JPH01315623A

JPH01315623A - 熱交換器

Info

Publication number: JPH01315623A
Application number: JP1099035A
Authority: JP
Inventors: Roland Lederer; ローランド・レーデラー
Original assignee: MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 1988-04-20
Filing date: 1989-04-20
Publication date: 1989-12-20
Also published as: GB2217828A; DE3813202A1; GB8908741D0; FR2630534A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は空間的に分離された、温度の異なる流動媒体の
ための熱交換器であって、互いに並べて配置された２つ
の母管を有しＣおり、これらの母管が複数の弓形の成形
管全弁して互いに接続されている形式のものに関する。

〔従来の技術〕ＤＥ−ＰＳ第３１４６０８９号明細畜によれば、２つの
母管が直線状に形成され、かつ平行に配置されている前
記形式の熱交換器が公知である。空気流をクロス向流で
貫流させる熱交換器の構成によっては、熱交換率が良く
なり、熱膨張の補償が少ない応力で行われる。上記公知
の構成における欠点は、外側を流れる空気流かはぼ断面
方形の流れ通路内を貫流しなげればならず、それにより
熱交換器の組込み条件に関して構造的な限界が生じるこ
とにある。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の課題は、回転対称的な配置及び熱交換器への流
れを可能にするような形式の熱交換器を提供することに
るる。

〔課ｍｔ解決するための手段〕

上記課題は、本発明によればはじめに述べた形式の熱交
換器において、母管が環状に形成されており、かつリン
グ軸線に対して軸方向に相前後して配置されており、成
形管が全長にわたって等間隔をおくように母管の周方向
に湾曲されていることによって解決されている。

〔作用及び効果〕

上記手段によれば、クロス向流運転及び良好な熱膨張性
のような、公知の熱交換器の構成における利点を利用し
ながら、さらに環状の流れ通路を形成することによって
、均一な貫流が行われ、ひいては高い効率か得られるよ
うになる。

それにより、熱交換５を例えば飛行機のがスタービンの
ような回転対称的な装置内で使用することが可能となる
。

特に有利には、本発明による熱交換器は空気予冷部とし
て飛行機のガスタービンの流入通路内に設置される。超
音速で使用した時には、この場合に生じる高いラム温度
に基づき、空気の予冷は、高い飛行マツハ数を得るため
には効果的である。このためには本発明の熱交換器の組
込みが適している。この場合に特に有利であることは、
成形゛Ｕが自由な熱膨張能力を有しており、それにより
熱衝撃に対する感度が良好になることである。

成形管が湾曲して形成されていることにより、均一な流
れ通路が形成され、ひいては効率の大きな軸方向の流れ
が達成される。特に、例えば半径方向の２次流れが回避
される。

熱交換器の組込み寸法は任意に設定可能であり、特にそ
の内側に位置する円筒状の核室はバイパス通路として構
成可能である。熱交換器の幾何学的形状は、ガスタービ
ンの流れ通路の幾何学的形状に、又はその外寸法に適合
させることができる。

本発明の有利な１実施例においては、弓形の成形管は環
状の母管の外側で母管の半径方向に延びており、母管の
軸線に対してはぼ直角に母管と結合されている。これに
よって、母管に設げられるべき孔を母管の軸線に対して
直角に製作することができるので、成形管と母管との４
妾合は容易になる。

本発明の他の実施例によれば、弓形の成形管は環状の母
管の内側で母管の半径方向に延びており、かつ母管の軸
線に対して鋭角を成して母管と結合されている。これに
よって、母管を通して導かれる媒体の有利な供給及び排
出が外部から可能となる。さらに、母管は小さな流れ横
断面を備えて製作され得る。

成形管は間隔保持部材を有していると有利である。これ
により成形管の間の所定の間隔が維持され、媒体の流動
により生じる振動及び衝突負荷が回避されるか、もしく
は成形管の接合個所に負荷がかかることが回避される。

本発明の有利な実施例においては、軸方向の自由な貫流
が可能な根室が設けられている。この根室の直径は熱交
換器の外径の約０．７倍である。これにより、根室が熱
交換器とほぼ同等の流れ横断面積を有し、ひいては流通
されるべきガス流が熱交換器内又はバイパスとして作用
する核室内を、補助フラップにより択一的に貫流させら
れる。

本発明の課、題の別の解決手段は、請求項乙の特徴に記
載された通りである。この特徴により、空気流の軸方向
の貫流が可能な、軸方向の長さの短い熱交換器を形成す
ることができる。

