本發(fā)明涉及渦輪機(jī)領(lǐng)域，更具體地涉及三流渦輪機(jī)。本發(fā)明涉及用于對(duì)渦輪機(jī)的油進(jìn)行冷卻的熱交換器的布置。

背景技術(shù)：

1、氣候變化是世界各地許多立法和監(jiān)管機(jī)構(gòu)的主要關(guān)注點(diǎn)。事實(shí)上，各州已經(jīng)、正在或?qū)⒁扇?duì)碳排放的各種限制。特別地，嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)不僅適用于新型飛行器，也適用于那些需要實(shí)施技術(shù)解決方案以使該技術(shù)解決方案符合當(dāng)前法規(guī)的正在流通的飛行器。民用航空多年來(lái)一直在動(dòng)員以為應(yīng)對(duì)氣候變化做出貢獻(xiàn)。

2、技術(shù)研究成果已經(jīng)使得能夠顯著地改進(jìn)飛行器的環(huán)境性能。申請(qǐng)人在設(shè)計(jì)和開發(fā)的所有階段都考慮了影響因素，以獲得能耗較低、更環(huán)保的航空部件和產(chǎn)品，該部件和航空產(chǎn)品在民用航空中的集成和使用具有適度的環(huán)境影響，目的是提高飛行器的能源效率。

3、因此，申請(qǐng)人正在不斷努力地通過(guò)使用多種方法、運(yùn)行良性開發(fā)和制造工藝并且將溫室氣體排放降至盡可能低來(lái)減少溫室氣體的負(fù)面氣候影響，以減少溫室氣體排放的活動(dòng)的環(huán)境足跡。

4、這項(xiàng)持續(xù)的研究和開發(fā)工作涵蓋新一代飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)、飛行器的減重(特別是通過(guò)所使用的材料和更輕的機(jī)載設(shè)備)、使用電氣技術(shù)以提供推進(jìn)的開發(fā)、以及作為技術(shù)進(jìn)步的必要補(bǔ)充的航空生物燃料。

5、在上下文中，本發(fā)明更具體地涉及與渦輪機(jī)中的熱交換器的布置相關(guān)的方面。實(shí)際上，在渦輪機(jī)中，通常需要對(duì)潤(rùn)滑回路的油進(jìn)行冷卻。已知將一個(gè)或多個(gè)熱交換器布置在三流渦輪機(jī)的三級(jí)流中，也就是說(shuō)，布置在導(dǎo)向燃燒室的主流與次級(jí)外側(cè)流之間的徑向中間流中。

6、交換器在第三流(被限制在主流與次級(jí)流之間)中的集成在維護(hù)的情況下造成組裝和可接近性的困難，而且由于交換器的熱膨脹也造成了操作上的限制。受文獻(xiàn)fr?3?089248?a1啟示的“磚”型交換器不滿足這些限制，因此不適用于第三流。

7、因此，將交換器集成到三流渦輪機(jī)的第三流中引發(fā)了與交換器的尺寸、交換器的組裝、交換器的可接近性、交換器的操作以及用于將交換器固定到殼體的裝置的總質(zhì)量相關(guān)的挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)中的至少一個(gè)。更具體地，本發(fā)明旨在提出一種簡(jiǎn)單、有效且經(jīng)濟(jì)的解決方案，以解決現(xiàn)有技術(shù)渦輪機(jī)的設(shè)計(jì)/制造的缺點(diǎn)。特別地，本發(fā)明旨在提出一種解決方案，該解決方案使得能夠在有限空間中進(jìn)行有效地冷卻，而不增加質(zhì)量并且不干擾渦輪機(jī)的性能，同時(shí)還確保在火災(zāi)情況下渦輪機(jī)的安全性以及在維護(hù)操作期間熱交換器的可接近性。

2、為此，本發(fā)明涉及一種渦輪機(jī)，包括：

3、-第一分離唇部，該第一分離唇部能夠?qū)⑦M(jìn)入的空氣流分離成徑向內(nèi)側(cè)空氣流和徑向外側(cè)空氣流，該徑向外側(cè)空氣流被稱為次級(jí)流；

4、-第二分離唇部，該第二分離唇部能夠?qū)较騼?nèi)側(cè)空氣流分離成主流和三級(jí)流，該三級(jí)流流過(guò)三級(jí)流流道，該三級(jí)流流道在被主流穿過(guò)的主流流道的徑向外側(cè)；

