CN112703303B - 制造用于涡轮机的热交换器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造环形热交换器(12)的方法，确切地说，所述环形热交换器既定安装在双流式涡轮机的机壳的环形壳层的径向内或外面上，所述方法包括以下步骤：通过借助于成形的模具挤压而获得热交换器(12)预成型件(32)，使得所述预成型件(32)包括：‑用于待冷却流体的循环的第一管道(11、18)，‑在垂直于挤压方向的方向上布置于所述第一管道(11、18)的任一侧上的第二管道(23、24)；在所述预成型件(32)中从外侧形成孔(34)，此孔(34)通向所述预成型件(32)的所述第二管道中的一个(24)；将用于部分封闭其通路横截面的部件(30)引入到所述给定第二管道(24)的所述孔(34)中。

Description

制造用于涡轮机的热交换器的方法

技术领域

本发明涉及一种制造用于涡轮机的环形热交换器的方法，确切地说涉及一种既定安装于二次空气流中的环形热交换器。

背景技术

图1展示双流式涡轮机10，其移动零件抵着其它移动零件或抵着固定零件(例如，轴承)摩擦。为了避免由于(归因于摩擦的)加热而发生断裂，用油喷涂所述零件，使得有可能限制(或遏制)其加热，且另一方面，使零件润滑以促进零件在彼此之上滑动。

油在具备热交换器，确切地说如图2中所示的油/空气交换器12的环路中流动，所述热交换器具有呈弯曲管形状的矩阵以便实现热交换，来自所述零件的油被引入到所述矩阵中且接着冷却，然后再次注入到所述零件上。图2中所示的热交换器是环形热交换器，其安装在环形护罩的径向内或外面(相对于涡轮机的纵向轴线)上，所述环形护罩相对于二次空气流的环状流路径径向朝外或朝内限定。

当在低温条件(例如，温度低于0℃)下启动涡轮引擎时，空气/油交换器12(或可适用的多个交换器)的油可被冻结，从而使油和空气之间的热交换难以实现或不可能实现，因为油无法在交换器矩阵中循环。因而有必要事先预热空气/油热交换器的矩阵。

为此，已知为空气/油热交换器提供旁通管，所述旁通管用作解冻通道且环绕空气/油热交换器的矩阵以便加热冻结的油。此旁通管的上游端连接到热交换器的入口和热交换器的出口。油环路还包含阀，用于控制油在旁通管中的流动以仅当温度低于预定阈值时才允许油流动穿过交换器矩阵。然而，因为旁通管的油通路横截面小于空气/油热交换器中的油通路横截面，所以当热交换器矩阵冻结时油环路中存在过压。过压导致对油环路的损坏的风险。

为了减小此过压，已经提出将旁通管线的端部连接到旁通管线的下游端，使得一些流体从旁通管线转向，借此减小低温操作条件下旁通管线中的流体压力。虽然这种解决方案很受关注，但其难以通过在热交换器上进行机械加工来实施，因为其需要修改热交换器的结构完整性且需要添加实施起来较复杂的密封零件。

更具体地说，本发明旨在提供一种简单高效且有成本效益的解决方案来解决此问题。

发明内容

本发明首先涉及一种用于制造环形热交换器的过程，确切地说，所述环形热交换器既定安装在双流式涡轮机的机壳的环形壳层的径向内或外面上，所述过程包括以下步骤：

-通过借助于成形的模具挤压而获得热交换器预成型件，使得预成型件包括：

○用于待冷却流体的循环的第一管道，

○在垂直于挤压方向的方向上布置于第一管道的任一侧上的第二管道，

-在预成型件中从外侧形成孔，此孔通向预成型件的第二管道中的一个，

-将用于部分封闭其通路横截面的部件引入到给定第二管道的所述孔中。

根据本发明，通过挤压来制造热交换器，这使得有可能获得第一和第二管道，所述第一管道用于待冷却流体(确切地说，油)的循环，且所述第二管道用于处于第一管道中的冻结流体的解冻流体的循环，这阐释了第一管道的任一侧上的布置。确切地说，为了避免第二管道中的过压，在获得预成型件之后形成孔且孔部分闭合，即，使得在被关断装置的任一侧上留下小流体通路。

并且，所述过程可包含：

-在预成型件的中间部分中且从预成型件的外侧形成仅通向一些第一管道的第一流体入口孔隙，

-在预成型件的所述中间部分中且从预成型件的外侧形成通向所述特定第一管道的第一流体出口孔隙，

-在挤压方向上在所述第一入口孔隙和所述第一出口孔隙之间阻挡所述特定第一管道中的流体流。

根据另一特性，所述方法可包括以下步骤：在预成型件的中间部分中且从预成型件的外侧形成通向给定第二管道的第二流体入口孔隙和通向给定第二管道的第二流体出口孔隙，所述密封元件沿着挤压方向***在第二入口孔隙和第二出口孔隙之间。

