ガスタービンエンジンアセンブリ内に熱交換器を搭載する方法
【課題】ガスタービンエンジンアセンブリ内で熱交換器（６０２）を組み立てる方法を提供すること。
【解決手段】方法は、細長いスロット（５２４）を有する壁を含む構造体（５２０）を提供するステップと、ブラケット（７０２）と動作可能に連動する熱交換器（６０２）を提供するステップと、ブラケットを構造体に結合するスリップジョイント（７０４）を提供するステップとを含む。スリップジョイントは、スタンドオフ（７２４）と、細長い部材（７２８）と、細長い部材の周りに配置された付勢部材（７２６）とを含む。スタンドオフは壁を通って挿入され、したがって付勢部材は、ブラケットと構造体の間に所定の付勢力を与える。このスリップジョイントにより、熱膨張または収縮による摺動力が付勢力より大きいとき、ブラケットと構造体の間で相対的な摺動動作を可能にする。
【解決手段】方法は、細長いスロット（５２４）を有する壁を含む構造体（５２０）を提供するステップと、ブラケット（７０２）と動作可能に連動する熱交換器（６０２）を提供するステップと、ブラケットを構造体に結合するスリップジョイント（７０４）を提供するステップとを含む。スリップジョイントは、スタンドオフ（７２４）と、細長い部材（７２８）と、細長い部材の周りに配置された付勢部材（７２６）とを含む。スタンドオフは壁を通って挿入され、したがって付勢部材は、ブラケットと構造体の間に所定の付勢力を与える。このスリップジョイントにより、熱膨張または収縮による摺動力が付勢力より大きいとき、ブラケットと構造体の間で相対的な摺動動作を可能にする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の分野は、一般に、ガスタービンエンジンアセンブリ内に熱交換器を搭載する方法に関し、より詳細には、スリップジョイントアセンブリを使用して熱交換器を搭載する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの知られているガスタービンエンジンは、エンジンの寿命および／または信頼性の改善を容易にするために、冷却すべきエンジンサブシステムを有する。エンジンサブシステムの冷却を容易にするために、少なくともいくつかの知られているガスタービンエンジンアセンブリは放熱器を含み、この放熱器を、エンジンアセンブリ内を流れる空気に露出して、放熱器内を流れる作動流体（たとえば、オイルおよび／または燃料）の冷却を容易にする。しかし、多くのガスタービンエンジンの放熱器は、エンジンアセンブリを通る空気流を遮断して、エンジンアセンブリ内で乱流および／または圧力降下をもたらすことが知られてきた。これは、エンジン性能に悪影響を及ぼす恐れがある。さらに、放熱器がジョイントアセンブリに割り込むことで、冷却できる面積が低減する。さらに、少なくともいくつかの知られているガスタービンエンジンの放熱器は、高サイクル疲労（たとえば、回転体の不均衡によってもたらされる振動に起因する疲労）および／または低サイクル疲労（たとえば、放熱器と支持構造の温度差動によってもたらされる放熱器の熱膨張に起因する疲労）を受けやすい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、ガスタービンエンジンの効率の向上を容易にしながら、同時に高サイクル疲労および低サイクル疲労の問題に対処する熱交換器搭載システムを提供することが有益であろう。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本明細書に開示する例示的な実施形態は、振動による高サイクル疲労の仲介にとって十分な剛性を提供しながら、熱膨張によってもたらされる低サイクル疲労の応力を軽減する、熱交換器のための搭載システムを提供する。
【０００５】
例示的な実施形態では、熱交換器アセンブリは、径方向の内側表面から延びる複数のフィンと、径方向の外側表面上に画定された複数の円周方向に延びる隔置された取付け箇所とを有する弓形の本体を備える第１の部材を含む。第１の部材には、取付け箇所の少なくとも１つによって、ブラケットアセンブリが、支持された状態で接続されるように取り付けられ、このブラケットアセンブリは、熱交換器アセンブリをガスタービンアセンブリの構造体に支持された状態で取り付けるために、スリップジョイントアセンブリと動作可能に連動するように寸法設定および構成される。
【０００６】
例示的な実施形態では、熱交換器アセンブリは、径方向の内側表面から延びる複数のフィンと、径方向の外側表面上に画定された複数の円周方向に延びる溶接タブとを有する弓形の本体を備える第１の部材を含む。ブラケットアセンブリはブラケットを含み、このブラケットは、基部部分と、基部部分から延びてブラケットにｃ字状の断面を提供する第１および第２のアーム部分とを有する。第１および第２のアーム部分はそれぞれ、基部部分が径方向の外側表面に対して隔置された関係で配置されるように、関連する溶接タブにしっかりと固定される。ブラケットは、基部部分内に画定された開口を含み、この開口は、取付け部材を受け入れるように寸法設定および構成される。ブラケットアセンブリは、開口近傍に、基部部分と径方向の外側表面の間で空間内を延びる締め具部材を含む。
【０００７】
例示的な実施形態では、熱交換器支持部は、ブラケットを含むブラケットアセンブリを含み、このブラケットは、基部部分と、基部部分から延びてブラケットにｃ字状の断面を提供し、かつ内部領域を画定する第１および第２のアーム部分とを有する。ブラケットは開口を含み、この開口は、基部部分内に画定され、取付け部材を受け入れるように寸法設定および構成される。ブラケットアセンブリは、内部領域内の開口近傍に、ブラケットに選択的に固定される締め具部材を含む。
【０００８】
例示的な実施形態では、細長い断面を有するスロットを含む壁に対する壁貫通搭載システムを組み立てる方法が提供され、このスロットは、壁の第１の表面から壁の第２の表面まで壁を貫通する。この方法は、ブラケットと、スタンドオフおよび付勢要素を含むスリップマウントとを提供するステップであって、スタンドオフが、細長い部材と細長い部材から外側に延びるフランジとを含み、付勢要素が、細長い部材の周りに位置決めされる、提供するステップを含む。この方法はまた、壁に搭載すべきデバイスにブラケットを結合するステップと、壁の第１の表面に隣接してブラケットおよびデバイスを位置決めするステップとを含む。この方法は、細長い部材がブラケットに隣接するように、そして付勢要素が、壁の第２の表面とフランジの間で細長い部材の周りに位置決めされるように、壁の第２の表面から壁の第１の表面までスロットを通ってスタンドオフを挿入するステップと、スタンドオフが、フランジおよび付勢要素を介して壁の第２の表面に第１の所定の負荷を伝達し、また細長い部材を介してブラケットに第２の所定の負荷を伝達して、スタンドオフがスロットの細長い断面に沿って摺動することを容易にするように、スタンドオフをブラケットに結合するステップとをさらに含む。
【０００９】
例示的な実施形態では、細長い断面を有するスロットを含む壁に対する壁貫通搭載システムが提供され、このスロットは、壁の第１の表面から壁の第２の表面まで壁を貫通する。このシステムは、壁に搭載すべきデバイスに結合するように構成されたブラケットを含み、このブラケットは、壁の第１の表面に隣接して位置決め可能である。このシステムはまた、細長い部材と、細長い部材から外側に延びるフランジとを備えるスタンドオフを含み、このスタンドオフは、細長い部材がブラケットに隣接するように、壁の第２の表面から壁の第１の表面までスロットを貫通するように寸法設定され、また付勢要素は、スタンドオフがブラケットに締め付けられたとき、スタンドオフが、フランジおよび付勢要素を介して壁の第２の表面に第１の所定の負荷を伝達し、また細長い部材を介してブラケットに第２の所定の負荷を伝達して、スタンドオフがスロットの細長い断面に沿って摺動することを容易にするように、壁の第２の表面とフランジの間で細長い部材の周りに位置決めされるように寸法設定される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ガスタービンエンジンアセンブリの概略図である。
【図２】熱交換器アセンブリが搭載されたエンジンアセンブリの側面図である。
【図３】熱交換器アセンブリに対する搭載システムを示す、図２の３−３に沿った横断面図である。
【図４】図３の４−４に沿った横断面図である。
【図５】図４の５−５に沿った横断面図である。
【図６】熱交換器アセンブリの概略側面図である。
【図７】熱交換器アセンブリの概略図である。
