用于中間冷卻器和水取出設(shè)備的換熱器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實施例大體涉及換熱器。更具體地，本實施例涉及換熱器中間冷卻器，其可符合各種管道形狀，減少現(xiàn)有中間冷卻器系統(tǒng)的占地面積，并且可安裝成與渦輪軸成一列(inline)，或可從渦輪軸線偏移。
【背景技術(shù)】
[0002]例如在燃氣渦輪發(fā)動機中，空氣在壓縮機中加壓并且在燃燒器中與燃料混合，以用于生成向下游流動并穿過渦輪級膨脹的熱燃燒氣體。在膨脹期間，這些渦輪級從燃燒氣體取出能量，并且使燃燒氣體的壓力降低。燃燒氣體可繼續(xù)穿過多個低級渦輪。一個或更多個渦輪軸連接至一個或更多個壓縮機級來操作壓縮機。
[0003]渦輪發(fā)動機通常在電力工業(yè)中用來產(chǎn)生用于地區(qū)的住宅和商業(yè)用途中的能量。這些渦輪系統(tǒng)可利用換熱器中間冷卻器，以便在功率生成過程期間冷卻行進穿過渦輪發(fā)動機的空氣的溫度。中間冷卻器是用于在多級壓縮過程的級之間冷卻流體(包括液體或氣體)的機械裝置，典型地為移除熱的換熱器。它們用于許多應用中，包括例如渦輪發(fā)動機的空氣壓縮機，以借助幾乎等壓(恒定壓力)的冷卻來增加進氣供給密度從而改善它們的容積效率。
[0004]已知的中間冷卻器封裝件或系統(tǒng)存在各種困難。例如，在功率生成工業(yè)中，利用的中間冷卻器是極大、昂貴且難以運輸?shù)摹?br>[0005]合乎需要的是，如果這種系統(tǒng)放置成與渦輪成一列，那么改善換熱器中間冷卻器的空氣動力和封裝，以便改善其中的空氣動力性能。這將消除用于現(xiàn)有中間冷卻器的大的區(qū)域或不動產(chǎn)的需求。此外，由于用于將流引導至中間冷卻器的管道是極為昂貴的，故功率生成設(shè)備的成本將降低。
[0006]此外，現(xiàn)有中間冷卻器系統(tǒng)的換熱器利用對如下結(jié)構(gòu)的焊接或硬焊翅片連接，在該結(jié)構(gòu)中流體可行進穿過以用于冷卻。沿著流體承載管道焊接多個翅片的工序是費時單調(diào)且制造起來十分昂貴的。
[0007]此外，合乎需要的是，消除在中間冷卻器內(nèi)硬焊翅片的需要，以便改善這種結(jié)構(gòu)的制造和安裝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]提供了一種用于中間冷卻器的符合容積管道的翅片換熱器。中間冷卻器具有由多個節(jié)段形成的換熱器。該多個節(jié)段可布置為符合流路行進穿過的管道。中間冷卻器包括主體，該主體具有用于流體行進穿過的多個開口。在主體的外表面上，多個翅片被刨削(skive)到主體中來接合流路。根據(jù)其它實施例，換熱器可配置在備選裝置(例如過濾器殼體)中，來控制進入空氣的溫度以及控制濕氣。
[0009]根據(jù)一些實施例，多個模塊可由節(jié)段形成，以簡化換熱器的組裝，并且在維護期間提供移除部分的更簡單接近，或改善中間冷卻器內(nèi)的接近。在一些實施例中提供分叉(bifurcat1n)來空氣動力學地改善模塊之間的連接區(qū)域。此外，分叉將適應模塊之間的各種尺寸方面的熱膨脹。
[0010]根據(jù)其它實施例，提供一種水取出裝置。水取出裝置可配置在流路(例如非限制性實例，中間冷卻器內(nèi)的流路)內(nèi)。水取出裝置可具有一個或更多個級，以通過容納水滴來控制空氣流路中的水含量，水滴的動量通過空氣流路徑中的轉(zhuǎn)向而線性地運送。
[0011]所有上述概括的特征應理解為僅為示范的，并且可從本文中的公開中發(fā)現(xiàn)本實施例的許多另外的特征和目的。因此，不進一步閱讀整個說明書、權(quán)利要求以及在此一同包括的附圖，就不能理解本總結(jié)的限制性解釋。
【附圖說明】
[0012]這些示范實施例的上述和其他特征和優(yōu)點以及獲得他們的方式將變得更顯而易見，并且通過參考結(jié)合附圖進行的實施例的下列說明，換熱器中間冷卻器特征將更好理解，在附圖中:
圖1是一列式換熱器的等距視圖；
圖2是具有一列式換熱器中間冷卻器的發(fā)電裝置構(gòu)造的等距規(guī)劃；
圖3是具有用于換熱器中間冷卻器的備選偏離發(fā)動機(off engine)構(gòu)造的圖1的發(fā)電裝置的平面圖；
圖4是換熱器中間冷卻器的等距視圖。
[0013]圖5是換熱器的節(jié)段的等距視圖。
[0014]圖6是換熱器中間冷卻器的側(cè)截面圖。
[0015]圖7是備選換熱器中間冷卻器的側(cè)截面圖。
[0016]圖8是又一備選換熱器中間冷卻器的側(cè)截面圖。
[0017]圖9是示出模塊化設(shè)計的換熱器的等距視圖。
[0018]圖10是示出備選模塊化設(shè)計的備選換熱器的等距視圖。