优选地，所述过程包含以下步骤：

-将流体接合部件添加到预成型件的端部以便：

-在在第一入口孔隙和第一出口孔隙之间的第一环路中形成流体流；

-在第二入口孔隙和第二出口孔隙之间的第二环路中形成流体流；

这些流体连接元件可以若干方式获得，且此处不必描述其特定实现方式，业内人士应理解，特定来说，机械加工是可用于实现所要流体循环的技术中的一种。

并且，可通过在预成型件的厚度中形成凹部，然后在所述特定第一管道中形成流体连接孔，来形成第一入口孔隙。

此外，可通过形成所述凹部，然后向所述给定第二管道形成流体连接孔，来形成第二入口孔隙，因此，在此配置中，形成于预成型件中的凹部形成第一入口孔隙和第二入口孔隙。

过程还可包含以下步骤：将密封板添加到预成型件的中间部分，此板具备流体通路切口。切口的边缘具备施加到预成型件以形成紧密密封的闭合构形接头。

并且，密封板可被具备流体连接导管的板覆盖，所述流体连接导管用于将流体供应到第一和第二管道以及从第一和第二管道排放流体。

参考附图阅读以下描述，将更好地理解本发明，且本发明的其它细节、特性和优点将显而易见，以下描述是作为非限制性实例给出。

附图说明

-图1是根据已知技术的涡轮机的透视示意图；

-图2是安装于图1中的涡轮机中的环形热交换器的一部分的透视示意图；

-图3是将利用根据本发明的过程制造的热交换器的示意图，且其更确切地展示油流动；

-图4是根据本发明方法的热交换器的各个部分的透视示意图；

-图5是展示用于第二环路管道的部分关断销的安装的透视示意图；

-图6是图4中的部分的组装的示意截面视图。

具体实施方式

图3示意性地展示待冷却流体，确切地说，是油，在如图2所示的热交换器12中的循环的原理。如所展示，交换器包括由第一管道11和18形成用于待冷却油的循环的第一环路，以及由第二管道23和24形成用于来自第一管道11和18的解冻油的循环的第二环路。交换器12是围绕涡轮机的轴线延伸的环形交换器。图3展示L方向中交换器的纵向维度和C方向中交换器的周向维度。

可以看出，一些第一管道11在两个流体连接部件14、16之间延伸，而其它第一管道18包括第一部分18a和第二部分18b。第一管道18的第一部分18a的上游端连接到共同供油入口20，且下游端连接到第一流体连接部件14。第一管道11向上游连接到第一流体连接元件14，且向下游连接到第二流体连接元件16。第二流体连接部件16的出口连接到第一管道18的第二部分18b，所述第一管道的下游端连接到油出口22。

第二管道23、24(在此情况下，两个)在纵向方向L中形成于第一管道11、18的任一侧上。第二管道中的一个23在第一14和第二16流体连接元件之间延伸。第二管道中的另一个24包含连接到油入口的第一部分24a，所述油入口在此处是与对第一管道18的第一部分18a进行馈给的相同油入口20。第二管道24的第一部分24a的下游端连接到作为输入对第二管道23进行馈给的第一流体连接部件14，所述第二管道23继而将油馈给到作为输出与第二管道24的第二部分24b连通的第二流体连接部件16。在出口处，第二管道24的此第二部分24b连接到开/关阀26，其允许禁止油流动到第二管道23、24中。因此，阀26允许或防止油在环绕第一管道11、18的通道中循环，以便在第一管道在低温操作条件下冻结的情况下对其进行加热。此解冻通道由第二管道24的第一部分24a、第一流体连接部件14、第二管道23、第二流体连接部件16、第二管道24的第二部分24b形成。

图3中还可看到被设计成以流体方式分离第一管道18的第一部分18a和第二部分18b的分离器28，以及用于第二管道24的部分关断销30，这些零件的益处在下文完整呈现。

为了防止解冻管道中的过压，油旁路设置于解冻管道的入口20和出口22之间。因此，油的一部分可从第二管道24的第一部分24a的上游端直接流动到第二管道24的第二部分24b的下游端，而不通过第二管道23，因为销30部分阻挡了流体通路区段且限定解冻通道的旁通通道31。

现描述图4和5。为了制造如上文描述的热交换器12，根据本发明的过程首先提出提供准备好***到模具中的块状物，且通过挤压制造预成型件，所述预成型件32成形为包括：

-用于待冷却流体的循环的第一管道11、18(图4中以点线展示仅第一管道11和第一管道18)，

-在垂直于挤压方向的方向上布置于第一管道11、18的任一侧上的第二管道23、24。

第一管道11、18与第二管道23、24彼此平行。第一管道11、18因此从紧接在挤压之后获得的预成型件32的一端延伸到另一端。这同样适用于环绕第一管道11、18的第二管道23、24。在此处展示的热交换器12的应用中，第一管道11、18的任一侧上仅存在一个第二管道23、24，但可存在更多第二管道。

