冲压空气热交换器的制作方法

背景技术：

本文所公开的主题涉及热交换器，并且更具体地说，涉及用于向飞机的电力电子器件冷却系统(pecs)提供充分冷却能力的热交换器。

通常，由电力电子器件冷却系统(pecs)来冷却飞机的电力电子器件。某些飞机配置可能无法提供合适的热交换器位置或热交换器能力来满足电力电子器件冷却需求。期望使用可以提供足够冷却能力的热交换器。

技术实现要素：

根据一个实施方案，在冲压空气流与液体流之间交换热量的热交换器包括引导空气的多个冲压空气层，其中每个冲压空气层是单通道层，所述单通道层包括利用冲压空气流处于流体连通的多个冲压空气翅片；以及多个液体通道层，其中每个液体通道层是五通道层，所述五通道层包括利用液体流处于流体连通的多个液体通道翅片，并且所述多个液体通道层中的每个设置成邻近多个冲压空气层中的至少一个冲压空气层。

根据一个实施方案，电力电子器件冷却系统包括在冲压空气流与液体流之间交换热量的热交换器，所述热交换器包括引导空气的多个冲压空气层，其中每个冲压空气层是单通道层，所述单通道层包括利用冲压空气流处于流体连通的多个冲压空气翅片；以及多个液体通道层，其中每个液体通道层是五通道层，所述五通道层包括利用液体流处于流体连通的多个液体通道翅片，并且所述多个液体通道层中的每个设置成邻近多个冲压空气层中的至少一个冲压空气层。

以上描述的实施方案的技术功能包括多个冲压空气层，其中每个冲压空气层是单通道层，所述单通道层包括利用冲压空气流处于流体连通的多个冲压空气翅片；以及多个液体通道层，其中每个液体通道层是五通道层，所述五通道层包括利用液体流处于流体连通的多个液体通道翅片，并且所述多个液体通道层中的每个设置成邻近多个冲压空气层中的至少一个冲压空气层。

实施方案的其他方面、特征和技术将从以下结合附图进行的描述变得更加显而易见。

附图说明

本公开的主题在本说明书的结束处的权利要求书中特别指出并且明确要求保护。实施方案的上述和其他特征以及优点自以下结合附图进行的详细描述显而易见，在附图中，相同元件在附图中被相同地编号，在附图中：

图1是与电力电子器件冷却系统一起使用的热交换器的一个实施方案的等轴视图；

图2是与图1的热交换器一起使用的热交换器芯的一个实施方案的等轴视图；

图3是图2的热交换器芯的局部分解视图；

图4a是图2的热交换器芯的液体通道层的正视图；

图4b是图4a的液体通道层的局部等轴视图；

图5是通过图4a的液体通道层的液体流动路径的图示；

图6a是图2的热交换器芯的冲压空气层的正视图；并且

图6b是图6a的冲压空气层的局部等轴视图。

具体实施方式

现在参考附图，图1示出热交换器100。在示出的实施方案中，热交换器100包括芯110、液体入口122、液体出口120和凸缘130。热交换器100可以与电力电子器件冷却系统(pecs)一同使用，以向将被冷却的电力电子器件提供充分的冷却能力。在某些实施方案中，热交换器100可以设置在飞机的未加压区中，并且进一步地可以被旋转以用于左手或右手安装。有利地，热交换器100可以替换其他热交换器，诸如前舱室空气调节热交换器。在示出的实施方案中，热交换器100可以利用五通道逆流液体(丙二醇)回路来提供充分的冷却能力。另外，热交换器100的尺寸可以被设计用于满足期望位置内的适当安装、结构要求，并且向环境控制系统硬件提供结构支撑。

