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具有整体式 热交换器的 增材制造的 齿轮箱

阅读：721发布：2021-04-11

专利汇可以提供具有整体式热交换器的增材制造的齿轮箱专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且提供一种齿轮箱和一种用于增材制造齿轮箱的方法。齿轮箱包括外壳，外壳内具有增材制造的整体式热交换器。热交换器包括多个热交换通道，用于在两种或更多种流体之间传递热量。热交换器限定在外壳内的任何合适位置，例如，在外壳的壁和收纳在外壳内的部件(例如驱动轴，齿轮，轴承等)之间限定的空隙内。，下面是具有整体式热交换器的增材制造的齿轮箱专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种齿轮箱，其特征在于，包括：
外壳，所述外壳包括限定内部腔室的多个壁；和
 增材制造的热交换器，所述热交换器形成在所述腔室内，在所述多个壁中的至少一个壁上，所述热交换器包括多个热交换通道。
2.根据权利要求1所述的齿轮箱，其特征在于，其中所述外壳和所述热交换器被增材制造为单个整体件。
3.根据权利要求2所述的齿轮箱，其特征在于，其中所述外壳使用第一材料而被增材制造，并且所述热交换器使用第二材料而被增材制造，所述第二材料不同于所述第一材料。
4.根据权利要求1所述的齿轮箱，其特征在于，其中所述热交换器的壁的厚度小于4毫米。
5.根据权利要求1所述的齿轮箱，其特征在于，进一步包括至少一个增材制造的流体供应管道，所述流体供应管道提供流体供应源和所述热交换器的所述多个热交换通道中的至少一个热交换通道之间的流体连通。
6.根据权利要求6所述的齿轮箱，其中所述流体供应源位于所述齿轮箱的所述外壳的外部。
7.根据权利要求1所述的齿轮箱，其特征在于，其中所述多个热交换通道包括多个第一热交换通道和多个第二热交换通道，所述多个第一热交换通道构造用于接收空气，燃料或油，所述多个第二热交换通道构造用于接收空气，燃料或油。
8.根据权利要求7所述的齿轮箱，其特征在于，其中所述第一热交换通道和所述第二热交换通道以横流，对流或平行流的布置构造。
9.根据权利要求1所述的齿轮箱，其特征在于，其中所述热交换器的至少一部分用作负荷支承表面。
10.根据权利要求1所述的齿轮箱，其特征在于，其中所述齿轮箱是燃气涡轮发动机的附件齿轮箱或传动齿轮箱。
11.一种形成齿轮箱的方法，其特征在于，所述方法包括：
将热交换器增材制造在齿轮箱外壳的至少一个壁上，所述热交换器包括多个热交换通道。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，进一步包括增材制造所述齿轮箱外壳。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，其中所述齿轮箱外壳和所述热交换器被增材制造为单个整体件。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，其中所述齿轮箱外壳使用第一材料而被增材制造，并且所述热交换器使用第二材料而被增材制造，所述第二材料不同于所述第一材料。
15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，其中所述热交换器的壁的厚度小于4毫米。
16.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，进一步包括增材制造至少一个流体供应管道，所述流体供应管道提供流体供应源和所述热交换器的所述多个热交换通道中的至少一个热交换通道之间的流体连通，其中所述流体供应源位于所述齿轮箱外壳外部。
17.一种增材制造的齿轮箱，其特征在于，包括：
多个腔室壁，所述多个腔室壁限定腔室；
一个或多个齿轮，所述一个或多个齿轮定位在所述腔室内，多个空隙限定在所述齿轮和所述腔室壁之间；和
至少一个热交换器，所述至少一个热交换器增材制造在所述腔室壁上，以填充所述多个空隙中的至少一些空隙，所述热交换器包括多个热交换壁，所述热交换壁中的至少一个热交换壁的厚度小于4毫米。
18.根据权利要求17所述的增材制造的齿轮箱，其特征在于，其中所述腔室壁和所述热交换器被增材制造为单个整体件。
19.根据权利要求18所述的增材制造的齿轮箱，其特征在于，其中所述腔室壁使用第一材料而被增材制造，所述热交换器使用第二材料而被增材制造，所述第二材料不同于所述第一材料。
20.根据权利要求17所述的增材制造的齿轮箱，其特征在于，进一步包括至少一个增材制造的流体供应管道，所述流体供应管道提供位于所述腔室外部的流体供应源和所述热交换器之间的流体连通。

