JPH0755381A - 膨張された構造体 - Google Patents
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- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
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- F28F3/14—Elements constructed in the shape of a hollow panel, e.g. with channels by separating portions of a pair of joined sheets to form channels, e.g. by inflation
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- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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- B21D53/04—Making other particular articles heat exchangers or parts thereof, e.g. radiators, condensers fins, headers of sheet metal
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
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- B23K15/006—Seam welding of rectilinear seams
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/02—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating by means of a press ; Diffusion bonding
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- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
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- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/026—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来達成されたよりも単位幅当たり比較的高
いフィン密度を設けることを特徴としている。 【構成】 熱交換器や部材の製造に使用するための膨張
された構造体であって、この構造体は、材料の並列した
板材を溶接して所要の通路や通路室を形成するよう溶接
した材料間の材料を変形する電子ビームまたはレーザー
によって形成される通路や通路室を有することを特徴と
している。
いフィン密度を設けることを特徴としている。 【構成】 熱交換器や部材の製造に使用するための膨張
された構造体であって、この構造体は、材料の並列した
板材を溶接して所要の通路や通路室を形成するよう溶接
した材料間の材料を変形する電子ビームまたはレーザー
によって形成される通路や通路室を有することを特徴と
している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は膨張された構造体、特
に、専らではないが、高温または腐食環境に適した小型
の熱交換器を形成するよう用いられる構造体に関するも
のである。
に、専らではないが、高温または腐食環境に適した小型
の熱交換器を形成するよう用いられる構造体に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】膨張された構造体は、宇宙用部材や熱交
換器コアの形成に従来広く使用されている。膨張された
構造体は、適宜に接着されて、構造体または熱交換器部
材を造るために変形される２枚以上の板材料から成る。
材料は一緒に普通に拡散接合され、クリープ成形、加熱
成形または超可塑化変形できる。
換器コアの形成に従来広く使用されている。膨張された
構造体は、適宜に接着されて、構造体または熱交換器部
材を造るために変形される２枚以上の板材料から成る。
材料は一緒に普通に拡散接合され、クリープ成形、加熱
成形または超可塑化変形できる。
【０００３】宇宙用部材においては、膨張された構造体
は、大きな重量増加を伴うことなく追加された強度と剛
性を設ける。
は、大きな重量増加を伴うことなく追加された強度と剛
性を設ける。
【０００４】熱交換器において、膨張された構造体は、
液体乃至はガスが流れるよう出来る熱交換器通路を設け
ている。熱交換器を形成するよう幾つかの膨張された構
造体が積み重ねられる。流通路の分離を確実にするよう
ヘッダーまたは分配部材が加えられる。
