CN109900152A - 用于具有内部流动特征的换热器管的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了限定有纵向轴线的支撑形式及其制造方法。所述支撑形式包括第一区段、大体实心的第二区段以及至少一个流动特征形式。所述第一区段包括连接在一起形成网格的多个第一材料单元格。所述第二区段包括第二材料并且围绕所述第一区段。所述至少一个流动特征形式限定在所述第二区段中并且配置成在通过对所述支撑形式进行电镀而形成的换热器管上产生流动特征。

Description

用于具有内部流动特征的换热器管的系统和方法

技术领域

本说明书中所描述的主题大体上涉及换热器管，并且更确切地说，涉及包括内部三维流动特征的换热器管。

背景技术

传送具有热能含量的流体的换热器管在各种电气和机械系统中普遍存在。例如，换热器管可以用于换热器、电机、电动机和/或发电机中。至少一些换热器管包括用于改进热传递和/或液压性能的流动特征。但是在至少一些已知系统中，这些流动特征使用挤压工艺产生，因此限于二维流动特征。这些二维流动特征可以仅提供对热传递和/或液压性能的有限改进，尤其是在换热器管中的弯头或转向处。具有更复杂几何形状的其他流动特征可能更适于改善热传递和/或液压性能，但可能相对难以制造。

发明内容

在一个方面中，提供一种限定纵向轴线的支撑形式。所述支撑形式包括第一区段、第二大体实心区段以及至少一个流动特征形式。所述第一区段包括连接在一起形成网格的多个第一材料单元格。所述第二区段包括第二材料并且围绕所述第一区段。所述至少一个流动特征形式限定在所述第二区段中并且配置成在通过对所述支撑形式进行电镀而形成的换热器管上产生流动特征。

在另一方面中，提供一种制造限定纵向轴线的换热器管的方法。所述方法包括制造支撑形式，其中所述支撑形式包括：i)第一区段，所述第一区段包括连接在一起形成网格的多个第一材料单元格；ii)包括第二材料的第二大体实心区段，所述第二区段围绕所述第一区段；以及iii)至少一个流动特征形式，所述至少一个流动特征形式限定在所述第二区段中，并且配置成产生至少一个流动特征。所述方法还包括将第三材料沉积在所述支撑形式上以形成所述换热器管，其中所述换热器管包括：i)入口；ii)出口；iii)侧壁，所述侧壁包括外表面和内表面并且沿所述纵向轴线在所述入口与所述出口之间延伸以限定位于它们之间的通路；以及iv)所述至少一个流动特征，所述至少一个流动特征从所述侧壁内表面和所述侧壁外表面中的一者延伸。所述方法进一步包括将所述支撑形式从所述换热器管拆除。

技术方案1.一种限定有纵向轴线的支撑形式，所述支撑形式包括：

第一区段，所述第一区段包括多个第一材料单元格，所述多个单元格连接在一起形成网格；

大体实心的第二区段，其包括第二材料，所述第二区段围绕所述第一区段；以及

限定在所述第二区段中的至少一个流动特征形式，所述至少一个流动特征形式配置成在通过对所述支撑形式进行电镀而形成的换热器管上产生流动特征。

技术方案2.根据技术方案1所述的支撑形式，其中所述至少一个流动特征形式包括具有沿所述支撑形式的所述纵向轴线变化的截面的三维流动特征形式。

技术方案3.根据技术方案1所述的支撑形式，其中所述第一区段连接于所述第二区段。

技术方案4.根据技术方案1所述的支撑形式，其中所述第一材料和所述第二材料相同。

技术方案5.根据技术方案1所述的支撑形式，其中所述至少一个流动特征形式包括横向流动特征形式，所述横向流动特征形式从所述第二区段的第一部分延伸到所述第二区段的第二部分。

技术方案6.根据技术方案5所述的支撑形式，其中所述横向流动特征形式是贯通通路形式和导流板形式中的至少一者。

技术方案7.根据技术方案1所述的支撑形式，其中所述支撑形式的截面形状为三角形、矩形、圆形和椭圆形中的一者。

技术方案8.根据技术方案1所述的支撑形式，进一步包括第一端，所述第一端包括第一连接器，所述第一连接器配置成与第二支撑形式的对应连接器接合，以将所述第二支撑形式连接到所述支撑形式，以形成连续多形式支撑形式。

技术方案9.根据技术方案1所述的支撑形式，其中所述至少一个流动特征形式包括从所述第二区段向外延伸的换热器延伸形式。

技术方案10.根据技术方案1所述的支撑形式，其中所述至少一个流动特征形式包括从所述第二区段向外延伸的底座特征形式。

技术方案11.一种制造换热器管的方法，所述换热器管限定有纵向轴线，所述方法包括：

制造支撑形式，其中所述支撑形式包括：i)第一区段，所述第一区段包括连接在一起形成网格的多个第一材料单元格；ii)包括第二材料的大体实心的第二区段，所述第二区段围绕所述第一区段；以及iii)至少一个流动特征形式，所述至少一个流动特征形式限定在所述第二区段中，并且配置成产生至少一个流动特征；