【図８】熱交換器アセンブリに対する搭載システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の詳細な説明では、例示的な搭載システムおよび例示的な搭載システムを組み立てる方法を、限定ではなく例として示す。この説明により、当業者であれば明らかに本開示を作製および使用できるはずであり、またこの説明では、現在本開示を実施する最良の形態と考えられるものを含めて、本開示のいくつかの実施形態、適合形態、変形形態、代替形態、および使用形態について説明する。本開示は、本明細書では、ガスタービンエンジンアセンブリに適用されるように好ましい実施形態に適用されるものとして説明される。しかし、この開示は、広い範囲のシステムでの一般的な応用例、ならびに／または様々な他の商業用、工業用、および／もしくは消費者用の応用例を有することが企図される。
【００１２】
概略的に、ガスタービンエンジン向けの熱交換器アセンブリおよび搭載システムについて、本明細書に開示する。熱交換器アセンブリは複数の弓形マニホルドを含み、弓形マニホルドはそれぞれ、径方向の内側表面から延びるフィンのアレイを支持する。径方向の外側表面上には、複数の円周方向に延びる隔置された溶接タブが一体形成される。フィンの配置に利用可能な表面積を最大にするように、そしてマニホルド内の冷却回路に干渉しないように、熱交換器をガスタービンエンジンアセンブリの構造部材に取り付けるために、ブラケットアセンブリ、たとえばファンケースが利用される。
【００１３】
例示的なブラケットアセンブリはブラケットを含み、ブラケットは、ブラケット基部と熱交換器の間で締め具を支持する。
【００１４】
図１は、例示的なガスタービンエンジンアセンブリ５００の概略図である。ガスタービンエンジンアセンブリ５００は、中心線軸５０２および半径Ｒ（図２に示す）を有し、また吸気側５０４、排気側５０６、ファンアセンブリ５０８、および中核のガスタービンエンジン５１０を含む。ファンアセンブリ５０８は、ファンの羽根５１２のアレイを含み、ファンの羽根５１２は、回転板５１４から外側へ径方向に延び、また第１のダクト表面５１８と第２のダクト表面５２２の間に画定されたバイパスダクト５１６の軸方向に前方で位置決めされる。例示的な実施形態では、ファンアセンブリ５０８の軸方向に後方で、バイパスダクト５１６を通る空気流ＡＦに露出されるように、熱交換器アセンブリ６００がファンケース５２０に結合される。他の実施形態では、ガスタービンエンジンアセンブリ５００上の任意の適切な位置に、熱交換器アセンブリ６００を搭載することができる。
【００１５】
図２は、ファンケース５２０と動作可能に係合して搭載された状態で示す、例示的な熱交換器アセンブリ６００の側面図である。例示的な実施形態では、熱交換器アセンブリ６００は、複数の実質上類似の円周方向に延びる熱交換器６０２を含む。各熱交換器６０２は、第１の端部６０４と、第２の端部６０６と、第１の端部６０４と第２の端部６０６の間を延びる実質上弓形の本体６０８とを有し、したがって熱交換器６０２は、バイパスダクト５１６（図１に示す）のプロファイルと実質上共形となる。熱交換器アセンブリ６００は、熱交換器アセンブリ６００が本明細書に記載の通り機能することを可能にする任意の適切なプロファイルを有する任意の適切な数の熱交換器６０２を有することができる。
【００１６】
例示的な実施形態では、以下に記載のように、第１の端部６０４は、ファンケース５２０および本体６０８にしっかりと結合（たとえば、ボルト締め）することができ、また第２の端部６０６は、複数の搭載システム７００を介してファンケース５２０に摺動可能に結合される。各熱交換器６０２は、任意の適切な数の搭載システム７００を介してファンケース５２０に結合することができる。例示的な実施形態では、各熱交換器６０２に対して約２０個の搭載システム７００を利用することができる。例示的な実施形態では、第１の端部６０４は、熱交換器６０２を少なくとも１つの流体伝達ライン（図示せず）に結合すること、そして冷却すべき熱交換器６０２を通るように加熱流体の流れを誘導することを容易にするために、入口ポート（図示せず）および出口ポート（図示せず）を含む。
【００１７】
例示的な実施形態では、熱交換器アセンブリ６００は、熱交換器６０２が互いから（たとえば、少なくとも０．２５インチ）円周方向に隔置されるように、ファンケース５２０に結合される。一実施形態では、熱交換器アセンブリ６００全体にわたって空気がより滑らかに流れることを容易にするために、隣接する熱交換器６０２間の空間に、フェアリング（図示せず）が実質上またがる。別法として、熱交換器アセンブリ６００は、熱交換器６０２が互いに対して任意の適切な向きを有するように、任意の適切な締め具を使用して、ガスタービンエンジンアセンブリ５００上の任意の適切な位置に搭載することができる。
【００１８】
具体的には図３〜８を参照すると、例示的な実施形態では、熱交換器６０２は、マニホルド６１０と、マニホルド６１０から径方向に延びる複数の冷却フィン６１２とを含む。マニホルド６１０は、径方向に内側の表面６１４と、径方向に外側の表面６１６と、上流壁６１８と、反対側の下流壁６２０とを含み、したがってマニホルド６１０は、実質上方形の断面プロファイルを有する。マニホルド６１０は、マニホルド６１０を通って長手方向に延びて、冷却すべき加熱流体（たとえば、オイル）の流れの誘導を容易にするように選択的に寸法設定された、少なくとも１つのチャネル６２２を画定する。例示的な実施形態では、各チャネル６２２は、実質上方形の断面プロファイルを有する。他の実施形態では、マニホルド６１０および／または各チャネル６２２は、任意の適切な断面プロファイル（たとえば、円形）を有することができる。
【００１９】
熱交換器６０２は、アルミニウム押出し成形プロセスを介してともに形成された一体型のマニホルド６１０および冷却フィン６１２を含むことができる。他の実施形態では、各冷却フィン６１２は、接合プロセス（たとえば、溶接プロセスもしくは蝋付けプロセス）を介してマニホルド６１０に結合することができ、および／またはセグメント化されていない単一の本体として形成することができる。別法として、熱交換器６０２は、任意の適切な製造プロセスを介して、および／または任意の適切な材料から製作することができる。以下により詳細に論じるように、マニホルド６１０は、ファンケース上への熱交換器の搭載を容易にするために、複数の円周の一体形成された溶接タブ６１５を有することができる。
【００２０】
例示的な実施形態では、各搭載システム７００は、ファンケース５２０の壁５６０を実質上径方向に貫通するスロット５２４で、熱交換器６０２とファンケース５２０の結合を容易にする。具体的には、スロット５２４は、壁５６０の径方向に内側の第１の表面５４４上に画定された第１の端部５２６と、壁５６０の径方向に外側の第２の表面５４６上に画定された第２の端部５２８と、第１の端部５２６から第２の端部５２８まで延びる長さＳＬ（図４参照）とを有し、したがってスロット５２４は、細長い断面プロファイル（すなわち、図５の長軸５３０および短軸５３２）を有する。他の実施形態では、スロット５２４は、搭載システム７００が本明細書に記載の通り機能することを可能にする任意の適切な形状および／または断面プロファイルを有することができる。
【００２１】
例示的な実施形態では、スリップジョイントの摺動動作中、表面を摩耗から保護することができる。たとえば、耐摩耗部材または被覆を利用することができる。図を簡単にするために、耐摩耗部材または被覆を耐摩耗要素５３４と呼ぶ。例示的な実施形態では、耐摩耗要素５３４は、スロット５２４近傍で壁５６０に適切に結合される。具体的には、耐摩耗要素５３４は、スロット５２４の周りで円周方向に壁５６０の第１の表面５４４に結合された第１の部分５３６と、スロット５２４の周りで円周方向に壁５６０の第２の表面５４６に結合された第２の部分５３８と、スロット５２４の内部表面５４２に結合された第３の部分５４０とを含む。一実施形態では、第２の部分５３８と第３の部分５４０は、第１の部分５３６とは別に、ともに一体形成することができる。他の実施形態では、耐摩耗要素５３４は、ともに一体形成され、または互いとは別々に形成された、任意の適切な数の部分を有することができる。
【００２２】
例示的な実施形態では、熱交換器アセンブリ６００をガスタービンエンジン内の構造、たとえばファンケースに搭載するために、複数の搭載システム７００が利用される。搭載システム７００は、振動の問題に対処するのに十分な剛性を提供しながら、軸方向と円周方向の両方で熱交換器の熱膨張を実現する。
【００２３】
例示的な実施形態では、各搭載システム７００は、熱交換器６０２とファンケース５２０または他のエンジン構造の結合を容易にするために、ブラケット７０２および摺動ジョイント７０４を含むことができる。ブラケット７０２は、摺動ジョイント７０４のボルト７３８を受け入れる締め具アセンブリ７３５を含む。例示的な実施形態では、締め具アセンブリ７３５は固定ナット板７３６を含み、固定ナット板７３６により、ナットを締めるのではなくボルト７３８を回すことによって、摺動ジョイント７０４とブラケット７０２の取付けが実現される。これは、以下により詳細に述べるように、ファンケース５２０の外径から実現することができる。
【００２４】