液体乃至はガスが流れるよう出来る熱交換器通路を設け
ている。熱交換器を形成するよう幾つかの膨張された構
造体が積み重ねられる。流通路の分離を確実にするよう
ヘッダーまたは分配部材が加えられる。
【０００５】効果的で経済的な熱交換器はプレートおよ
びフィン構造を有するよう知られている。この様な構造
は、熱交換器通路を形成するために薄い部材によって隔
てられた平行な板の幾つかの層を有している。液体また
はガスは、熱交換器の各端部のヘッダー部材によってこ
れら通路に沿って分配される。
びフィン構造を有するよう知られている。この様な構造
は、熱交換器通路を形成するために薄い部材によって隔
てられた平行な板の幾つかの層を有している。液体また
はガスは、熱交換器の各端部のヘッダー部材によってこ
れら通路に沿って分配される。
【０００６】熱交換器には高温度と強い腐食環境におけ
る条件が有る。一般的には、これら熱交換器はステンレ
ス鋼やチタニウム合金から造られる。今日、熱交換器を
造るためにこの様な合金を半田付けすることが一般的に
行われている。併し、半田の使用は熱交換器の利用範囲
を制限してしまう。
る条件が有る。一般的には、これら熱交換器はステンレ
ス鋼やチタニウム合金から造られる。今日、熱交換器を
造るためにこの様な合金を半田付けすることが一般的に
行われている。併し、半田の使用は熱交換器の利用範囲
を制限してしまう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】半田付けによる問題
は、熱交換器に似ていない材料を取り入れることであ
る。拡散接合と適宜な変形の使用によって製造工程から
半田付けを排除する試みが行われている。拡散接合技術
により熱交換器や膨張された構造体を形成する１つの方
法は、熱交換器または構造体層表面内の或る場所と部分
における必要な拡散接合を形成するために自由に他の部
分を除く或る部分の途中に介在する材料で印刷されるス
クリーン化すべき各層の少なくとも１つの板材を必要と
する。従って、熱交換器や構造体の板材は、途中に介在
する材料の無い場所での高圧および拡散接合によって緊
密に接触される。拡散接合された構造体または熱交換器
層は、従って、熱交換器通路または膨張された部分を形
成するよう超可塑化変形できる。次いで、熱交換器また
は膨張された構造体は、幾つかの熱交換器通路層を単一
組体に製造することによって形成される。
は、熱交換器に似ていない材料を取り入れることであ
る。拡散接合と適宜な変形の使用によって製造工程から
半田付けを排除する試みが行われている。拡散接合技術
により熱交換器や膨張された構造体を形成する１つの方
法は、熱交換器または構造体層表面内の或る場所と部分
における必要な拡散接合を形成するために自由に他の部
分を除く或る部分の途中に介在する材料で印刷されるス
クリーン化すべき各層の少なくとも１つの板材を必要と
する。従って、熱交換器や構造体の板材は、途中に介在
する材料の無い場所での高圧および拡散接合によって緊
密に接触される。拡散接合された構造体または熱交換器
層は、従って、熱交換器通路または膨張された部分を形
成するよう超可塑化変形できる。次いで、熱交換器また
は膨張された構造体は、幾つかの熱交換器通路層を単一
組体に製造することによって形成される。
【０００８】熱交換器において、ヘッダーは、使用中に
ガスまたは液体を熱交換器通路に流出入するよう配分す
るために適用される。これら熱交換器通路は、各液体ま
たはガス流間の相互の熱交換を容易にする。
ガスまたは液体を熱交換器通路に流出入するよう配分す
るために適用される。これら熱交換器通路は、各液体ま
たはガス流間の相互の熱交換を容易にする。
【０００９】熱交換器の所要の目的は、最も有効な熱交
換を確実にするために出来るだけ単位幅当たりの通路を
多くするために設けられることが明らかであろう。途中
に介在する材料による固有の問題は、途中に介在する材
料を通路層に如何に正確に作用でき、次いで拡散接合の
前の通路層の組み立てと拡散接合工程自体との際の途中
に介在する材料の移動が多くなる等の制限が有ることで
ある。従って、線接合が損なわれる。従来周知の様に、
途中の介在の、拡散接合および超可塑化形成によって造
られる熱交換器による単位幅当たり製造できる熱交換器
通路の数の制限が有る。この様な制限は、共通材料の板
厚においてインチ当たりフィン約４つである。
換を確実にするために出来るだけ単位幅当たりの通路を
多くするために設けられることが明らかであろう。途中
に介在する材料による固有の問題は、途中に介在する材
料を通路層に如何に正確に作用でき、次いで拡散接合の
前の通路層の組み立てと拡散接合工程自体との際の途中
に介在する材料の移動が多くなる等の制限が有ることで
ある。従って、線接合が損なわれる。従来周知の様に、
途中の介在の、拡散接合および超可塑化形成によって造
られる熱交換器による単位幅当たり製造できる熱交換器
通路の数の制限が有る。この様な制限は、共通材料の板
厚においてインチ当たりフィン約４つである。
【００１０】途中介在／拡散接合の代わりに融接が有
る。併し、融接技術は、最小幅と溶接線の近接とに関す
る固有の制限が有ることで、従って、単位幅当たり如何
に沢山の溶接が出来るかの制限が有る。