[0019]圖11是允許熱膨脹和收縮的換熱器中間冷卻器的分叉的等距視圖。
[0020]圖12是具有水取出裝置的一個實施例的中間冷卻器的側(cè)截面圖。
[0021]圖13是圖11的水取出裝置的詳細截面圖。
[0022]圖14是具有備選水取出實施例的示范中間冷卻器的側(cè)截面圖。
【具體實施方式】
[0023]現(xiàn)在將詳細地參照提供的實施例，其一個或更多個實例在附圖中示出。作為公開實施例的說明而不是限制來提供各實施例。事實上，對于本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員顯而易見的是，在本實施例中可進行各種更改和變化而不脫離本公開的精神和范疇。例如，例示或描述為一個實施例的部分的特征可與其他實施例一起使用以進一步形成更多實施例。因此，本發(fā)明意圖覆蓋落入所附權(quán)利要求和它們的等同物的范圍內(nèi)的這種更改和變化。
[0024]參照圖1-14，燃氣渦輪發(fā)動機的各種實施例繪出為具有管道，該符合管道的翅片換熱器中間冷卻器。中間冷卻器允許與渦輪發(fā)動機的一列式或偏離發(fā)動機的安裝，并且具有降低制造、安裝成本和與安裝相關(guān)的成本(例如地產(chǎn)成本和運輸相關(guān)成本)的特征。其他用途有利地在該公開的范圍內(nèi)。
[0025]術(shù)語首和尾是相對于發(fā)動機軸線使用的，并且分別通常指在發(fā)動機軸線的方向上朝渦輪發(fā)動機的前部或渦輪發(fā)動機的后部。術(shù)語徑向地通常用于指示與發(fā)動機軸線垂直的方向。
[0026]首先參考圖1，繪出符合翅片換熱器中間冷卻器30的容積管道的等距視圖。中間冷卻器30用在用于功率生成的發(fā)電裝置中，或者備選地，該結(jié)構(gòu)可構(gòu)造為用于在航空或利用燃氣渦輪發(fā)動機的其它領(lǐng)域中使用。中間冷卻器30包括入口端32和出口端34，殼體36在入口與出口之間延伸，在該殼體36中配置有換熱器40。中間冷卻器30用于在接合渦輪結(jié)構(gòu)之前冷卻壓縮級中的空氣，該渦輪結(jié)構(gòu)用在用于利用燃氣渦輪發(fā)動機的其它過程的功率生成中。
[0027]現(xiàn)在參照圖2，顯示了具有功率生成渦輪發(fā)動機的典型裝置的等距布局，在該渦輪發(fā)動機中可利用換熱器中間冷卻器30。在該示范構(gòu)造中，實施例規(guī)定中間冷卻器30配置為與用于功率生成的渦輪軸軸線成一列。換熱器中間冷卻器30定位成與壓縮機的軸線成一列，并且繪出了示范發(fā)電裝置的渦輪結(jié)構(gòu)。如之前提到的，這種構(gòu)造的優(yōu)點為可因此使被冷卻的空氣流與渦輪軸成一列(31)，即對準，并且不必移動成與渦輪和壓縮機系統(tǒng)不對準
(131)ο這降低了該任務通常要求的與管道相關(guān)的巨大成本。此外，中間冷卻器30具有比現(xiàn)有中間冷卻器系統(tǒng)小的占地面積，并且因而需要更小的裝置地產(chǎn)來安置中間冷卻器30。
[0028]參照圖3，繪出備選實施例，其中，中間冷卻器30可安置在各種位置中。盡管繪出了三個中間冷卻器30，但是通常這些中間冷卻器30可與系統(tǒng)獨立地使用，并且因而附圖繪出了可配置中間冷卻器30的各種位置。附圖不應解釋為要求利用三個單獨的中間冷卻器。在圖3的實施例中，中間冷卻器30繪出為與發(fā)電裝置的壓縮機和渦輪軸線不成一列或離軸。該結(jié)構(gòu)可配置在兩個管道中的任一個中，該管道傳統(tǒng)地與已知的中間冷卻器設(shè)計一起利用或可安置成在示出管道的端部處替換已知的中間冷卻器設(shè)計。管道可為圓形或其它幾何形狀的截面，并且還可為直管道或彎曲的。因而，換熱器在一列式和離軸設(shè)計兩者中都符合管道。
[0029]現(xiàn)在參照圖4，繪出示范換熱器40的等距視圖。如前所述，換熱器40配置在中間冷卻器30內(nèi)，并且空氣流在換熱器40的外側(cè)上方經(jīng)過，以冷卻空氣流或從換熱器40內(nèi)的流體流移除熱。換熱器40具有入口端部或面41、出口端部或面43以及其間的通道45。換熱器40由多個節(jié)段50形成，節(jié)段50在軸向前端42與軸向尾端44之間延伸。除了使節(jié)段50在軸向方向上延伸之外，節(jié)段50在徑向方向上堆疊在彼此的頂部上，以增大換熱器40的徑向尺寸。因而，換熱器40由跨過流管道的多個環(huán)狀圈區(qū)段或節(jié)段形成，并且從而允許用于換熱的滲透流區(qū)域。沿徑向方向放置的節(jié)段50提供圓柱形網(wǎng)格，該圓柱形網(wǎng)格允許在空氣流動穿過換熱器40時傳熱。示出的實施例的換熱器通常為圓柱形，但是，可利用其他形狀來使換熱器符合其中安置換熱器40的管道。例如，