将第三材料沉积在所述支撑形式上以形成所述换热器管，其中所述换热器管包括：i)入口；ii)出口；iii)侧壁，所述侧壁包括外表面和内表面并且沿所述纵向轴线在所述入口与所述出口之间延伸以限定位于它们之间的通路；以及iv)所述至少一个流动特征，所述至少一个流动特征从所述侧壁内表面和所述侧壁外表面中的一者延伸；以及

将所述支撑形式从所述换热器管拆除。

技术方案12.根据技术方案11所述的方法，其中所述至少一个流动特征是具有沿所述纵向轴线变化的截面的三维流动特征。

技术方案13.根据技术方案11所述的方法，其中所述第一区段连接于所述第二区段。

技术方案14.根据技术方案11所述的方法，其中所述至少一个流动特征形式包括横向流动特征形式，所述横向流动特征形式从所述第二区段的第一部分延伸到所述第二区段的第二部分。

技术方案15.根据技术方案14所述的方法，其中所述横向流动特征形式是贯通通路形式和导流板形式中的至少一者。

技术方案16.根据技术方案11所述的方法，其中制造支撑形式包括使用增材制造工艺制造所述支撑形式。

技术方案17.根据技术方案11所述的方法，其中将第三材料沉积在所述支撑形式上包括使用铜对所述制成的支撑形式进行电镀。

技术方案18.根据技术方案11所述的方法，其中将第三材料沉积在所述支撑形式上包括对所述制成的支撑形式进行电镀，使得所述至少一个流动特征与所述换热器管侧壁内表面形成一体。

技术方案19.根据技术方案11所述的方法，其中所述换热器管进一步包括弧形段，并且其中所述至少一个流动特征位于所述弧形段中。

技术方案20.根据技术方案11所述的方法，其中将所述支撑形式从所述换热器管拆除包括引起所述支撑形式的相变。

附图说明

参照附图阅读以下具体实施方式将更好地理解本公开的这些和其他特征、方面及优势，其中各附图中的相似字符表示相似部分，其中：

图1是示例性增材制造系统的示意图；

图2是用于操作图1所示增材制造系统的控制器的方框图；

图3A和图3B是示例性换热器系统的示意图；

图4是示例性支撑形式区段的透视图；

图5是图4所示支撑形式区段的剖面侧视图；

图6是图4所示支撑形式区段中的一个的沿剖面线4-4截取的剖视图；

图7是图4所示支撑形式区段的替代实施例的剖面侧视图；

图8是可以使用图4到图6中所示的支撑形式制造的换热器管段的剖视图；

图9是图8所示换热器管段的替代实施例的剖面透视图；

图10A和图10B是可以与图5中所示换热器管段一起使用的多个三维流动特征的透视图；以及

图11是可用于制造图8中所示的换热器管段的示例性方法的流程图。

除非另作说明，否则本说明书中提供的附图旨在示出本公开实施例的特征。这些特征被认为适用于包括本公开一个或多个实施例的各种系统。因此，附图并不意图包括所属领域中的普通技术人员已知的实践本说明书中所公开实施例所需的所有常规特征。

具体实施方式

以下说明和随附权利要求中将提及若干术语，这些术语的定义如下。

除非上下文明确另作规定，否则单数形式“一个”、“一种”和“所述”也包括复数意义。

“视情况”或“视情况而定”意指之后所描述的事件或情况可能发生或可能不发生，并且所述说明同时包括事件发生以及不发生的情况。

本说明书和权利要求书全文中所用的近似语言可以适用于修饰可以以允许形式改变而不改变相关对象基本功能的任何数量表示。因此，由一个或多个术语例如“大约”、“大体上”和“近似”修饰的值并不限于所指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可能与用于测量所述值的仪器的精度相对应。在此处以及说明书及权利要求书的各处中，范围限制可以组合和/或互换；除非上下文或语言另作说明，否则所述范围被识别出并且包括其中所包括的所有子范围。

本说明书中使用的术语“处理器”和“计算机”和相关术语，例如，“处理装置”、“计算装置”和“控制器”并不限于所属领域中称为计算机的集成电路，而是广泛地指微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器(PLC)和专用集成电路以及其他可编程电路，并且这些术语可以在本说明书中互换使用。在本说明书中所述的实施例中，存储器可以包括但不限于计算机可读介质，例如随机存取存储器(RAM)、计算机可读非易失性介质，例如闪存。或者，也可以使用软磁盘、光盘只读存储器(CD-ROM)、磁光盘(MOD)和/或数字多功能光盘(DVD)。此外，在本说明书中所述的实施例中，额外的输入通道可以是但不限于与操作员接口例如鼠标和键盘关联的计算机外围设备。替代地，还可以使用其他计算机外围设备，例如，包括但不限于扫描仪。此外，在示例性实施例中，额外的输入通道可以包括但不限于操作员接口监测器。

此外，本说明书中使用的术语“软件”和“固件”是可互换的，并且包括存储在存储器中用于被个人计算机、工作站、客户端以及服务器执行的任何计算机程序存储器。

本说明书中使用的术语“非暂态计算机可读介质”旨在表示以任何技术方法实施以便短期和长期存储信息例如计算机可读指令、数据结构、程序模块和子模块，或者任何装置中的其他数据的任何基于计算机的有形装置。因此，本说明书中所描述的方法可以编码成以有形非暂态计算机可读介质，包括但不限于存储装置和/或记忆装置的形式实施的可执行指令。所述指令当被处理器执行时，使得所述处理器执行本说明书中所描述方法的至少一部分。此外，本说明书中所用的术语“非暂态计算机可读介质”包括所有有形计算机可读介质，包括但不限于非暂态计算机存储装置，包括但不限于易失性和非易失性介质，以及可移动和不可移动介质例如固件、物理和虚拟存储器、CD-ROM、DVD，以及任何其他数字来源例如网络或因特网，以及尚未开发出的用于传递信号的数字装置，但是暂态装置除外。