る。併し、融接技術は、最小幅と溶接線の近接とに関す
る固有の制限が有ることで、従って、単位幅当たり如何
に沢山の溶接が出来るかの制限が有る。
【００１１】単位幅当たり多数の熱交換器通路を有する
熱交換器による明白な利点は、与えられた性能基準に必
要な熱交換器容量が単位幅当たり少数の熱交換器通路を
有する組体よりも十分少ないことである。従って、同一
容量における増大された熱仕事または減少された温度差
によって熱交換器の運転中に十分なエネルギー節約が出
来る。
熱交換器による明白な利点は、与えられた性能基準に必
要な熱交換器容量が単位幅当たり少数の熱交換器通路を
有する組体よりも十分少ないことである。従って、同一
容量における増大された熱仕事または減少された温度差
によって熱交換器の運転中に十分なエネルギー節約が出
来る。
【００１２】この発明の目的は、上述の従来における問
題が解決された、熱交換器の使用に適した膨張された構
造体、およびこの様な構造体の製造方法を提供すること
にある。更に、この発明は、周知の構造体に５０〜２０
０％の十分な改良を与える、インチ当たり６〜１２のフ
ィンを達成する可能性を設けている。
題が解決された、熱交換器の使用に適した膨張された構
造体、およびこの様な構造体の製造方法を提供すること
にある。更に、この発明は、周知の構造体に５０〜２０
０％の十分な改良を与える、インチ当たり６〜１２のフ
ィンを達成する可能性を設けている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この発明の第１の形態に
従えば、各膨張された層が、変形可能な材料の少なくと
も２つの並列した板材内の電子ビームまたはレーザー溶
接線と、層内に膨張された通路を形成するよう溶接線間
に超可塑化の熱成形またはクリープ変形された部分とを
有することを特徴とする少なくとも１つの膨張された層
から形成された熱交換器または部材の製造に使用するた
めの膨張された構造体が提供される。
従えば、各膨張された層が、変形可能な材料の少なくと
も２つの並列した板材内の電子ビームまたはレーザー溶
接線と、層内に膨張された通路を形成するよう溶接線間
に超可塑化の熱成形またはクリープ変形された部分とを
有することを特徴とする少なくとも１つの膨張された層
から形成された熱交換器または部材の製造に使用するた
めの膨張された構造体が提供される。
【００１４】好適には、膨張された構造体は熱交換器と
して使用すべき適し、液体またはガスを膨張された通路
に対して配分するよう膨張された通路に連結されたヘッ
ダー部材を有している。
して使用すべき適し、液体またはガスを膨張された通路
に対して配分するよう膨張された通路に連結されたヘッ
ダー部材を有している。
【００１５】好適には、溶接線は互いに平行である。
【００１６】好適には、膨張された層は拡散接合によっ
て一緒に群にされている。
て一緒に群にされている。
【００１７】好適には、膨張された構造体は鋼ＳＡＦ
２３０４から造られる。
２３０４から造られる。
【００１８】好適には、膨張された構造体の膨張された
層の間に構成板材が在る。
層の間に構成板材が在る。
【００１９】この発明の別の形態に従えば、変形可能な
材料の少なくとも２つの板材を並列な位置に配置し、板
材間に溶接線を形成するよう電子ビームか或はレーザー
で板材を溶接し、フィンを有する膨張された通路層を造
るよう溶接線間の板材をクリープまたは超可塑化変形ま
たは熱形成によって造り、膨張された構造体を形成する
よう幾つかの膨張された通路層を堆積してこれら通路層
を一緒に固着する、ことから成る膨張された構造体を製
造する方法が提供される。
材料の少なくとも２つの板材を並列な位置に配置し、板
材間に溶接線を形成するよう電子ビームか或はレーザー
で板材を溶接し、フィンを有する膨張された通路層を造
るよう溶接線間の板材をクリープまたは超可塑化変形ま
たは熱形成によって造り、膨張された構造体を形成する
よう幾つかの膨張された通路層を堆積してこれら通路層
を一緒に固着する、ことから成る膨張された構造体を製
造する方法が提供される。
【００２０】好適には、膨張された構造体は、膨張され
た通路層から形成される各熱交換器通路網内の２つの液
体またはガスを配分するようヘッダー部材を有する熱交
換器の一部である。
た通路層から形成される各熱交換器通路網内の２つの液
体またはガスを配分するようヘッダー部材を有する熱交
換器の一部である。
【００２１】好適には、膨張された構造体は、構造体の
束を一工程で形成するよう溶接して製造される変形可能
な材料の幾組かの板材を有するよう製造される。
束を一工程で形成するよう溶接して製造される変形可能
な材料の幾組かの板材を有するよう製造される。
【００２２】好適には、構造体の束は拡散接合によって
一緒に固着されている。
一緒に固着されている。
【００２３】好適には、膨張された構造体はＳＡＦ ２
３０４鋼から形成される。
３０４鋼から形成される。
【００２４】この発明の一実施例が添付図面を参照して
例としてのみ以下に詳細に説明されよう。
例としてのみ以下に詳細に説明されよう。
【００２５】
【実施例】図１を参照するに、２枚の変形可能な板材