说明书全文

具有整体式热交换器的 增材制造的 齿轮箱

技术领域

[0001] 本主题主要涉及用于燃气涡轮发动机的齿轮箱，更确切的是，包括整体式热交换器的齿轮箱。

背景技术

[0002] 热交换器通常与燃气涡轮发动机结合使用，用于在一个以上流体之间传递热量。例如，相对高温的第一流体经过第一通道，同时相对低温的第二流体经过第二通道。第一和第二通道可以接触或紧密相邻，允许第一流体的热量传递到第二流体。因此，可以降低第一流体的温度并且可以升高第二流体的温度。

[0003] 燃气涡轮发动机的常规热交换器是定位在燃气涡轮发动机内的各个位置处的模块或“块”。通过一个或多个流体循环管道将流体供应到热交换器和从热交换器供应流体。例如，某些燃气涡轮发动机具有热交换器，用于将热量从附件齿轮箱被加热的油传递到供应到燃气涡轮发动机的燃烧区段的燃料。然而，热交换器远离附件齿轮箱，需要通过分离的流体循环管道将油和燃料供应到热交换器。每个管道都需要额外的组件储存，组装和成本。
此外，当流体被传递到远处的热交换器时，泄漏的可能性增加并且大量的热能从流体流失。

[0004] 因此，一种具有用于冷却齿轮箱内的油的改进热交换器的燃气涡轮发动机是有用的。更确切的是，需要更少的空间，更易于组装和安装，并且具有减少的流体泄漏可能性和热损失的用于燃气涡轮发动机的热交换器将是特别有有益的。发明内容

[0005] 本发明的特性和优势将阐述于下面的说明中，也可以从该描述显而易见，或亦可通过本发明的实践而得知。

[0006] 在本公开的一个示例性实施例中，提供了一种齿轮箱，包括外壳，该外壳具有限定内部腔室的多个壁。增材制造的热交换器形成在腔室内，在多个壁中的至少一个上，热交换器包括多个热交换通道。

[0007] 在本公开的另一示例性方面中，提供了一种形成齿轮箱的方法。该方法包括将热交换器增材制造到齿轮箱外壳的的至少一个壁上，热交换器包括多个热交换通道。

[0008] 在本公开的又一示例性方面中，提供了一种增材制造的齿轮箱。该齿轮箱包括：多个腔室壁，其限定腔室；一个或多个齿轮，其定位在腔室内，多个空隙限定在齿轮和腔室壁之间。至少一个热交换器被增材制造在腔室壁上，以填充多个空隙中的一些空隙，热交换器包括多个热交换壁，至少一个热交换壁的厚度小于4毫米。

[0009] 参考以下描述和所附权利要求，将更好地理解这些和其他特征，方面和优点。包含在本说明书中并构成其一部分的附图示出了示例性实施例，并且与说明书一起用于解释本公开主题的某些原理。

附图说明

[0010] 本说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的完整且可行的公开，包括其最佳模式，其参考附图，其中：

[0011] 图1是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横截面视图。

[0012] 图2是根据本公开的示例性实施例的图1的示例性燃气涡轮发动机的附件齿轮箱的立体图。

[0013] 图3是沿着图2的线3-3截取的图2的示例性附件齿轮箱的横截面视图。

[0014] 图4是沿着图2的线4-4截取的图2的示例性附件齿轮箱的横截面视图。

[0015] 图5是根据本主题的示例性实施例的图2的示例性附件齿轮箱中使用的热交换器构造的立体图。

[0016] 图6是根据本主题的示例性实施例的用于形成齿轮箱的方法。

[0017] 本说明书和附图中重复使用参考字符意在表示本发明的相同或相似的特征或元件。

具体实施方式

[0018] 现将详细地参照本发明的实施例，其一个或多个示例在附图中被图示。具体说明中使用数字和字母标记来指出附图中的详细特征。附图和说明书中的相同或类似的指示已用于本发明的相同或类似的部分。

[0019] 如本文所用额，术语“第一”，“第二”和“第三”可互换使用以将一个部件与另一个部件区分开，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。术语“上游”和“下游”是指相对于流动路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体从其流动的方向，“下游”是指流体向其流动的方向。

