被配备有具有引导翅片的接口箱的热交换器的制作方法

本发明涉及热交换器，该热交换器被配备有流体流动收集箱和/或流体流动分配箱，流体流动收集箱和/或流体流动分配箱包括用于流体流动的引导翅片。本发明特别地涉及旨在用于航空使用的这种交换器。

背景技术：

1、热交换器，特别是旨在配备飞行器的交换器，在其操作周期期间易于经受显著的温度梯度。对于旨在冷却从飞行器的推进发动机抽取的高压空气（更广为人知的英文名称为bleed air（引气））或从辅助动力单元（通常由辅助动力单元的英文缩写apu表示）抽取的高压空气的热交换器而言，情况尤其如此。

2、当热交换器开始被供应有引气时，交换器块的内部元件（也被称作“芯部”）的温度比交换器块的相邻的元件和交换器块的周边升高得更快。这导致温度梯度，从而产生机械应力，机械应力可能引起交换器的元件的可能的变形（例如，交换器块的封闭杆的旋转）。此类变形可能严重到引起某些元件的破裂，某些元件的破裂表现为裂纹或某些钎焊部件的脱焊。这些现象造成在交换器内部的或甚至朝向交换器的外部的流体泄漏的风险。

3、为了加强热交换器的机械抗力，并便于将流体（诸如空气）供应和分配到热交换器，常见是为这种热交换器配备流体流动收集箱和/或流体流动分配箱，流体流动收集箱和/或流体流动分配箱分别被机械地连接到交换器的块。

4、在接下来的所有内容中，流体将主要地由术语“空气”指代，但应当理解，在本发明的范围内可以使用另一种流体，主要是气态的流体。

5、分配箱经常从管道供应空气，管道具有圆形的截面。分配箱将接收到的空气输送到交换器块，交换器块大体上具有平行六面体形状，并且例如由一堆板形成，该一堆板成对地形成循环通道，循环通道用于空气流在交换器块内以热相互作用的方式流动。流动收集箱在交换器块的出口处接收空气，并将空气输送到大体上具有圆形的截面的管道。

6、这些几何结构的改变（圆形的管道朝向平行六面体的交换器块，以及平行六面体的交换器块朝向圆形管道）在收集箱和分配箱内生成可以影响空气流的涡流。

7、也就是说，收集箱和分配箱（在下文中由术语接口箱指代）对于确保空气在管道与交换器块之间的流通、以及确保对热交换器的压力和应力的机械抗力是必要的，鉴于上面提及的约束，这是至关重要的。

8、因此，发明人已经寻求提出热交换器的进化并且特别是接口箱的进化，以使到交换器的空气流的收集和分配与交换器的机械约束相协调。

技术实现思路

1、发明目的

2、本发明旨在提供一种热交换设备，该热交换设备克服了已知的设备的缺陷中的至少一些缺陷。

3、本发明还旨在在至少一个实施例中提供一种这样的交换设备，该交换设备使得可以限制压力损失。

4、本发明还旨在在至少一个实施例中提供一种这样的交换设备，该交换设备可以从已知的交换设备获得，而无需进行显著的结构修改。

5、本发明还旨在在至少一个实施例中提供一种这样的设备，该设备可以展现比已知的交换设备更好的热机械性能。

6、发明概述

7、为此，本发明涉及一种热交换设备，用于在两种传热流体之间进行热交换，热交换设备包括：

8、-外部壳体，界定用于传热流体的循环腔室，

9、-用于第一传热流体流入循环腔室的入口，

10、-用于所述第一传热流体流出所述循环腔室的出口，

11、-用于第二传热流体流入循环腔室的入口，

12、-用于所述第二传热流体流出循环腔室的出口，

13、-交换器块，被布置在循环腔室中，以与流体的入口和出口流体连通，以便允许所述第一流体和所述第二流体在所述交换器块中循环并循环通过所述交换器块，以及在所述第一流体和所述第二流体之间传递热量。

