波状外形的，使得穿过芯部90的流动路径120可以是非均匀的，并且可包括非均匀流动通道124。S卩，每个流动通道124在流动面积方面可相对于沿在正面104和背面106之间的每个流动通道124的长度的距离变化。例如，相对较小弧半径的流动通道124的流动面积可以是与相对较大弧半径的流动通道124的流动面积不同的流动面积，使得穿过流动路径120的总流动面积横跨流动路径120平衡(图7)。
[0060]芯部90的内部几何结构120也可以经由增材制造定制，以使应力平衡并且定制增材制造换热器64，以适应例如最大结构负载或最大热容量。S卩，由于加工成本以及折叠均匀换热表面，然后将表面有效钎焊在一起的能力，换热器制造的常规方法对流动通道和结构特征可具有相对有限的变化潜能。
[0061]增材制造工艺有利于可唯一定制基于热传递要求的几何结构以自始至终使应力水平平衡，并且由此优化选择用于该单元的材料的寿命容量的方法。例如，翅片密度、厚度和类型可自始至终变化，以使应力相对于热负载平衡。对于最大结构负载，内部几何结构120可包括例如盒子、蜂窝结构、三角形或其他承重类型结构，而对于最大热容量，内部几何结构120可包括例如提供显著表面积的薄表面。由局部改变几何结构而不是全部改变几何结构的增材制造提供的集中方法将减少可增加成本和重量的过度设计。
[0062]参照图8，入口整流罩96和出口整流罩98可符合优化设计整合工艺诸如计算流体动力学模型增材制造，以提供可减少管道式换热器系统62的总体尺寸和重量的理想的低损耗空气动力学整流罩。
[0063]在另一个公开的非限制性实施例中，入口整流罩96和/或出口整流罩98可整体或部分地由有利于从芯部90进行热传递的材料增材制造。入口整流罩96和出口整流罩98提供显著表面积以有利于热传递，并且由此作为有效的散热片工作以进一步增加换热器64的表面积，而不考虑换热器芯部90是增材制造还是常规制造。结合波状外形增材制造技术，可以实现理想的机舱空气动力学线，而无需由于当前制造限制进行折中。
[0064]在一个公开的非限制性实施例中，入口整流罩96和/或出口整流罩98的至少一个表面130 (也在图9中示出)可以增材制造为芯部90、框架92和/或安装布置94的延伸部，以有利于从芯部90进行热传递。表面130是波状外形的，以符合入口整流罩96和/或出口整流罩98的空气动力学线，从而沿管道100有效地输送气流，但可以由与入口整流罩96和/或出口整流罩98的其余部分的材料不同的材料制造。替代地，入口整流罩96和/或出口整流罩98完全由有利于此类热传递的材料增材制造。S卩，入口整流罩96和/或出口整流罩98可以整体或部分地由与机舱组件66的材料不同的材料制造。
[0065]在另一个公开的非限制性实施例中，所述至少一个表面130是换热器芯部140的表面，诸如具有用于热传递的相对大表面积和流体流动通道的多个薄的、略微分开的板的增材制造板式换热器。即，换热器芯部140被增材制造，使得表面130是波状外形的，以符合入口整流罩96和/或出口整流罩98的空气动力学线。应当理解，至少一个表面130可以包括山形、浅凹或其他模式以有利于热传递以及气流控制。
[0066]减少的压力损耗允许管道式换热器系统62的总体尺寸减小，以有利于例如理想的机舱航空曲线。由于减小的系统尺寸也可以实现成本减少。
[0067]除非本文另外指出或上下文明确矛盾，否则在本说明书上下文中(特别是在随附权利要求书的上下文中)所使用的术语“一”、“一个”、“该”和类似表述被解释为涵盖单数和复数两者。与数量结合使用的修饰语“约”包括所述的数值并且具有上下文所规定的含义(例如，其包括与具体数量的测量相关联的误差程度)。本文所公开的所有范围均包括端点，并且该端点彼此进行独立组合。应当理解，相对位置术语诸如“向前”、“向后”、“上部”、“下部”、“上方”、“下方”等是以交通工具的正常工作姿态作为参考的，而不应被认为是以其他方式进行限制。
[0068]虽然不同的非限制性实施例具有具体例示的部件，但本发明实施例不限于那些特定组合。可以结合来自其他非限制性实施例中任何一个的特征或部件使用来自非限制性实施例中任何一个的部件或特征中的一些。