例示的な実施形態では、ブラケット７０２は、第１のアーム７０６と、第２のアーム７０８と、第１のアーム７０６と第２のアーム７０８の間を延びる基部７１０とを含む。例示的な実施形態では、図３に示すように、ブラケット７０２の長さはマニホルド６１０の幅より小さい。第１のアーム７０６は第１の長さＡＬ１を有し、第２のアーム７０８は第２の長さＡＬ２を有する。例示的な実施形態では、特定の応用例によって保証される場合、第２の長さＡＬ２を第１の長さＡＬ１より大きくすることができる。例示的な実施形態では、ブラケット７０２は、第１のアーム７０６および第２のアーム７０８で、隔置された溶接タブ６１５にしっかりと固定される。例示的な実施形態では、マニホルド７０６は、ブラケット７０２の長さを収容するために、少なくとも３つの連続する溶接タブ６１５を含む。連続する溶接タブにより、マニホルド７０６に沿って様々な位置でブラケット７０２の配置が可能になる。例示的な実施形態では、ブラケット７０２は、熱交換器内で正弦波モードを最小化または防止するように、マニホルド７０６の長さに沿って不規則に隔置される。例示的な実施形態では、ブラケットにより、ブラケット７０２の軸方向の長さに沿って締め具アセンブリ７３５の様々な位置が可能になる。例示的な実施形態では、マニホルド７０６は、互いに対してずらすことができる円周方向に２列のブラケット７０２を収容することができる。他の例示的な実施形態では、マニホルド７０６は、４つの連続する溶接タブ６１５を含む。ブラケットおよび溶接タブの他の構成もこの開示の範囲内で企図されており、上記の説明は、例示のみを目的として与えられる。例示的な実施形態では、少なくとも１つの締め具（たとえば、リベット７２０）を介して、スペーサ７１６（たとえば、鋼製のスペーサ）を基部７１０の底面７１８に結合することができる。
【００２５】
例示的な実施形態では、スリップマウント７０４は、保持板またはワッシャ７２２と、スタンドオフ７２４と、付勢要素７２６（たとえば、波形ばね）とを含む。スタンドオフ７２４は、長さＣＬを有する中空の細長い部材またはブッシング７２８と、細長い部材７２８から外側に延びるフランジ７３０とを含む。例示的な実施形態では、細長い部材７２８は、ブラケット７０２に対するボルト７３８の動きを制限するように機能し、したがって付勢要素（波形ばね）７２６の圧縮を制限し、または事前に負荷をかける。付勢要素（波形ばね）７２６の圧縮の量は、スリップジョイントによってファンケース５２０上に加えられる付勢力に影響する。付勢力は、振動力に耐えるのに十分なものであるが、本明細書では「摺動力」と呼ぶ熱的力より小さい。したがって、ジョイントは、振動力がより小さいため動かないが、熱膨張傾向からの摺動力が事前に負荷された付勢力を超えると摺動する。
【００２６】
一実施形態では、フランジ７３０は、細長い部材７２８の周りで付勢要素７２６を支持することを容易にするために、リップ７６０を含む。別の実施形態では、フランジ７３０は、細長い部材７２８と一体形成され、細長い部材７２８から円周方向に外側に延びる。ワッシャ７２２および付勢要素７２６は実質上環状であり、したがって以下に記載のように、付勢要素７２６および／またはワッシャ７２２を通って細長い部材７２８を挿入することができる。他の実施形態では、スタンドオフ７２４、ワッシャ７２２、および／または付勢要素７２６は、任意の適切な構造を含むことができ、搭載システム７００が本明細書に記載の通り機能することを可能にするように、ともに一体化して、または互いとは別々に形成することができる。
【００２７】
例示的な実施形態では、搭載システム７００はまた、ワッシャ７２２とフランジ７３０の間で付勢要素７２６を保持することを容易にするために、フランジ７３０に対して位置するキャップ７４２と、ワッシャ７２２とともに形成され、またはワッシャ７２２に結合された脚部７４４と、脚部７４４とキャップ７４２の間を延びるリンク７４６（たとえば、ケーブル）とを含むロックデバイス７４０を含む。他の実施形態では、ロックデバイス７４０は、ロックデバイス７４０が本明細書に記載の通り機能することを可能にする任意の適切な構造を含むことができる。
【００２８】
搭載システム７００を組み立てるために、ブラケット７０２は、スペーサ７１６が耐摩耗要素５３４の第１の部分５３６に対して位置するように、そしてマニホルド６１０が基部７１０に対して角度θをなすように、ファンケース５２０に隣接して位置決めされる。このようにして、マニホルド６１０の径方向に内側の表面６１４は第１のダクト表面５１８の輪郭と実質上整合され、したがって冷却フィン６１２だけが、バイパスダクト５１６内に延びる。
【００２９】
例示的な実施形態では、マニホルド６１０の上流壁６１８および下流壁６２０は、以下に記載のように、加熱されるとマニホルド６１０が中心線軸５０２に沿って膨張できることを容易にするように、それぞれ第１の間隙Ｇ１および第２の間隙Ｇ２によって第１のダクト表面５１８から隔置される。一実施形態では、ガスタービンエンジンアセンブリ５００の動作中、第１の間隙Ｇ１および／または第２の間隙Ｇ２を通る空気流の阻止を容易にするために、第１の封止部７３２が実質上第１の間隙Ｇ１を覆い、第２の封止部７３４が実質上第２の間隙Ｇ２を覆う。
【００３０】
ブラケット７０２をファンケース５２０に隣接して位置決めした状態で、スタンドオフ７２４がスロット５２４内に挿入され、付勢要素７２６およびワッシャ７２２は、付勢要素７２６がロックデバイス７４０を介してフランジ７３０とワッシャ７２２の間で保持されるように、細長い部材７２８を囲む。ロックデバイス７４０は、スリップマウント７０４のより簡単な取扱いを容易にするのに有用であり、付勢要素７２６およびワッシャ７２２は、細長い部材７２８の周りに位置決めされる。
【００３１】
細長い部材７２８がスペーサ７１６に接触すると、ボルト７３８が細長い部材７２８を通って挿入され、したがってボルト７３８は、ナット７３６および／またはブラケット７０２に係合して、ブラケット７０２とファンケース５２０の締付けを容易にする。そのようにして、スペーサ７１６と耐摩耗要素５３４の第１の部分５３６の間、およびワッシャ７２２と耐摩耗要素５３４の第２の部分５３８の間で、摩擦による係合が確立される。
【００３２】
例示的な実施形態では、細長い部材７２８の長さＣＬはスロット５２４の長さＳＬより大きく、したがって、ユーザがボルト７３８にトルクをかけると、制限された負荷がファンケース５２０に伝達される（すなわち、第１の所定の負荷が、フランジ７３０、付勢要素７２６、および／またはワッシャ７２２を介してファンケース５２０に伝達され、第２の所定の負荷が、細長い部材７２８を介してブラケット７０２に伝達される）。そのようにして、搭載システム７００とファンケース５２０の間の摩擦による係合は、振動などの高サイクル疲労に対して搭載システム７００を安定させるのに十分な所定の量に制限される。しかし、摺動力が摩擦による係合に打ち勝つとき、スタンドオフ７２４およびボルト７３８は、スロット５２４の長軸５３０に沿って摺動して、熱交換器６０２の熱膨張および収縮などの低サイクル疲労の影響を軽減することができる。
【００３３】
動作の際には、第１の端部６０４の入口および出口ポートを介して熱交換器６０２のチャネル６２２を通って、加熱流体（たとえば、オイル）が誘導される。加熱流体がマニホルド６１０を通って流れるとき、マニホルド６１０を介して加熱流体から冷却フィン６１２まで熱が伝達され、冷却フィン６１２から、冷却フィン６１２内を流れる空気（すなわち、バイパスダクト５１６内を流れる空気）内へ放散されて、マニホルド６１０内を流れる加熱流体の温度の低下を容易にする。
【００３４】
加熱流体がマニホルド６１０内を流れるとき、マニホルド６１０の温度が上昇し、したがってマニホルド６１０が製作される材料（たとえば、アルミニウム）が膨張する。熱交換器６０２が第１の端部６０４でファンケース５２０に固定されているため、マニホルド６１０の膨張により、マニホルド６１０の長手方向の延長（すなわち、第２の端部６０６の第１の円周方向の変位）を容易にする。マニホルド６１０の長手方向の延長で、ブラケット７０２がファンケース５２０の第１の表面５４４に沿って第１の方向Ｄ’に円周方向に摺動することを容易にし、したがってスタンドオフ７２４およびボルト７３８は、スロット５２４の長軸５３０に沿って距離ＤＤだけ摺動する。
【００３５】
その後マニホルド６１０の温度が低下すると、マニホルド６１０の材料（たとえば、アルミニウム）は収縮し、それによりマニホルド６１０の長手方向の収縮（すなわち、第２の端部６０６の第２の円周方向の変位）を容易にする。具体的には、マニホルド６１０の長手方向の収縮で、ブラケット７０２が、第１の方向Ｄ’とは実質上反対である第２の方向Ｄ”に、ファンケース５２０の第１の表面５４４に沿って円周方向に摺動することを容易にし、したがってスタンドオフ７２４およびボルト７３８は、長軸５３０に沿って第１の距離ＤＤだけ後ろに摺動する。一実施形態では、スロット５２４、細長い部材７２８、および／またはボルト７３８は、マニホルドが長手方向に約０．３インチ延びることを容易にするように寸法設定される（すなわち、距離ＤＤが最大０．３インチになるように寸法設定される）。他の実施形態では、スロット５２４、細長い部材７２８、および／またはボルト７３８は、マニホルド６１０の任意の適切な長手方向の延長を容易にするように寸法設定される。