此外，本说明书中所用的术语“实时”是指相关事件的发生时间、预定数据测量和收集时间、数据处理时间以及系统对事件和环境做出响应的时间中的至少一者。在本说明书所描述的实施例中，这些活动和事件大体上同时发生。

本说明书中所描述的系统和方法包括：支撑形式(support form)，所述支撑形式具有多结构截面以及至少一个内部流动特征形式(internal flow feature form)；以及换热器管，所述换热器管具有从内侧壁延伸的至少一个内部流动特征。所述支撑形式的所述多结构截面包括：第一区段，所述第一区段包括连接在一起的多个单元格；以及大体实心的第二区段，所述第二大体实心区段围绕所述第一区段。所述内部流动特征是截面沿所述换热器管的纵向轴线变化的三维流动特征，所述三维流动特征是所述支撑形式的所述三维内部流动特征形式的对应反向模型。相对于使用现有方法制造的二维流动特征，所述流动特征的几何形状有助于改善换热器管的热传递能力和/或液压能力。

增材制造工艺和系统包括例如但不限于光聚合固化(vatphotopolymerization)、粉末床熔融(powder bed fusion)、粘合剂喷射、材料喷射、片材层压、材料挤出、定向能量沉积和混合系统。这些工艺和系统包括例如但不限于SLA(立体光固化成型设备)、DLP(数字光处理)、3SP(扫描、旋转和选择性光固化)、CLIP(连续液体界面生产)、SLS(选择性激光烧结)、DMLS(直接金属激光烧结)、SLM(选择性激光熔化)、EBM(电子束熔化)、SHS(选择性热烧结)、MJF(多射流熔融)、3D打印、Voxeljet、Polyjet、SCP(平滑曲率印刷)、MJM(多射流模塑项目)、LOM(层压物体制造)、SDL(选择性沉积层压)、UAM(超声增材制造)、FFF(熔融长丝制造)、FDM(熔融沉积模塑)、LMD(激光金属沉积)、LENS(激光工程化净成形)、DMD(直接金属沉积)、混合系统、以及这些工艺和系统的组合。这些方法和系统可以采用例如但不限于所有形式的电磁辐射、加热、烧结、熔化、固化、粘合、固结、压制、嵌入以及它们的组合。

增材制造工艺和系统采用各种材料，包括例如但不限于聚合物、塑料、金属、陶瓷、沙子、玻璃、蜡、纤维、生物物质、复合材料以及这些材料的混合物。这些材料可以以适于给定材料和工艺或系统的各种形式用在这些工艺和系统中，包括例如但不限于以液体、固体、粉末、片材、箔、带、长丝、球粒、液体、浆液、金属丝、雾化、糊状物的形式以及这些形式的组合。

图1是示例性增材制造系统10的示意图。坐标系12包括x轴、y轴和z轴。在此示例性实施例中，增材制造系统10包括用于使用逐层制造工艺制造部件24的固结装置14，所述固结装置包括激光装置16、扫描电动机18、扫描镜20和扫描透镜22。替代地，固结装置14可以包括使用本说明书中所述任何工艺和系统来促使材料固结的任何部件。激光装置16提供高强度热源，所述高强度热源配置成使用能量射束28在粉末状材料中产生熔体池26(未按比例示出)。激光装置16包括在壳体30内，所述壳体连接到底座系统32。增材制造系统10还包括计算机控制系统或控制器34。底座系统32被执行器或执行器系统36移动，所述执行器或执行器系统配置成使底座系统32在XY平面中移动，以与扫描镜20配合从而促使在增材制造系统10内制造部件24的一层。例如但不限于，底座系统32围绕中心点枢转，以线性路径、弧形路径移动并且/或者旋转以覆盖粉末床38上的粉末的一部分，以促使引导能量射束28沿部件24的表面行进。替代地，壳体30和能量射束28以使增材制造系统10能够如本说明书中所述运作的任何定向和方式移动。

扫描电动机18受控制器34控制，并且配置成移动扫描镜20，使得能量射束28被反射成沿预定路径例如但不限于线性和/或旋转扫描路径40沿粉末床38入射。在此示例性实施例中，所述扫描电动机18和扫描镜20的组合形成二维扫描检流计。替代地，扫描电动机18和扫描镜20可以包括三维(3D)扫描检流计、动态聚焦检流计，和/或可用于偏转激光装置16的能量射束28的任何其他方法。

在此示例性实施例中，粉末床38安装到支撑结构42，所述支撑结构由执行器系统36移动。如上文相对于底座系统32所述，执行器系统36还配置成使支撑结构42沿Z方向(即，垂直于粉末床38的顶面的方向)移动。在一些实施例中，执行器系统36还配置成使支撑结构42在XY平面中移动。例如但不限于，在壳体30为固定式的替代实施例中，执行器系统36使支撑结构42在XY平面中移动，以与扫描电动机18和扫描镜20配合从而引导激光装置16的能量射束28沿扫描路径40围绕粉末床38行进。在此示例性实施例中，执行器系统36包括例如但不限于一个或多个线性电动机、一个或多个液压和/或气动活塞、一个或多个螺杆驱动机构和/或输送机系统。