14、根据本发明的热交换设备的特征在于，热交换设备包括至少一个接口箱，至少一个接口箱形成流体的入口中的一个或出口中的一个，所述接口箱包括圆顶状壳体和接口框架，圆顶状壳体被提供有孔口，孔口适于被连接到传热流体中的一种传热流体的供应或分配管道，接口框架被机械地连接到所述外部壳体，所述孔口和所述接口框架各自在垂直于纵向轴线的平面上延伸，纵向轴线限定在箱的入口或出口处的流体流动的主要循环方向，所述箱还包括用于传热流体的多个引导翅片，多个引导翅片各自在孔口与所述接口框架之间延伸，以确保在所述管道与所述交换器块之间的几何结构的连续性，所述翅片还彼此分离，以在翅片之间形成通路，以便允许压力作用力被传递到接口箱的圆顶状壳体。

15、因此，根据本发明的热交换设备使得可以通过改善流体流动通过接口箱、并消除由于在箱的供应或分配管道与接口框架之间的截面的改变而固有的几何结构的突变，来限制接口箱的压力损失，接口箱被配备有多个引导翅片（即，至少两个不同的引导翅片），接口框架被机械地连接到交换器块。引导翅片特别地使得可以消除边缘涡流，边缘涡流可能由于传热流体流动通过箱的几何结构的断裂而产生。

16、多个翅片中的每个引导翅片在孔口与接口框架之间延伸。

17、此外，只要箱本身相对于现有技术的交换器未被修改，箱就可以保持其对压力和应力的机械抗力的特性。

18、此外，引导翅片可以有助于吸收箱经受的机械应力。在适当的情况下，可以提供比现有技术的箱更薄的箱，进而通过降低热惯性来允许更好的热机械性能。

19、箱包括多个引导翅片，即至少两个不同的翅片，箱可以适应其被布置在其中的环境。

20、作为示例并根据一个实施例，在箱内的多个翅片的存在使得可以提供具有与其它翅片不同的形状的翅片，从而使得可以限制与在管道的几何结构中的断裂相关的箱的压力损失，例如如果箱在入口孔口之前恰好具有弯曲部的话。

21、此外，并且根据本发明，翅片彼此分离，以在翅片之间形成空气通路。这些通路允许压力作用力被传递到接口箱的圆顶状外壳，圆顶状外壳比被提供在箱中的凸形翅片更适于承受这些应力。

22、接口箱可以是交换器的入口箱，在这种情况下接口箱通常由术语分配箱或分配器指代。这种箱由传热流体入口管道供应，传热流体入口管道在孔口处通向箱，孔口进而为箱的入口孔口。分配箱使得可以从入口孔口将传热流体分配到交换器块。在这种箱中的多个引导翅片的存在形成发散的引导装置，发散的引导装置用于传热流体流向交换器块。

23、接口箱也可以是交换器的出口箱，在这种情况下接口箱通常由术语收集箱或收集器指代。这种箱由交换器块供应，并收集来自交换矩阵的传热流体，以供应被连接到箱的孔口的管道，该孔口进而为箱的出口孔口。因此，收集箱使得可以从交换器块朝向出口孔口传送传热流体。在这种箱中的引导翅片的存在形成汇聚的引导装置，汇聚的引导装置用于传热流体流向箱的出口孔口。

24、有利地并且根据本发明，对于至少一个接口箱，所述孔口是圆形的，并且所述接口框架是矩形的，接口框架的表面面积大于所述孔口的表面面积，并且至少一个引导翅片——优选地为每个引导翅片——在圆顶状壳体的不面向孔口的空间中纵向地和径向地延伸。