【００３６】
本明細書に記載の方法およびシステムは、ファンケースの壁などの構造部材へデバイスを搭載すること、そしてそれらの間の相対的な摺動動作を可能にすることを容易にする。例示的な実施形態では、本明細書に記載の方法およびシステムは、高サイクル疲労（ＨＣＦ）および低サイクル疲労（ＬＣＦ）の負荷条件で熱交換器を支持すること（すなわち、ＨＣＦ負荷の下で熱交換器に十分に安定した支持を提供しながら、熱により引き起こされたＬＣＦ負荷の下で熱交換器の十分な円周方向の摺動を可能にすること）を容易にする。
【００３７】
具体的には、本明細書に記載の方法およびシステムは、ユーザが加えたトルク負荷がファンケースに伝達されるのを制限することを容易にしながら、十分な負荷がファンケースに確実に伝達されることを容易にして、スリップマウントとファンケースの間の摩擦による係合の生成を容易にし、ＨＣＦ負荷の下で熱交換器を安定させる。本明細書に記載の方法およびシステムはさらに、熱交換器が長手方向に膨張することを容易にし、したがって、熱によって引き起こされた偏向および／またはＬＣＦ応力が熱交換器および／またはファンケースに印加されるのを最小にすることを容易にしながら、熱によって引き起こされた摺動中のファンケースの摩耗による損傷を低減させるのを容易にする。
【００３８】
さらに、本明細書に記載の方法およびシステムは、比較的制限された空間内で熱交換器を確実に支持することを容易にするように寸法設定された搭載システムの提供を容易にしながら、保守要員による搭載システムへの十分なアクセスを容易にするように搭載システムの向きを合わせる。さらに、本明細書に記載の方法およびシステムは、ガスタービンエンジンの効率の向上およびガスタービンエンジン向けの熱交換器の製作に関連する製造コストの低減を容易にしながら、熱交換器の信頼性を向上させて、熱交換器の有用寿命を延ばす。
【００３９】
搭載システムおよび搭載システムを組み立てる方法の例示的な実施形態について、上記で詳細に説明した。これらの方法およびシステムは、本明細書に記載の特有の実施形態に限定されるものではなく、方法およびシステムの構成要素は、本明細書に記載の他の構成要素とは独立して別々に利用することができる。たとえば、本明細書に記載の方法およびシステムは、他の工業用および／または消費者用の応用例を有することができ、ガスタービンエンジンのみとともに実施することに限定されるものではない。逆に、本発明は、多くの他の業界に関連して実施および利用することができる。
【００４０】
本発明について、様々な特有の実施形態の点から説明したが、本発明は、特許請求の範囲の精神および範囲内で、修正を加えて実施できることが、当業者には認識されるであろう。
【符号の説明】
【００４１】
５００ ガスタービンエンジンアセンブリ
５０２ 中心線軸
５０４ 吸気側
５０６ 排気側
５０８ ファンアセンブリ
５１０ ガスタービンエンジン
５１２ ファンの羽根
５１４ 回転板
５１６ バイパスダクト
５１８ 第１のダクト表面
５２０ ファンケース
５２２ 第２のダクト表面
５２４ スロット
５２６ 第１の端部
５２８ 第２の端部
５３０ 長軸
５３２ 短軸
５３４ 耐摩耗要素
５３６ 第１の部分
５３８ 第２の部分
５４０ 第３の部分
５４２ 内部表面
５４４ 径方向に内側の第１の表面
５４６ 径方向に外側の第２の表面
５６０ 壁
６００ 熱交換器アセンブリ
６０２ 熱交換器
６０４ 第１の端部
６０６ 第２の端部
６０８ 実質上弓形の本体
６１０ マニホルド
６１２ 冷却フィン
６１４ 径方向に内側の表面
６１５ 溶接タブ
６１６ 径方向に外側の表面
６１８ 上流壁
６２０ 下流壁
７００ 搭載システム
７０２ ブラケット
７０４ 摺動ジョイント、スリップマウント
７０６ 第１のアーム、マニホルド
７０８ 第２のアーム
７１０ 基部
７１６ スペーサ
７１８ 底面
７２０ リベット
７２２ 保持板、ワッシャ
７２４ スタンドオフ
７２６ 付勢要素、波形ばね
７２８ 中空の細長い部材、ブッシング
７３０ フランジ
７３２ 第１の封止部
７３４ 第２の封止部
７３５ 締め具アセンブリ、ボルト
７３６ 固定ナット板、ナット
７３８ ボルト
７４０ ロックデバイス
７４２ キャップ
７４４ 脚部
７４６ リンク
７６０ リップ
ＡＬ１ 第１の長さ
ＡＬ２ 第２の長さ
ＣＬ 長さ
Ｄ’ 第１の方向
Ｄ” 第２の方向
ＤＤ 第１の距離
Ｇ１ 第１の間隙
Ｇ２ 第２の間隙
ＳＬ 長さ
θ 角度
【技術分野】
【０００１】
本開示の分野は、一般に、ガスタービンエンジンアセンブリ内に熱交換器を搭載する方法に関し、より詳細には、スリップジョイントアセンブリを使用して熱交換器を搭載する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの知られているガスタービンエンジンは、エンジンの寿命および／または信頼性の改善を容易にするために、冷却すべきエンジンサブシステムを有する。エンジンサブシステムの冷却を容易にするために、少なくともいくつかの知られているガスタービンエンジンアセンブリは放熱器を含み、この放熱器を、エンジンアセンブリ内を流れる空気に露出して、放熱器内を流れる作動流体（たとえば、オイルおよび／または燃料）の冷却を容易にする。しかし、多くのガスタービンエンジンの放熱器は、エンジンアセンブリを通る空気流を遮断して、エンジンアセンブリ内で乱流および／または圧力降下をもたらすことが知られてきた。これは、エンジン性能に悪影響を及ぼす恐れがある。さらに、放熱器がジョイントアセンブリに割り込むことで、冷却できる面積が低減する。さらに、少なくともいくつかの知られているガスタービンエンジンの放熱器は、高サイクル疲労（たとえば、回転体の不均衡によってもたらされる振動に起因する疲労）および／または低サイクル疲労（たとえば、放熱器と支持構造の温度差動によってもたらされる放熱器の熱膨張に起因する疲労）を受けやすい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、ガスタービンエンジンの効率の向上を容易にしながら、同時に高サイクル疲労および低サイクル疲労の問題に対処する熱交換器搭載システムを提供することが有益であろう。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本明細書に開示する例示的な実施形態は、振動による高サイクル疲労の仲介にとって十分な剛性を提供しながら、熱膨張によってもたらされる低サイクル疲労の応力を軽減する、熱交換器のための搭載システムを提供する。
【０００５】
例示的な実施形態では、熱交換器アセンブリは、径方向の内側表面から延びる複数のフィンと、径方向の外側表面上に画定された複数の円周方向に延びる隔置された取付け箇所とを有する弓形の本体を備える第１の部材を含む。第１の部材には、取付け箇所の少なくとも１つによって、ブラケットアセンブリが、支持された状態で接続されるように取り付けられ、このブラケットアセンブリは、熱交換器アセンブリをガスタービンアセンブリの構造体に支持された状態で取り付けるために、スリップジョイントアセンブリと動作可能に連動するように寸法設定および構成される。
【０００６】
例示的な実施形態では、熱交換器アセンブリは、径方向の内側表面から延びる複数のフィンと、径方向の外側表面上に画定された複数の円周方向に延びる溶接タブとを有する弓形の本体を備える第１の部材を含む。ブラケットアセンブリはブラケットを含み、このブラケットは、基部部分と、基部部分から延びてブラケットにｃ字状の断面を提供する第１および第２のアーム部分とを有する。第１および第２のアーム部分はそれぞれ、基部部分が径方向の外側表面に対して隔置された関係で配置されるように、関連する溶接タブにしっかりと固定される。ブラケットは、基部部分内に画定された開口を含み、この開口は、取付け部材を受け入れるように寸法設定および構成される。ブラケットアセンブリは、開口近傍に、基部部分と径方向の外側表面の間で空間内を延びる締め具部材を含む。
【０００７】
例示的な実施形態では、熱交換器支持部は、ブラケットを含むブラケットアセンブリを含み、このブラケットは、基部部分と、基部部分から延びてブラケットにｃ字状の断面を提供し、かつ内部領域を画定する第１および第２のアーム部分とを有する。ブラケットは開口を含み、この開口は、基部部分内に画定され、取付け部材を受け入れるように寸法設定および構成される。ブラケットアセンブリは、内部領域内の開口近傍に、ブラケットに選択的に固定される締め具部材を含む。
【０００８】