[0020] 如本文使用的，“流体”可以是气体或液体。本方法不局限于使用的流体类型。在优选的应用中，冷却流体是燃料，被冷却流体是油。例如，油可以从初始温度冷却到排出温度，其中排出温度是初始温度的约90％或更低(例如，初始温度的约50％至约90％)。本方法可用于其他类型的液体和气态流体，其中被冷却流体和冷却流体可以是相同的流体或不同的流体。冷却流体和被冷却流体的其他示例包括空气，液压流体，燃烧气体，制冷剂，制冷剂混合物，用于航空电子器件或其他飞行器电子系统的介电流体，水，水基化合物，与防冻添加剂(例如，醇或二醇化合物)混合的水，以及能够在升高或降低的温度下持续热传递的任何其他有机或无机热传递流体或流体混合物。

[0021] 大体提供了一种增材制造的附加齿轮箱以及一种用于增材制造这种齿轮箱的方法。齿轮箱包括具有整体式热交换器的外壳，该热交换器包括多个热交换通道，用于在两种或更多种流体之间传递热量。热交换器限定在外壳内的任何合适的位置或多个位置，例如，在壳体的壁和收容在壳体内的部件(例如驱动轴，齿轮，轴承等)之间限定的空隙内。

[0022] 现在参考附图，图1是根据本公开的示例性实施例的燃气涡轮发动机的示意性截面图。更确切地，对于图1的示例性实施例，燃气涡轮发动机是高旁通涡轮风扇喷气发动机10，在本文中称为“涡轮风扇发动机10”。如图1所示，涡轮风扇发动机10限定轴向方向A(平行于提供参考的纵向中心线或中心轴线12延伸)和径向方向R。通常，涡轮风扇10包括风扇区段14和设置在风扇区段14下游的核心涡轮发动机16。

[0023] 大致描绘的示例性核心涡轮发动机16包括基本上管状的外壳体18，其限定环形入口20，外壳体18以串行流动关系包围：压缩机区段，其包括增压器或低压(LP)压缩机22和高压(HP)压缩机24；燃烧器或燃烧区段26；涡轮区段，其包括高压(HP)涡轮28和低压(LP)涡轮30；和喷射排气喷嘴区段32。高压(HP)轴或线轴34将HP涡轮28驱动地连接到HP压缩机24。低压(LP)轴或线轴36将LP涡轮30驱动地连接到LP压缩机22。

[0024] 对于所描绘的示例性实例，风扇区段14包括可变间距的风扇38，其具有多个风扇叶片40，多个风扇叶片40以间隔开的方式联接到盘42。如所描绘的，风扇叶片40通常沿径向方向R从盘42向外延伸。借助于可操作地联接到合适的致动构件44的风扇叶片40，每个风扇叶片40相对于盘42绕着俯仰轴线P旋转，该致动构件44被构造成集中地一致地改变风扇叶片40的间距。风扇叶片40，盘42和致动构件44一起越过动力齿轮箱46通过LP轴36绕着纵向轴线12旋转。动力齿轮箱46包括用于将LP轴36的旋转速度降低到更有效的旋转风扇速度的多个齿轮并且通过一个或多个联接系统附接到核心框架或风扇框架中的一个或两者。

[0025] 仍然参考图1的示例性实施例，盘42由可旋转的前毂48覆盖，前毂48具有空气动力学轮廓以促进通过多个风扇叶片40的气流。另外，示例性风扇区段14包括环形风扇壳或外机舱50，其周向上环绕风扇38和/或核心涡轮发动机16的至少一部分。应该理解的是，外机舱50可以构造成通过多个周向上间隔开的出口导向轮叶52相对于核心涡轮发动机16被支撑。此外，外机舱50的下游区段54可以在核心涡轮发动机16上延伸，以便在它们之间限定旁路气流通道56。

[0026] 在涡轮风扇发动机10的操作中，一定量的空气58通过外机舱50和/或风扇区段14的关联入口60进入涡轮风扇10。一定量的空气58穿过风扇叶片40，如箭头62所示的空气58的第一部分被引导或导向到旁路气流通道56中，并且如箭头64所示的空气58的第二部分被引导或导向到LP压缩机22中。第一部分空气62和第二部分空气64的比例通常称为旁通比。然后，在第二部分空气64被导向通过HP压缩机24并进入燃烧区段26时，第二部分空气64的压力被增加，在该燃烧区段26其与燃料混合并燃烧以提供燃烧气体66。

[0027] 燃烧气体66被导向通过HP涡轮28，在HP涡轮28中来自燃烧气体66的热能和/或动能的一部分经由联接到外壳体18的HP涡轮定子轮叶68和联接到HP轴或线轴34的HP涡轮转子叶片70的连续级被提取，因而导致HP轴或线轴34旋转，从而支撑HP压缩机24的操作。燃烧气体66然后被导向通过LP涡轮30，在LP涡轮30中经由联接到外壳体18的LP涡轮定子轮叶72和联接到LP轴或线轴36的LP涡轮转子叶片74的连续级从燃烧气体66提取热能和/或动能的第二部分，因而导致LP轴或线轴36旋转，从而支撑LP压缩机22的操作和/或风扇38的旋转。