5、-熱交換器，該熱交換器布置在三級(jí)流流道中；以及

6、-內(nèi)殼體；

7、其中，熱交換器包括本體和凸緣，該凸緣徑向向內(nèi)延伸并從本體突出，凸緣固定到內(nèi)殼體，熱交換器還包括在凸緣下游的下游部分，形成隔熱罩的防火墻附接到該下游部分。

8、有利地，防火墻對(duì)應(yīng)于如下的耐火墻，該耐火墻延遲潛在火災(zāi)從主流流道(例如，從燃燒室)到飛行器的其余部分(朝向飛行器機(jī)艙)的傳播。將防火墻附接到熱交換器提供了總空間的增加，并且還便于這些元件的維護(hù)，因?yàn)椴辉傩枰獙?duì)防火墻進(jìn)行額外的固定。

9、根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，熱交換器的下游部分包括周向延伸的凹槽，渦輪機(jī)還包括三級(jí)流流道的容納在凹槽中的內(nèi)護(hù)罩。

10、因此，熱交換器具有用于組裝其他部件的結(jié)構(gòu)功能，并且不再僅僅是布置在空氣流流道中的塊體。因此，護(hù)罩(virole)不需要特定的緊固元件來(lái)將護(hù)罩組裝到殼體或來(lái)確?？諝饬饕龑?dǎo)表面的連續(xù)性。

11、優(yōu)選地，內(nèi)護(hù)罩以及內(nèi)殼體對(duì)應(yīng)于渦輪機(jī)的葉片間整流罩，該葉片間整流罩布置在主流流道和三級(jí)流流道之間。有利地，殼體和內(nèi)護(hù)罩與三級(jí)流流道呈空氣動(dòng)力學(xué)連續(xù)，優(yōu)選地，殼體和內(nèi)護(hù)罩構(gòu)成三級(jí)流的徑向內(nèi)側(cè)引導(dǎo)壁。

12、根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，渦輪機(jī)包括隔熱密封件，該隔熱密封件布置在凹槽中并插入護(hù)罩與熱交換器之間。該密封件限制了由于護(hù)罩與熱交換器的熱傳導(dǎo)而發(fā)生的護(hù)罩的變形。因此，不需要用于護(hù)罩到殼體的緊固元件，該緊固元件的目的是使護(hù)罩變硬并防止護(hù)罩的變形。

13、根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，熱交換器的下游部分包括周向延伸的凹槽，渦輪機(jī)還包括三級(jí)流流道的內(nèi)護(hù)罩，隔熱帶附接到該內(nèi)護(hù)罩并容納在凹槽中。

14、優(yōu)選地，隔熱帶用作額外的防火墻，類似于熱交換器的下游部分的防火墻，以延遲火災(zāi)朝向三級(jí)流流道的傳播。

15、有利地，隔熱帶還將護(hù)罩與熱交換器之間的連接件固定，從而使隔熱帶與防火墻一起形成從凸緣軸向延伸到護(hù)罩的隔熱罩。在該構(gòu)型中，內(nèi)護(hù)罩被保護(hù)免受可能從交換器散發(fā)的熱量的影響，有利地，內(nèi)護(hù)罩可以由復(fù)合材料制成。

16、根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，渦輪機(jī)包括隔熱密封件，該隔熱密封件布置在凹槽中并插入帶與交換器之間。

17、根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，帶固定到護(hù)罩并且浮動(dòng)地安裝在凹槽中。

18、有利地，帶在凹槽中的安裝沒(méi)有任何緊固，并且避免了當(dāng)交換器經(jīng)歷熱膨脹時(shí)產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力區(qū)域。為此，護(hù)罩在凹槽中的浮動(dòng)安裝使得在軸向方向、徑向方向和周向方向上能夠膨脹變形。

19、根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，防火墻固定到凸緣。因此，緊固元件(特別是螺釘)可以共用，以將交換器和防火墻固定到殼體。

20、根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，防火墻至少部分地遵循交換器的下游部分的內(nèi)輪廓和下游輪廓。因此，“交換器和防火墻”的組件的總尺寸被最小化。

21、優(yōu)選地，下游部分的內(nèi)輪廓大體上平行于渦輪機(jī)的軸線，下游輪廓是大體上徑向的。

22、根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，下游部分的軸向長(zhǎng)度介于熱交換器的軸向長(zhǎng)度的20％至50％之間。

23、在該構(gòu)型中，凸緣徑向向內(nèi)延伸并從本體突出，優(yōu)選地在熱交換器的下游半部中從本體突出。這便于從下游側(cè)組裝/拆卸，因?yàn)橥咕壥侨菀捉咏模粫?huì)機(jī)械地使熱交換器的下游部分的懸臂安裝不平衡。