在示出的实施方案中，热交换器100的元件可以通过钎焊、焊接或任何其他合适的附接方法来附接。热交换器100的元件可以由铝形成。在示出的实施方案中，液体入口122将液体冷却剂流提供到芯110的液体层。在液体流的热量利用通过芯110的冲压空气层的冲压空气流被传递之后，液体出口120将液体冷却剂流引导到pecs系统的其余部分。在示出的实施方案中，凸缘130通过焊接或钎焊附接到芯110，并且可以将冲压空气流引导到芯110并且进一步地向芯110提供保护和结构支撑以及提供附接点。

参考图2和图3，示出了芯110。在示出的实施方案中，芯110包括端板112、分隔板113、冲压层114和液体层116。在示出的实施方案中，穿过液体层116的液体的热量被移除到穿过冲压层114的空气流。在示出的实施方案中，芯110提供在冲压层114中的空气流与液体层116中的液体流之间的交错流。在示出的实施方案中，从外部冲压空气接收的空气流被引导到芯110。在示出的实施方案中，端板112向芯110提供结构支撑并且进一步地向芯110提供保护。在示出的实施方案中，分隔板113有助于或以其他方式允许冲压层114与液体层116之间的热连通和热传递。另外，分隔板113保护冲压层114和液体层116的翅片。此外，分隔板113可向芯110提供结构支撑。

参考图4a、图4b和图5，示出了液体层116。在示出的实施方案中，液体层116包括入口141、出口140、封闭条142、塞条翅片(tentfin)144和翅片149。在示出的实施方案中，每个液体层116提供五通道液体流动路径。在示出的实施方案中，芯110包括54个液体层116，所述液体层116各自与冲压空气层116邻近地设置。在某些实施方案中，芯110可以包括52个至56个液体层116。

在示出的实施方案中，从流体入口122接收冷却剂进而被接收在流体层入口141内。冷却剂可以是任何合适的冷却剂，包括但不限于丙二醇。随着流体流被接收，流体流动通过翅片149并且由翅片149引导。

在示出的实施方案中，翅片149可以引导流动并且传递来自液体层116内的液体的热量。在示出的实施方案中，翅片149的翅片高度是0.058英寸，而在其他实施方案中，翅片高度可以在0.048英寸至0.068英寸的范围内。在示出的实施方案中，翅片149的翅片密度为每英寸12个翅片，而在其他实施方案中，翅片密度可以在每英寸10个翅片至每英寸14个翅片的范围内。在示出的实施方案中，翅片149的翅片厚度为0.003英寸，而在其他实施方案中，翅片厚度可以在0.002英寸至0.004英寸的范围内。在示出的实施方案中，翅片149是褶皱型翅片。

如图5最佳所示，翅片149可以引导五个通道中的液体流通过液体层116从液体入口141到液体出口140。为了引导液体层116内的液体流，封闭条142可以被用来引导流体流并且向液体层116提供结构刚度。在示出的实施方案中，塞条翅片144可以引导流体流从一个方向到另一个方向以开始下一个通道。有利地，液体层116的五通道回路允许增强的热传递。流体流可以是与冲压空气层114的冲压空气流的交错流。在示出的实施方案中，总的流动长度为14.7英寸，而在其他实施方案中，流动长度可以在13.7英寸至15.7英寸的范围内。在示出的实施方案中，流体从出口140流出到出口120。

在操作期间，液体层116可在以下操作条件内操作。在正常操作期间，最大的正常压力(psig)是70℉时的200.46psig。最大温度(℉)是182.70psig时的185℉。最大流速(ppm)是177.4psig和185℉时的285.1lbm/min。

在最多单个故障状况期间，最大压力(psig)是150℉时的254psig。最大温度是233psig时的185℉。最大流速(ppm)是228psig和185℉时的285.1lbm/min。环境温度范围(℉，最小和最大)是-40℉至185℉。

参考图6a和图6b，示出了冲压空气层114。在示出的实施方案中，冲压空气层114包括封闭条150、防护翅片151和冲压空气翅片152。在示出的实施方案中，每个冲压空气层114提供单通道冲压空气流动路径。在示出的实施方案中，芯110包括在液体层116之间交替的55个冲压空气层114。在某些实施方案中，芯110可以包括53个至57个冲压空气层114。