在此示例性实施例中，增材制造系统10操作以依据部件24的3D几何形状的计算机建模表示来制造部件24。所述计算机建模表示可以以计算机辅助设计(CAD)或类似文件的形式产生。部件24的CAD文件转换成逐层格式，其中包括部件24的每一层，例如部件24的构建层44的多个构建参数。在此示例性实施例中，部件24相对于增材制造系统10中所使用的坐标系的原点以预期定向建模。部件24的几何形状切成预期厚度的叠层组，使得每一层的几何形状是在此特定层位置处穿过部件24的截面的轮廓。扫描路径40跨相应层的几何形状生成。构建参数沿扫描路径40施加，以使用用于构造部件24的材料来制造部件24的此层。对于部件24几何形状的每个相应层重复这些步骤。一旦此过程完成，将生成电子计算机构建文件(或多个文件)，包括所有所述层。将构建文件加载到增材制造系统10的控制器34中，以在制造每一层期间控制所述系统。

在将构建文件加载到控制器34中之后，增材制造系统10操作以通过实施逐层制造工艺例如直接金属激光熔化方法来产生部件24。所述示例性逐层增材制造工艺不使用预先存在的制品作为最终部件的前体，相反，此工艺使用可配置形式例如粉末形式的原材料来生产部件24。例如但不限于，钢部件可以使用钢粉以增材制造方式来制造。增材制造系统10能够使用各种材料例如但不限于金属、陶瓷、玻璃和聚合物来制造部件，例如部件24。

图2是用于操作增材制造系统10(如图1所示)的控制器34的方框图。在此示例性实施例中，控制器34是通常由增材制造系统10的制造商提供的任何类型的控制器，以用于控制增材制造系统10的操作。控制器34至少部分基于来自操作人员的指令执行操作以控制增材制造系统10的操作。控制器34包括例如通过增材制造系统10制造的部件24的3D模型。由控制器34执行的操作包括控制激光装置16(如图1所示)的功率输出并且通过执行器系统36调节底座系统32和/或支撑结构42(均如图1所示)以控制能量射束28的扫描速度。控制器34还配置成控制扫描电动机18引导扫描镜20，从而进一步控制能量射束28在增材制造系统10内的扫描速度。在替代实施例中，控制器34可以执行使增材制造系统10能够如本说明书中所述运作的任何操作。

在此示例性实施例中，控制器34包括存储装置46以及连接到所述存储装置46的处理器48。处理器48可以包括一个或多个处理单元，例如但不限于多核配置。处理器48是使控制器34能够如本说明书中所述操作的任何类型的处理器。在一些实施例中，可执行指令存储在存储装置46中。控制器34能够配置成通过对处理器48进行编程来执行本说明书中所描述的一个或多个操作。例如，处理器48可以通过将操作编码成一个或多个可执行指令并且在存储装置46中提供这些可执行指令来进行编程。在此示例性实施例中，存储装置46是能够存储和检索信息例如可执行指令或其他数据的一个或多个装置。存储装置46可以包括一个或多个计算机可读介质，例如但不限于，随机存取存储器(RAM)、动态RAM、静态RAM、固态盘、硬盘、只读存储器(ROM)、可擦除可编程ROM、电气可擦除可编程ROM或非易失性RAM存储器。以上存储器类型仅为示例性的，因此不限于可用于存储计算机程序的存储器类型。

存储装置46可以配置成存储任何类型的数据，包括但不限于与部件24相关联的构建参数。在一些实施例中，处理器48基于数据寿命从存储装置46中移除或“清除”数据。例如，处理器48可以覆盖先前记录和存储的与后续时间和/或事件相关联的数据。附加地或替代地，处理器48可以移除超出预先确定时间间隔的数据。此外，存储装置46包括但不限于足够的数据、算法和命令，以便于监测由增材制造系统10制造的部件24的构建参数和几何形状条件。

在一些实施例中，控制器34包括连接到处理器48的呈现接口50。呈现接口50向用户52呈现信息，例如增材制造系统10的操作条件。在一个实施例中，呈现接口50包括连接到显示装置(未示出)的显示适配器(未示出)，例如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、有机LED(OLED)显示器或“电子墨水”显示器。在一些实施例中，呈现接口50包括一个或多个显示装置。附加地或替代地，呈现接口50包括音频输出装置(未示出)，例如但不限于音频适配器或扬声器)。

在一些实施例中，控制器34包括用户输入接口54。在此示例性实施例中，用户输入接口54连接到处理器48，并且从用户52接收输入。用户输入接口54可以包括例如键盘、指向装置、鼠标、触针、触敏面板例如但不限于触摸板或触摸屏，以及/或者音频输入接口，例如但不限于麦克风。单个部件例如触摸屏可以用作呈现接口50和用户输入接口54这两者的显示装置。