24、根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，渦輪機(jī)包括結(jié)構(gòu)臂，該結(jié)構(gòu)臂徑向延伸穿過(guò)三級(jí)流流道并界定出臂間空間，渦輪機(jī)包括在每個(gè)臂間空間中的熱交換器，每個(gè)熱交換器包括本體和凸緣，該凸緣徑向向內(nèi)延伸并從相應(yīng)的本體突出，每個(gè)凸緣固定到內(nèi)殼體，防火墻固定到熱交換器中的每一個(gè)熱交換器。為此，防火墻圍繞渦輪機(jī)的縱向軸線360°周向延伸，從而確保隔熱連續(xù)性和熱隔斷，以能夠保護(hù)所述渦輪機(jī)的整個(gè)上游徑向外側(cè)部分免受潛在火災(zāi)傳播。

25、有利地，熱交換器在三級(jí)流流道中的固定限制了飛行器推力所必需的流的空氣動(dòng)力學(xué)干擾。

26、根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，渦輪機(jī)還包括護(hù)罩的固定凸緣，所述凸緣具有上游端部，該上游端部固定到熱交換器的凸緣，防火墻包括在凸緣中。

27、根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，凸緣包括與熱交換器的下游部分徑向重疊的徑向部分，凸緣的徑向部分包括至少一個(gè)開口，至少一個(gè)開口被連接到熱交換器的至少一個(gè)液壓連接件穿過(guò)。液壓連接件使得能夠向熱交換器供應(yīng)油和/或從所述熱交換器回收冷卻的油。

28、根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，渦輪機(jī)包括軸環(huán)，該軸環(huán)從熱交換器的本體向下游突出地延伸，所述軸環(huán)與護(hù)罩齊平。

29、有利地，軸環(huán)保持三級(jí)流流道的空氣動(dòng)力學(xué)連續(xù)性，以防止朝向固定凸緣的任何徑向向內(nèi)的空氣泄漏。

30、此外，軸環(huán)使得能夠隔熱并且還將護(hù)罩與熱交換器之間的連接件固定，從而產(chǎn)生從熱交換器的本體軸向延伸到護(hù)罩的熱隔斷。在該構(gòu)型中，內(nèi)護(hù)罩被保護(hù)免受可能從熱交換器散發(fā)的熱量的影響，有利地，內(nèi)護(hù)罩可以由復(fù)合材料制成。

31、根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，防火墻附接到軸環(huán)的下側(cè)。

32、有利地，防火墻對(duì)應(yīng)于如下的耐火墻，該耐火墻延遲潛在火災(zāi)例如從主流流道(例如，從燃燒室)到飛行器機(jī)艙的傳播。將防火墻附接到熱交換器提供了總空間的增加，并且還便于這些元件的維護(hù)，因?yàn)椴辉傩枰獙?duì)防火墻進(jìn)行額外的固定。

33、優(yōu)選地，防火墻從凸緣延伸到軸環(huán)，從而在熱交換器的整個(gè)下游部分上形成隔熱罩。

34、根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，該軸環(huán)在熱交換器的總軸向長(zhǎng)度的至多10％上軸向地延伸。有利地，軸環(huán)的這種軸向長(zhǎng)度確保了熱交換器的下游部分與內(nèi)護(hù)罩的上游部分之間的軸向分離和距離，從而促進(jìn)了所述內(nèi)護(hù)罩的隔熱。

35、根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，渦輪機(jī)包括隔熱帶，該隔熱帶插入熱交換器與護(hù)罩之間，所述帶具有抵靠在熱交換器的凹槽的下表面上的上表面和固定到護(hù)罩的下表面。

36、優(yōu)選地，隔熱帶用作額外的防火墻，類似于熱交換器的下游部分的防火墻，以延遲火災(zāi)朝向三級(jí)流流道的傳播。

37、有利地，隔熱帶還將護(hù)罩與熱交換器之間的連接件固定，從而使隔熱帶與防火墻一起形成從固定凸緣軸向延伸到護(hù)罩的隔熱罩。在該構(gòu)型中，內(nèi)護(hù)罩被保護(hù)免受可能從熱交換器散發(fā)的熱量的影響，有利地，內(nèi)護(hù)罩可以由復(fù)合材料制成。

38、根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，渦輪機(jī)包括隔熱密封件，該隔熱密封件插入帶與熱交換器之間。

39、隔熱密封件一方面能夠限制從熱交換器到內(nèi)護(hù)罩的熱傳遞，另一方面能夠通過(guò)所述密封件的彈性變形允許在軸向方向、徑向方向和周向方向上的膨脹變形。實(shí)際上，帶在凹槽中的安裝沒(méi)有任何緊固，并且避免了當(dāng)交換器經(jīng)歷熱膨脹時(shí)產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力區(qū)域。

