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換熱器組件的制作方法

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換熱器組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)一般地涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī),具體地涉及用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的換熱器組件。
【背景技術(shù)】
[0002]燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)通常包括進(jìn)口、風(fēng)扇、低壓和高壓壓縮機(jī)、燃燒器和至少一個(gè)渦輪。壓縮機(jī)壓縮空氣,空氣被輸送到燃燒器,在那里,其與燃料混合。混合物然后被點(diǎn)燃以產(chǎn)生熱的燃燒氣體。燃燒氣體被輸送到(一個(gè)或多個(gè))渦輪,其從燃燒氣體提取能量以便向(一個(gè)或多個(gè))壓縮機(jī)提供動(dòng)力以及產(chǎn)生有用功來(lái)推進(jìn)飛機(jī)飛行或者向諸如發(fā)電機(jī)的負(fù)載提供動(dòng)力。
[0003]在發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間,產(chǎn)生了大量的熱,其使發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的溫度升高到不可接受的水平。這些發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)必須被冷卻以提高它們的壽命和可靠性。一個(gè)例子是潤(rùn)滑系統(tǒng),其被用于促進(jìn)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的部件的潤(rùn)滑。潤(rùn)滑系統(tǒng)構(gòu)造成將潤(rùn)滑流體輸送到燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的各種軸承組件。在操作期間,熱被從兩個(gè)源傳遞到潤(rùn)滑流體:諸如集油槽中的軸承和密封件的部件的滑動(dòng)和滾動(dòng)摩擦所產(chǎn)生的熱,以及由于圍繞集油槽外殼的熱空氣而通過(guò)集油槽壁的熱傳導(dǎo)。
[0004]通常,換熱器是正方或立方形的,然而,由于渦輪機(jī)器部件和相關(guān)聯(lián)的機(jī)艙的形狀,許多安裝空間是具有彎曲表面的環(huán)形。由于新的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì),可用于換熱器的空間變小,并且許多這些空間是與多個(gè)部件共享的。
[0005]因此,需要一種改進(jìn)的用于換熱器組件的制造過(guò)程,其可被集成到減小的空間中,而不影響理想的空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在一個(gè)方面中,提供了一種換熱器組件。所述換熱器組件包括框架,所述框架包括非平坦外壁、非平坦內(nèi)壁,所述非平坦內(nèi)壁從所述非平坦外壁徑向向內(nèi)間隔(參照發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)軸線A),以在它們之間形成框架腔。所述框架還包括進(jìn)口側(cè),所述進(jìn)口側(cè)包括從中延伸通過(guò)的進(jìn)口通路。所述進(jìn)口側(cè)在所述非平坦外壁和所述非平坦內(nèi)壁之間延伸。所述框架還包括出口側(cè),所述出口側(cè)包括從中延伸通過(guò)的出口通路。所述出口側(cè)在所述非平坦外壁和所述非平坦內(nèi)壁之間延伸并且與所述進(jìn)口側(cè)相對(duì)。
[0007]所述換熱器組件還包括連續(xù)的非平坦核心,所述連續(xù)的非平坦核心布置在所述框架腔內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中,所述框架和所述連續(xù)的非平坦核心是使用增材制造技術(shù)形成的。
[0008]在一個(gè)實(shí)施例中,所述連續(xù)的非平坦核心包括至少一個(gè)非平坦通道,其中,所述非平坦通道與所述進(jìn)口通路和所述出口通路流動(dòng)連通。所述連續(xù)的非平坦核心還包括多個(gè)冷卻翅片,所述多個(gè)冷卻翅片操作性地聯(lián)接到所述至少一個(gè)非平坦通道。