在示出的实施方案中，冲压空气流可以从一个防护翅片151侧面进入、通过具有翅片主体159的规律的冲压空气翅片152并且通过相对的防护翅片151离开。在某些实施方案中，空气可以由凸缘130引导。

在示出的实施方案中，防护翅片151和冲压空气翅片152可共同作用，以引导流动并且将热量传递到冲压空气层114内的空气流。在示出的实施方案中，防护翅片151用来保护冲压空气层114的边缘，同时提供结构支撑。在示出的实施方案中，防护翅片151具有直的形状。在示出的实施方案中，防护翅片151的翅片高度为0.500英寸，而在其他实施方案中，翅片高度可以在0.400英寸至0.600英寸的范围内。在示出的实施方案中，防护翅片151的翅片密度为每英寸9个翅片，而在其他实施方案中，翅片密度可以在每英寸7个翅片至每英寸11个翅片的范围内。在示出的实施方案中，防护翅片151的翅片厚度为0.012英寸，而在其他实施方案中，翅片厚度可以在0.011英寸至0.013英寸的范围内。在示出的实施方案中，防护翅片151的每个部分的流动长度为每侧0.25英寸或总长0.50英寸。

在示出的实施方案中，冲压空气翅片152是褶皱型翅片，具有翅片主体159。在示出的实施方案中，冲压空气翅片152的翅片高度为0.500英寸，而在其他实施方案中，翅片高度可以在0.400英寸至0.600英寸的范围内。在示出的实施方案中，冲压空气翅片152的翅片密度为每英寸24个翅片，而在其他实施方案中，翅片密度可以在每英寸22个翅片至每英寸26个翅片的范围内。在示出的实施方案中，冲压空气翅片152的翅片厚度为0.003英寸，而在其他实施方案中，翅片厚度可以在0.002英寸至0.004英寸的范围内。在示出的实施方案中，冲压空气翅片152内的流动长度为6.8英寸，而在其他实施方案中，流动长度可以在5.8英寸至7.8英寸的范围内。在某些实施方案中，总的冲压空气流长度为7.3英寸。

在示出的实施方案中，冲压空气层114可以接收所指示方向的空气流。为了引导冲压空气层114内的流动，封闭条150引导空气流并且向冲压空气层114提供结构刚度。有利地，冲压空气层114可被取向成使得空气流是与液体层116的液体流的交错流。

在操作期间，冲压空气层114可在以下操作条件内操作。在正常操作期间，最大的正常压力(psig)是140.1℉时的2.35psig。最大温度(℉)是2.35psig时的140.1℉。最大流速(ppm)是2.35psig和140.1℉时的750.6lbm/min。

在最多单个故障状况期间，最大压力(psig)是144.3℉时的2.86psig。最大温度(℉)是2.86psig时的144.3℉。最大流速(ppm)是2.86psig和132.6℉时的800.3lbm/min。环境温度范围(℉，最小和最大)为-40℉至185℉。

有利地，液体层116和空气层114的交错流配置和布置允许液体与空气之间的热传递。液体冷却剂的热量可以有效地被从液体移除并且传递到空气以允许有效的pecs操作。

本文所使用的术语仅用于描述特定实施方案的目的，并且不意图为对实施方案的限制。虽然对本实施方案的描述已出于例示和描述目的被呈现，但并不意图为详尽的或限于所公开形式的实施方案。在不脱离实施方案的范围和精神的情况下，本领域普通技术人员将明白未在此描述的许多修改、变化、改变、置换或等效布置。另外，虽然已描述了各种实施方案，但应理解，方面可包括所描述实施方案中的仅一些。因此，实施方案不应被视为受先前描述限制，而是仅受所附权利要求书的范围限制。