例示的な実施形態では、細長い断面を有するスロットを含む壁に対する壁貫通搭載システムを組み立てる方法が提供され、このスロットは、壁の第１の表面から壁の第２の表面まで壁を貫通する。この方法は、ブラケットと、スタンドオフおよび付勢要素を含むスリップマウントとを提供するステップであって、スタンドオフが、細長い部材と細長い部材から外側に延びるフランジとを含み、付勢要素が、細長い部材の周りに位置決めされる、提供するステップを含む。この方法はまた、壁に搭載すべきデバイスにブラケットを結合するステップと、壁の第１の表面に隣接してブラケットおよびデバイスを位置決めするステップとを含む。この方法は、細長い部材がブラケットに隣接するように、そして付勢要素が、壁の第２の表面とフランジの間で細長い部材の周りに位置決めされるように、壁の第２の表面から壁の第１の表面までスロットを通ってスタンドオフを挿入するステップと、スタンドオフが、フランジおよび付勢要素を介して壁の第２の表面に第１の所定の負荷を伝達し、また細長い部材を介してブラケットに第２の所定の負荷を伝達して、スタンドオフがスロットの細長い断面に沿って摺動することを容易にするように、スタンドオフをブラケットに結合するステップとをさらに含む。
【０００９】
例示的な実施形態では、細長い断面を有するスロットを含む壁に対する壁貫通搭載システムが提供され、このスロットは、壁の第１の表面から壁の第２の表面まで壁を貫通する。このシステムは、壁に搭載すべきデバイスに結合するように構成されたブラケットを含み、このブラケットは、壁の第１の表面に隣接して位置決め可能である。このシステムはまた、細長い部材と、細長い部材から外側に延びるフランジとを備えるスタンドオフを含み、このスタンドオフは、細長い部材がブラケットに隣接するように、壁の第２の表面から壁の第１の表面までスロットを貫通するように寸法設定され、また付勢要素は、スタンドオフがブラケットに締め付けられたとき、スタンドオフが、フランジおよび付勢要素を介して壁の第２の表面に第１の所定の負荷を伝達し、また細長い部材を介してブラケットに第２の所定の負荷を伝達して、スタンドオフがスロットの細長い断面に沿って摺動することを容易にするように、壁の第２の表面とフランジの間で細長い部材の周りに位置決めされるように寸法設定される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ガスタービンエンジンアセンブリの概略図である。
【図２】熱交換器アセンブリが搭載されたエンジンアセンブリの側面図である。
【図３】熱交換器アセンブリに対する搭載システムを示す、図２の３−３に沿った横断面図である。
【図４】図３の４−４に沿った横断面図である。
【図５】図４の５−５に沿った横断面図である。
【図６】熱交換器アセンブリの概略側面図である。
【図７】熱交換器アセンブリの概略図である。
【図８】熱交換器アセンブリに対する搭載システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の詳細な説明では、例示的な搭載システムおよび例示的な搭載システムを組み立てる方法を、限定ではなく例として示す。この説明により、当業者であれば明らかに本開示を作製および使用できるはずであり、またこの説明では、現在本開示を実施する最良の形態と考えられるものを含めて、本開示のいくつかの実施形態、適合形態、変形形態、代替形態、および使用形態について説明する。本開示は、本明細書では、ガスタービンエンジンアセンブリに適用されるように好ましい実施形態に適用されるものとして説明される。しかし、この開示は、広い範囲のシステムでの一般的な応用例、ならびに／または様々な他の商業用、工業用、および／もしくは消費者用の応用例を有することが企図される。
【００１２】
概略的に、ガスタービンエンジン向けの熱交換器アセンブリおよび搭載システムについて、本明細書に開示する。熱交換器アセンブリは複数の弓形マニホルドを含み、弓形マニホルドはそれぞれ、径方向の内側表面から延びるフィンのアレイを支持する。径方向の外側表面上には、複数の円周方向に延びる隔置された溶接タブが一体形成される。フィンの配置に利用可能な表面積を最大にするように、そしてマニホルド内の冷却回路に干渉しないように、熱交換器をガスタービンエンジンアセンブリの構造部材に取り付けるために、ブラケットアセンブリ、たとえばファンケースが利用される。
【００１３】
例示的なブラケットアセンブリはブラケットを含み、ブラケットは、ブラケット基部と熱交換器の間で締め具を支持する。
【００１４】
図１は、例示的なガスタービンエンジンアセンブリ５００の概略図である。ガスタービンエンジンアセンブリ５００は、中心線軸５０２および半径Ｒ（図２に示す）を有し、また吸気側５０４、排気側５０６、ファンアセンブリ５０８、および中核のガスタービンエンジン５１０を含む。ファンアセンブリ５０８は、ファンの羽根５１２のアレイを含み、ファンの羽根５１２は、回転板５１４から外側へ径方向に延び、また第１のダクト表面５１８と第２のダクト表面５２２の間に画定されたバイパスダクト５１６の軸方向に前方で位置決めされる。例示的な実施形態では、ファンアセンブリ５０８の軸方向に後方で、バイパスダクト５１６を通る空気流ＡＦに露出されるように、熱交換器アセンブリ６００がファンケース５２０に結合される。他の実施形態では、ガスタービンエンジンアセンブリ５００上の任意の適切な位置に、熱交換器アセンブリ６００を搭載することができる。
【００１５】
図２は、ファンケース５２０と動作可能に係合して搭載された状態で示す、例示的な熱交換器アセンブリ６００の側面図である。例示的な実施形態では、熱交換器アセンブリ６００は、複数の実質上類似の円周方向に延びる熱交換器６０２を含む。各熱交換器６０２は、第１の端部６０４と、第２の端部６０６と、第１の端部６０４と第２の端部６０６の間を延びる実質上弓形の本体６０８とを有し、したがって熱交換器６０２は、バイパスダクト５１６（図１に示す）のプロファイルと実質上共形となる。熱交換器アセンブリ６００は、熱交換器アセンブリ６００が本明細書に記載の通り機能することを可能にする任意の適切なプロファイルを有する任意の適切な数の熱交換器６０２を有することができる。
【００１６】
例示的な実施形態では、以下に記載のように、第１の端部６０４は、ファンケース５２０および本体６０８にしっかりと結合（たとえば、ボルト締め）することができ、また第２の端部６０６は、複数の搭載システム７００を介してファンケース５２０に摺動可能に結合される。各熱交換器６０２は、任意の適切な数の搭載システム７００を介してファンケース５２０に結合することができる。例示的な実施形態では、各熱交換器６０２に対して約２０個の搭載システム７００を利用することができる。例示的な実施形態では、第１の端部６０４は、熱交換器６０２を少なくとも１つの流体伝達ライン（図示せず）に結合すること、そして冷却すべき熱交換器６０２を通るように加熱流体の流れを誘導することを容易にするために、入口ポート（図示せず）および出口ポート（図示せず）を含む。
【００１７】
例示的な実施形態では、熱交換器アセンブリ６００は、熱交換器６０２が互いから（たとえば、少なくとも０．２５インチ）円周方向に隔置されるように、ファンケース５２０に結合される。一実施形態では、熱交換器アセンブリ６００全体にわたって空気がより滑らかに流れることを容易にするために、隣接する熱交換器６０２間の空間に、フェアリング（図示せず）が実質上またがる。別法として、熱交換器アセンブリ６００は、熱交換器６０２が互いに対して任意の適切な向きを有するように、任意の適切な締め具を使用して、ガスタービンエンジンアセンブリ５００上の任意の適切な位置に搭載することができる。
【００１８】
具体的には図３〜８を参照すると、例示的な実施形態では、熱交換器６０２は、マニホルド６１０と、マニホルド６１０から径方向に延びる複数の冷却フィン６１２とを含む。マニホルド６１０は、径方向に内側の表面６１４と、径方向に外側の表面６１６と、上流壁６１８と、反対側の下流壁６２０とを含み、したがってマニホルド６１０は、実質上方形の断面プロファイルを有する。マニホルド６１０は、マニホルド６１０を通って長手方向に延びて、冷却すべき加熱流体（たとえば、オイル）の流れの誘導を容易にするように選択的に寸法設定された、少なくとも１つのチャネル６２２を画定する。例示的な実施形態では、各チャネル６２２は、実質上方形の断面プロファイルを有する。他の実施形態では、マニホルド６１０および／または各チャネル６２２は、任意の適切な断面プロファイル（たとえば、円形）を有することができる。
【００１９】
熱交換器６０２は、アルミニウム押出し成形プロセスを介してともに形成された一体型のマニホルド６１０および冷却フィン６１２を含むことができる。他の実施形態では、各冷却フィン６１２は、接合プロセス（たとえば、溶接プロセスもしくは蝋付けプロセス）を介してマニホルド６１０に結合することができ、および／またはセグメント化されていない単一の本体として形成することができる。別法として、熱交換器６０２は、任意の適切な製造プロセスを介して、および／または任意の適切な材料から製作することができる。以下により詳細に論じるように、マニホルド６１０は、ファンケース上への熱交換器の搭載を容易にするために、複数の円周の一体形成された溶接タブ６１５を有することができる。
【００２０】
