热交换器制造技术

在沿纵向方向(X)流动的第一流体和第二流体之间的交换器(1)，所述交换器(1)包括：‑彼此远离的两个平行的板(6)；‑翅片(9)的被垂直地布置在所述板(6)之间的至少一个第一排和第二排(8a，8b)，每个翅片(9)由第一边缘(10)和第二边缘(11)纵向地界定，所述第一边缘(10)在所述第一边缘的每个端部包括与对应的板(6)连接的连接区域；其特征在于，所述第一边缘(10)的所述连接区域在垂直于所述板(6)并且与方向(X)平行的平面(P)中分别相对于板(6)的法线倾斜，翅片(9)中的每一个的所述第一边缘(10)和所述第二边缘(11)在所述平面(P)中具有相同的轮廓。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热交换器
本专利技术涉及热交换器，特别地涉及用于涡轮发动机的热交换器。
技术介绍
涡轮发动机包括气体发生器，该气体发生器例如沿气体流动方向从上游到下游包括一个或多个压缩机级、燃烧室、一个或多个涡轮级以及用于喷射废气的喷嘴。热交换器被安装在涡轮发动机中，使得热能可以从一种流体传递到另一种流体。这种热交换器例如用于将热能从热废气传递到旨在从燃烧室上游引入的气体，这特别地有利于涡轮发动机的燃料消耗。该热交换器还可用于冷却用于引导气体发生器的转子的不同装置的润滑剂(例如，油)。这种交换器例如是通过通常对由SLM(SelectiveLaserMelting，选择性激光熔化)指定的粉末床选择性熔化而进行增材制造来获得的。SLM增材制造原理是基于使用高功率激光器来熔化薄的二维(2D)粉末(金属、塑料、陶瓷等)层。SLM技术的优点是使得可以生产具有复杂几何形状和良好机械特性的部件。在具有相同的气动热性能的情况下，特别是因为带有翅片的热交换器的质量小，所以带有翅片的热交换器特别地用于涡轮发动机中。这种沿纵向方向X流动的第一流体(例如，热废气)与第二流体(例如，空气)之间的热交换器例如包括两个平行的板，这两个平行的板彼此远离，以便限定出用于第一流体循环通道，和包括被垂直地布置在板之间的多排翅片。更具体地，多排翅片纵向地延伸。每个翅片由垂直于板的前导边缘和后随边缘纵向地界定。这种构造尤其具有的缺点是：部分由于在翅片的前导边缘中的每一个的水平处的流的再循环区域的存在，导致来自第一流体的机械能显著损失。由于第一流体的通道的横截面的变化(引起局部加速)，所以该再循环区域较为重要。此外，通过SLM制造，沿竖直方向(板和翅片与结构支撑件垂直)，这种构造使得不能遵守制造所需的尺寸公差和几何公差。实际上，特别是由于以下事实：在这种悬伸层熔化期间，只有未熔化的粉末层用作支撑件，因此，其法线与添加层的方向平行的悬伸层的熔化造成生产困难。现有技术还包括文献WO-A2-2010/098666和CN-A-104776736。因此，本专利技术的目的是提出一种具有等质量的热交换器，当通过对粉末层选择性熔化而进行增材制造来获得该热交换器时，该热交换器具有改善的气动热特性并遵守所需的尺寸公差和几何公差。
技术实现思路
为此，本专利技术提出了一种沿纵向方向X流动的第一流体与第二流体之间的热交换器，所述交换器包括：-两个平行的板，该两个平行的板彼此远离，以便限定出所述第一流体的循环通道；-翅片的至少一个第一排和一个第二排，翅片的至少一个第一排和一个第二排垂直地布置在所述板之间，所述第一排和第二排纵向地延伸，所述第一排的翅片相对于所述第二排的翅片优选地以交错的排的方式被布置，每个翅片由第一边缘和第二边缘纵向地界定，所述第一边缘在所述第一边缘的每个端部包括与对应的板连接的连接区域；其特征在于，所述第一边缘的所述连接区域在垂直于所述板并且与所述方向X平行的平面P中分别相对于板的法线N倾斜角度A和角度B，翅片中的每一个的所述第一边缘和所述第二边缘在所述平面P中具有相同的轮廓。这种与翅片相关联的几何特征使得当通过对粉末床选择性熔化而进行增材制造来获得具有等质量的交换器时，不仅可以显著提高交换器的气动热性能，而且可以遵守所需的尺寸公差和几何公差。实际上，一方面，这种几何特征使得可以显著减小在翅片的每个前导边缘(根据流的方向的第一边缘或第二边缘)的水平处的流的再循环区域，从而减小机械能量损失。由于第一流体的通道的横截面没有发生变化，因此该减小更加显著。相比之下，相对于现有技术的热交换器，估计负载损失降低了约15％。另一方面，对于SLM制造，如果需要，通过将内凹边缘定位在结构支撑件一侧上，连接区域分别构成用于制造翅片的第一基底层和第二基底层。因此，在制造期间，悬伸层没有熔化，换句话说，未熔化的粉末不用作支撑件，这有利于遵守所需的尺寸公差和几何公差。根据本专利技术的交换器可包括以下彼此单独采用或彼此组合采用的特征中的一个或多个：-角度A等于角度B；-角度A和/或角度B大于40°，并且优选地大于或等于45°；-在平面P中，第一边缘的90％以上、优选地95％以上的长度相对于法线N倾斜；-所述第一边缘包括相对于法线N倾斜的至少一个直线部段和/或至少一个圆形部段和/或至少一个椭圆部段；-所述第一边缘包括两个直线部段，这两个直线部段相对于法线N倾斜并且具有共点方向；-翅片纵向间隔恒定的量。作为第二目的，本专利技术具有一种用于生产如上文所述的交换器的方法，其中，该方法包括沿着与所述纵向方向X平行的制造轴线Z通过对粉末床选择性熔化而进行增材制造来生产所述交换器的步骤。