波形壁热交换器制造技术

本发明专利技术提供了一种热交换器和热交换器芯部。热交换器芯部包括在所述热交换器芯部的入口增压室和所述热交换器芯部的出口增压室之间延伸的多个柱状通道，柱状通道在单个制造过程中整体地形成。

Wave Wall Heat Exchanger

The invention provides a heat exchanger and a heat exchanger core. The heat exchanger core includes a plurality of cylindrical channels extending between the inlet booster chamber of the heat exchanger core and the outlet booster chamber of the heat exchanger core, which are integrally formed in a single manufacturing process.

【技术实现步骤摘要】
波形壁热交换器
本公开的领域涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地说，涉及整体形成的具有波形壁的热交换器。
技术介绍
至少一些熟知的热交换装置使用单独的平行板和多个例如孔板的片件以允许从已组装结构进行供应和提取。单独的板需要通过熔接、钎焊或通过并有栓接和密封的法兰来密封。此类分开组装的结构具有泄漏的风险，从而使工作流体和冷却流体混合或工作流体和冷却流体中的一个或两个损耗。热交换器的单独部件的错误组装可能会导致泄漏问题。需要进行额外的维护来定期检验热交换器流体通道的完整性。此外，热交换器的部件可能需要额外的备件存货，因为它们会随着时间推移而磨损，所述部件例如但不限于密封件。通常，热交换器包装难以针对不同应用进行调整，因为热交换器部件的配置因可制造性问题而是有限的。另外，难以将工作流体和冷却流体引导到它们相应的在逆流热交换器的芯部中的热交换器流体通道，因为分割入口增压室(inletplenum)中的流和汇合出口增压室(outletplenum)中的流涉及到复杂的几何结构。
技术实现思路
在一个实施例中，热交换器芯部包括多个柱状通道，所述柱状通道在热交换器芯部的入口增压室和热交换器芯部的出口增压室之间延伸，且在单个制造过程中整体地形成。可选地，多个柱状通道各自包括由流空隙间隔开的一对邻近侧壁。同样可选地，一对邻近侧壁中的至少一个侧壁包括延伸到流空隙中的多个表面特征。多个柱状通道可包括成并行流动连通联接的第一组第一通道和成并行流动连通联接的第二组第二通道，其中第二组第二通道不与第一组第一通道流动连通。第三组第三通道可成并行流动连通联接，且第三组第三通道可不与第一组第一通道和第二组第二通道流动连通。视需要，第一组第一通道和第二组第二通道中的至少一个包括大小与第一组第一通道和第二组第二通道中的所述至少一个的其余芯部流动通道不同的个别芯部流动通道。第一组第一通道和第二组第二通道可在热交换器芯部的入口增压室和热交换器芯部的出口增压室之间沿着第一组第一通道和第二组第二通道的长度与彼此成导热连通联接。可选地，多个柱状通道包括多个非平面侧壁。同样可选地，多个柱状通道包括以下中的至少一个：多个导流件、多个凹痕、多个凸块和多个尖峰。热交换器芯部还可包括第一热交换器歧管和第二热交换器歧管，其中过渡构件在第一热交换器歧管和第二热交换器歧管中的至少一个的每一端上形成，且过渡构件可包括多个导叶，所述多个导叶配置成将流体从第一热交换器歧管和第二热交换器歧管中的所述至少一个引导到多个柱状通道中的相应通道。在另一实施例中，热交换器包括热交换器主体，所述热交换器主体包括第一热交换器歧管、第二热交换器歧管、沿着第一热交换器歧管和第二热交换器歧管之间的蛇形路径延伸的多个工作流体通道，以及沿着与多个工作流体通道导热接触的蛇形路径延伸的多个冷却剂流体通道。第一热交换器歧管、第二热交换器歧管、多个工作流体通道和多个冷却剂流体通道由烧结材料整体地形成。可选地，蛇形路径包括以下中的至少一个：简单的弓形路径、复杂的弓形路径、z字形路径、波状路径、直线路径、线性路径及其组合。同样可选地，第一热交换器歧管包括工作流体入口集管和冷却剂流体出口集管，其中第二热交换器歧管可包括工作流体出口集管和冷却剂流体入口集管。同样可选地，第一热交换器歧管包括工作流体入口集管和工作流体出口集管，且第二热交换器歧管包括冷却剂流体出口集管和冷却剂流体入口集管。可选地，第一集管构件与热交换器主体整体地形成，所述第一集管构件包括第一开口、第二开口及在第一开口与第二开口之间延伸的工作流体增压室，且所述第一集管构件包括第三开口、第四开口及在第三开口与第四开口之间延伸的冷却剂流体增压室。同样可选地，热交换器包括与热交换器主体整体地形成的第二集管构件，所述第二集管构件包括第一开口、第二开口及在第一开口与第二开口之间延伸的工作流体增压室，且所述第二集管构件包括第三开口、第四开口及在第三开口与第四开口之间延伸的冷却剂流体增压室。第一热交换器歧管、第二热交换器歧管、多个工作流体通道和多个冷却剂流体通道可无缝地形成在一起。可选地，第一热交换器歧管和第二热交换器歧管中的至少一个包括与第一热交换器歧管和第二热交换器歧管中的所述至少一个整体地形成的法兰。在又一实施例中，热交换器包括热交换器主体，所述热交换器主体包括：包括整体形成的法兰的第一热交换器歧管、包括整体形成的法兰的第二热交换器歧管和沿着第一热交换器歧管和第二热交换器歧管之间的至少部分弓形的路径延伸的多个侧壁。多个侧壁由流空隙间隔开，从而形成与多个冷却剂流体通道相间的多个工作流体通道，所述多个冷却剂流体通道与所述多个工作流体通道导热连通。第一热交换器歧管、第二热交换器歧管和多个侧壁由烧结材料整体地形成。可选地，烧结材料包括以下中的任一个：元素金属、金属合金、陶瓷、塑料和其任何组合。同样可选地，烧结材料包括烧结结构和部分烧结结构中的至少一个。第一热交换器歧管和法兰、第二热交换器歧管和法兰、多个工作流体通道以及多个冷却剂流体通道可无缝地形成在一起。多个侧壁中的至少一个可包括多个表面特征，所述多个表面特征通过流混合、湍流和翅片作用中的至少一种增加多个工作流体通道和多个冷却剂流体通道之间的热传递。多个侧壁中的至少一个可包括延伸到流空隙中的多个表面特征，且所述多个表面特征可由多个导流件、多个凹痕、多个凸块和多个尖峰中的至少一个形成。附图说明图1到8示出本文中所描述的设备的实施例。图1是根据本公开的示范性实施例的燃气涡轮发动机的示意性横截面图。图2是图1所示的具有热交换器主体的热交换器的透视图。图3是图1所示的热交换器的部分剖视图。图4是图2所示的第二热交换器歧管的内部通道的剖视图。图5是图2所示的第二热交换器歧管的内部通道的放大剖视图。图6是具有热交换器主体的热交换器的另一实施例的透视图。图7是沿着线7-7截得的(图6所示的)热交换器的剖视图。图8是图6所示的热交换器的第一歧管的剖视图。虽然各种实施例的特定特征可能在一些附图中示出而未在其它附图中示出，但这仅仅是为了方便起见。可结合任何其它附图的任何特征来引用和/或要求保护任何附图的任何特征。除非另外指明，否则本文中所提供的附图用来说明本公开的实施例的特征。这些特征被认为适用于包括本公开的一个或多个实施例的广泛多种系统。由此，附图并非意在包括所属领域的技术人员已知的实践本文中所公开的实施例所需的所有常规特征。具体实施方式以下详细描述通过举例而非限制的方式说明本公开的实施例。设想本公开一般地适用于制造和操作整体形成的无缝热交换器的各种实施例，所述热交换器适合在工业、商业和住宅应用中使用。如本文中所使用，“整体地形成”是指形成或铸造为单件的部件或结构。本文中描述热交换器系统的实施例。热交换器系统实施于整体形成的热交换器，所述热交换器可配置有用于向图案化通路布置供应至少两个不同的流体流和/或将至少两个不同的流体流返回到图案化通路布置的集管/歧管。一组平行波形壁隔开流体流，提供结构完整性并增加用于热交换的表面区域。整体形成的导叶向整体式通路布置载送流，并从整体式通路布置载送流。单件设计不再需要通过熔接、钎焊或栓接来密封单独零件或部件。整体形成的热交换器设计允许至少两个流体流之间进行热交换，同时增加流体流之间露出的表面区本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热交换器芯部，其包括在所述热交换器芯部的入口增压室和所述热交换器芯部的出口增压室之间延伸的多个柱状通道，所述柱状通道在单个制造过程中整体地形成。

【技术特征摘要】
2017.11.17 US 15/816,4991.一种热交换器芯部，其包括在所述热交换器芯部的入口增压室和所述热交换器芯部的出口增压室之间延伸的多个柱状通道，所述柱状通道在单个制造过程中整体地形成。2.根据权利要求1所述的热交换器芯部，其特征在于：所述多个柱状通道各自包括由流空隙间隔开的一对邻近侧壁。3.根据权利要求2所述的热交换器芯部，其特征在于：所述一对邻近侧壁中的至少一个侧壁包括延伸到所述流空隙中的多个表面特征。4.根据权利要求1所述的热交换器芯部，其特征在于：所述多个柱状通道包括：成并行流动连通联接的第一组第一通道；以及成并行流动连通联接的第二组第二通道，所述第二组第二通道不与所述第一组第一通道流动连通。5.根据权利要求4所述的热交换器芯部，其特征在于：还包括成并行流动连通联接的第三组第三通道，所述第三组第三通道不与所述第一组第一通道和所述第二组第二通道流动连通。6.根据权利要求4所述的热交换器芯部，其特征在于：所述第一组第一通道和所述第二组第二通道中的至少一个包括大小与所述第一组第一通道和所述第二组第二通道中的所述至少一个的其余芯部流动通道不同的个别芯部流动通道。7.根据权利要求4所述的热交换器芯部，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·马丁内兹，N·K·萨博，C·E·霍根，M·S·波普，J·D·兰博，J·M·沃尔夫，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US