用于涡轮发动机的逆流热交换器、涡轮发动机和用于制造该交换器的方法技术

一种用于涡轮发动机的逆流热交换器(1)，包括第一回路和第二回路，第一回路和第二回路分别被构造成接收第一气流(10)和第二气流(20)，每个回路具有次级入口歧管、交换部件和次级出口歧管(13)；第一回路和第二回路的交换部件由交换壁来界定，交换壁被构造成在第一方向(X)上引导第一气流(10)和第二气流(20)；并且其中第一回路的次级入口歧管和次级出口歧管(13)在基本上垂直于第一方向(X)的第二方向(Y)上延伸，并且开口于交换器(1)的一个同一面上。上。上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于涡轮发动机的逆流热交换器、涡轮发动机和用于制造该交换器的方法


[0001]本
技术实现思路
涉及用于涡轮发动机的气体
‑
气体热交换器，特别是逆流热交换器。

技术介绍

[0002]已知用于涡轮发动机的逆流气体
‑
气体热交换器使得可以通过离开低压涡轮的主要流路的气体来加热离开高压压缩机的主要流路的气体，使得可以供应航空器机舱的环境控制系统，或者使得可以将航空器的不同系统维持在其操作温度范围内，例如确保符合机械容差值。
[0003]然而，希望提高效率和可靠性和/或减小这种类型的交换器的体积。