本発明の有利な１実施例においては、熱交換器はターボ
動力装置の流入通路内に配置されている。これにより、
動力装置に供給されるべき空気の予冷が行われ、その結
果、飛行マツ／Ｓ数が高い場合には極めて効率が良くな
る。

到達する空気流を熱交換器又は核室内へ択一的に案内す
る案内フラッパが設けられていると有利である。これに
より、飛行マンノ１数が低い場合には空気流が直接にガ
スタービンへ供給されるので、熱交換器内に生じる流動
損失が避けられる。飛行マツノ・数が高い場合には、熱
交換器が案内フラップの切換えにより接続され、この場
合に生じる高いラム温度が下降させられる。

〔実力例〕

次に図示の実施例につき本発明全説明する。

第１図の熱交換器では、軸方向に配置された環状な２つ
の母管２，３が示されており、母管２．３ｆ−１，それ
らに共通なリング軸線に関して相前後して配置されてい
る。これら２つの母管２゜３の外周囲には複数の弓形の
成形管４が設置されており、成形管４を介して母管２，
３は接続されている。第２図に母管２で示されたように
、隣接する成形管４の間に全長にわたって、互いに等し
い間隔９’ｔおくために成形管４が母管２の周方向に湾
曲されている。

第６図に示された本発明の実施例においては、母管２，
３の内層間に弓形の成形−Ｗ４が設置されている。第４
図かられかるように、成形管４は互いに等しい間隔９を
得るために母管２の周方向に湾曲されている。さらに成
形管４には、間隔９を確実に維持するための間隔保持部
材１０が設けられている。この間隔保持部材１０は母Ｗ
２，３に対して同軸的な環状のリングとして、又は成形
管を別個に包囲するリングとして、又は他の公知の構成
によるリングとして形成されてもよい。

第５図に示された本発明による手段によれば、同軸的に
配置された２つの母管２，３が設けられており、母管２
，３はそれらの間の環状室内に配置された成形管４によ
って臣いに接続されている。成形管４は母管２，３の周
方向に湾曲されており、かつ有利には母管の軸線に対し
てｔｌぼ垂直になるように、内側の母管３と結合されて
いる。第５図の実適例においても、個々の母管２，３の
間の間隔９が半径方向で見て全体にわたって互いに号し
くなっている。この場合にも間隔保持部材１０を設置し
てもよい。

第６図かられかるように、本発明による熱交換器はター
ボ動力装置６の流入通路５内で使用される。熱交換器１
の内側に位置する根室８の流れ横断面積が、成形管４に
より占められる室１１の流れ横断面積とほぼ等しくなる
ように、この熱交換器１は形成されている。到達する空
気流１２は、案内フラップ７の切換えにより室１１又は
根室８内を択一的に貫流することができる。飛行マツノ
・数が低い場合には、空気流１２が根室８内を貫流し、
それにより熱交換′１５１は吸込まれた異吻、例えば鳥
による損偶に対して有利な形式で保護される。さらにこ
の場合には熱交換器により生じる流動損失が回避される
。

飛行マツへ数が比較的高い場合には、案内フラップ７が
図示された位置を示め、それにより空気流１２が室１１
ひいては熱交換器１の作用範囲内へ到達する。

第７図に概略的に示されたファン駆動装置１３ａでは、
ロータ１４の周＋ｆｆ１ｒこわたって送風羽根１５が設
けられており、この送風羽根１５は円筒状の囲い１６に
より数回まれているう送風羽根１５により供給される空
気流の一部はがスタービ／１８の環状の流入通Ｊ′６１
７内へ到達する。上記ガスタービ／１８は主として、相
前後して接続した圧縮機１９と燃焼室２０とタービン２
１とから形成されている。圧縮機１９の後方で、圧縮さ
れた空気の一部は導管２２に分岐され、熱交換器１の母
管２に供給される。この圧縮された空気の一部は、母管
２の周囲にわたり設けられた弓形の成形管４を介してｆ
ａ−管３へ流入させられる。この場合、上記の空気はセ
ル形タービンの環状のバイパス通路２４内の空気流によ
りクロス向流で冷却される。この冷却された空気は導管
２３を介してロータ１４の内部へ到達し、冷却を目的と
して高圧ターーン段２５の羽根に供給される。圧縮され
た空気は、バイパス空気流によって冷却する代りに水素
によって択一的に冷却することもできる。