40、該密封件限制了由于護(hù)罩與熱交換器的熱傳導(dǎo)而發(fā)生的護(hù)罩的變形。因此，該密封件消除了對(duì)護(hù)罩的旨在防止其變形的加強(qiáng)元件(加強(qiáng)元件可以是重的和大的)的需求。

41、根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，凸緣是防火墻。

42、根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，防火墻集成到交換器中或固定到交換器的凸緣。

43、優(yōu)選地，固定到凸緣的防火墻對(duì)應(yīng)于作為或包括防火墻并固定到所述凸緣的凸緣。

44、根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，渦輪機(jī)包括結(jié)構(gòu)臂，該結(jié)構(gòu)臂徑向延伸穿過(guò)三級(jí)流流道并界定出臂間空間，渦輪機(jī)包括在每個(gè)臂間空間中的熱交換器，每個(gè)熱交換器包括本體和凸緣，該凸緣徑向向內(nèi)延伸并從相應(yīng)的本體突出，每個(gè)凸緣固定到內(nèi)殼體，該凸緣為所有交換器共用，凸緣的上游端部固定到交換器的凸緣中的每一個(gè)凸緣。為此，凸緣圍繞渦輪機(jī)的縱向軸線360°周向延伸，從而確保內(nèi)護(hù)罩的有效支撐。

45、同時(shí)，防火墻圍繞縱向軸線360°周向延伸，從而確保隔熱連續(xù)性，從而能夠保護(hù)所述渦輪機(jī)的整個(gè)上游徑向外側(cè)部分免受潛在火災(zāi)傳播的影響。

46、本發(fā)明還涉及一種渦輪機(jī)，包括：

47、-第一分離唇部，該第一分離唇部能夠?qū)⑦M(jìn)入的空氣流分離成徑向內(nèi)側(cè)空氣流和徑向外側(cè)空氣流，該徑向外側(cè)空氣流被稱為所述次級(jí)流；

48、-第二分離唇部，該第二分離唇部能夠?qū)较騼?nèi)側(cè)空氣流分離成主流和三級(jí)流，該三級(jí)流流過(guò)三級(jí)流流道，該三級(jí)流流道在被主流穿過(guò)的主流流道的徑向外側(cè)；

49、-熱交換器，該熱交換器布置在三級(jí)流流道中；

50、-內(nèi)殼體；以及

51、-三級(jí)流流道的內(nèi)護(hù)罩，該內(nèi)護(hù)罩布置在交換器的下游。

52、其中，熱交換器包括本體和凸緣，該凸緣徑向向內(nèi)延伸并從本體突出，凸緣固定到內(nèi)殼體，熱交換器包括在凸緣下游的處于懸臂狀態(tài)的下游部分，渦輪機(jī)還包括護(hù)罩的固定凸緣，凸緣的上游端部固定到熱交換器的凸緣。

53、下游部分在固定凸緣的下游處于懸臂狀態(tài)，因?yàn)槌嗽谒龉潭ㄍ咕壧幨篃峤粨Q器固定到護(hù)罩之外，下游部分沒(méi)有任何其他固定。

54、所述發(fā)明包括上述本發(fā)明的有利實(shí)施例中的至少一個(gè)。

55、熱交換器除了能夠通過(guò)與空氣交換熱量來(lái)對(duì)油進(jìn)行有效地冷卻之外還確保了附加功能，例如：防火墻的布置和護(hù)罩的支撐件的構(gòu)成。在該構(gòu)型中，為分別滿足不同的所需功能引入的中間部件的數(shù)量顯著減少，從而降低了本發(fā)明的渦輪機(jī)的質(zhì)量和制造成本。為此，便于熱交換器的組裝和拆卸，從而改進(jìn)渦輪機(jī)的可維護(hù)性。

56、此外，本發(fā)明是特別有利的，因?yàn)闊峤粨Q器在三級(jí)流流道處的定位避免了阻礙次級(jí)流中的空氣通過(guò)，從而避免了阻礙發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。這導(dǎo)致優(yōu)化的能量效率和推力，這有利地減少了燃料消耗和溫室氣體排放，從而減少了飛行器對(duì)環(huán)境的影響。

57、應(yīng)當(dāng)理解，以下實(shí)施例的每個(gè)細(xì)節(jié)可以與其他實(shí)施例的每個(gè)其他細(xì)節(jié)組合。