飞行器外蒙皮换热器和制造飞行器外蒙皮换热器的方法技术

一种换热器(100、200、300)包括多个传热模块(10、20、30、40)，其被并排布置以限定换热器(100、200、300)的多层主体(102、202、302)，其中每个传热模块(10、20、30、40)被提供有设计为允许载热介质流动通过的至少一个传热介质通道(14、24、34、44)，其中换热器(100、200、300)的多层主体(102、202、302)的至少一部分被提供有曲率，其被设计为允许换热器(100、200、300)用作飞行器的弯曲的外蒙皮部分，并且其中多层主体(102、202、302)的所述至少一部分的相邻的传热模块(10、20、30)被布置为它们的中心轴线(A)彼此之间具有倾角，使得每个传热模块(10、20、30、40)对准由换热器(100、200、300)的外表面(106、206、306)限定的局部密切圆的中心。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】飞行器外蒙皮换热器和制造飞行器外蒙皮换热器的方法
本专利技术涉及一种飞行器外蒙皮换热器、涉及这种外蒙皮换热器在飞机中的用途以及涉及用于制造这种飞行器外蒙皮换热器的方法。
技术介绍
燃料电池系统能够低排放、高效率地产生电流。为此，目前致力于使用燃料电池系统在诸如例如在汽车工程学或航空学之类的各种移动应用中产生电能。例如，可以设想在飞机中利用燃料电池系统取代发电机，发电机目前被用于在机上提供电力并且发电机由主引擎或辅助动力单元(APU)驱动。此外，燃料电池系统还可被用于向飞机提供应急电力并且替代至今仍用作应急电力系统的冲压空气涡轮机(RAT)。除了电能，燃料电池在运行期间产生热能，该热能必须在冷却系统的帮助下从燃料电池移除，从而防止燃料电池过热。安装在飞机中例如用于机上电源的燃料电池系统因此必须被设计为使得其能够满足高的电能需求。然而，具有用于产生电能的高容量的燃料电池还产生大量的热能，因此具有高的冷却需求。此外，在飞行器上，特别是在飞机上，提供了大量另外的技术设备，这些技术设备产生热并且必须被冷却从而确保可靠的运行。例如在飞机中，这些技术设备尤其包括飞机的空调单元和电子控制部件。在航空领域，因此已经致力于在飞机冷却系统中采用外蒙皮换热器，以便将来自飞机上待冷却的设备的热移除到飞机周围环境中。例如，DE102008026536A1和US2011/0146957A1描述了直接集成到飞机外蒙皮中的换热器。该换热器包括允许载热流体流动通过的冷却回路，其被嵌入在飞机外蒙皮中，从而被热联接到环境空气。从WO2010/105744A2进一步得知提供一种用于飞机冷却系统的冷却器，其包括被设计为形成飞机外蒙皮一个部分的基体。在冷却器的基体中，提供有从基体的第一表面延伸到基体的第二表面并且允许冷却剂流动通过基体的多个冷却剂通道。
技术实现思路
本专利技术基于的目的在于明确说明一种换热器和一种用于制造这种换热器的方法，该换热器适于在飞行器外蒙皮的任何期望部分中用作飞行器外蒙皮换热器。该目的通过具有权利要求1的特征的换热器和具有权利要求13的特征用于制造换热器的方法而被实现。根据本专利技术的换热器包括多个传热模块。多个传热模块被并排布置以限定换热器的多层主体。具体地，在换热器的多层主体中，传热模块被布置为使得相邻的传热模块的传热模块主体的侧表面彼此面对。传热模块主体的侧表面优选形成传热模块主体的主表面，即传热模块主体的具有最大面积的表面。传热模块主体可进一步包括适于形成换热器的内表面的一部分的内表面和适于形成换热器的外表面的一部分的外表面。例如，传热模块主体可为扁平管的形式，其具有非常小的厚度(侧表面之间的距离)、小的高度(内表面与外表面之间的距离)、但相对大的长度(传热模块主体的端面之间的距离)。传热模块主体可以以挤压工艺形成，并且可由允许将换热器用作飞行器外蒙皮部分的任何期望的材料构成。优选地，用于制造传热模块主体的材料具有良好的传热性能。每个传热模块被提供有设计为允许载热介质流动通过的至少一个传热介质通道。流动通过传热介质通道的载热介质可为适于排放来自发热部件的热的任何期望的液态或气态流体。当换热器被安装在飞行器中时，特别是被安装在飞机中时，换热器可形成用于冷却飞行器上的发热部件的冷却系统的一部分。