[0009]在一個(gè)實(shí)施例中,所述換熱器組件還包括第一擴(kuò)散器,所述第一擴(kuò)散器包括第一擴(kuò)散器腔,布置在所述框架腔內(nèi),其中,所述第一擴(kuò)散器與所述連續(xù)的非平坦核心流動(dòng)連通。在一個(gè)實(shí)施例中,至少一個(gè)翼片布置在所述第一擴(kuò)散器腔內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中,所述第一擴(kuò)散器和所述至少一個(gè)翼片是使用增材制造技術(shù)形成的。
[0010]在一個(gè)實(shí)施例中,所述換熱器組件還包括第二擴(kuò)散器,所述第二擴(kuò)散器包括第二擴(kuò)散器腔,布置在所述框架腔內(nèi),其中,所述第二擴(kuò)散器與所述連續(xù)的非平坦核心流動(dòng)連通。在一個(gè)實(shí)施例中,至少一個(gè)翼片布置在所述第二擴(kuò)散器腔內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中,所述第二擴(kuò)散器和所述至少一個(gè)翼片是使用增材制造技術(shù)形成的。
[0011]在一個(gè)方面中,提供了一種制造換熱器組件的方法。所述方法包括步驟:產(chǎn)生所述換熱器組件的模型。
[0012]所述方法還包括步驟:實(shí)施增材制造過(guò)程以形成所述換熱器組件,其中,所述換熱器組件包括非平坦外壁、非平坦內(nèi)壁和連續(xù)的非平坦核心,所述非平坦內(nèi)壁從所述非平坦外壁徑向向內(nèi)間隔以在它們之間形成框架腔,所述連續(xù)的非平坦核心布置在所述框架腔內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中,實(shí)施所述增材制造過(guò)程包括將所述模型轉(zhuǎn)換成多個(gè)切片,每個(gè)切片限定所述換熱器組件的剖面層。
[0013]在一個(gè)實(shí)施例中,所述方法還包括形成進(jìn)口側(cè)和出口側(cè),所述進(jìn)口側(cè)在所述非平坦外壁和所述非平坦內(nèi)壁之間延伸,所述出口側(cè)在所述非平坦外壁和所述非平坦內(nèi)壁之間延伸并且與所述進(jìn)口側(cè)相對(duì),其中,進(jìn)口通路延伸通過(guò)所述進(jìn)口側(cè),并且出口通路延伸通過(guò)所述出口側(cè),并且其中,所述連續(xù)的非平坦核心與所述進(jìn)口通路和所述出口通路流動(dòng)連通。
[0014]在一個(gè)實(shí)施例中,所述方法還包括形成在所述連續(xù)的非平坦核心內(nèi)的至少一個(gè)非平坦通道,其中,所述至少一個(gè)非平坦通道與所述進(jìn)口通路和所述出口通路流動(dòng)連通,以及操作性地聯(lián)接到所述至少一個(gè)非平坦通道的多個(gè)冷卻翅片。在一個(gè)實(shí)施例中,所述方法還包括形成至少一個(gè)擴(kuò)散器,所述至少一個(gè)擴(kuò)散器包括擴(kuò)散器腔,布置在所述框架腔內(nèi),其中,所述至少一個(gè)擴(kuò)散器與所述連續(xù)的非平坦核心流動(dòng)連通。在一個(gè)實(shí)施例中,所述方法還包括形成布置在所述擴(kuò)散器腔內(nèi)的至少一個(gè)第一翼片。
[0015]前述特征和元件可以不具排他性地以各種組合方式進(jìn)行組合,除非另有明確指示??紤]到以下描述和附圖,這些特征和元件及其操作將會(huì)變得明顯。然而,應(yīng)當(dāng)理解的是以下描述和附圖意圖本質(zhì)上是示例性的而非限制性的。
[0016]還公開(kāi)了其它實(shí)施例。
【附圖說(shuō)明】
[0017]通過(guò)參照本公開(kāi)的各種示例性實(shí)施例的以下描述并結(jié)合附圖,本文所包含的實(shí)施例及其它特征、優(yōu)點(diǎn)和公開(kāi)以及實(shí)現(xiàn)它們的方式將會(huì)變得明顯并且本公開(kāi)將會(huì)變得更好理解,附圖中:
圖1是燃?xì)鉁u輪機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)示例的剖視圖,本文公開(kāi)的實(shí)施例可用于該燃?xì)鉁u輪機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)中;