[0069]应当理解，相似附图标号在贯穿若干附图中识别对应或类似元件。也应当理解，虽然在例示实施例中公开了特定部件布置，但其他布置也将从其中获益。
[0070]虽然示出、描述和要求保护特定步骤顺序，但应当理解，这些步骤可以以任何次序执行、分开或组合，并且仍将从本公开获益。
[0071]前面的描述是示例性的而非由其内的限制因素所限定。各种非限制性实施例在本文中被公开，然而，本领域的普通技术人员将认识到到根据以上教导的各种修改和变化将落在随附权利要求书的范围内。因此，应当理解，在随附权利要求书的范围之内，本公开可以与所具体描述不同的方式实践。出于该原因，随附权利要求书应当被研究以确定真实范围和内容。
【主权项】
1.一种用于燃气涡轮发动机的管道式换热器系统，其包括: 换热器芯部；以及 与所述换热器连通的整流罩，所述整流罩包括增材制造的表面。2.根据权利要求1所述的管道式换热器系统，其中所述增材制造的表面由有利于热传递的材料制造。3.根据权利要求2所述的管道式换热器系统，其中所述增材制造的表面为至少部分弧形的。4.根据权利要求1所述的管道式换热器系统，其中所述增材制造的表面是所述芯部的延伸部。5.根据权利要求1所述的管道式换热器系统，其中所述增材制造的表面是至少部分地支撑所述芯部的框架的延伸部。6.根据权利要求5所述的管道式换热器系统，其中所述增材制造的表面是用于所述框架的安装布置的延伸部。7.根据权利要求1所述的管道式换热器系统，其中所述芯部是增材制造的。8.根据权利要求7所述的管道式换热器系统，其中所述芯部的正面为非平面的，并且所述芯部为至少部分弧形的。9.根据权利要求8所述的管道式换热器系统，其中所述芯部的所述正面为波状外形的，使得进入所述芯部的气流在整个所述正面上大体垂直于所述正面。10.根据权利要求9所述的管道式换热器系统，其中所述芯部的所述正面延伸到其内定位有所述芯部的管道的入口扩散区域中，所述管道与所述整流罩连通。11.根据权利要求8所述的管道式换热器系统，其中所述芯部的所述正面相对于所述整流罩为波状外形的。12.根据权利要求1所述的管道式换热器系统，其中所述芯部的背面为非平面的，并且所述芯部为至少部分弧形的。13.根据权利要求12所述的管道式换热器系统，其中所述芯部的所述背面为波状外形的，使得离开所述芯部的气流在整个所述背面上大体垂直于所述背面。14.根据权利要求13所述的管道式换热器系统，其中所述芯部的所述背面延伸到其内定位有所述芯部的管道的出口收缩区域中，所述管道与所述整流罩连通。15.一种用于燃气涡轮发动机的管道式换热器系统，其包括: 换热器芯部； 在所述换热器芯部上游并且与所述换热器芯部连通的增材制造的入口整流罩；以及 在所述换热器芯部的下游并且与所述换热器芯部连通的增材制造的出口整流罩。16.根据权利要求15所述的管道式换热器系统，其中与等同热容量的“砖”状换热器相比较，所述增材制造的换热器芯部使所述增材制造的换热器芯部的体积减少约15-20%。17.根据权利要求15所述的管道式换热器系统，其中所述增材制造的换热器芯部相对于所述增材制造的入口整流罩和所述增材制造的出口整流罩为波状外形的。18.—种制造用于燃气涡轮发动机的管道式换热器系统的整流罩的方法，其包括: 增材制造整流罩，以提供所述整流罩的至少一个表面，所述至少一个表面由有利于热传递的材料制造。19.根据权利要求18所述的方法，其中所述至少一个表面作为换热器工作。20.根据权利要求18所述的方法，其中所述至少一个表面由作为散热片工作的材料增材制造。
【专利摘要】一种用于燃气涡轮发动机的管道式换热器系统包括具有波状外形的外部几何结构和/或内部几何结构的增材制造换热器芯部。增材制造用于燃气涡轮发动机的换热器的方法包括增材制造换热器的芯部，以设定局部表面积对流动面积的比率，从而控制沿所述芯部的每单位长度的压降。
【IPC分类】F28F9/00, F02C7/00, F02C7/12
【公开号】CN105525992
【申请号】CN201510684393
【发明人】J.T.施米茨
【申请人】联合工艺公司
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2015年10月20日
【公告号】EP3012443A1, US20160108814