[发明专利]整体矩阵式管热交换器

说明书

一种用于燃气涡轮发动机(10)的交叉流热交换器(40)，其可用于将热从一个流体流(46)传递至第二独立的流体流(48)，其中，流体流中的一个具有高差异入口压力和温度。热交换器具有可靠的构造，以在单个爆裂导管事件期间阻止流体流的混合。

相关申请的交叉引用

本PCT实用申请请求享有具有美国专利申请序列号No. 61/905,511的题为“Monolithic Tube-In Matrix Heat Exchanger”且具有2013年11月18日的提交日期的当前未决的临时申请的优先权和权益，该临时申请的所有内容通过引用而并入本文中。

技术领域

本实施例大体上涉及与燃气涡轮发动机一起使用的热交换器。更具体而言，但不作为限制，本实施例涉及整体矩阵式管热交换器(monolithic tube-in matrix heatexchanger)，其提供可靠且冗余的泄漏封闭，同时允许多个管流动回路之间的热传递。

背景技术

在燃气涡轮发动机中，空气在压缩机中加压，且在燃烧器中与燃料混合，以用于生成热燃烧气体，该热燃烧气体向下游流过涡轮级。典型的燃气涡轮发动机大体上具有前端和后端，其中其若干核心或推进构件轴向地定位在其间。空气入口或进口位于燃气涡轮发动机的前端处。朝后端移动，进口后面依次跟着压缩机、燃烧室、和涡轮。本领域技术人员将容易清楚的是，附加的构件也可包括在发动机中，诸如，例如低压和高压压缩机、和低压和高压涡轮。然而，这不是穷举的列表。在典型的涡轮螺旋桨燃气涡轮发动机飞行器中，涡轮级从燃烧气体提取能量，以使涡轮螺旋桨转动。在一些实施例中，推进器可在一些飞机的情况下对一个或更多个涡轮螺旋桨(此后称为“涡轮螺旋桨”)供能。在备选实施例中，推进器可驱动作为转子而实现的一个或更多个涡轮螺旋桨，以用于直升机的操作。

在操作期间，大量的热由高压压缩机生成，该高压压缩机生成高温流。可能需要管理发动机内的热生成，以便不使发动机温度升高到不可接受的水平，这可导致发动机故障。这样做的一个方法是通过使用放出空气来冷却构件。然而，还可能需要在此种放出空气冷却其他发动机构件之前控制压缩机排出空气的温度。

为了冷却高压和高温压缩机排出空气，已尝试使用双壁热交换器。然而，此种尝试并未如所期望的那样成功。在使用此种热交换器期间已注意到各种不足，其中一个放出流回路同时在高温和高压下操作。由于由包绕内壁或流管的外壁形成的空隙，故此种双壁交换器的热传递或热有效性略微有限。此外，独立的流体流可在发生结构故障时混合。增加所需故障的数目以便具有流体的所得非期望混合将是合乎需要的。

此外，备选类型的冷却器(例如，板翅片冷却器)易遭受剥离故障。

将期望的是提供用于两个或更多个流体流保持独立的热交换器。还将期望的是通过增加此种故障所需的路径的数目来降低因热交换器中的故障引起的流体流混合的可能性。此外，将期望的是例如与双壁热交换器相比改善热交换器的导热率。还将期望的是提供一种热交换器，其满足这些和其他目标，且可通过添加制造(三维打印)技术制成。

在本说明书的背景技术部分中包括的信息，包括在本文种引用的任何参照及其任何描述或论述，仅是出于技术参照目的而包括的，且不应看作是用来界定本实施例的范围的主题。

发明内容

根据本实施例，提供了一种用于燃气涡轮发动机的交叉流热交换器。热交换器可用于将热从一个流体流传递至第二独立的流体流，其中，流体流中的一个具有高差异入口压力和温度。热交换器可具有可靠的构造，以在单个爆裂导管事件期间阻止流体流的混合。热交换器可以以各种方式期望地构造，包括但不限于添加制造技术。