替代地，所述翅片各自包括第一内凹边缘和第二突出边缘，交换器在结构支撑件上被制造，所述第一内凹边缘被定向在所述支撑件一侧上。作为第三目的，本专利技术具有涡轮发动机，该涡轮发动机包括如上文所述的热交换器。附图说明当阅读通过非限制性示例并参考附图作出的以下描述时，将会最好地理解本专利技术，并且本专利技术的其他细节、特性以及优点将更清晰地显现，在附图中：-图1和图2是根据本专利技术的热交换器(具有两个级)的透视图，根据第一实施例，每个级包括两个板和被布置在板之间的多排翅片；-图3是图1和图2的热交换器的翅片在平面P中的详细视图；-图4是根据第二实施例的热交换器的透视图；-图5是图4的热交换器的翅片在平面P中的详细视图；-图6是用于通过增材制造来生产根据本专利技术的交换器(交换器级)的机器的示意图；-图7至图10是在平面P中的类似于图3至图5的详细视图，并且示出了根据本专利技术的翅片的实施例变型。具体实施方式在图1和图2中，示出了沿纵向方向X流动的第一流体(例如，热废气)与第二流体(例如，空气)之间的热交换器1。更具体地，交换器1被分级，即，第一级2和第二级3，第一级和第二级用于使第一流体循环。用于使第二流体循环的第一路径4被布置在第一级2和第二级3之间(级间循环路径)。用于使第二流体循环的第二路径5(图2中未示出)被布置在第二级3的自由侧部上。所示的示例决不是限制性的，根据需要，交换器1可具有N个级，每个级限定出用于使第一流体循环的通道，两个相邻的级被用于使第二流体循环的路径隔开。必须注意的是，第一流体沿纵向方向X的流动可以是从上游到下游(诸如图1所示)或从下游到上游。在热交换器1中，第一流体与第二流体之间没有混合物。交换器1的每个级2、3包括：两个平行的板6，这两个平行的板彼此远离，以便限定出用于使第一流体循环的通道7；和导热翅片9的多个排8a、8b(在本案中为10排)，该导热翅片的多个排被垂直地布置在所述板6之间。更具体地，排8a、8b纵向地(沿方向X)延伸。两个相邻的排8a、8b的翅片9以交错的排的方式布置。每个翅片9由第一边缘10和第二边缘11纵向地界定，第一边缘10在第一边缘的每个端部包括与对应的板6连接的连接区域12a、12b。第一边缘10的连接区域12a、12b在垂直于板6并且与方向X平行的平面P中分别相对于板6的法线N倾斜角度A和角度B。翅片9中的每一个的第一边缘10和第二边缘11在平面P中具有相同的轮廓。根据图1至图2所示的实施例(相应地在图4的实施例上)，翅片9是相同的(即，翅片9具有相同的几何和尺寸特征)并且纵向地间隔恒定的量(或间隙)。在同一排本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.沿纵向方向(X)流动的第一流体与第二流体之间的热交换器(1)，所述交换器(1)包括：‑两个平行的板(6)，所述两个平行的板彼此远离，以便限定出用于使所述第一流体循环的通道(7)；‑翅片(9)的至少一个第一排和一个第二排(8a，8b)，所述翅片的至少一个第一排和一个第二排被垂直地布置在所述板(6)之间，所述第一排和第二排(8a，8b)纵向地延伸，所述第一排(8a)的翅片(9)相对于所述第二排(8b)的翅片(9)优选地以交错的排的方式被布置，每个翅片(9)由第一边缘(10)和第二边缘(11)纵向地界定，所述第一边缘(10)在所述第一边缘的每个端部包括与对应的板(6)连接的连接区域(12a，12b)；其特征在于，所述第一边缘(10)的所述连接区域(12a，12b)在垂直于所述板(6)并且与所述方向(X)平行的平面(P)中分别相对于所述板(6)的法线(N)倾斜角度(A)和角度(B)，所述翅片(9)中的每一个的所述第一边缘(10)和所述第二边缘(11)在所述平面(P)中具有相同的轮廓。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.10 FR 16608861.沿纵向方向(X)流动的第一流体与第二流体之间的热交换器(1)，所述交换器(1)包括：-两个平行的板(6)，所述两个平行的板彼此远离，以便限定出用于使所述第一流体循环的通道(7)；-翅片(9)的至少一个第一排和一个第二排(8a，8b)，所述翅片的至少一个第一排和一个第二排被垂直地布置在所述板(6)之间，所述第一排和第二排(8a，8b)纵向地延伸，所述第一排(8a)的翅片(9)相对于所述第二排(8b)的翅片(9)优选地以交错的排的方式被布置，每个翅片(9)由第一边缘(10)和第二边缘(11)纵向地界定，所述第一边缘(10)在所述第一边缘的每个端部包括与对应的板(6)连接的连接区域(12a，12b)；其特征在于，所述第一边缘(10)的所述连接区域(12a，12b)在垂直于所述板(6)并且与所述方向(X)平行的平面(P)中分别相对于所述板(6)的法线(N)倾斜角度(A)和角度(B)，所述翅片(9)中的每一个的所述第一边缘(10)和所述第二边缘(11)在所述平面(P)中具有相同的轮廓。2.根据权利要求1所述的交换器，其特征在于，该角度(A)等于所述角度(B)。3.根据前述权利要求中任一项所述的交换器，其特征在于，所述角度(A)和/或所述角度(B)大于4...

【专利技术属性】
技术研发人员：以法莱姆·图比安那，
申请(专利权)人：赛峰集团，
类型：发明
国别省市：法国,FR