例示的な実施形態では、各搭載システム７００は、ファンケース５２０の壁５６０を実質上径方向に貫通するスロット５２４で、熱交換器６０２とファンケース５２０の結合を容易にする。具体的には、スロット５２４は、壁５６０の径方向に内側の第１の表面５４４上に画定された第１の端部５２６と、壁５６０の径方向に外側の第２の表面５４６上に画定された第２の端部５２８と、第１の端部５２６から第２の端部５２８まで延びる長さＳＬ（図４参照）とを有し、したがってスロット５２４は、細長い断面プロファイル（すなわち、図５の長軸５３０および短軸５３２）を有する。他の実施形態では、スロット５２４は、搭載システム７００が本明細書に記載の通り機能することを可能にする任意の適切な形状および／または断面プロファイルを有することができる。
【００２１】
例示的な実施形態では、スリップジョイントの摺動動作中、表面を摩耗から保護することができる。たとえば、耐摩耗部材または被覆を利用することができる。図を簡単にするために、耐摩耗部材または被覆を耐摩耗要素５３４と呼ぶ。例示的な実施形態では、耐摩耗要素５３４は、スロット５２４近傍で壁５６０に適切に結合される。具体的には、耐摩耗要素５３４は、スロット５２４の周りで円周方向に壁５６０の第１の表面５４４に結合された第１の部分５３６と、スロット５２４の周りで円周方向に壁５６０の第２の表面５４６に結合された第２の部分５３８と、スロット５２４の内部表面５４２に結合された第３の部分５４０とを含む。一実施形態では、第２の部分５３８と第３の部分５４０は、第１の部分５３６とは別に、ともに一体形成することができる。他の実施形態では、耐摩耗要素５３４は、ともに一体形成され、または互いとは別々に形成された、任意の適切な数の部分を有することができる。
【００２２】
例示的な実施形態では、熱交換器アセンブリ６００をガスタービンエンジン内の構造、たとえばファンケースに搭載するために、複数の搭載システム７００が利用される。搭載システム７００は、振動の問題に対処するのに十分な剛性を提供しながら、軸方向と円周方向の両方で熱交換器の熱膨張を実現する。
【００２３】
例示的な実施形態では、各搭載システム７００は、熱交換器６０２とファンケース５２０または他のエンジン構造の結合を容易にするために、ブラケット７０２および摺動ジョイント７０４を含むことができる。ブラケット７０２は、摺動ジョイント７０４のボルト７３８を受け入れる締め具アセンブリ７３５を含む。例示的な実施形態では、締め具アセンブリ７３５は固定ナット板７３６を含み、固定ナット板７３６により、ナットを締めるのではなくボルト７３８を回すことによって、摺動ジョイント７０４とブラケット７０２の取付けが実現される。これは、以下により詳細に述べるように、ファンケース５２０の外径から実現することができる。
【００２４】
例示的な実施形態では、ブラケット７０２は、第１のアーム７０６と、第２のアーム７０８と、第１のアーム７０６と第２のアーム７０８の間を延びる基部７１０とを含む。例示的な実施形態では、図３に示すように、ブラケット７０２の長さはマニホルド６１０の幅より小さい。第１のアーム７０６は第１の長さＡＬ１を有し、第２のアーム７０８は第２の長さＡＬ２を有する。例示的な実施形態では、特定の応用例によって保証される場合、第２の長さＡＬ２を第１の長さＡＬ１より大きくすることができる。例示的な実施形態では、ブラケット７０２は、第１のアーム７０６および第２のアーム７０８で、隔置された溶接タブ６１５にしっかりと固定される。例示的な実施形態では、マニホルド７０６は、ブラケット７０２の長さを収容するために、少なくとも３つの連続する溶接タブ６１５を含む。連続する溶接タブにより、マニホルド７０６に沿って様々な位置でブラケット７０２の配置が可能になる。例示的な実施形態では、ブラケット７０２は、熱交換器内で正弦波モードを最小化または防止するように、マニホルド７０６の長さに沿って不規則に隔置される。例示的な実施形態では、ブラケットにより、ブラケット７０２の軸方向の長さに沿って締め具アセンブリ７３５の様々な位置が可能になる。例示的な実施形態では、マニホルド７０６は、互いに対してずらすことができる円周方向に２列のブラケット７０２を収容することができる。他の例示的な実施形態では、マニホルド７０６は、４つの連続する溶接タブ６１５を含む。ブラケットおよび溶接タブの他の構成もこの開示の範囲内で企図されており、上記の説明は、例示のみを目的として与えられる。例示的な実施形態では、少なくとも１つの締め具（たとえば、リベット７２０）を介して、スペーサ７１６（たとえば、鋼製のスペーサ）を基部７１０の底面７１８に結合することができる。
【００２５】
例示的な実施形態では、スリップマウント７０４は、保持板またはワッシャ７２２と、スタンドオフ７２４と、付勢要素７２６（たとえば、波形ばね）とを含む。スタンドオフ７２４は、長さＣＬを有する中空の細長い部材またはブッシング７２８と、細長い部材７２８から外側に延びるフランジ７３０とを含む。例示的な実施形態では、細長い部材７２８は、ブラケット７０２に対するボルト７３８の動きを制限するように機能し、したがって付勢要素（波形ばね）７２６の圧縮を制限し、または事前に負荷をかける。付勢要素（波形ばね）７２６の圧縮の量は、スリップジョイントによってファンケース５２０上に加えられる付勢力に影響する。付勢力は、振動力に耐えるのに十分なものであるが、本明細書では「摺動力」と呼ぶ熱的力より小さい。したがって、ジョイントは、振動力がより小さいため動かないが、熱膨張傾向からの摺動力が事前に負荷された付勢力を超えると摺動する。
【００２６】
一実施形態では、フランジ７３０は、細長い部材７２８の周りで付勢要素７２６を支持することを容易にするために、リップ７６０を含む。別の実施形態では、フランジ７３０は、細長い部材７２８と一体形成され、細長い部材７２８から円周方向に外側に延びる。ワッシャ７２２および付勢要素７２６は実質上環状であり、したがって以下に記載のように、付勢要素７２６および／またはワッシャ７２２を通って細長い部材７２８を挿入することができる。他の実施形態では、スタンドオフ７２４、ワッシャ７２２、および／または付勢要素７２６は、任意の適切な構造を含むことができ、搭載システム７００が本明細書に記載の通り機能することを可能にするように、ともに一体化して、または互いとは別々に形成することができる。
【００２７】
例示的な実施形態では、搭載システム７００はまた、ワッシャ７２２とフランジ７３０の間で付勢要素７２６を保持することを容易にするために、フランジ７３０に対して位置するキャップ７４２と、ワッシャ７２２とともに形成され、またはワッシャ７２２に結合された脚部７４４と、脚部７４４とキャップ７４２の間を延びるリンク７４６（たとえば、ケーブル）とを含むロックデバイス７４０を含む。他の実施形態では、ロックデバイス７４０は、ロックデバイス７４０が本明細書に記載の通り機能することを可能にする任意の適切な構造を含むことができる。
【００２８】
搭載システム７００を組み立てるために、ブラケット７０２は、スペーサ７１６が耐摩耗要素５３４の第１の部分５３６に対して位置するように、そしてマニホルド６１０が基部７１０に対して角度θをなすように、ファンケース５２０に隣接して位置決めされる。このようにして、マニホルド６１０の径方向に内側の表面６１４は第１のダクト表面５１８の輪郭と実質上整合され、したがって冷却フィン６１２だけが、バイパスダクト５１６内に延びる。
【００２９】
例示的な実施形態では、マニホルド６１０の上流壁６１８および下流壁６２０は、以下に記載のように、加熱されるとマニホルド６１０が中心線軸５０２に沿って膨張できることを容易にするように、それぞれ第１の間隙Ｇ１および第２の間隙Ｇ２によって第１のダクト表面５１８から隔置される。一実施形態では、ガスタービンエンジンアセンブリ５００の動作中、第１の間隙Ｇ１および／または第２の間隙Ｇ２を通る空気流の阻止を容易にするために、第１の封止部７３２が実質上第１の間隙Ｇ１を覆い、第２の封止部７３４が実質上第２の間隙Ｇ２を覆う。
【００３０】
ブラケット７０２をファンケース５２０に隣接して位置決めした状態で、スタンドオフ７２４がスロット５２４内に挿入され、付勢要素７２６およびワッシャ７２２は、付勢要素７２６がロックデバイス７４０を介してフランジ７３０とワッシャ７２２の間で保持されるように、細長い部材７２８を囲む。ロックデバイス７４０は、スリップマウント７０４のより簡単な取扱いを容易にするのに有用であり、付勢要素７２６およびワッシャ７２２は、細長い部材７２８の周りに位置決めされる。
【００３１】
細長い部材７２８がスペーサ７１６に接触すると、ボルト７３８が細長い部材７２８を通って挿入され、したがってボルト７３８は、ナット７３６および／またはブラケット７０２に係合して、ブラケット７０２とファンケース５２０の締付けを容易にする。そのようにして、スペーサ７１６と耐摩耗要素５３４の第１の部分５３６の間、およびワッシャ７２２と耐摩耗要素５３４の第２の部分５３８の間で、摩擦による係合が確立される。
【００３２】