在此示例性实施例中，通信接口56连接到处理器48，并且配置成与一个或多个其他装置例如激光设备16以通信方式连接，并且在用作输入通道时执行相对于所述装置的输入和输出操作。例如，通信接口56可以包括但不限于有线网络适配器、无线网络适配器、移动远程通信适配器、串行通信适配器或并行通信适配器。通信接口56可以从一个或多个远程装置接收数据信号或者向其发送数据信号。例如，在一些实施例中，控制器34的通信接口56可以向执行器系统36发送数据信号/从其接收数据信号。

呈现接口50和通信接口56这两者均能够提供适用于本说明书中所描述方法的信息，例如向用户52或处理器48提供信息。因此，呈现接口50和通信接口56可以称为输出装置。类似地，用户输入接口54和通信接口56能够接收适用于本说明书中所描述方法的信息，并且可以称为输入装置。

图3A是包括换热器管101的示例性换热器系统100的示意图。换热器管101以串行方式包括第一线性段102、弧形段104和第二线性段106。换热器管101的形状和布置仅为示例，并且所属领域中的技术人员将理解，换热器管101可以具有使换热器管101能够如本说明书中所述运作的任何配置。

在此示例性实施例中，具有热能含量的流体流动通过换热器管101，以促使冷却包括换热器管101的系统中的一个或多个部件。在此示例性实施例中，所述流体是冷却流体。在替代实施例中，所述流体是用于加热的流体。例如，换热器管101可以安装在换热器、电机、电动发电机和/或液压系统中。在此示例性实施例中，冷却流体在入口103处流入第一线性段102中、通过第一线性段102进入弧形段104中，从弧形段104进入第二线性段106中，并且在出口107处流出第二线性段106。所述冷却流体可以是任何适当气体或液体。冷却流体源108与入口103流体连通，以向换热器管101提供冷却流体。类似地，冷却流体储器(cooling fluid reservoir)109与出口107流体连通，以接收来自换热器管101的冷却流体。

在图3A所示的实施例中，换热器管101不包括便于引导冷却流体流动通过换热器管101的任何内部流动特征(例如，翅片、柱、销等)。因此，如指示流体流动方向的若干个流向线105所表明，换热器管101的形状引起流动分离。例如，冷却流体最初沿换热器管101的纵向轴线110(即，在第一线性段102中)流动。但是当冷却流体遭遇弧形段104时，所述冷却流体不再平行于纵向轴线110流动。所述流动分离使冷却流体的流速降低并且产生压力降，这是不希望的。

相反，图3B示出当换热器管101包括多个内部流动特征(图3B中未示出)时通过换热器管101的流动。如图3B中的流向线105所示，所述内部流动特征大体上避免流动分离，从而减少损耗和压力降。这进一步便于增加换热器管101的热传递系数。

因此，需要将内部流动特征包括在换热器管中。但是，使用至少一些已知系统无法制造具有相对复杂几何形状的内部流动特征。相反，已知系统通常限于使用挤压工艺来产生二维流动特征(即，在沿纵向轴线110的不同位置处、在与纵向轴线110正交的平面中具有相同截面的流动特征)。相反，本说明书中所述的系统和方法使用示例性支撑形式来促使产生三维流动特征(即，在沿纵向轴线110的不同位置处、在与纵向轴线110正交的平面中具有不同截面的流动特征)。

本说明书中所述的系统和方法使用多个支撑形式(即，预期换热器管的阴模(negative mold))，这些支撑形式在执行电镀过程之前连接在一起。所述电镀过程产生连续阳铸件换热器管，所述连续阳铸件换热器管围绕所述支撑形式的裸露表面并且包括初始阴模支撑形式中存在的任何复杂形状和特征。所述电镀过程完成后，将所述支撑形式从新形成的换热器管拆除。所述支撑形式包括内网格区段，所述内网格区段便于将所述支撑形式从所述换热器管内拆除，同时例如由于格状结构的多孔性质，因此通过抑制压力积聚和熔融材料停滞来避免换热器管变形。此外，本说明书中所描述的支撑形式包括可以使用增材制造工艺制造的结构特征，以用于促使在电镀过程之后将所述支撑形式从所述换热器管内有效且高效地拆除。

图4是可便于制造用于换热器系统100(如图3A和3B所示)中的换热器管例如换热器管101的示例性支撑形式200的透视图。图5是支撑形式200(如图4所示)的剖面侧视图。图6是围绕剖面线4-4截取的支撑形式200(如图4中所示)的剖视图。在此示例性实施例中，每个支撑形式200具有大体圆形截面并且限定纵向轴线226。每个支撑形式200包括第一区段202、第二区段208以及至少一个内部流动特征形式212。在替代实施例中，支撑形式200可以具有任何截面形状，包括但不限于三角形、椭圆形和矩形。在其他替代实施例中，支撑形式200可以包括使所述支撑形式200能够如本说明书中所述运作的任何数量和类型的区段和流动特征。

在此示例性实施例中，第一区段202包括第一材料204以及连接在一起形成格状结构的多个单元格206。第二区段208包括大体实心的第二材料210并且围绕第一区段202。在此示例性实施例中，第一区段202连接到第二区段208。在替代实施例中，第一区段202与第二区段208形成一体。在此示例性实施例中，至少一个内部流动特征形式212限定在第二区段208的外壁216中。内部流动特征形式212是沿支撑形式200的纵向轴线226具有不同截面的三维体积。内部流动特征形式212是阴模，当所述阴模上电镀或以其他方式覆盖某种材料时将得到内部流动特征形式212几何形状的阳铸件(positive cast)。

