案10.—種組裝模塊化徑向管式換熱器￠0)的方法，所述方法包括: 形成一個(gè)或更多個(gè)弓形換熱器節(jié)段(106)，各個(gè)換熱器節(jié)段通過(guò)以下形成:
將一個(gè)或更多個(gè)蛇線換熱器管的第一端部聯(lián)接于第一集管來(lái)部分地形成換熱器節(jié)段組件，所述換熱器管布置成共面換熱器管的組；以及
將所述一個(gè)或更多個(gè)蛇線換熱器管的第二端部聯(lián)接于第二集管來(lái)形成所述換熱器節(jié)段；以及
將所述一個(gè)或更多個(gè)換熱器節(jié)段(106)中的各個(gè)聯(lián)接于流體流導(dǎo)管(109)的內(nèi)表面
(108)，所述一個(gè)或更多個(gè)換熱器節(jié)段(106)中的各個(gè)與延伸穿過(guò)所述流體流導(dǎo)管(109)的兩排孔口軸向地對(duì)準(zhǔn)，各排孔口包括多個(gè)沿周向間隔開(kāi)的孔口。
[0021]技術(shù)方案11.根據(jù)技術(shù)方案10所述的方法，其特征在于，將多個(gè)蛇線換熱器管的第一端部聯(lián)接于第一集管包括將多個(gè)蛇線換熱器管的第一端部聯(lián)接于第一 U形凹穴板，所述凹穴板包括外接所述凹穴板的凸緣。
[0022]技術(shù)方案12.根據(jù)技術(shù)方案10所述的方法，其特征在于，將多個(gè)蛇線換熱器管的第一端部聯(lián)接于第一集管包括將多個(gè)蛇線換熱器管的第一端部聯(lián)接于第一大體上圓形的管集管。
[0023]技術(shù)方案13.根據(jù)技術(shù)方案10所述的方法，其特征在于，所述方法還包括將一個(gè)或更多個(gè)換熱器節(jié)段(106)中的各個(gè)獨(dú)立地安裝于所述流體流導(dǎo)管(109)的內(nèi)表面(108)。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1-10示出了本文所述的方法和設(shè)備的示例性實(shí)施例。
[0025]圖1為具有縱軸線的示例性燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)