圖2是一個(gè)實(shí)施例中的換熱器組件的示意性透視截面圖;并且圖3是一種制造換熱器組件的方法的實(shí)施例的示意性流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為了促進(jìn)理解本公開(kāi)的原理,現(xiàn)在將參照附圖所示的實(shí)施例,并且將使用特定的語(yǔ)言來(lái)描述這些實(shí)施例。然而,將會(huì)理解的是本公開(kāi)的范圍并不意圖受到限制。
[0019]圖1示出了燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)20(例如用于產(chǎn)生動(dòng)力或推力的燃?xì)鉁u輪機(jī)),其繞著發(fā)動(dòng)機(jī)中心線或軸向中心線A周向地布置。本文公開(kāi)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)20是雙軸管渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī),其通常包括風(fēng)扇區(qū)段22、壓縮機(jī)區(qū)段24、燃燒器區(qū)段26和渦輪區(qū)段28。替代的發(fā)動(dòng)機(jī)可包括增強(qiáng)器區(qū)段(未示出)以及其它系統(tǒng)或特征。風(fēng)扇區(qū)段22沿著旁通導(dǎo)管中的旁通流動(dòng)路徑B驅(qū)動(dòng)空氣,而壓縮機(jī)區(qū)段24沿著核心流動(dòng)路徑C驅(qū)動(dòng)空氣以便壓縮并傳輸?shù)饺紵鲄^(qū)段26,然后通過(guò)渦輪區(qū)段28膨脹。盡管在所公開(kāi)的非限制性實(shí)施例中被描述為雙軸管渦輪風(fēng)扇燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī),應(yīng)當(dāng)理解的是本文描述的概念不限于與雙軸管渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)一起使用,因?yàn)檫@些教導(dǎo)可應(yīng)用于其它類型的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī),包括三軸管結(jié)構(gòu)。
[0020]示例性的發(fā)動(dòng)機(jī)20通常包括低速軸管30和高速軸管32,其經(jīng)由幾個(gè)軸承系統(tǒng)38安裝成相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)靜止結(jié)構(gòu)36繞發(fā)動(dòng)機(jī)中心縱軸線A旋轉(zhuǎn)。應(yīng)當(dāng)理解的是,可以替代地或另外提供處于各種位置的各種軸承系統(tǒng)38,并且軸承系統(tǒng)38的位置可適應(yīng)于應(yīng)用而變化。
[0021]低速軸管30通常包括內(nèi)軸40,內(nèi)軸40將風(fēng)扇42、低壓壓縮機(jī)44和低壓渦輪46相互連接。內(nèi)軸40通過(guò)變速機(jī)構(gòu)連接到風(fēng)扇42,在示例性的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)20中,該變速機(jī)構(gòu)被示作為齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)48,以低于低速軸管30的速度驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇42。高速軸管32包括外軸50,外軸50將高壓壓縮機(jī)52和高壓渦輪54相互連接。在示例性燃?xì)鉁u輪20中,燃燒器56被布置在高壓壓縮機(jī)52和高壓渦輪54之間。發(fā)動(dòng)機(jī)靜止結(jié)構(gòu)36通常被布置在高壓渦輪54和低壓渦輪46之間。發(fā)動(dòng)機(jī)靜止結(jié)構(gòu)36還支撐渦輪區(qū)段28中的軸承系統(tǒng)38。內(nèi)軸40和外軸50是同心的并且經(jīng)由軸承系統(tǒng)38繞發(fā)動(dòng)機(jī)中心縱軸線A旋轉(zhuǎn),發(fā)動(dòng)機(jī)中心縱軸線A與它們的縱軸線共線。
[0022]核心氣流被低壓壓縮機(jī)44壓縮然后被高壓壓縮機(jī)52壓縮,在燃燒器56內(nèi)與燃料混合并燃燒,然后在高壓渦輪54和低壓渦輪46上膨脹。渦輪46、54響應(yīng)于膨
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