在所述示例性实施例中，支撑形式200包括第一支撑形式201和第二支撑形式203。第一支撑形式201连接到第二支撑形式203。第一支撑形式201和第二支撑形式203限定多个横向流动特征形式214。如图6中最清楚地图示，每个横向流动特征形式214是从外壁216的第一部分222穿过第二区段208和第一区段202延伸到与外壁216的第二部分224之间交点处并且限定位于它们之间的贯通通路220的体积。第一支撑形式201的横向流动特征形式214是换热器通路形式。第二支撑形式203的横向流动特征形式214是导流板(flowstraightener)形式。另外，每个横向流动特征形式214在将支撑形式200从换热器管101拆除期间为相应支撑形式200提供额外的结构支撑。在替代实施例中，横向流动特征形式214可以是大体实心的，并且可以配置成支撑换热器管101，以促使在拆除支撑形式200期间，例如当将支撑形式200从换热器管101拆除时，包括在用于固化换热器管101的晶体结构的熔炉周期中维持换热器管101的形状。在替代实施例中，第一支撑形式201和第二支撑形式203可以包括促使支撑形式200如本说明书中所述操作的任何类型和数量的横向流动特征形式214。

在所述示例性实施例中，参照图5，第一支撑形式201连接到第二支撑形式203。第二支撑形式203的第一端228包括沿纵向轴线226延伸的第一阳连接器(male connector)232。第一支撑形式201的第二端230包括第二阴连接器(female connector)234，所述第二阴连接器配置成接收第二支撑形式203的第一连接器232。在此示例性实施例中，多个倒钩240从第一连接器232延伸并且配置成被接纳在抵靠第二连接器234的固持伸出部分(retention extension)242处，以便于将第一连接器232固持在第二连接器234内。替代地，第一支撑形式201可以以促使第一支撑形式201和第二支撑形式203如本说明书中所述操作的任何方式连接到第二支撑形式203。

在此示例性实施例中，第一区段202的第一材料204和第二区段208的第二材料210是相同材料。在替代实施例中，第一材料204和第二材料210是不同材料。在所述示例性实施例中，第一区段202和第二区段208形成一体。在替代实施例中，第一区段202和第二区段208不形成一体。在又一些其他替代实施例中，第一区段202和第二区段208由任何材料以促使支撑形式200如本说明书中所述操作的任何方式形成。

图7是支撑形式200(如图4所示)的替代实施例的剖面侧视图，其中示出多个换热器翅片形式236和一对底座特征形式238。图7所示的实施例与图4到图6所示的实施例大体相同，但是此实施例中的支撑形式200包括换热器翅片形式236和底座特征形式238。在此示例性实施例中，多个换热器翅片形式236从外壁216向外延伸。每个底座特征形式238从外壁216向外延伸并且包括紧固件贯通口(pass-through)250。当支撑形式200暴露于电镀过程中时，电镀在支撑形式200外表面上的材料覆盖每个换热器翅片形式236和底座特征形式238中的每一者的外表面，从而形成与阴模对应的阳铸件。在支撑形式200的此替代实施例上完成电镀过程将分别得到与换热器翅片形式236和底座特征形式238相对应的换热器翅片和通孔阳铸件，作为所得换热器管的一部分。在替代实施例中，支撑形式200可以包括促使支撑形式200如本说明书中所述操作的任何类型和数量的底座特征形式、换热器翅片形式和导流件(flow manipulation)形式。

图8是可以使用支撑形式200(如图4到图6中所示)制造的换热器管段300的剖视图。在此示例性实施例中，换热器管段300可以形成换热器管例如换热器管101的全部或一部分。换热器管段300包括沿纵向轴线302在入口304与出口306之间延伸以限定位于它们之间的主通路330的侧壁308，以及从侧壁308向内延伸的至少一个内部流动特征316。在此示例性实施例中，换热器管段300是环形的(即，具有圆形截面)，并且通过使用电镀工艺对本说明书中所述的支撑形式200的裸露表面进行电镀来形成。替代地，换热器管段300可以具有任何形状，并且可以使用使换热器管段300能够如本说明书中所述运作的任何工艺形成。例如，在一些实施例中，换热器管段300可以具有椭圆形或矩形截面。

在此示例性实施例中，侧壁308包括第三材料310并且具有厚度328。侧壁308包括外表面312和内表面314。在此示例性实施例中，第三材料310是铜合金。在替代实施例中，第三材料310是铝合金。在其他替代实施例中，第三材料310是促使换热器管段300如本说明书中所述操作的任何类型的材料。

在此示例性实施例中，所述至少一个内部流动特征316从内表面314向内延伸到主通路330中。每个内部流动特征316包括沿换热器管段300的纵向轴线302具有不同截面的三维流动特征。因此，内部流动特征316影响并且冲击流动通过换热器管段300的冷却流体流。本说明书中所用的内部流动特征的截面是指在垂直于纵向轴线302的平面中截取的截面。例如，内部流动特征316的第一截面可以取自与纵向轴线302正交的第一平面中，并且内部流动特征的第二截面可以取自与纵向轴线302正交的第二平面中，其中第一平面定位成沿纵向轴线302比第二平面更靠近出口306。