例示的な実施形態では、細長い部材７２８の長さＣＬはスロット５２４の長さＳＬより大きく、したがって、ユーザがボルト７３８にトルクをかけると、制限された負荷がファンケース５２０に伝達される（すなわち、第１の所定の負荷が、フランジ７３０、付勢要素７２６、および／またはワッシャ７２２を介してファンケース５２０に伝達され、第２の所定の負荷が、細長い部材７２８を介してブラケット７０２に伝達される）。そのようにして、搭載システム７００とファンケース５２０の間の摩擦による係合は、振動などの高サイクル疲労に対して搭載システム７００を安定させるのに十分な所定の量に制限される。しかし、摺動力が摩擦による係合に打ち勝つとき、スタンドオフ７２４およびボルト７３８は、スロット５２４の長軸５３０に沿って摺動して、熱交換器６０２の熱膨張および収縮などの低サイクル疲労の影響を軽減することができる。
【００３３】
動作の際には、第１の端部６０４の入口および出口ポートを介して熱交換器６０２のチャネル６２２を通って、加熱流体（たとえば、オイル）が誘導される。加熱流体がマニホルド６１０を通って流れるとき、マニホルド６１０を介して加熱流体から冷却フィン６１２まで熱が伝達され、冷却フィン６１２から、冷却フィン６１２内を流れる空気（すなわち、バイパスダクト５１６内を流れる空気）内へ放散されて、マニホルド６１０内を流れる加熱流体の温度の低下を容易にする。
【００３４】
加熱流体がマニホルド６１０内を流れるとき、マニホルド６１０の温度が上昇し、したがってマニホルド６１０が製作される材料（たとえば、アルミニウム）が膨張する。熱交換器６０２が第１の端部６０４でファンケース５２０に固定されているため、マニホルド６１０の膨張により、マニホルド６１０の長手方向の延長（すなわち、第２の端部６０６の第１の円周方向の変位）を容易にする。マニホルド６１０の長手方向の延長で、ブラケット７０２がファンケース５２０の第１の表面５４４に沿って第１の方向Ｄ’に円周方向に摺動することを容易にし、したがってスタンドオフ７２４およびボルト７３８は、スロット５２４の長軸５３０に沿って距離ＤＤだけ摺動する。
【００３５】
その後マニホルド６１０の温度が低下すると、マニホルド６１０の材料（たとえば、アルミニウム）は収縮し、それによりマニホルド６１０の長手方向の収縮（すなわち、第２の端部６０６の第２の円周方向の変位）を容易にする。具体的には、マニホルド６１０の長手方向の収縮で、ブラケット７０２が、第１の方向Ｄ’とは実質上反対である第２の方向Ｄ”に、ファンケース５２０の第１の表面５４４に沿って円周方向に摺動することを容易にし、したがってスタンドオフ７２４およびボルト７３８は、長軸５３０に沿って第１の距離ＤＤだけ後ろに摺動する。一実施形態では、スロット５２４、細長い部材７２８、および／またはボルト７３８は、マニホルドが長手方向に約０．３インチ延びることを容易にするように寸法設定される（すなわち、距離ＤＤが最大０．３インチになるように寸法設定される）。他の実施形態では、スロット５２４、細長い部材７２８、および／またはボルト７３８は、マニホルド６１０の任意の適切な長手方向の延長を容易にするように寸法設定される。
【００３６】
本明細書に記載の方法およびシステムは、ファンケースの壁などの構造部材へデバイスを搭載すること、そしてそれらの間の相対的な摺動動作を可能にすることを容易にする。例示的な実施形態では、本明細書に記載の方法およびシステムは、高サイクル疲労（ＨＣＦ）および低サイクル疲労（ＬＣＦ）の負荷条件で熱交換器を支持すること（すなわち、ＨＣＦ負荷の下で熱交換器に十分に安定した支持を提供しながら、熱により引き起こされたＬＣＦ負荷の下で熱交換器の十分な円周方向の摺動を可能にすること）を容易にする。
【００３７】
具体的には、本明細書に記載の方法およびシステムは、ユーザが加えたトルク負荷がファンケースに伝達されるのを制限することを容易にしながら、十分な負荷がファンケースに確実に伝達されることを容易にして、スリップマウントとファンケースの間の摩擦による係合の生成を容易にし、ＨＣＦ負荷の下で熱交換器を安定させる。本明細書に記載の方法およびシステムはさらに、熱交換器が長手方向に膨張することを容易にし、したがって、熱によって引き起こされた偏向および／またはＬＣＦ応力が熱交換器および／またはファンケースに印加されるのを最小にすることを容易にしながら、熱によって引き起こされた摺動中のファンケースの摩耗による損傷を低減させるのを容易にする。
【００３８】
さらに、本明細書に記載の方法およびシステムは、比較的制限された空間内で熱交換器を確実に支持することを容易にするように寸法設定された搭載システムの提供を容易にしながら、保守要員による搭載システムへの十分なアクセスを容易にするように搭載システムの向きを合わせる。さらに、本明細書に記載の方法およびシステムは、ガスタービンエンジンの効率の向上およびガスタービンエンジン向けの熱交換器の製作に関連する製造コストの低減を容易にしながら、熱交換器の信頼性を向上させて、熱交換器の有用寿命を延ばす。
【００３９】
搭載システムおよび搭載システムを組み立てる方法の例示的な実施形態について、上記で詳細に説明した。これらの方法およびシステムは、本明細書に記載の特有の実施形態に限定されるものではなく、方法およびシステムの構成要素は、本明細書に記載の他の構成要素とは独立して別々に利用することができる。たとえば、本明細書に記載の方法およびシステムは、他の工業用および／または消費者用の応用例を有することができ、ガスタービンエンジンのみとともに実施することに限定されるものではない。逆に、本発明は、多くの他の業界に関連して実施および利用することができる。
【００４０】
本発明について、様々な特有の実施形態の点から説明したが、本発明は、特許請求の範囲の精神および範囲内で、修正を加えて実施できることが、当業者には認識されるであろう。
【符号の説明】
【００４１】
５００ ガスタービンエンジンアセンブリ
５０２ 中心線軸
５０４ 吸気側
５０６ 排気側
５０８ ファンアセンブリ
５１０ ガスタービンエンジン
５１２ ファンの羽根
５１４ 回転板
５１６ バイパスダクト
５１８ 第１のダクト表面
５２０ ファンケース
５２２ 第２のダクト表面
５２４ スロット
５２６ 第１の端部
５２８ 第２の端部
５３０ 長軸
５３２ 短軸
５３４ 耐摩耗要素
５３６ 第１の部分
５３８ 第２の部分
５４０ 第３の部分
５４２ 内部表面
５４４ 径方向に内側の第１の表面
５４６ 径方向に外側の第２の表面
５６０ 壁
６００ 熱交換器アセンブリ
６０２ 熱交換器
６０４ 第１の端部
６０６ 第２の端部
６０８ 実質上弓形の本体
６１０ マニホルド
６１２ 冷却フィン
６１４ 径方向に内側の表面
６１５ 溶接タブ
６１６ 径方向に外側の表面
６１８ 上流壁
６２０ 下流壁
７００ 搭載システム
７０２ ブラケット
７０４ 摺動ジョイント、スリップマウント
７０６ 第１のアーム、マニホルド
７０８ 第２のアーム
７１０ 基部
７１６ スペーサ
７１８ 底面
７２０ リベット
７２２ 保持板、ワッシャ
７２４ スタンドオフ
７２６ 付勢要素、波形ばね
７２８ 中空の細長い部材、ブッシング
７３０ フランジ
７３２ 第１の封止部
７３４ 第２の封止部
７３５ 締め具アセンブリ、ボルト
７３６ 固定ナット板、ナット
７３８ ボルト
７４０ ロックデバイス
７４２ キャップ
７４４ 脚部
７４６ リンク
７６０ リップ
ＡＬ１ 第１の長さ
ＡＬ２ 第２の長さ
ＣＬ 長さ
Ｄ’ 第１の方向
Ｄ” 第２の方向
ＤＤ 第１の距離
Ｇ１ 第１の間隙
Ｇ２ 第２の間隙
ＳＬ 長さ
θ 角度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジンで使用する構造体（５２０）を提供するステップであって、前記構造体が、細長い断面をもつスロット（５２４）を有する壁（５６０）を含み、前記スロットが、前記壁の第１の表面から前記壁の第２の表面まで前記壁を貫通する、提供するステップと、
ブラケット（７０２）と動作可能に連動する熱交換器（６０２）を提供するステップと、
スタンドオフ（７２４）および付勢要素（７２６）を含むスリップジョイント（７０４）を提供するステップであって、前記スタンドオフが、細長い部材（７２８）と前記細長い部材から外側に延びるフランジ（７３０）とを含み、前記付勢要素が、前記細長い部材の周りに位置決めされる、提供するステップと、
前記壁の前記第１の表面に隣接して前記ブラケットを位置決めするステップと、
前記細長い部材が前記ブラケットに隣接するように、そして前記付勢要素が、前記壁の前記第２の表面と前記フランジの間で前記細長い部材の周りに位置決めされるように、前記壁の前記第２の表面から前記壁の前記第１の表面まで前記スロットを通って前記スタンドオフを挿入するステップと、
前記スタンドオフが、前記フランジおよび前記付勢要素を介して前記壁の前記第２の表面に第１の所定の負荷を伝達し、また前記細長い部材を介して前記ブラケットに第２の所定の負荷を伝達して、前記スタンドオフが前記スロットの前記細長い断面に沿って摺動することを容易にするように、前記スタンドオフを前記ブラケットに結合するステップと
を特徴とする方法。
