[发明专利]一种采用增材制造的轴向通风对流换热器

权利要求书

1.一种采用增材制造的轴向通风对流换热器，其特征为：该换热器为圆筒状结构，由截面呈二维圆环形平面结构扫掠而成，所述二维圆环形平面结构包括内外轴连接部、翅片和连杆，内外轴连接部包括内轴和外轴；翅片由内向外沿径向分为m层，每层沿圆周方向均布有规格相当的弧边矩形；各层随半径的增大弧边矩形数量增多；

连杆由内向外沿径向分为n层，与翅片相间排布，用于内外相邻两层的翅片的连接，连杆呈多边形，每个连杆内侧与内层一个翅片对应连接，每个连杆外侧与外层一个或二个翅片对应连接，连接后的翅片和连杆与内外轴连接部组合后即得到换热器的二维圆环形平面结构；

每层相邻翅片之间设有气隙，与之对应，每层相邻连杆之间设有气隙，两者气隙大小相当；

该换热器的各参数定义如下：内轴直径D₁，外轴直径D₂，内轴连接厚度L₁，外轴连接厚度L₂；第i层翅片弧的圆心角度θ_i，弧的半径r_i，故翅片弧长ε＝θ_ir_i，翅片径向长度为l_i，翅片的数量S_i，i取1～m；每层相邻两翅片弧之间的气隙弧长δ，第i层连杆径向长度为d_i，第i层与一个翅片连接的连杆和与二个翅片连接的连杆的数量分别为a_i和b_i，m和n分别为翅片最大层数和连杆最大层数，n＝m或者n＝m-1。

2.根据权利要求1所述的采用增材制造的轴向通风对流换热器，其特征为：翅片弧长ε和气隙弧长δ与增材制造打印设备的精度相匹配，分别大于等于增材制造打印设备的最小结构尺寸和最小间隙尺寸，连杆弧长与其连接的两层翅片弧长保持一致。

3.根据权利要求1所述的采用增材制造的轴向通风对流换热器，其特征为：第i层翅片数量S_i和第i+1层翅片数量S_i+1均为整数，S_i与S_i+1之间存在公因数，取值具体根据翅片密集程度要求确定，其中S_i(δ+ε)＝2πr_i，S_i+1(δ+ε)＝2πr_i+1；

由S_i与S_i+1确定弧的半径r_i和r_i+1，进一步确定对应层翅片径向长度和连杆径向长度，选取每层翅片和连杆的径向长度相等，即l_i＝d_i＝(r_i+1-r_i)/2；翅片弧长ε为定值，各层均相等，其中ε＝θ_ir_i，θ_i和r_i各自变化；其中第一层翅片的弧的半径r₁＝D₁/2+L₁，由此可确定第一层数量S₁。

4.根据权利要求1所述的采用增材制造的轴向通风对流换热器，其特征为：第i层连杆的数量等于内侧第i层翅片的数量S_i，第i层一对一连杆的数量a_i＝S_i-b_i，一对二连杆的数量b_i＝S_i+1-S_i。

5.根据权利要求1所述的采用增材制造的轴向通风对流换热器，其特征为：对于与翅片为一对二连接的双连杆，采用一端单头和一端双头结构，单头侧与内层一个翅片连接，双头端与外层相邻的两个翅片连接。

一对一连接的翅片和连杆尽量沿相同径向分布，偏移角度较小；一对二连接的翅片和连杆内层翅片位于外层两个翅片中间的位置；每层连杆中双连杆沿圆向均匀分布。

6.根据权利要求1所述的采用增材制造的轴向通风对流换热器，其特征为：翅片和连杆的层数关系存在两种形式，n＝m或者n＝m-1；当n＝m时，最外层为连杆，当n＝m-1时，最外层为翅片，最外层连杆或最外层翅片尺寸均不超出外轴直径D₂范围。