[0028] 燃烧气体66随后被导向通过核心涡轮发动机16的喷射排气喷嘴区段32，以提供推进推力。同时，随着第一部分空气62在其从涡轮风扇10的风扇喷嘴排气区段76排出之前被导向通过旁路气流通道56，第一部分空气62的压力被显著增加，这也提供推进推力。HP涡轮28，LP涡轮30和喷射排气喷嘴区段32至少部分地限定热气体路径78，用于将燃烧气体66导向通过核心涡轮发动机16。

[0029] 应该理解的是，图1中所描绘的示例性涡轮风扇10只是示例的形式，在其他的示例性实施例中，涡轮风扇10可以具有任何其他合适的构造。例如，在其他示例性实例中，涡轮风扇10可以代替地被构造成任何其他合适的涡轮发动机，例如涡轮螺旋桨发动机，涡轮喷气式发动机，内燃机等。

[0030] 仍然参考图1，涡轮风扇10还可包括附件齿轮箱100。附件齿轮箱100通常构造用于通过输入轴102控制来自HP线轴34或LP线轴36的动力来支撑涡轮风扇10或相关飞行器的各种附件系统的操作，如下所述的。尽管下面的描述涉及附件齿轮箱100的构造，但是应该理解的是，附件齿轮箱100仅用于解释本主题的各方面的目的。本文公开的概念可以类似地应用于其他齿轮箱，例如传动齿轮箱，动力齿轮箱46，减速齿轮箱，或涡轮风扇10的任何其他部件。实际上，本主题的各方面可以应用于用在汽车，航空，海事，以及辅助流体之间的热传递的其他工业中的形式部件。

[0031] 现在参考附图2至图5，将根据本主题的示例性实例描述附件齿轮箱100。更确切地，图2提供了附件齿轮箱100的立体图，而图3和图4分别提供了沿着图2中的线3-3和4-4截取的附件齿轮箱100的横截面视图。图5提供了示例性热交换结构，其可以整体地形成在根据本主题的示例性实施例的附件齿轮箱100内。应该理解的是，附图齿轮箱100和相关的热交换结构在本文中仅出于解释本主题的各方面的目的而被描述。可以对该热交换结构进行各种变型和修改，这些可以用在任何合适的机器的任何合适的部件中，同时仍旧保留在本主题的范围内。

[0032] 现在参考图2，附件齿轮箱100包括具有多个壁112的外壳110。更确切地，壁112集中地限定附件齿轮箱100的内部腔室114，其可容纳多个齿轮，驱动轴，轴承和一个或多个热交换器或热交换表面，如下所述的。输入轴102可以从核心发动机(例如，从涡轮风扇10的HP线轴34)延伸到附件齿轮箱100中，并且可旋转地联接到齿轮系或组件(未显示)，用于驱动各种附件系统。更确切地，外壳110可以限定输入端口116，输入轴102通过该输入端口以流体密封的方式延伸到内部腔室114中，用于将旋转力传递到齿轮系。

[0033] 附件齿轮箱100的外壳110可进一步限定多个输出端口118，用于接收输出轴(未显示)。输出轴通过齿轮系与输入轴102可操作地联接，并构造成将旋转动力传递到涡轮风扇10的附件系统或其他合适的装置。例如，输入轴102可以构造成用于传递来自HP线轴34的旋转动力，以旋转用于燃料泵，液压泵或任何其它合适的附件系统的驱动齿轮和传动轴。附件齿轮箱100还可包括任何合适的流体密封件，轴承或其他支撑结构，以允许输入轴102和输出轴自由地并且以流体密封的方式旋转。

[0034] 值得注意的是，齿轮系和外壳110在操作期间由于各种齿轮，轴，轴承等之间的相互作用和摩擦而产生大量的热量。为了提供润滑和减少热量，内部腔室114内容纳油。通常期望将热量从附件齿轮箱100内的油传递到分离的第二流体。降低油的温度延长油和其润滑的部件(例如齿轮)的寿命。另外，来自油的热量可以转移到第二流体，用于使用目的。