【請求項２】
ブラケットを提供するステップが、基部（７１０）と、前記基部から延びる第１のアーム（７０６）と、前記基部から延びる第２のアーム（７０８）とを含むブラケット（７０２）を提供するステップであって、前記第１のアームが第１の長さを有し、前記第２のアームが前記第１の長さより大きい第２の長さを有する、提供するステップを含み、また前記ブラケットをデバイスに結合するステップが、前記デバイスが前記基部に対してある角度をなすように、前記ブラケットの前記第１のアームおよび前記第２のアームを前記デバイスに結合するステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
ブラケットおよびスリップジョイントを提供するステップが、前記細長い部材の周りで前記付勢要素を支持することを容易にするために、前記スタンドオフの前記フランジにリップ（７６０）を提供するステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記スタンドオフを前記ブラケットに結合するステップが、前記細長い部材および前記ブラケットを通ってボルト（７３８）を挿入するステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記壁に保護被覆を結合するステップであって、したがって前記保護被覆の第１の部分（５３６）が前記スロットの周りで前記壁の前記第１の表面に結合され、前記保護被覆の第２の部分（５３８）が前記スロットの周りで前記壁の前記第２の表面に結合され、また前記保護被覆の第３の部分（５４０）が前記スロットの内部表面に結合され、前記第１の部分が前記ブラケットと前記壁の前記第１の表面の間で位置決めされ、また前記第２の部分が前記ブラケットを介して前記付勢要素と前記壁の前記第２の表面の間で位置決めされる、結合するステップをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記付勢要素と保護表面の前記第２の部分の間で、前記スタンドオフの前記細長い部材の周りにワッシャ（７２２）を位置決めするステップをさらに含む、請求項２記載の方法。
【請求項７】
前記ブラケットの前記基部にスペーサ（７１６）を結合するステップであって、したがって前記スペーサが、前記基部と前記保護被覆の前記第１の部分の間で位置決めされる、結合するステップをさらに含む、請求項２記載の方法。
【請求項８】
前記壁に保護被覆を結合するステップが、前記第２の部分と前記第３の部分がともに一体形成された状態で前記保護被覆を提供するステップを含む、請求項５記載の方法。
【請求項９】
ロックデバイス（７４０）を介して前記ワッシャと前記スタンドオフの前記フランジをともに結合するステップであって、前記ロックデバイスが、前記ワッシャに結合された脚部（７４４）を含み、前記フランジに対してキャップ（７４２）が位置し、また前記付勢要素が前記ワッシャと前記フランジの間で保持されるように、リンク（７４６）が前記付勢要素を通って前記脚部を前記キャップに結合する、結合するステップをさらに含む、請求項６記載の方法。
【請求項１０】
前記ブラケットの前記基部にスペーサを結合するステップが、前記スペーサおよび前記基部を通ってリベット（７２０）を挿入するステップを含む、請求項７記載の方法。
【請求項１】
ガスタービンエンジンで使用する構造体（５２０）を提供するステップであって、前記構造体が、細長い断面をもつスロット（５２４）を有する壁（５６０）を含み、前記スロットが、前記壁の第１の表面から前記壁の第２の表面まで前記壁を貫通する、提供するステップと、
ブラケット（７０２）と動作可能に連動する熱交換器（６０２）を提供するステップと、
スタンドオフ（７２４）および付勢要素（７２６）を含むスリップジョイント（７０４）を提供するステップであって、前記スタンドオフが、細長い部材（７２８）と前記細長い部材から外側に延びるフランジ（７３０）とを含み、前記付勢要素が、前記細長い部材の周りに位置決めされる、提供するステップと、
前記壁の前記第１の表面に隣接して前記ブラケットを位置決めするステップと、
前記細長い部材が前記ブラケットに隣接するように、そして前記付勢要素が、前記壁の前記第２の表面と前記フランジの間で前記細長い部材の周りに位置決めされるように、前記壁の前記第２の表面から前記壁の前記第１の表面まで前記スロットを通って前記スタンドオフを挿入するステップと、
前記スタンドオフが、前記フランジおよび前記付勢要素を介して前記壁の前記第２の表面に第１の所定の負荷を伝達し、また前記細長い部材を介して前記ブラケットに第２の所定の負荷を伝達して、前記スタンドオフが前記スロットの前記細長い断面に沿って摺動することを容易にするように、前記スタンドオフを前記ブラケットに結合するステップと
を特徴とする方法。
【請求項２】
ブラケットを提供するステップが、基部（７１０）と、前記基部から延びる第１のアーム（７０６）と、前記基部から延びる第２のアーム（７０８）とを含むブラケット（７０２）を提供するステップであって、前記第１のアームが第１の長さを有し、前記第２のアームが前記第１の長さより大きい第２の長さを有する、提供するステップを含み、また前記ブラケットをデバイスに結合するステップが、前記デバイスが前記基部に対してある角度をなすように、前記ブラケットの前記第１のアームおよび前記第２のアームを前記デバイスに結合するステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
ブラケットおよびスリップジョイントを提供するステップが、前記細長い部材の周りで前記付勢要素を支持することを容易にするために、前記スタンドオフの前記フランジにリップ（７６０）を提供するステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記スタンドオフを前記ブラケットに結合するステップが、前記細長い部材および前記ブラケットを通ってボルト（７３８）を挿入するステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記壁に保護被覆を結合するステップであって、したがって前記保護被覆の第１の部分（５３６）が前記スロットの周りで前記壁の前記第１の表面に結合され、前記保護被覆の第２の部分（５３８）が前記スロットの周りで前記壁の前記第２の表面に結合され、また前記保護被覆の第３の部分（５４０）が前記スロットの内部表面に結合され、前記第１の部分が前記ブラケットと前記壁の前記第１の表面の間で位置決めされ、また前記第２の部分が前記ブラケットを介して前記付勢要素と前記壁の前記第２の表面の間で位置決めされる、結合するステップをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記付勢要素と保護表面の前記第２の部分の間で、前記スタンドオフの前記細長い部材の周りにワッシャ（７２２）を位置決めするステップをさらに含む、請求項２記載の方法。
【請求項７】
前記ブラケットの前記基部にスペーサ（７１６）を結合するステップであって、したがって前記スペーサが、前記基部と前記保護被覆の前記第１の部分の間で位置決めされる、結合するステップをさらに含む、請求項２記載の方法。
【請求項８】
前記壁に保護被覆を結合するステップが、前記第２の部分と前記第３の部分がともに一体形成された状態で前記保護被覆を提供するステップを含む、請求項５記載の方法。
【請求項９】
ロックデバイス（７４０）を介して前記ワッシャと前記スタンドオフの前記フランジをともに結合するステップであって、前記ロックデバイスが、前記ワッシャに結合された脚部（７４４）を含み、前記フランジに対してキャップ（７４２）が位置し、また前記付勢要素が前記ワッシャと前記フランジの間で保持されるように、リンク（７４６）が前記付勢要素を通って前記脚部を前記キャップに結合する、結合するステップをさらに含む、請求項６記載の方法。
【請求項１０】
前記ブラケットの前記基部にスペーサを結合するステップが、前記スペーサおよび前記基部を通ってリベット（７２０）を挿入するステップを含む、請求項７記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１４０９４２（Ｐ２０１１−１４０９４２Ａ）
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１０−２８３９４３（Ｐ２０１０−２８３９４３）
【出願日】平成２２年１２月２１日（２０１０．１２．２１）
【出願人】（３０９０１２０９６）ユニゾン・インダストリーズ，エルエルシー (7)
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８３９４３（Ｐ２０１０−２８３９４３）
【出願日】平成２２年１２月２１日（２０１０．１２．２１）
【出願人】（３０９０１２０９６）ユニゾン・インダストリーズ，エルエルシー (7)
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