25、根据该有利的变体，箱的孔口具有圆形的截面，以与具有圆形的截面的管道对应，该管道由接口箱的孔口供应或供应接口箱的孔口。此外，接口框架具有矩形的截面，以能够与具有矩形的截面的交换器块对应，诸如，与板式交换器块对应。在该情况下并且优选地，至少一个引导翅片，并且优选地为每个翅片，在箱的圆顶状壳体的未面向孔口的空间中纵向地和径向地延伸。这使得可以通过不妨碍面向箱的孔口的空间，来限制传热流体的流动的几何结构中的断裂。根据该变体，引导翅片使得可以通过防止流体在接口箱的圆顶状部分附近流动，来维持传热流体流的大部分在箱的中央部件中流动。

26、有利地并且根据本发明，对于至少一个接口箱，至少一个引导翅片——优选地为每个引导翅片——具有凸形形状，并从所述孔口纵向地和径向地延伸到所述接口框架。

27、根据该变体，引导翅片的凸形形状使得可以确保在孔口与接口框架之间的几何结构的连续性，从而不会在接口箱中生成流体流的任何突变。

28、有利地且根据本发明，至少一个接口箱以及被容纳在该接口箱中的所述引导翅片是金属的，并且所述翅片被焊接到箱。

29、根据该有利的变体，引导翅片是金属的，并被焊接在本身是金属的接口箱中。例如，凸形翅片可以是冲压金属板部件，冲压金属板部件被焊接在本身由冲压金属板部件形成的接口箱中。

30、根据另一个变体，翅片可以被简单地装配在接口箱与交换器块之间。然后，翅片被容纳在接口箱中，但未被固定到箱。

31、有利地并且根据本发明，对于至少一个接口箱，至少一个引导翅片具有与箱的其它翅片不同的形状。

32、根据该变体，多个翅片中的至少一个翅片具有与箱的其它翅片不同的形状。例如，这使得可以限制与管道的几何结构中的断裂相关的箱的压力损失，管道被连接到箱的所述孔口。作为示例，如果接口箱（在接口箱为交换器的入口箱的情况下）的供应管道在入口孔口之前恰好具有弯曲部，具有特定的几何结构（并因此与其它翅片不同）的翅片使得可以将空气流朝向交换器块引导，同时尽管在箱上游由弯曲部生成强的湍流，也能限制压力损失。例如，这种特定的形状可以由翅片的凸形部分的曲率组成，该翅片比箱的其它翅片更大或更小。

33、有利地并且根据本发明，至少一个接口箱的至少一个引导翅片——优选地为每个引导翅片——承载热回收元件，热回收元件在箱中延伸，以改善所述箱的热机械性能。

34、根据该有利的变体，翅片还承载有热回收元件，例如，热回收元件由销形成，销在传热流体的循环区域中延伸。因此，这些热回收元件将能够从在箱中循环的传热流体中捕获热量的一部分，这将改善箱的热机械性能。在入口箱的情况下，这将特别地使得可以限制被布置在箱下游的交换器块的热惯性。

35、有利地并且根据本发明，至少一个接口箱包括四个分离的引导翅片，四个分离的引导翅片围绕所述纵向轴线规则地分布。

36、根据该有利的变体，翅片围绕纵向轴线规则地分布，并且彼此分离，以在翅片之间形成通路。这些通路允许压力作用力被传递到接口箱的圆顶状外壳，该圆顶状外壳比被提供在箱中的凸形翅片更适于承受这些应力。

37、有利地并且根据本发明，交换器包括被称为分配箱的至少一个接口箱和被称为收集箱的至少一个接口箱，分配箱形成所述第一传热流体的入口，收集箱形成所述第一传热流体的出口。

38、根据该变体，交换器包括作为入口箱的接口箱和作为出口箱的接口箱。还可以提供具有四个接口箱的交换器，每个入口一个接口箱，并且每个出口一个接口箱。取决于需求，所有组合都是可以的。

39、本发明还涉及一种热交换设备，热交换设备的特征在于，上面或下面提及的所有或一些特征的组合。