冷却系统可包括传送单元，例如泵，以便将载热介质传送通过换热器的传热介质通道。换热器的多层主体的至少一部分被提供有曲率，该曲率被设计为允许换热器被用作飞行器的弯曲的外蒙皮部分。也就是说，换热器的多层主体被提供有曲率，该曲率适于换热器旨在形成的飞行器外蒙皮部分的曲率。术语“曲率”在本申请的上下文中表示定量参数，其是曲率半径的倒数并且以1/m测量。多层主体的至少一个部分的相邻的传热模块被布置为它们的中心轴线彼此之间具有倾角，使得每个传热模块均对准由换热器的外表面限定的局部密切圆(localosculatingcircle)的中心。传热模块的传热模块主体的横截面形状和/或传热模块在换热器多层主体中的顺序可被选择为按照期望调节换热器多层主体的曲率。换热器多层主体的传热模块可具有相同或不同的传热模块主体。换热器的模块化设计允许按照期望定制换热器的形状，即换热器的曲率，从而使得换热器能够在飞行器外蒙皮的任何期望的部分中被用作飞行器外蒙皮换热器，同时仅使用有限数量的不同的传热模块。因此，换热器可在飞行器外蒙皮的任何期望部分中被安装为飞行器外蒙皮换热器。换热器的换热器多层主体可包括包含具有矩形横截面的传热模块主体的至少一个传热模块。为了向换热器的换热器多层主体提供期望的曲率，换热器多层主体优选进一步包括包含具有如下横截面形状的传热模块主体的至少一个传热模块，该横截面形状朝向由换热器的外表面限定的密切圆的中心逐渐变窄。具有如下传热模块主体的传热模块可被用在具有凸曲率的换热器中，该传热模块主体的横截面形状沿从传热模块主体的外表面到内表面的方向逐渐变窄，而包含具有如下截头圆锥形横截面的传热模块主体的传热模块可被用在具有凹曲率的换热器中，该截头圆锥形横截面沿从传热模块主体的内表面到外表面的方向逐渐变窄。在换热器多层主体中的传热模块的传热模块主体的横截面形状可沿平行于换热器的曲率轴线(curvatureaxis)的方向变化。然而，横截面形状的变化不应当导致载热介质沿提供在传热模块中的传热介质通道的流速的明显改变。换热器的换热器多层主体可仅由具有如下传热模块主体的传热模块限定，该传热模块主体具有朝向由换热器的外表面限定的密切圆的中心逐渐变窄的横截面形状，从而使得换热器具有大的曲率，即绕曲率轴线具有小的曲率半径。通过采用包含具有矩形横截面的传热模块主体的传热模块和包含具有朝向由传热模块主体中的换热器的外表面限定的密切圆的中心逐渐变窄的横截面形状的传热模块主体的传热模块，可得到具有微小曲率的换热器，即绕曲率轴线具有大的曲率半径。在包含具有朝向由换热器的外表面限定的密切圆的中心逐渐变窄的横截面形状的传热模块主体的传热模块中，锥角可对应于传热模块的中心轴线相对于相邻的传热模块的中心轴线的倾角。结果，相邻的传热模块的侧面被定向为彼此平行。包含具有以大的锥角朝向由换热器的外表面限定的密切圆的中心逐渐变窄的横截面形状的传热模块主体的传热模块可被用于制造具有大曲率的换热器，即绕曲率轴线具有小的曲率半径。与之相反，包含具有以小的锥角朝向由换热器的外表面限定的密切圆的中心逐渐变窄的横截面形状的传热模块主体的传热模块可被用于制造具有微小曲率的换热器，即绕曲率轴线的大的曲率半径。提供在传热模块中的至少一个传热介质通道被设计为允许载热介质沿平行于换热器的曲率轴线的方向流动通过至少一个传热介质通道。当换热器被安装在飞行器中从而形成飞行器外蒙皮的一部分时，在飞行器外蒙皮上流过的环境空气用于排放来自流动通过提供在传热模块中的传热介质通道的载热介质的热。当换热器被安装在飞机中时，传热介质通道优选沿平行于飞机的纵向轴线的方向，并且因此平行于在飞机飞行运行中环境空气在飞机外蒙皮上流动的方向延伸。传热介质可经由供应歧管被供应到传热介质通道并且经由排放歧管从传热介质通道排放。通过传热介质通道的载热介质流可为单向或双向的。