技术实现思路

[0004]本
技术实现思路
的目的是至少部分地解决这些缺点。
[0005]为此目的，本
技术实现思路
涉及一种用于涡轮发动机的逆流热交换器，其包括第一回路和第二回路，第一回路和第二回路分别被构造成接收第一气流和第二气流，每个回路包括次级入口歧管、交换部件和次级出口歧管；第一回路和第二回路的交换部件由交换壁来界定，交换壁被构造成沿着第一方向引导第一气流和第二气流；并且第一回路的次级入口歧管和次级出口歧管沿着与第一方向基本上垂直的第二方向延伸，并且开口于交换器的同一面上。
[0006]应当理解，第一回路和/或第二回路可以包括多于一个次级入口歧管和/或多于一个次级出口歧管。
[0007]由于交换器的结构具有第一回路，其具有开口于交换器的同一面上的次级入口和出口歧管，所以可以制造更容易合并到涡轮发动机中的更紧凑的交换器。这也使得可以减少交换器的前表面以及交换长度，并且因此在给定的性能水平下减少交换器的重量和体积。
[0008]在某些实施例中，热交换器沿着空间的三个维度具有基本上相等的维度，这使得可以通过减少回路的长度和通过减少边缘效应来限制负载损失。这也使得可以改进气流流动的均匀性，此外这可以被体现为两个回路之间的交换级数的减少，因此降低了气体分布不良的风险。最后，对于给定的性能，热气流和冷气流的更均匀分布可以改善交换器的热机械阻力。
[0009]应当理解，由于第一气流和第二气流沿着第一方向被引导，所以交换器是逆流交换器。还应当理解，由于第一流沿着第一方向被引导，所以第一流沿着第一方向经由第一面进入到交换部件中并且经由与第一面相对的第二面离开交换部件，交换部件被夹在第一面和第二面之间。相反地，第二流经由交换部件的第二面进入并经由第一面离开。
[0010]此外，该结构特别适用于增材制造，例如通过粉末床选择性熔化。
[0011]作为非限制性示例，第一回路可以包括至少两个次级入口歧管和至少两个次级出
口歧管。
[0012]在某些实施例中，第一回路的次级入口歧管和次级出口歧管分别开口于主入口歧管和主出口歧管中。
[0013]这些主入口和出口歧管使得可以分别将第一气流朝向次级入口歧管分配，并从次级出口歧管收集第一气流。
[0014]在某些实施例中，第一回路至少包括第二次级入口歧管和/或第二次级出口歧管，主入口歧管和主出口歧管之中的主对应歧管包括主要管道和在主要管道中汇合的至少两个辅助管道，每个次级入口歧管和/或每个次级出口歧管连接到辅助管道。
[0015]多个次级入口或出口歧管允许更好地控制第一回路中的第一气流，进一步改善流动的均匀性并因此改善交换器的热机械阻力。
[0016]在某些实施例中，第一回路的次级入口和/或出口歧管中的至少一个可以具有与其他次级歧管不同的截面。次级入口或出口歧管也可以被安置成使得至少两个相邻的次级收集器具有与其他次级歧管之间的间距不同的间距。
[0017]对次级歧管的间距和截面的控制允许附加地控制交换器中的流的流动均匀性和交换器的热机械阻力。
[0018]在某些实施例中，第二回路包括至少一个次级入口歧管和/或一个第二次级出口歧管。
[0019]多个次级入口或出口歧管允许更好地控制通过第二回路的第二气流，从而进一步改善流动的均匀性并且因此改善交换器的热机械阻力。
[0020]在某些实施例中，第一回路包括多个次级入口歧管和多个次级出口歧管，其被构造成使得至少一个次级入口歧管与至少两个次级出口歧管连通。
[0021]该结构使得可以优化第一回路内的第一气流的循环。
[0022]在某些实施例中，第二回路包括多个次级入口歧管和多个次级出口歧管，其被配置成使得至少一个次级入口歧管与至少两个次级出口歧管连通。
[0023]该结构使得可以优化第二回路内的第二气流的循环。
[0024]在某些实施例中，第二回路的次级入口歧管和次级出口歧管分别被构造成使得在第二回路的入口和出口处的第二气流的流动方向基本上沿着第一方向。
[0025]维持第二回路的流动方向基本上沿着第一方向使得可以减少穿过交换器的第二气流的负载损失。
[0026]在某些实施例中，第二回路的次级入口和出口歧管中的至少一个在沿着与第二方向正交的平面的截面中具有V形截面。
[0027]该V形截面使得可以改善第二气流在交换部件中的分布和交换部件的第二气流的收集，同时减少负载损失。
[0028]在某些实施例中，第一回路的次级入口和出口歧管中的至少一个在沿着与第二方向正交的平面的截面中具有V形截面。
[0029]该V形截面使得可以改善第一气流在交换部件中的分布和交换部件的第一气流的收集，同时减少负载损失。
[0030]在某些实施例中，V形部分的壁与第一方向具有小于45
°
的角度，优选地小于30
°
。
[0031]这样的角度使得可以限制第二气流在交换壁的入口和出口处的偏转，并且与具有
接近90
°
的角度的已知解决方案相比可以减少负载损失。
[0032]在某些实施例中，交换壁包括翅片。
[0033]翅片使得可以增加交换表面并且因此改善交换器的性能。此外，翅片允许更好地控制交换部件内的气流，并且因此进一步改善气体的分布。在高压气流的情况下，翅片还改善了交换的热机械阻力。
[0034]本
技术实现思路
还涉及包括如前文所限定的交换器的涡轮喷气发动机。
[0035]在某些实施例中，第一回路连接到压缩机，并且第二回路连接到涡轮。
[0036]配备有这种交换器的涡轮喷气发动机具有从涡轮中的气体(燃烧后)中提取热量以将其传递给压缩机中的气体(燃烧前)的优点，从而提高燃烧温度，并且因此提高涡轮喷气发动机的热效率。
[0037]本
技术实现思路
还涉及一种用于制造如前文所限定的交换器的方法，该交换器通过包括至少一个粉末床增材制造步骤的制造方法来生产。
[0038]由于气体
‑
气体热交换器是通过增材制造方法(例如粉末床激光熔化方法)生产的，所以可以使逆流热交换器的形状适应于涡轮发动机中可用的空间的体积和形状。特别地，这种热交换器的结构允许通过限制对支撑部件的依赖来通过增材制造进行设计。此外，与传统的钎焊制造方法相比，这种制造方法更容易实现。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于涡轮发动机的逆流热交换器(1)，包括：第一回路和第二回路，所述第一回路和所述第二回路分别被构造成接收第一气流(10)和第二气流(20)，每个回路包括次级入口歧管(11，21)、交换部件(12，22)和次级出口歧管(13，23)，其特征在于：第一回路和第二回路的交换部件(12，22)由交换壁(30)来界定，交换壁(30)被构造成沿着第一方向(X)引导第一气流(10)和第二气流(20)；以及第一回路的次级入口歧管(11)和次级出口歧管(13)沿着与第一方向(X)基本上垂直的第二方向(Y)延伸，并且开口于交换器(1)的同一面上。2.根据权利要求1所述的热交换器(1)，其中第一回路的次级入口歧管(11)和次级出口歧管(13)分别开口于主入口歧管(14)和主出口歧管(17)中。3.根据权利要求2所述的热交换器(1)，至少包括第二次级入口歧管(11)和/或第二次级出口歧管(13)，主入口歧管(14)和主出口歧管(17)之中的主对应歧管包括主要管道(15，18)和在主要管道(15，18)中汇合的至少两个辅助管道(16，19)，每个次级入口歧管(11)和/或每个次级出口歧管(13)连接到辅助管道(16，19)。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃弗雷姆，
申请(专利权)人：赛峰集团，
类型：发明
国别省市：