[發(fā)明專利]熱交換器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110298073.3
• 申請日: 2014-10-10
• 公開（公告）號: CN113218211B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 艾倫·邦德;理查德·瓦維爾
• 申請（專利權(quán)）人: 噴氣發(fā)動機有限公司
• 主分類號: F28D7/08
• 分類號: F28D7/08;F28F9/013;F28F9/02;F28F9/26
• 代理公司: 北京安信方達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11262
• 代理人: 湯慧華;楊明釗

本申請涉及一種熱交換器。提供了一種可以用在發(fā)動機中、例如飛行器或軌道運載火箭的交通工具發(fā)動機中的熱交換器(52)。該熱交換器(52)可以被配置成總體上滾筒形、具有多個螺旋區(qū)段(108)，每個螺旋區(qū)段容納多個小直徑導(dǎo)管(120)。這些螺旋區(qū)段可以在彼此內(nèi)側(cè)成螺旋。該熱交換器可以包括具有多個相互軸向間隔開的箍支撐件的支撐結(jié)構(gòu)、并且可以結(jié)合有中間集管(440)。該熱交換器可以結(jié)合有用來防止該熱交換器由于形成霜凍或冰而被堵塞的甲醇或其他防凍劑的再循環(huán)。

本申請是申請日為2014年10月10日，申請?zhí)枮?01480057326.6，發(fā)明名稱為“熱交換器”的申請的分案申請。

相關(guān)申請的交叉引用

本申請根據(jù)35U.S.C.§119(a)要求于2013年10月11日在英國提交的以下申請的優(yōu)先權(quán)，以下申請各自的內(nèi)容通過援引并入本文：GB?1318098.9、GB?1318109.4、GB1318100.3、GB?1318107.8、GB?1318099.7，并且根據(jù)35U.S.C.§§120和365要求于2014年6月5日提交的并且也通過援引并入本文的美國專利申請?zhí)?4/296603的優(yōu)先權(quán)以及在先申請日權(quán)益。

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及例如可以用在航空航天應(yīng)用或工業(yè)應(yīng)用或其他應(yīng)用中的類型的熱交換器。本發(fā)明還涉及包括此類熱交換器的發(fā)動機，例如飛行器發(fā)動機或航空航天用發(fā)動機并且涉及包括此類熱交換器或發(fā)動機的飛行器。

發(fā)明背景

GB-A-2241319披露了一種具有相互嵌套的螺旋導(dǎo)管區(qū)段的熱交換器。在設(shè)備末端處，入口歧管位于一個壁上并且出口歧管位于另一個壁上。然而，建造此類將經(jīng)受顯著溫度變化并且處于能夠承受在某些熱交換器中、例如使用在可再使用交通工具中時所希望的眾多循環(huán)的形式的熱交換器是困難的。

并且，由于顯著的氣流經(jīng)過熱交換器而徑向地流過這些導(dǎo)管，所以氣流在導(dǎo)管上的阻力對導(dǎo)管產(chǎn)生了高的徑向力并且這些導(dǎo)管難以支持和持續(xù)很長的時間。另外，熱交換器具有相當有限的循環(huán)功能，并且難以將熱交換器配置成使之容納在發(fā)動機中并且提供具有低重量和低壓降的系統(tǒng)。還有，為了實現(xiàn)足夠的性能，已經(jīng)證明有必要設(shè)計在大氣空氣進入此類熱交換器下游的壓縮區(qū)段之前將大氣空氣冷卻到低于0℃的溫度的循環(huán)。這不幸地可能非常容易地因為在包括該熱交換器來進行空氣冷卻的交通工具可能起飛的低層大氣中通常存在顯著量的水蒸氣而導(dǎo)致該熱交換器非常快速地被冰堵塞，從而使整個交通工具不可用。已經(jīng)證明這是一個異常困難的問題，這個問題已經(jīng)被關(guān)注了很多年并且一直顯著妨礙了能夠提供可以用相對經(jīng)濟的水平起飛吸氣模式運行的、并且要么以此模式繼續(xù)(例如旨在能夠?qū)⑷俪丝驮谠?.6小時內(nèi)以大致馬赫數(shù)為5的巡航模式從比利時布魯塞爾輸送至澳大利亞悉尼的LAPCAT交通工具)、要么切換(像SKYLON交通工具)至火箭模式從而離開大氣層進入軌道中的可再使用交通工具。

GB-A-2241537披露了一種航空推進系統(tǒng)的空氣進氣管，包括用于冷卻進入空氣的第一熱交換器、在該第一熱交換器下游的水分離器、在該水分離器下游的液態(tài)氧注入器、以及在該液態(tài)氧注入器下游的第二熱交換器。該注入器降低氣流溫度，使得在該水分離器下游的氣流中剩余的水被轉(zhuǎn)換成小的干的冰晶體。該結(jié)構(gòu)需要使用兩個完全分開的熱交換器并且在沿著這兩個熱交換器之間的輸送管的流動路徑中占據(jù)非常大的軸向距離。并且，使用液態(tài)氧來將流動的溫度從5℃與13℃之間降低至零下50℃或更低，使得需要使用大量的液態(tài)氧來冷卻在已經(jīng)存在可以在下游在該推進系統(tǒng)中使用的含氧空氣的輸送管中的空氣。

概述

根據(jù)第一方面提供了一種熱交換器，該熱交換器具有供第一流體流動的至少一個第一管道區(qū)段，該第一流體與在經(jīng)過該至少一個第一管道區(qū)段的流動路徑中的第二流體進行熱交換，以及，支撐該至少一個第一管道區(qū)段的支撐件，其中該至少一個管道區(qū)段在第一位置處安裝到該支撐件上，并且其中該至少一個管道區(qū)段在其上的第二位置處是可相對于該支撐件響應(yīng)于熱變化而移動的。

可選地，該至少一個第一管道區(qū)段包括多個導(dǎo)管以用于進行熱交換。