如果期望，换热器可被设计为允许通过传热介质通道的载热介质流的至少一个180度的转本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种换热器(100、200、300)，包括多个传热模块(10、20、30、40)，该多个传热模块(10、20、30、40)被并排布置以限定所述换热器(100、200、300)的多层主体(102、202、302)，其中每个传热模块(10、20、30、40)被提供有至少一个传热介质通道(14、24、34、44)，该至少一个传热介质通道(14、24、34、44)被设计为允许载热介质流动通过，其中所述换热器(100、200、300)的多层主体(102、202、302)的至少一部分被提供有曲率，该曲率被设计为允许所述换热器(100、200、300)被用作飞行器的弯曲的外蒙皮部分，并且其中所述多层主体(102、202、302)的所述至少一部分的相邻的传热模块(10、20、30)被布置为该相邻的传热模块(10、20、30)的中心轴线(A)彼此之间具有倾角，使得每个传热模块(10、20、30、40)对准由所述换热器(100、200、300)的外表面(106、206、306)限定的局部密切圆的中心。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.05 EP 12002472.4;2012.04.05 US 61/620,4741.一种换热器(100、200、300)，包括由多个传热模块(10、20、30、40)形成的多层主体(102、202、302)，该多个传热模块(10、20、30、40)被并排布置，其中每个传热模块(10、20、30、40)包括被提供有至少一个传热介质通道(14、24、34、44)的传热模块主体(10a、20a、30a、40a)，该至少一个传热介质通道(14、24、34、44)被设计为允许载热介质沿垂直于所述传热模块(10、20、30、40)的中心轴线(A)的方向流动通过所述传热模块主体(10a、20a、30a、40a)，其中所述换热器(100、200、300)的多层主体(102、202、302)的至少一部分被提供有曲率，该曲率被设计为允许所述换热器(100、200、300)被用作飞行器的弯曲的外蒙皮部分，并且其中所述多层主体(102、202、302)的所述至少一部分的相邻的传热模块(10、20、30、40)被布置为该相邻的传热模块(10、20、30、40)的中心轴线(A)彼此之间具有倾角，使得每个传热模块(10、20、30、40)对准由所述换热器(100、200、300)的外表面(106、206、306)限定的局部密切圆的中心。2.根据权利要求1所述的换热器，其中所述传热模块主体(10a、20a、30a、40a)具有朝向所述密切圆的中心逐渐变窄的横截面形状。3.根据权利要求2所述的换热器，其中在包括具有朝向所述密切圆的中心逐渐变窄的横截面形状的传热模块主体(30a、40a)的传热模块(30、40)中，锥角对应于所述传热模块(30、40)的中心轴线(A)相对于相邻的传热模块(10、20、30、40)的中心轴线(A)的倾角。4.根据权利要求1所述的换热器，其中提供在所述传热模块(10、20、30、40)中的所述至少一个传热介质通道(14、24、34、44)被设计为允许载热介质沿与所述换热器(100、200、300)的曲率轴线(C)平行的方向流动通过。5.根据权利要求1所述的换热器，其中至少一个传热模块(30、40)的所述传热模块主体(30a、40a)具有内表面(38、48)，该内表面(38、48)适于形成所述换热器(100、200、300)的内表面(104、204、304)的一部分，并且该内表面(38、48)具有适应所述换热器(100、200、300)旨在形成的飞行器外蒙皮部分的内表面的曲率的曲率。6.根据权利要求1所述的换热器，其中至少一个传热模块(30)的所述传热模块主体(30a)具有外表面(32)，该外表面(32)适于形成所述换热器(100、200、300)的外表面的一部分，并且该外表面(32)具有适应所述换热器(100、200、300)旨在形成的飞行器外蒙皮部分的外表面的曲率的曲率，其中所述传热模块主体(30a、40a)的内表面(38、48)的曲率半径优选小于所述传热模块主体(30a)的外表面(32)的曲率半径。7.根据权利要求1所述的换热器，其中至少一个传热模块(10、40)包括肋(12)，该肋(12)形成所述换热器的多层主...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗洛里安·艾尔肯，乌韦·奥尔，马丁·默格尔，
申请(专利权)人：空中客车作业有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE