带有螺旋通路的逆流式换热器制造技术

本发明专利技术涉及带有螺旋通路的逆流式换热器。具体而言，提供了一种逆流式换热器(10)，其包括：具有连接到第一过渡区域(106)的第一供应管(104)的第一流体路径(100)，第一过渡区域(106)将第一流体路径(100)分成第一阵列(108)的第一通路(110)，其中第一阵列(108)的第一通路(110)在第一会聚区域(112)处合并到第一排出管(114)中；和具有连接到第二过渡区域(206)的第二供应管(204)的第二流体路径(200)，第二过渡区域(206)将第二流体路径(200)分成第二阵列(208)的第二通路(210)，其中第二阵列(208)的第二通路(210)在第二会聚区域(212)处合并到第二排出管(214)中。第一通路(110)和第二通路(210)具有在逆流式换热器(10)的中心线(12)周围的大致螺旋路径。另外，第一阵列(108)和第二阵列(208)布置在一起，使得每个第一通路(110)邻近至少一个第二通路(210)。

Counter flow heat exchanger with spiral passage

The present invention relates to a counter flow heat exchanger with a helical passage. Specifically, provides a counter flow type heat exchanger, which comprises: (10) connected with the first transition region (106) of the first supply pipe (104) of the first fluid path (100), the first transition region (106) will be the first fluid path (100) into the first array (108) of the first pathway (110), wherein the first array (108) of the first passage (110) in the first zone of convergence (112) merge to the first discharge pipe (114); and is connected to the second transition region (206) of the second supply pipe (204) of the second fluid path (200), second (transition region 206) the second fluid path (200) divided into second arrays (208) second (210), of which second channel array (208) of the second channel (210) convergence region in second (212) at the second merged into the discharge pipe (214). The first passage (110) and the second path (210) have a substantially spiral path around the centerline of the counter flow heat exchanger (10) (12). In addition, the first array (108) and the second array (208) are arranged together so that each first path (110) is adjacent to at least one second path (210).

【技术实现步骤摘要】
带有螺旋通路的逆流式换热器
本专利技术大体涉及逆流式换热器。在特定实施例中，逆流式换热器使用螺旋通路且从单个圆形入口和出口管过渡到带有非圆形几何形状的多个通路。
技术介绍
换热器可结合燃气涡轮发动机使用。例如，处于较高温度的第一流体可传递通过第一通路，而处于较低温度的第二流体可传递通过第二通路。第一通路和第二通路可处于接触或紧密接近，从而允许来自第一流体的热量传递到第二流体。因此，第一流体的温度可减小，且第二流体的温度可增大。逆流式换热器相比横流式换热器提供较高的效率，且在换热介质之间的温度差相对小时尤其有用。带有多个管的常规换热器具有关于带有小的间隔的许多难以接近的管的连接和形成的缺点。螺旋管必须在没有中断的情况下排列，以便形成闭合的螺旋流动通道，且因此确保在真实的逆流中高效操作。然而，当管的数目增大时，管束与邻近的螺旋管的组装和其连接变得尤其有问题，且迄今在非常小数目的螺旋管的情况下可能最佳。如已经提及的那样，当管的数目增大时，该类型的管束的制造变得尤其有问题，这是因为，由于管端难接近且因此在常规连接装置的情况下不可能，邻近管的连接变得尤其困难。进一步尤其难以将刚性管弯曲到正好邻近的线圈中以及通过常规连接装置连接它们。
技术实现思路
本专利技术的方面和优点将在以下描述中阐述，或者可从该描述显而易见，或者可通过本专利技术的实践学习到。大体提供一种逆流式换热器。在一个实施例中，逆流式换热器包括：具有连接到第一过渡区域的第一供应管的第一流体路径，第一过渡区域将第一流体路径分成第一阵列的第一通路，其中第一阵列的第一通路在第一会聚区域处合并到第一排出管中；以及，具有连接到第二过渡区域的第二供应管的第二流体路径，第二过渡区域将第二流体路径分成第二阵列的第二通路，其中第二阵列的第二通路在第二会聚区域处合并到第二排出管中。第一通路和第二通路具有在逆流式换热器的中心线周围的大致螺旋路径。另外，第一阵列和第二阵列布置在一起，使得每个第一通路邻近至少一个第二通路。在一个实施例中，第一过渡区域定位在螺旋路径的一端处以将第一流体流供应到第一阵列的第一通路中，且其中，第二过渡区域配置在螺旋路径的相对端处以将第二流体流供应到第二阵列的第二通路中，使得第一流体流和第二流体流沿相反方向流通螺旋路径。参考以下描述和所附权利要求，本专利技术的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解。并入该说明书中且构成该说明书的一部分的附图示出本专利技术的实施例，且连同说明书一起用于说明本专利技术的原理。附图说明本专利技术的完整和开放的公开，包括其对本领域的普通技术人员而言的最佳模式，在参考了附图的说明书中阐述，在附图中：图1是根据一个实施例的示例性逆流式换热器的透视图；图2是图1中示出的示例性逆流式换热器的另一个透视图；图3示出对图1的一个实施例的示例性逆流式换热器的过渡部分的截面视图；图4示出图1中示出的示例性逆流式换热器的剖视图；以及图5示出根据图4的实施例的换热器部分的分解截面视图。在本说明书和附图中，参考标记的重复使用意在表示本专利技术的相同或类似的特征或元件。构件清单5　　　　外壁10　　　换热器12　　　中心线14　　　螺旋区段100　　　第一流体路径101　　　热流102　　　热入口104　　　第一供应管106　　　第一过渡区域107　　　分支108　　　第一阵列110　　　螺旋通路112　　　第一会聚区域113　　　合并区域114　　　第一排出管116　　　第一出口120　　　侧表面122　　　顶壁124　　　底壁126　　　内中心线128　　　波纹130　　　波峰132　　　波谷200　　　第二流体路径201　　　冷流体流202　　　冷入口204　　　第二供应管206　　　第二过渡区域208　　　第二阵列210　　　第二通路212　　　第二会聚区域213　　　合并区域214　　　第二排出管216　　　第二出口220　　　侧表面222　　　顶壁224　　　底壁226　　　内中心线228　　　波纹230　　　波峰232　　　波谷250　　　分隔壁DA　　　轴向方向DR　　　径向方向。具体实施方式现在将详细参考本专利技术的实施例，其一个或多个示例在附图中示出。每个示例通过解释本专利技术而不是限制本专利技术的方式提供。事实上，对于本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离本专利技术的范围或精神的情况下，可在本专利技术中做出各种修改和变型。例如，作为一个实施例的一部分图示或描述的特征可用在另一实施例上，以产生更进一步的实施例。因此，意在使本专利技术覆盖落在所附权利要求及其等同物的范围内的这些修改和变型。如本文中使用的那样，用语“第一”、“第二”和“第三”可以可互换地使用以区别一个构件与另一个构件，且不意在表明独立构件的位置或重要性。用语“上游”和“下游”参考关于流体路径中的流体流的相对方向。例如，“上游”指的是流体从其流出的方向，且“下游”指的是流体流到其的方向。如本文中使用的那样，“流体”可为气体或液体。当前途径不限于所使用的流体的类型。在优选的应用中，冷却流体是燃料，而冷却的流体是油。例如，油可从初始温度冷却到排出温度，其中，排出温度为初始温度的大约90%或更低(例如，初始温度的大约50%到大约90%)。当前途径可用于其他类型的液体流体和气体流体，其中，冷却的流体和冷却流体是相同的流体或者不同的流体。冷却的流体和冷却流体的其他示例包括空气、液压流体、燃烧气体、致冷剂、致冷剂混合物、用于冷却航空电子设备或其他飞行器电子系统的介电流体、水、基于水的复合物、与防冻剂添加剂混合的水(例如，酒精或乙二醇复合物)，以及能够在升高或者降低的温度处保持热量输送的任何其他有机或无机的传热流体或流体掺混物。大体提供换热器，其包括增强性能的几何形状，通过增材制造便于其实际实施。尽管本文中所述的换热器系统宽泛地适用于涉及多种流体类型的多种换热器应用，但是在本文中描述其利用燃料(例如，冷流)对发动机油(例如，热流)的高效冷却。大体上，逆流式换热器特征在于，成对单个入口管过渡到多个螺旋通路，然后过渡到单个出口管。多个通路大体限定非圆形几何形状，以便增大可用于换热的表面面积。有利地，逆流式换热器经由增材制造形成为不要求额外组装的单个构件。参考图1和图2，大体示出示例性逆流式换热器10。换热器10包括第一流体路径100和第二流体路径200，其彼此分离，因为相应的流体与彼此不物理上混合。然而，在第一流体路径100和第二流体路径200内的流体沿相反方向流动时，流体之间出现通过环绕壁的传热，从而通过将热流的热量传递到冷流而有效地冷却热流。应当注意，第一流体路径100论述为在其中包含热流，而第二流体路径200论述为在其中包含冷流。然而，应当注意，取决于特定用途，第一流体路径100或第二流体路径200可包含热流或冷流。因此，以下描述不意在将第一流体路径100限制于热流和将第二流体路径200限制于冷流。现在参考第一流体路径100，热入口102示出为供应热流体流101到第一流体路径100中。在其通过热入口102进入时，热流体流101行进通过第一供应管104到第一过渡区域106。第一供应管104大体示出为圆柱形(例如，具有圆形截面)；然而，第一供应管104可具有用于将热流体流101供应到换热器10中的任何合适的几何形状。图3示出，热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种限定中心线(12)的逆流式换热器(10)，所述逆流式换热器(10)包括：第一流体路径(100)，其中，所述第一流体路径(100)包括连接到第一过渡区域(106)的第一供应管(104)，所述第一过渡区域(106)将所述第一流体路径(100)分成第一阵列(108)的第一通路(110)，且其中，所述第一阵列(108)的第一通路(110)在第一会聚区域(112)处合并到第一排出管(114)中；以及第二流体路径(200)，其中，所述第二流体路径(200)包括连接到第二过渡区域(206)的第二供应管(204)，所述第二过渡区域(206)将所述第二流体路径(200)分成第二阵列(208)的第二通路(210)，且其中，所述第二阵列(208)的第二通路(210)在第二会聚区域(212)处合并到第二排出管(214)中，其中，所述第一通路(110)和所述第二通路(210)具有在所述逆流式换热器(10)的中心线(12)周围的大致螺旋路径，且其中，所述第一阵列(108)和所述第二阵列(208)布置在一起，使得每个第一通路(110)邻近至少一个第二通路(210)。

【技术特征摘要】
2015.07.30 US 14/8132721.一种限定中心线(12)的逆流式换热器(10)，所述逆流式换热器(10)包括：第一流体路径(100)，其中，所述第一流体路径(100)包括连接到第一过渡区域(106)的第一供应管(104)，所述第一过渡区域(106)将所述第一流体路径(100)分成第一阵列(108)的第一通路(110)，且其中，所述第一阵列(108)的第一通路(110)在第一会聚区域(112)处合并到第一排出管(114)中；以及第二流体路径(200)，其中，所述第二流体路径(200)包括连接到第二过渡区域(206)的第二供应管(204)，所述第二过渡区域(206)将所述第二流体路径(200)分成第二阵列(208)的第二通路(210)，且其中，所述第二阵列(208)的第二通路(210)在第二会聚区域(212)处合并到第二排出管(214)中，其中，所述第一通路(110)和所述第二通路(210)具有在所述逆流式换热器(10)的中心线(12)周围的大致螺旋路径，且其中，所述第一阵列(108)和所述第二阵列(208)布置在一起，使得每个第一通路(110)邻近至少一个第二通路(210)。2.根据权利要求1所述的逆流式换热器(10)，其特征在于，所述第一过渡区域(106)定位在所述螺旋路径的一端处以将第一流体流(101)供应到所述第一阵列(108)的第一通路(110)中，且其中，所述第二过渡区域(206)配置在所述螺旋路径的相对端处以将第二流体流(201)供应到所述第二阵列(208)的第二通路(210)中，使得所述第一流体流(101)和所述第二流体流(201)沿相反方向流通所述螺旋路径。3.根据权利要求2所述的逆流式换热器(10)，其特征在于，所述第二排出管(214)传递通过由所述逆...

【专利技术属性】
技术研发人员：PJ小罗克，M戈登伯格，LA亨宁，JMM普雷斯科特，KR香农，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US