第８図に示された実施例のターボファン形ジムシェツト
タービン２６は、主として押し除は先端部２７と流入部
３１とバイパス通路２９の傍のガスタービン動力装置２
８と推力ノズル３０とから形成されている。この場合に
は、概略的にしか示されていない本発明の熱交換器１は
、ガスタービン動力装置２８の訛人通路内にのみ配置さ
れており、バイパス通８２９には影響が及ばないように
なっている。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の熱交換器の６つの実施例を示すもので、
第１図は第１実施例の熱交換器の軸方同断面図、第２図
は第１図による熱交換器の概略的な＋＊Ｉ！ｆｒ面図、
第６図は第２実施例の熱交換器の軸方向断面図、第４図
はＷＪ３図による熱交換器の概略的な横断面図、第５図
は第６実施例の熱交遊器の概略的な横断面図、第６図は
第２天扇例の熱交換器の設置されたターボ動力装置の流
れ通路の軸方向断面図、第７図は第１実施例の熱交換器
の設置されたターボ動力装置の軸方向断面図、第８図は
他の構成のターボ動力装置の軸方向断面図である。１・・・熱交換器、２．３・・・母管、４・・・成形管
、５・・・流入通路、６・・・ターボ動力装置、７・・
・案内フラップ、８・・・根室、９・・・間隔、１０・
・・間隔保持部材、１１・・・室、１２・・・空気流、
１３ａ・・・ファン駆動装置、１４・・・ロータ、１５
・・・送風羽根、１６・・・囲い、１７・・・流入通路
、１８・・・ガスタービ／、１９・・・圧縮機、２０・
・・燃焼室、２１・・・ターヒ／　、２２　ｔ　２　Ｊ
・・・導管、２４・・・バイパス通路、２５・・・高圧
タービ／段、２６・・・ターボファン形ラムジェットタ
ービン、２７・・・押し除げ先端部、２８・・・ガスタ
ービン動力装置、２９・・・バイパス通路、３０・・・
推力ノズル、３１・・・流入部ＦＩＧ、８

Claims

【特許請求の範囲】１、空間的に分離された、温度の異なる流動媒体のため
の熱交換器であつて、互いに並べて配置された２つの母
管を有しており、これらの母管が複数の弓形の成形管を
介して互いに接続されている形式のものにおいて、母管
（２、３）が環状に形成されており、かつリング軸線に
対して軸方向に相前後して配置されており、成形管（４
）が全長にわたつて互いに等間隔をおくように母管（２
、３）の周方向に湾曲されていることを特徴とする熱交
換器。２、弓形の成形管（４）が、環状の母管（２、３）の外
側で母管（２、３）の半径方向に延びており、かつ母管
の軸線に対してほぼ直角に上記の母管（２、３）と結合
されていることを特徴とする請求項１記載の熱交換器。６、弓形の成形管（４）が、環状の母管（２、３）の内
側で母管の半径方向に延びており、かつ母管の軸線に対
して鋭角を成して、上記の母管（２、３）と結合されて
いることを特徴とする請求項１記載の熱交換器。４、成形管（４）が間隔保持部材（１０）を有している
ことを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項記
載の熱交換器。５、軸方向の自由な貫流が可能な核室（８）が設けられ
ており、その直径は熱交換器の外径の約０．７倍である
ことを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項記
載の熱交換器。６、空間的に分離された、温度の異なる流動媒体のため
の熱交換器であつて、互いに並べて配置された２つの母
管を有しており、これらの母管が複数の成形管を介して
互いに接続されている形式のものにおいて、母管（２、
３）が、共通のリング中心軸線に関して互いに同軸的に
配置された内側の母管（３）及び外側の母管（２）によ
つて環状に形成されており、成形管（４）が母管の軸線
に対してほぼ直角に上記の内側の母管（３）と結合され
ており、かつリング軸線に関して周方向に湾曲しながら
上記の外側の母管（２）まで延びており、上記の成形管
（４）の間の間隔が成形管の全長にわたつて互いに等し
いことを特徴とする熱交換器。７、ターボ動力装置（６）の流入通路（５）内に配置さ
れていることを特徴とする請求項１から６までのいずれ
か１項記載の熱交換器。８、到達するガス流を熱交換器（１）又は核室（８）内
へ択一的に案内する案内フラツプ（７）が設けられてい
ることを特徴とする請求項７記載の熱交換器。