[0035] 减少附件齿轮箱中的油的温度的常规方法包括将油从齿轮箱的腔室通过流体管道泵送到外部热交换器。热交换器经过第二冷却流体(例如燃料)流，通过通过热交换器的分离的管道或通道。当相对热的油和相对冷的燃料通过热交换器时，它们进行热交换。使得热量从相对热的油传递到相对冷的燃料。然后被冷却的油通过齿轮箱的腔室循环回来并继续该过程。

[0036] 然而，如上面所解释的，这些传统的热交换模块的远定位需要燃气涡轮发动机内的附加空间。另外，流体必须通过分离的流体循环管道循环，该流体循环管道必须使用密封件，螺栓，螺母等组装。因此，每个管道需要额外的部件存储，组装和成本。此外，当流体被传递到远处的热交换器时，泄漏的可能性增加并且大量的热能可能会从流体流失。因此，本主题提供了一种更有效且更简单的冷却附件齿轮箱内的油的方式，而不会扩大原先存在的齿轮箱的占用空间。尽管本文描述的热交换器构造考虑用燃料流(例如，冷流体)，冷却油流体(例如，热流体)，但是热交换器构造广泛适用于涉及多种流体类型的各种热交换器应用。

[0037] 现在参考图3，热交换器130可以结合到附件齿轮箱100中，用于在两种或更多种流体之间交换热量。例如，热交换器130可以形成在内部腔室114内，在至少一个壁112上，并且可以限定多个通道，这些通道可以让相对热的流体和相对冷的流体通过，用于在两个流体之间进行热交换。值得注意的是，热交换器130定位在内部腔室114内，在腔室的壁112和附件齿轮箱100的齿轮，轴，轴承等之间的空隙中。如图所示，热交换器130仅沿外壳110底部延伸。然而，应该理解的是，根据替换实施例，热交换器130可以定位在附件齿轮箱110内的任何合适的位置或多个位置。例如，附件齿轮箱100的占用空间与现有齿轮箱相同，热交换器130可以填充附件齿轮箱100的内部腔室114中的一些空隙或所有空隙。替换地，外壳110的壁112可以变薄，或附件齿轮箱100的占用空间变大，用于布置附件齿轮箱100所需的额外热交换器。

[0038] 现在参考图5，将描述示例性热交换器130。根据一些示例性实例，热交换器130可以用于附件齿轮箱100。值得注意的是，出于解释热交换器130的大体操作的目的，图5图示了热交换器130的示例性部段，但是热交换器130的尺寸，形状和构造并不旨在限制本主题的范围。例如，流体通道的尺寸，形状，数量和构造可以变化，同时保留在本主题的范围内。

[0039] 根据所示的实施例，热交换器130包括多个第一流体通道132和多个第二流体通道134。第一和第二流体通道132，134彼此进行热交换，用于在经过两者的流体之间传递热量。
然而，值得注意的是，第一流体通道132和第二流体通道134彼此分离，使得相应流体彼此物理上不混合。从这方面考虑，第一流体通道132和第二流体通道134中的每一个应该由多个热交换器壁136分离。

[0040] 第一流体通道132和第二流体通道134通常限定非圆形几何形状，以便增加可用于热交换的表面积。例如，根据所示实施例，第一流体通道132和第二流体通道134具有方形横截面。从这方面考虑，每个流体通道132,134可以具有高度138，高度138限定为限定相应流体通道132,134的壁136之间的平均距离。下面描述的增材制造方法使得能够以任何合适的高度形成这种流体通道132，134。例如，根据一个实施例，高度138约为15毫米。然而，应该理解的是，第一流体通道132和第二流体通道134可以具有任何合适的尺寸和几何形状。同样应该理解的是，如本文所用的，近似项，例如“近似”“基本上”“约”，指的是百分之十以内的误差余量。

[0041] 第一流体通道132和第二流体通道134中的每一个可以为直的，曲线的，曲折的，螺旋形的，正弦形的，或任何其他合适的形状。例如，如图5所示，第一流体通道132是曲线的。值得注意的，热交换器130通常可以包括性能增强的几何形状和热交换特征，其实际实施通过增材制造处理来促进，如下所述的。例如，根据一些示例性实施例，第一流体通道132和第二流体通道134可具有多个热交换表面或特征，例如翅片(未显示)，以辅助热传递过程。

[0042] 第一流体通道132可以构造成用于接收第一流体，例如油。类似地，第二流体通道134可以构造成用于接收第二流体，例如燃料。然而，应该理解的是，任何合适的流体都可以用在热传递过程中。例如，空气，燃料，油，制冷剂或任何其他可用于热传递过程的合适流体。另外，热交换器130可以构造成具有多于两个的流体通道。

