[发明专利]管状阵列热交换器

说明书

提供了一种管状阵列热交换器及其制造方法。热交换器包括在管入口和管出口之间延伸的多个管。入口歧管包括限定入口仓室的内壁和外壁，以及在内壁和外壁之间延伸以将入口仓室分成多个流体通路的一个或多个挡板，多个流体通路中的每一个在入口仓室和管入口中的相应一个之间延伸。管、入口歧管和与入口歧管相同的出口歧管作为单个整体构件制造。

联邦政府研究声明

本发明是在美国国防部授予的合同第FA8650-15-D-2501号下利用政府支持进行的。政府对本发明有一定权利。

技术领域

本主题大体上涉及热交换器，且更具体地涉及具有改进的热传递能力和结构刚性的增材制造的热交换器。

背景技术

热交换器可与燃气涡轮发动机结合使用，以用于在一种或多种流体之间传递热。例如，相对高温度下的第一流体可传递穿过第一通路，而相对低温度下的第二流体可传递穿过第二通路。第一通路和第二通路可热接触或紧邻，从而允许热从第一流体传递至第二流体。因此，第一流体的温度可降低，且第二流体的温度可升高。

常规热交换器包括大量流体通路，每个流体通路使用板、条、箔片、翅片、歧管等的一些组合来形成。这些部分中的每一个必须独立地定位、定向和连接到支撑结构上，例如，经由钎焊、焊接或另一连结方法。与组装此热交换器相关联的制造时间和成本很高，且流体通路之间的流体泄漏或大体上来自热交换器的流体泄漏的可能性由于形成的连结数而增大。此外，制造约束限制了热交换流体通路的数量、尺寸和构造以及其中包括的特征。

因此，具有改进的热交换器的燃气涡轮发动机将是有用的。更确切地说，更容易制造并且包括用于改进热和结构性能的特征的用于燃气涡轮发动机的热交换器将是特别有益的。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下描述中阐明，或可从描述中清楚，或可通过实践本发明学习到。

在本公开的一个示例性实施例中，提供了一种热交换器。热交换器限定中心线和垂直于中心线的径向方向。热交换器包括入口歧管，入口歧管包括内壁和外壁，内壁和外壁限定入口仓室。一个或多个挡板基本上沿径向方向在内壁和外壁之间延伸以将入口仓室分成沿周向方向间隔开的多个流体通路。

在本公开的另一示例性方面，提供了一种用于热交换器的入口歧管。入口歧管包括限定入口仓室的内壁和外壁。一个或多个挡板基本上沿径向方向在内壁和外壁之间延伸以将入口仓室分成多个流体通路。

在本公开的又一示例性方面，提供了一种制造热交换器的方法。该方法包括在增材制造机器的床上沉积添加材料层，并将来自能量源的能量引导到添加材料层上以熔合添加材料的一部分并形成入口歧管。入口歧管包括限定入口仓室的内壁和外壁以及一个或多个挡板，该一个或多个挡板基本上沿径向方向在内壁和外壁之间延伸以将入口仓室分成多个流体通路。

本发明的这些及其它特征、方面和优点将参照以下描述和所附权利要求书变得更好理解。并入且构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，且连同描述用于阐释本发明的原理。

附图说明

包括针对本领域的普通技术人员的其最佳模式的本发明的完整且充分的公开在参照附图的说明书中阐明。

图1为根据本主题的各种实施例的示例性燃气涡轮发动机的示意性截面视图。

图2提供了根据本主题的示例性实施例的可在图1的示例性燃气涡轮发动机中使用的增材制造的热交换器的透视图。

图3提供了图2的示例性热交换器的侧视图。

图4提供了沿图3的线4-4截取的图2的示例性热交换器的截面视图。

图5提供了根据本主题的另一个示例性实施例的可在图1的示例性燃气涡轮发动机中使用的增材制造的热交换器的透视图。