对于二维流动特征，无论截面沿二维流动特征纵向轴线的相对位置如何，二维流动特征的截面都是相同的。在一些已知系统中，旋转二维流动特征(例如，形成螺旋形二维流动特征)。但是对于二维流动特征，即使旋转，第一平面处的第一截面与第二平面处的第二截面也相同(第二截面是第一截面的旋转后版本)。相反，本说明书中所描述的系统和方法促使形成三维内部流动特征316。三维内部流动特征316沿纵向轴线302具有不同截面。也就是说，对于每个三维内部流动特征316，第一平面处的第一截面与第二平面处的第二截面不同。

在此示例性实施例中，多个横向流动特征318在内表面314上的两个不同位置之间跨主通路330延伸。在此示例性实施例中，横向流动特征318中的第一组334是换热器通路，所述换热器通路配置成促使引导流体跨主通路330流动通过第二通路332。横向流动特征318中的第二组336是导流板，所述导流板配置成促使变换沿主通路330在换热器管段300内行进的流体，并且为所述换热器管段300提供额外的结构支撑。在此替代实施例中，换热器管段300可以包括从外表面312向外延伸的特征，包括例如使用换热器翅片形式236形成并且配置成促进热交换的换热器翅片，以及配置成固定换热器管段300的底座伸出部分。在进一步替代实施例中，换热器管段300可以包括促使换热器管段300如本说明书中所述操作的任何数量和类型的流动特征和伸出部分。

图9是换热器管段300(如图8所示)的替代实施例的剖面侧透视图，其中示出螺旋形内部流动特征316。图9所示实施例与图8所示实施例大体上相同，但是此实施例中的换热器管段300包括沿换热器管段300的长度以相对于纵向轴线302的螺旋形状从内表面314向内延伸到主通路330中的单个连续三维内部流动特征316。在此示例性实施例中，螺旋形内部流动特征316促使对行进通过换热器管段300的流体进行连续混合，以便于改善流体与换热器管段300之间的热传递。在替代实施例中，螺旋形内部流动特征316沿换热器管300的长度具有不同截面积。在额外的替代实施例中，换热器管段300可以包括促使换热器管段300如本说明书中所述操作的任何数量和类型的内部流动特征316。

图10A和10B示出可以使用本说明书中所描述系统和方法产生的多个三维内部流动特征316的透视图。所属领域中的技术人员将理解，内部流动特征316仅为示例，并且本公开不限于图10A和10B中所示的三维内部流动特征316。例如，使用本说明书中所述系统和方法制造的内部流动特征可以包括针状翅片、交错旋流翅片、百叶窗式翅片、同心管、导向轮叶、转向轮叶和/或湍流器。在一些实施例中，所述内部流动特征可以以人字形图案或任何其他适当图案制造。此外，内部流动特征可以成形和定向成促使改善它们所在换热器管的热传递和/或液压性能，从而促使提高包括所述换热器管的系统中的功率密度。如图10A和10B所示，内部流动特征316可以具有相对复杂的几何形状。

在此示例性实施例中，每个内部流动特征316包括底部404、顶点406以及从底部404朝向顶点406延伸的至少一个壁408。当给定内部流动特征316包括在换热器管段300中时，底部404通常与内表面314接触(并且可以与其形成一体或连接)，并且内部流动特征316大体上沿径向从底部404向内延伸到顶点406。也就是说，顶点406通常比底部404更靠近纵向轴线302。此外，每个内部流动特征316沿纵向轴线302具有不同截面。显然，取自第一平面412中的每个内部流动特征316的第一截面与取自第二平面414中的同一内部流动特征316的第二截面不同。值得注意的是，三维流动特征例如内部流动特征316无法使用至少一些已知流动特征制造技术形成。

图11是示出用于制造换热器管段300的方法500的流程图，其中换热器管段300限定纵向轴线302。参照图1到图10，方法500包括制造502支撑形式200，其中支撑形式200包括：i)第一区段202，所述第一区段包括第一材料204以及连接在一起形成网格的多个单元格206；ii)包括第二材料210的大体实心的第二区段208，所述第二区段208围绕第一区段202，以及iii)从第二区段208的外壁216向内延伸的至少一个内部流动特征形式212。在此示例性实施例中，支撑形式200使用增材制造工艺制造。替代地，支撑形式200可以使用促使支撑形式200如本说明书中所述操作的任何工艺来形成。

在此示例性实施例中，方法500还包括将第三材料310沉积504在支撑形式200上以形成换热器管段300，其中换热器管段300包括：i)入口304；ii)出口306；iii)侧壁308，所述侧壁包括外表面312和内表面314，并且沿纵向轴线302在入口304与出口306之间延伸以限定位于它们之间的主通路330；以及iv)从侧壁内表面314向内延伸的至少一个内部流动特征316。在此示例性实施例中，换热器管段300通过使用铜材料对支撑形式200进行电镀来形成。在替代实施例中，换热器管段300可以使用促使换热器管段300如本说明书中所述操作的任何类型的材料，使用任何类型的材料沉积工艺来形成。