[0043] 根据所示的实施例，第一流体通道132和第二流体通道134构造成横流构造，例如，油和燃料彼此垂直地流动。然而，应该理解的是，第一流体通道132和第二流体通道134可替代地构造成对流构造，其中热交换器130设计成使得第一流体通道132和第二流体通道134基本平行并且相应的流体流在它们各自的通道132,134中沿相反方向行进。另外，根据一些实施例，流体同样可以在它们各自的通道132,134中沿相同方向行进。

[0044] 再次参考图2至4，附件齿轮箱100可以进一步限定各种流体供应源或循环管道，用于将各种流体传递到附件齿轮箱100内。例如，根据所示的实施例，外壳110限定油供应管道140和燃料供应管道142，用于分别向第一流体通道132和第二流体通道134供应油和燃料。
油供应管道140和燃料供应管道142可以经由增材制造整体地形成在外壳110内，并且可以在内部腔室114的不同部分之间延伸，或者可以在附件齿轮箱100外部延伸到外部储藏部。
从这方面考虑，例如，油供应管道140可以延伸到储油器或附件齿轮箱100内的油槽。油泵可操作地联接到油供应管道140，用于使油循环通过附件齿轮箱100和第一流体通道132。类似地，燃料供应管道142可延伸到燃料供应能源，并且燃料泵可使新鲜燃料循环进入热交换器
130。在热量从油传递到燃料以后，燃料经过燃料供应管道142从附件齿轮箱100出来，例如，到达涡轮风扇10的燃烧区段26。

[0045] 附件齿轮箱100的各个部分可以根据需要使用任何合适的材料以任何合适的几何形状，密度和厚度构造，以为附件齿轮箱100提供必要的结构支撑。例如，附件齿轮箱100的外壁112可以由硬的绝热材料形成。另外，壁112可以更厚和更密，以在燃气涡轮发动机100的安装，组装和操作期间为附件齿轮箱100所承载的负荷提供结构支撑。相反，内壁(例如，热交换通道132,134的壁136)可以更薄并且由更导热的材料构成，以便增强热传递。例如，根据示例性实施例，热交换通道132，134的壁可以由导热金属合金构成，并且可以小于10毫米厚度。根据又一个示例性实施例，热交换通道的壁可以小于4毫米厚，并且可根据将要经过通道的是什么流体而变化。

[0046] 类似地，外壳110内的各种表面可以被构造成例如通过使用更强的材料和/或特定区域的增加密度提供结构支撑，以改进其结构性能。例如，根据一个实施例，一个或多个负荷支承表面150可以被增材制造，通过热交换器130的中间，用于为附件齿轮箱100提供结构支撑。负荷支承表面150可以用于为壳体110提供结构刚性或支撑附件齿轮箱100内的部件，例如驱动轴或轴承。

[0047] 现在，已经呈现根据本主题的示例性实施例的附件齿轮箱100和热交换器130的结构和构造，提供根据本主题的示例性实施例的用于形成齿轮箱的示例性方法200。该方法200可用于形成附件齿轮箱100，或具有整体式热交换器的任何其他合适的齿轮箱。应该理解的是，这里仅讨论示例性方法200以描述本主题的示例性方面，并且不局限于此。

[0048] 现在参考图6，方法200包括，在步骤210，增材制造具有限定内部腔室的多个壁的齿轮箱外壳。步骤220包括将热交换器增材制造到齿轮箱外壳的多个壁中的至少一个壁上。热交换器形成为使得其包括多个用于使一种或多种流体通过的热交换通道。齿轮箱外壳和热交换器可以使用相同或不同的材料形成。根据所示的示例性实施例，齿轮箱外壳和热交换器使用增材制造和单一材料整体地形成。然而，根据替换实施例，齿轮箱外壳可替代地在其上增材制造热交换器之前进行机械加工或铸造。方法200还包括，在步骤230，增材制造至少一个流体供应管道，用于在流体供应源和热交换器的多个热交换通道中的至少一个通道之间提供流体连通。流体供应源可以是例如燃料储存器，并且来自储存器的燃料可以通过热交换器以在通过燃气涡轮发动机的燃烧部分之前从油中提取热量。