在稍后步骤中，从预成型件32的外侧钻凿孔34，此孔34通向给定第二管道24。确切地说，此孔34分离第二管道24的第一部分24a和第二管道24的第二部分24b，如上文所描述。为了实行上文提及的旁路而不干扰解冻管道的正常操作，将部件30(此处，销)***到孔34中以部分阻挡第二管道24的流区段。

在预成型件的此准备阶段，预成型件具有导向预成型件的周向端的第一和第二管道。然而，不存在油入口或出口。

因此，在垂直于预成型件32的方向上在中间部分中形成开口36。此开口36包括底部40中的凹部38，所述底部被钻凿通向第一管道18的第一部分18a的孔42。还在凹部38的底部40中钻凿另一孔44，且所述另一孔与第二管道24的第一部分24a的上游端连通。因此，凹部38和孔42形成第一环路的第一油入口孔隙36a。并且，凹部38和孔44形成第二环路的第二油入口孔隙36b。

为了允许油出口，还形成第一油出口孔隙46，其包括形成于预成型件32的厚度中的凹部48，在所述凹部的底部50中形成第一管道18的第二部分18b的油出口孔52。

为了防止油在第一管道18的第一18a和第二部分18b之间流动，将分离器28在垂直于挤压的方向中***在第一油入口孔隙36a和第一油出口孔隙46之间。

并且，形成第二油出口孔隙54，且其允许油从第二管道24的第二部分24b的下游端排出。

如此形成的预成型件与第一14和第二16流体连接部件组合，允许形成热交换器12，从而限定用于油冷却的第一油环路和用于解冻第一油环路的第二油环路。

如图4中所展示，密封板56***在预成型件32的中间部分和收集板58之间。密封板56包括三个切口，第一切口56a既定环绕凹部38的***，第二切口56b既定环绕凹部48的***，且第三切口56c既定环绕出口孔隙54。密封件58安装在第一、第二和第三切口56a、56b、56c的***上且在预成型件32上密封。收集板58包含用以将油供应到第一和第二环路的来自凹部38的供油管道58a，和来自凹部48的油出口管道58b。其还包含来自第二油出口孔隙54的油出口管道58c。

图6展示图4和5中表示的零件的截面视图。在此图中可以看到，给定第二管道24的部分堵塞销30由收集板58以及由搁置在预成型件32上的平板60依次阻挡。

Claims (7)

1.用于制造环形热交换器（12）的方法，所述环形热交换器配置为安装在双流式涡轮机的机壳的环形壳层的径向内面或外面上，所述方法包括以下步骤：

-通过借助于成形的模具挤压而获得热交换器（12）预成型件（32），使得所述预成型件（32）包括：

第一管道（11、18），其用于待冷却流体的循环，

两个第二管道（23、24），其在垂直于挤压方向的方向上设置在所述第一管道（11、18）的任一侧上，

-在所述预成型件（32）中从外侧形成孔（34），所述孔（34）通向所述预成型件（32）的第二管道中的一个（24），

-将用于部分封闭其通路横截面的密封元件（30）引入到给定第二管道（24）中的一个的所述孔（34）中，

所述方法进一步包括以下步骤：在所述预成型件（32）的中间部分中且从所述预成型件（32）的外侧形成通向给定第二管道（24）的第二流体入口孔隙（36b）和通向给定第二管道（24）的第二流体出口孔隙（54），所述密封元件（30）沿着所述挤压方向***在所述第二流体入口孔隙（36b）和所述第二流体出口孔隙（54）之间。

2.根据权利要求1所述的方法，其包括：

-在所述预成型件（32）的所述中间部分中且从所述预成型件（32）的外侧形成通向所述第一管道（18）的仅部分的第一流体入口孔隙（36a），

-在所述预成型件（32）的所述中间部分中且从所述预成型件的外侧形成通向所述第一管道（18）的仅部分的第一流体出口孔隙（46），

-在挤压方向上在第一流体入口孔隙（36a）和第一流体出口孔隙（46）之间阻挡所述第一管道（18）的仅部分中的流体流。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其包括：

-将流体接合部件（14、16）添加到所述预成型件（32）的端部以便：

○在第一流体入口孔隙（36a）和第一流体出口孔隙（46）之间的第一环路中形成流体流；

○在所述第二流体入口孔隙（36b）和所述第二流体出口孔隙（54）之间的第二环路中形成流体流。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过在所述预成型件（32）的厚度中形成凹部（38），然后形成用于流体连接到所述第一管道（18）的仅部分的孔（42），从而形成所述第一流体入口孔隙（36a）。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过形成所述凹部（38），然后形成用于流体连接到给定第二管道（24）的孔（44），从而形成所述第二流体入口孔隙（36b）。

6.根据权利要求1、2、4或5所述的方法，其包括以下步骤：将密封板（56）添加到所述预成型件的中间部分，所述密封板具备流体通路切口。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述密封板（56）能够被具备流体连接管道的收集板（58）覆盖，所述流体连接管道用于将流体供应到所述第一管道和第二管道以及从所述第一管道和第二管道排放流体。