包括设置有凹陷式湍流发生器的叶片间壁的热交换器的制作方法

1.本发明涉及一种涡轮机，例如涡轮喷气发动机，至少一个气流流道通过该涡轮机，该流道由该发动机的内壁界定。


背景技术：

2.在这种发动机中，空气被允许进入进气涵道中以穿过包括一系列旋转叶片的风扇，然后分成中心主流和围绕主流的次级流。
3.主流在到达燃烧室之前被压缩机压缩，然后通过穿过涡轮膨胀，之后通过产生推力被释放。次级流就其本身而言由风扇直接推动，以产生额外的推力。
4.主流和次级流分别在主流道和次级流道中流通，主流道和次级流道通过被看作流道间的空间彼此分开。
5.该主流道在外部由流道间空间的内壁限定，该次级流道在内部由流道间空间的外壁限定，并且该次级流道在外部由围绕涡轮喷气发动机的机舱的内壁限定。
6.在这种发动机中，轴承、齿轮和其他类型的各种部件由机油润滑，该机油在集成了呈冷却散热器的形式的热交换器的液压回路中流通，确保该机油在任何情况下都保持在合适的温度。这种交换器通常用缩略词acoc表示，意思是“风冷式机油冷却器”，也就是说通过空气冷却并冷却机油。
7.该交换器固定在喷气发动机的壁上，并从该壁突出，以被通过在喷气发动机中流通而沿着该壁流动的部分气流穿过，以这样的方式冷却液压回路中的机油。
8.因此，这种交换器构成了凸起形状，实际上构成了障碍物，在发动机的气流中引入压力损失。
9.本发明的目的是提出一种集成这种交换器的布置，以限制其引入穿过该喷气发动机的气流的压力损失。