[0049] 总体上，所公开的附件齿轮箱100可以运用任何合适的处理制造或形成。然而，根据本主题的若干方面，附件齿轮箱100可使用增材制造处理形成，例如3D打印处理。根据如上所述示例性实施例，这种处理的使用可以允许附件齿轮箱100形成有整体式热交换器。换句话说，热交换器可以形成为齿轮箱内的整体结构。特别地，制造过程可以允许附件齿轮箱130整体地形成并且包括使用现有制造方法时不可能具备的各种特征。下面将描述这些新颖特征中的一些。

[0050] 如本文所用，术语“增材制造”或“增材制造技术或处理”通常是指制造处理，其中，提供连续材料层，以逐层“构建起”三维组件。连续层通常熔合在一起以构成整体部件，该整体部件具有各种整体子部件。虽然增材制造技术在本文中描述为能够通过通常在竖直方向上逐点，逐层地构建物体来制造复杂物体，但是其他制造方法也是可行的，并且在本主题的适用范围内。例如，尽管本文的讨论涉及添加材料以形成连续层，但是本领域技术人员将理解，本文公开的方法和结构可以用任何增材制造技术或制造技术来实施。例如，本发明的实施例可以使用加层处理，减层处理或混合处理。

[0051] 根据本公开的合适增材制造技术，例如熔融沉积成型(FDM)，选择性激光烧结(SLS)，诸如通过喷墨和激光喷射的3D打印，立体光刻(SLA)，直接选择性激光燃烧结(DSLS)，电子束烧结(EBS)，电子束熔化(EBM)，激光工程化净成形(LENS)，激光净形制造(LNSM)，直接金属沉积(DMD)，数字光处理(DLP)，直接金属激光烧结(DMLS)和其他已知的处理。

[0052] 这里所描述的增材制造处理可以被用于使用任何合适的材料形成部件。例如，材料可以是塑料，金属，混凝土，陶瓷，聚合物，环氧树脂，光聚合树脂，或任何其他合适的材料，可以是固体，液体，粉末，板材，线材或任何其它合适的形式。更确切地，根据本主题的示例性实施例，附件齿轮箱100可以部分地，整体地或以多种材料的一些组合形成，包括但不限于纯金属，镍合金，铬合金，钛，钛合金，镁，镁合金，铝，铝合金和奥氏体合金，例如镍铬基超合金(例如，可从特殊金属公司(Special Metals Corporation)获得的名称为铬镍铁合金下的可用的那些)。

[0053] 另外，本领域技术人员将了解，可以使用多种材料和用于结合这些材料的方法，并且在本主题的范围内设想这些材料和方法。如本文所用的，对“熔合”的参考，可以指用于创建任何上述材料的结合层的任何合适方法。例如，如果物体由聚合物制成，则熔合可以指在聚合物材料之间创建热固性结合。如果物体是环氧树脂，则可以通过交联处理形成该结合。如果材料是陶瓷，则可以通过烧结处理形成该结合。如果材料是粉末状金属，则通过熔化处理形成该结合。本领域技术人员将理解，通过增材制造熔合材料来制作部件的其他方法是可行的，并且本公开的主题可以利用那些方法来施行。

[0054] 此外，本文公开的增材制造处理允许单个部件由多种材料形成。因此，附件齿轮箱100可以由上述材料的任何合适混合物形成。例如，部件可包括使用不同材料，处理，和/或在不同的增材制造机器上形成的多个层，部段或部分。通过这种方式，可以构造具有不同材料和材料特性的部件，以满足任何特定应用的要求。另外，尽管上述附件齿轮箱100完全通过增材制造处理构造，但是应该理解的是，在替换实施例中，附件齿轮箱100的全部或部分可以通过铸造，机加工，和/或任何其他合适的制造处理来形成。实际上，材料和制造方法的任何合适组合都可以用于形成附件齿轮箱100。

[0055] 现将描述示例性增材制造处理。增材制造处理使用部件的三维(3D)信息(例如三维计算机模型)来制造该部件。因此，可以在制造之前限定附件齿轮箱100的三维模型。从这方面考虑，可以扫描附件齿轮箱100的模型或原型来确定附件齿轮箱100的三维信息。作为另一示例，可以使用合适的计算机辅助设计(CAD)程序构造附件齿轮箱100的模型，以限定附件齿轮箱100的三维设计模型。

[0056] 设计模型包括部件的整个构造的3D数字坐标，包括附件齿轮箱100的外部表面和内部表面。例如，设计模型可以限定外壳，热交换结构，内部流体通道或循环管道，开口，支撑结构等等。在一个示例性实施例中，三维设计模型例如沿着部件的中心(例如，竖直)轴线或任何其他合适的轴线被转换成多个片段或部段。每个片段可以限定部件的二维(2D)横截面，用于片段的预定高度。多个连续的2D横截面片段一起构成3D部件。然后，部件通过逐片，逐层地构建起，直到完成为止。