最后，方法500进一步包括将支撑形式200从换热器管段300拆除506。在此示例性实施例中，将支撑形式200从换热器管段300拆除506包括将支撑形式200暴露于足以实现支撑形式200的物理状态相变的升高温度下，从而使支撑形式200从换热器管段300内流出。在替代实施例中，可以通过使用氧化、燃烧、粉碎、浸出、溶解或升华将支撑形式200从换热器管段300拆除。在其他替代实施例中，可以通过使换热器管段300能够操作如本说明书中所述操作的任何方法将支撑形式200从换热器管段300拆除。因为电镀504将材料沉积在支撑形式200上，其中支撑形式200表示换热器管段300的反向模型，因此方法500能够形成使用至少一些已知技术难以形成的复杂三维内部流动特征。

本说明书中所描述的实施例包括：支撑形式，所述支撑形式具有多结构截面以及至少一个内部流动特征形式；以及换热器管，所述换热器管具有从内侧壁延伸的至少一个内部流动特征。所述支撑形式的所述多结构截面包括：第一区段，所述第一区段包括连接在一起形成网格的多个单元格；以及大体实心的第二区段，所述第二大体实心区段围绕所述第一区段。相对于使用现有方法制造的二维流动特征，所述流动特征的几何形状有助于改善换热器管的热传递能力和/或液压能力。

本说明书中所述的方法、系统和设备的示例性技术效果包括以下项中的至少一者：(a)能够在换热器管内制造三维流动特征；(b)改善换热器管的热传递能力；以及(c)改善换热器管的液压能力。

上文详细描述包括热传递组件的电子系统的示例性实施例。所述电子系统以及操作和制造所述系统和装置的方法并不限于本说明书中所述的具体实施例，而是系统部件和/或方法步骤可以独立于本说明书中所述的其他部件和/或步骤单独使用。例如，所述方法还可以与其他电子系统结合使用，并且并不限于仅使用本说明书中所述的电子系统和方法进行实践。相反，示范性实施例可以结合许多其他电子系统一起实施和使用。

尽管本公开各种实施例的具体特征可能在一些附图中示出而并未在其他附图中示出，但这仅是出于方便说明的目的。根据本公开的原理，附图中的任何特征可以结合任何其他附图的任何特征来参照和/或提出权利要求。

本说明书使用示例来公开实施例，包括最佳模式，同时也让所属领域中的任何普通技术人员能够实践这些实施例，包括制造和使用任何装置或系统并且执行所包含的任何方法。本公开的专利保护范围由权利要求书限定，并且可以包括所属领域的技术人员得出的其他示例。如果其他示例的结构构件与权利要求书的字面意义相同，或如果所述示例包括的等效结构构件与权利要求书的字面意义无实质差别，则所述示例也应在权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种限定有纵向轴线的支撑形式，所述支撑形式包括：

第一区段，所述第一区段包括多个第一材料单元格，所述多个单元格连接在一起形成网格；

大体实心的第二区段，其包括第二材料，所述第二区段围绕所述第一区段；以及

限定在所述第二区段中的至少一个流动特征形式，所述至少一个流动特征形式配置成在通过对所述支撑形式进行电镀而形成的换热器管上产生流动特征。

2.根据权利要求1所述的支撑形式，其中所述至少一个流动特征形式包括具有沿所述支撑形式的所述纵向轴线变化的截面的三维流动特征形式。

3.根据权利要求1所述的支撑形式，其中所述第一区段连接于所述第二区段。

4.根据权利要求1所述的支撑形式，其中所述第一材料和所述第二材料相同。

5.根据权利要求1所述的支撑形式，其中所述至少一个流动特征形式包括横向流动特征形式，所述横向流动特征形式从所述第二区段的第一部分延伸到所述第二区段的第二部分。

6.根据权利要求5所述的支撑形式，其中所述横向流动特征形式是贯通通路形式和导流板形式中的至少一者。

7.根据权利要求1所述的支撑形式，其中所述支撑形式的截面形状为三角形、矩形、圆形和椭圆形中的一者。

8.根据权利要求1所述的支撑形式，进一步包括第一端，所述第一端包括第一连接器，所述第一连接器配置成与第二支撑形式的对应连接器接合，以将所述第二支撑形式连接到所述支撑形式，以形成连续多形式支撑形式。

9.根据权利要求1所述的支撑形式，其中所述至少一个流动特征形式包括从所述第二区段向外延伸的换热器延伸形式。

10.一种制造换热器管的方法，所述换热器管限定有纵向轴线，所述方法包括：

制造支撑形式，其中所述支撑形式包括：i)第一区段，所述第一区段包括连接在一起形成网格的多个第一材料单元格；ii)包括第二材料的大体实心的第二区段，所述第二区段围绕所述第一区段；以及iii)至少一个流动特征形式，所述至少一个流动特征形式限定在所述第二区段中，并且配置成产生至少一个流动特征；

将第三材料沉积在所述支撑形式上以形成所述换热器管，其中所述换热器管包括：i)入口；ii)出口；iii)侧壁，所述侧壁包括外表面和内表面并且沿所述纵向轴线在所述入口与所述出口之间延伸以限定位于它们之间的通路；以及iv)所述至少一个流动特征，所述至少一个流动特征从所述侧壁内表面和所述侧壁外表面中的一者延伸；以及

将所述支撑形式从所述换热器管拆除。