技术实现要素：

10.为此，本发明的目的是用于空气流穿过的涡轮机的组件，该组件包括定子，该定子包括相对于纵向轴线径向延伸的导流叶片，至少一个在两个周向连续的导流叶片的径向外端部之间延伸的叶片间平台，每个叶片间平台包括面向轴线的外表面，以及相对于空气流的流通方向位于定子的下游的热交换器，该定子包括热交换表面，该热交换表面在叶片间平台的下游延伸部分中延伸，其中，位于热交换器的热交换表面的上游延伸部分中的至少一个叶片间平台在其外表面上设置有至少一个湍流发生器。
11.因此，本发明可以省掉通常布置在这种热交换器中的散热片，以获得最佳的热交换效率，同时减少由于交换器的存在而引入到次级流中的压力损失。
12.本发明还涉及这样限定的组件，其中，至少一个叶片间平台包括多个湍流发生器，该多个湍流发生器在至少一个垂直于纵向方向的方向上分布。
13.本发明还涉及这样限定的组件，该组件包括至少两个具有不同形状和/或尺寸的
相邻的湍流发生器。
14.本发明还涉及这样限定的组件，该组件包括至少一个从外表面突出的湍流发生器。
15.本发明还涉及这样限定的组件，该组件包括至少一个相对于外表面具有凹陷形状的湍流发生器。
16.本发明还涉及这样限定的组件，该组件包括至少一个湍流发生器，该至少一个湍流发生器能够在停用状态和激活状态之间移动，在停用状态下，该至少一个湍流发生器与外表面齐平以便不产生湍流，在激活状态下，该至少一个湍流发生器相对于外表面形成凸起以产生湍流。
17.本发明还涉及这样限定的组件，该组件集成了用于控制湍流发生器的激活状态或停用状态的系统。
18.本发明的另一个目的是涡轮机，该涡轮机包括如此限定的组件。
附图说明
19.图1是根据本发明的涡轮喷气发动机的纵向剖面图；
20.图2是根据本发明的涡轮喷气发动机在热交换器处的局部纵向剖面图；
21.图3是根据本发明的涡轮喷气发动机的局部平面径向视图，示出了两个热交换器安装在风扇定子的下游；
22.图4是凹陷式湍流发生器的形状的纵向剖面图；
23.图5是示出了湍流发生器的形状的多个示例的剖面轮廓的示意性剖面图；
24.图6是示出了定子及其热交换器的透视图；
25.图7是局部示出了安装在导流叶片的下游的根据本发明的热交换器的透视图；
26.图8是可变几何形状湍流发生器在激活状态下的示意性剖面图；
27.图9是可变几何形状湍流发生器在停用状态下的示意性剖面图；
28.图10是可变几何形状湍流发生器在部分地激活状态下的示意性剖面图。
具体实施方式
29.在图1中，发动机1包括进气涵道2，通过该进气涵道，空气被允许进入以穿过风扇3，风扇3包括一系列旋转叶片4，随后是由导流叶片7形成的定子6，然后空气分成中心主流fp和围绕主流的次级流fs。
30.主流fp在到达燃烧室11之前由低压压缩机8和高压压缩机9压缩，之后通过穿过高压涡轮12和低压涡轮13膨胀，然后通过产生辅助推力被释放。次级流fs就其本身而言由风扇直接推动以产生主推力。
31.每个涡轮12、13包括围绕纵向轴线ax径向定向并均匀间隔开的一系列叶片，外壳体14围绕整个发动机。
32.发动机1集成了用于使润滑机油流通和/或用于冷却其部件(例如承载其旋转元件的轴承或该发动机集成的传动构件)的回路。通过由热交换器冷却的次级流确保该机油的冷却。
33.该交换器(在图2中由16表示)大致在导流叶片7的下游由外壳体14的内壳层承载，
并且交换器包括热交换壁17，该热交换壁具有径向内部的热交换表面18，该热交换表面被次级流fs流经，以便被次级流冷却。有利地，该交换表面18没有任何凸起，以便不扰乱次级流。
34.该交换器16包括未示出的内部管道，其中，待冷却的机油在该内部管道中流通，并且该内部管道热连接到壁17，以冷却在这些管道中流通的机油。
35.如图2和图7所示，定子6的导流叶片7相对于纵向轴线ax径向延伸，叶片间平台19在每对周向连续的导流叶片7的径向外端部之间延伸。因此，每个叶片间平台19包括表面21(被称为外表面)，该表面面向轴线ax，在涡轮喷气发动机中流通的空气流沿着该表面流动。
36.例如，每个叶片间平台19是两个叶片之一的延伸部分，在两个叶片之间，叶片间平台通过刚性地连接到两叶片之一延伸，以与两叶片之一形成完整的一体件。
37.交换器16的热交换表面18位于叶片间平台19的一个或多个外表面的、相对于气流fs的流通方向向下游av的延伸部分中。根据本发明，位于交换器16的延伸部分中的至少一个外表面21设置有湍流发生器22。因此，该平台19的外表面21可以局部地将湍流引入沿着外表面流动的次级流fs中，以便提高该主流与直接位于其下游的交换壁17之间的热交换效率。
38.如图3所示，发动机1可包括多个热交换器16，该多个热交换器通过在圆周上彼此间隔排列而布置在壳体14的内圆周上，并且纵向地直接位于定子6的下游。
39.在附图的示例中，湍流发生器22是从外表面21突出的凸起形状，以局部地使次级流偏斜，以便在其中引入湍流。因此，沿着位于这些湍流发生器的下游的交换表面18流动的气流是湍流的，这显著地增加了气流与表面18的热交换，以更有效地并且通过最小限度地扰乱次级流fs的总体流量来冷却交换器16的机油。
40.有利地，湍流发生器22相对于彼此具有不同的尺寸，以最大化湍流发生器引入的湍流。有利地，多个湍流发生器22沿纵向方向一个接一个地布置。
41.如在图4和图5中示意性地示出的，湍流发生器22也可具有各种形状。例如，这可能涉及通过相对于方向ax倾斜而从表面21突出的鳍片形状，如在图5中通过鳍片22d所示意性地示出的。在侧视图中，这样的鳍片可具有类似于鳍片22a的三角形轮廓，类似于鳍片22b的矩形轮廓，或甚至类似于鳍片22c的圆形轮廓，在图4中示意性地示出了这些示例。
42.这些发生器还可具有体积形状，如在图5中示意性地示出的在发生器22e的情况下基于等腰三角形的金字塔形状，或如在发生器22f的情况下基于直角三角形的金字塔形状。还可设想比在图4和图5中所示的形状更复杂或更简单的其他形状。
43.通常，湍流发生器22的高度明显小于径向方向上的流道高度。该高度是在外部界定次级流的壳体14的内表面与在内部界定次级流的壳体的外表面之间的半径差。这些湍流发生器的长度就其本身而言在这个高度的十分之一到十倍之间。
44.有利地，湍流发生器的前缘相对于表面21的倾斜度在10
°
至90
°
之间，并且有利地，后缘或其下游的表面相对于表面21的倾斜度在90
°
至60
°
之间。当这种湍流发生器是鳍片时，有利地，湍流发生器的厚度小于其在方向ax上长度的十分之一。
45.通常，可提供从最简单的到最复杂的各种形状，并且这些发生器22的形状及尺寸由期望的热交换水平和可接受的压力损失决定。
46.这些发生器可沿圆周方向，即沿垂直于轴线ax的方向，以及沿纵向方向ax均匀地
(uniforme)或不均匀地(h
é
t
é
rog
è
ne)分布。有利地，各种湍流发生器22具有不同的形状和不同的尺寸，以便增加它们产生的湍流。
47.在附图的示例中，湍流发生器22、22a-f具有从表面21突出的凸起形状，但是替代地或另外地，可以提供具有在表面21中形成的凹陷形状的发生器，以便在沿着表面21流动的流体气流中类似地局部地产生湍流。
48.为了依据发动机的运行条件优化热交换，有利地，提供了用于控制发生器22的系统(该系统可以是主动的或被动的)以使发生器伸出或缩回。因此，湍流发生器22是可伸缩的，以便根据需要激活或停用，这使得在所需冷却较低甚至为零(例如在寒冷天气下)时，可以大致消除压力损失。
49.实际上，因此系统被激活以使湍流发生器22伸出，使得湍流发生器从表面21突出，如图8所示，以便获得显著的冷却，从而损害相对较高的压力损失。如图9所示，该系统被停用以使发生器22缩回，以便获得低或零冷却，但不存在压力损失。
50.如图10所示，控制系统也可被布置为将湍流发生器置于部分伸出的状态，以便获得适中的冷却，并伴有低的压力损失。
51.在该范围内，控制系统被配置为激活，以便在发动机发生故障或运行异常的情况下，使干扰器置于伸出的状态，从而保证最大程度的冷却。