[0057] 以这种方式，附件齿轮箱100使用增材处理制造，或更具体地每个层连续地形成，例如，通过使用激光能量或热量熔合或聚合塑料或者通过烧结金属粉末。例如，特定类型的增材制造处理可以使用例如电子束的能量束或例如激光束的电磁辐射，来烧结或熔化粉末材料。可以使用任何合适的激光和激光参数，包括关于功率，激光束光斑尺寸和扫描速率的考虑因素。构建材料可以由选择用于提高强度，耐久性和使用寿命(特别是在高温下)的任何合适的粉末或材料形成。

[0058] 每个连续层的厚度，例如，在约10μm和200μm之间，虽然厚度可以基于任何数目的参数来选择，并且可以采用根据替换实施例的任何合适的尺寸。因此，利用上述增材成型方法，热交换表面(例如，壁136)可以与在增材成型处理过程中利用的相关粉末层的一个厚度(例如，10μm)一样薄。然而，根据示例性实施例，热交换器的壁136可以形成为小于15毫米厚。根据另一示例性实施例，壁136可以小于5毫米厚。

[0059] 值得注意的是，在示例性实施例中，附件齿轮箱100的若干特征与附件齿轮箱100的壁112整体地形成，并且由相同的材料或不同的材料制成。由于制造的限制条件，先前不可能实现附件齿轮箱100和热交换器130这种结构。然而，本发明有效地利用增材制造技术的当前优势，开发本发明附件齿轮箱100的示例性实施例。虽然本公开不局限于通常使用增材制造来形成附件齿轮箱100，但增材制造确实提供了各种制造优势，包括制造方便，降低成本，更高精度等。

[0060] 从这方面考虑，利用增材制造方法，附件齿轮箱100可以是单件的连续塑料，并且因此可以包括比已知的齿轮箱更少的部件和/或接头。通过增材制造的附件齿轮箱100的整体形成可以有利地改善整个组装过程。例如，整体形成减少了必须组装的分离零件的数量，从而减少了相关时间和总组装成本。另外，可以有利地减少现有问题，例如泄漏，分离零件之间的联接质量和总体性能。

[0061] 并且，上述增材制造方法允许附件齿轮箱100的形状和轮廓可以更加复杂。例如，热交换器130可包括薄壁(小于15毫米)，窄通道和新颖热交换特征。所有这些特征可以相对复杂，以最大化热传递并使热交换器130的尺寸或占用面积最小化。此外，增材制造处理使得能够制造具有不同材料，特定热传递系数或所需表面纹理的结构。例如，增强或限制通过通道流体的流动。制造处理的连续添加性质使得能够构造这些通道和特征。结果，热交换器130的性能相对于其他具有分离的专用热交换组件的附件齿轮箱被改进。

[0062] 利用增材处理，可以形成表面光洁度和通道尺寸以改进通过通道的流体的流动，改进通道内的热传递等。例如，可以通过增材处理中选择合适的激光参数来调整表面光洁度(例如，使其更光滑或更粗糙)。可以通过增加激光扫描速率或粉末层的厚度来实现更粗糙的光洁度，并可通过降低激光扫描速率或粉末层的厚度来实现更光滑的光洁度。还可以通过改变扫描图案和/或激光能量来改变所选区域中的表面光洁度。值得注意的是，更光滑的表面可以促进流体更快地流过热交换器通道，而更粗糙的表面可以促进流体紊流和增加热传递。

[0063] 上述讨论描述了附件齿轮箱100及其构造方法。然而，应该理解的是，本主题的各方面可用于制造具有整体式热交换器的齿轮箱，可与任何其他合适的装置或系统一起使用。例如，齿轮箱可以是附件齿轮箱，传动齿轮箱，减速齿轮箱或用于燃气涡轮发动机的任何其他合适的齿轮箱。实际上，本主题的各方面可用于将热交换器结合到任何组件，在该组件中具有空隙空间并且高温梯度可以被用于传递热能。

[0064] 该书面描述使用示例性实施例来描述当前公开的主题，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践这样的主题，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本发明公开主题的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例包括与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差别的等效结构元件，则这些其他示例意图落入权利要求的范围内。

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具有整体式热交换器的增材制造的齿轮箱

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