１、２が並列した状態に置かれている。使用できる板材
の例としてはチタン合金６ Ａ１ ４Ｖやステンレス鋼Ａ
ＶＥＳＴＡ ＳＡＦ ２３０４等があり、オーステナイト
系ステンレス鋼の様な非超可塑性材料を用いて所要のフ
ィン形状がクリープと通常の熱間形成によって達成する
ことが出来る。
１、２が並列した状態に置かれている。使用できる板材
の例としてはチタン合金６ Ａ１ ４Ｖやステンレス鋼Ａ
ＶＥＳＴＡ ＳＡＦ ２３０４等があり、オーステナイト
系ステンレス鋼の様な非超可塑性材料を用いて所要のフ
ィン形状がクリープと通常の熱間形成によって達成する
ことが出来る。
【００２６】ＳＡＦ２３０４は好適な複合ステンレス鋼
で、同様な比較の他の鋼の様に、使用される変形と接合
温度においてシグマ相を形成するよう低傾向を持ってい
る。ゼレン（ＺＥＲＥＮ）１００の様な超複合鋼はシグ
マ形成を避けるよう高温度を用いることによって使用で
きる。
で、同様な比較の他の鋼の様に、使用される変形と接合
温度においてシグマ相を形成するよう低傾向を持ってい
る。ゼレン（ＺＥＲＥＮ）１００の様な超複合鋼はシグ
マ形成を避けるよう高温度を用いることによって使用で
きる。
【００２７】線形溶接の前に、板材は脱脂されて酸洗い
されて、整列される。線状溶接される板材は密着して保
持されねばならず、さもなければ溶接は持続できない。
１つの方法では、板材の縁辺が４辺一緒に溶接され、額
縁締着治具内の線状溶接の前に板材を密着させるよう空
気が抜かれる。また、板材は締着して密着させて、線状
溶接して板材縁辺を溶接することが出来る。変形相のコ
ンシステンシ（堅強性）を確実にするために、例えばＣ
ＮＣ（コンピュータ数値制御）技術を用いて溶接が整列
されることが重要である。コンピュータ数値制御機械に
よって、熱変換を改良するよう正弦波、弓形波や図形を
造るよう出来る。溶接幾何学が通常の溶接パラメータに
よって形成される大きな長さであることが明らかであろ
う。従って、電子ビーム溶接はレーザー溶接よりも一層
短いピッチ溶接を形成することが出来る。
されて、整列される。線状溶接される板材は密着して保
持されねばならず、さもなければ溶接は持続できない。
１つの方法では、板材の縁辺が４辺一緒に溶接され、額
縁締着治具内の線状溶接の前に板材を密着させるよう空
気が抜かれる。また、板材は締着して密着させて、線状
溶接して板材縁辺を溶接することが出来る。変形相のコ
ンシステンシ（堅強性）を確実にするために、例えばＣ
ＮＣ（コンピュータ数値制御）技術を用いて溶接が整列
されることが重要である。コンピュータ数値制御機械に
よって、熱変換を改良するよう正弦波、弓形波や図形を
造るよう出来る。溶接幾何学が通常の溶接パラメータに
よって形成される大きな長さであることが明らかであろ
う。従って、電子ビーム溶接はレーザー溶接よりも一層
短いピッチ溶接を形成することが出来る。
【００２８】考慮されねばならない別の特長は、溶接ク
レータが各溶接線の端部に形成されることである。この
様なクレータは機械化された無スロープ溶接技術の使用
によって除去される。これは設計上の大きな融通性を可
能にしている。
レータが各溶接線の端部に形成されることである。この
様なクレータは機械化された無スロープ溶接技術の使用
によって除去される。これは設計上の大きな融通性を可
能にしている。
【００２９】図２は板材１、２を有する拡張された通路
層３を示している。また、通路層３は膨張管５と一連の
平行な溶接線７を有している。これら溶接線７はレーザ
ー溶接や或は電子ビーム溶接によって造られる。
層３を示している。また、通路層３は膨張管５と一連の
平行な溶接線７を有している。これら溶接線７はレーザ
ー溶接や或は電子ビーム溶接によって造られる。
【００３０】歪みが溶接処理によって生じられる重要な
問題が、膨張された通路層３に溶接線７を設ける場合に
明らかであろう。レーザーおよび電子ビーム溶接は変化
する歪み度を設ける。この様な溶接歪み問題が以下の１
つまたは組み合わせに見ることが出来る。 １．溶接線７を対向連続して溶接し、これによって隣接
溶接線７が対向通路方向に溶接される、 ２．通路層３の一側に溶接線７の半分を溶接し、他の側
に溶接線７の他の半分を溶接し、各溶接が同一位置から
始まる、 ３．上記２項に示される様に通路層３の両側に溶接線を
設けるが、通路層３の各側の間の溶接開始と方向は交互
であり、 ４．熱処理炉内の治具または加熱された板材の間での溶
接の後に通路層３内に応力および歪み逃がしを設ける、 ５．各溶接位置に近付く位置を確実にするよう配置され
た治具装置を設けて通路層３内の応力を低減する、 ６．溶接に基づく応力発生を除去するように高温度に維
持された予熱された板材１、２を用いる通路層３の溶接
を設ける、 ７．超可塑化または熱形成の前の加熱相の際に吹付型に
平坦化荷重を設ける。
問題が、膨張された通路層３に溶接線７を設ける場合に
明らかであろう。レーザーおよび電子ビーム溶接は変化
する歪み度を設ける。この様な溶接歪み問題が以下の１
つまたは組み合わせに見ることが出来る。 １．溶接線７を対向連続して溶接し、これによって隣接
溶接線７が対向通路方向に溶接される、 ２．通路層３の一側に溶接線７の半分を溶接し、他の側
に溶接線７の他の半分を溶接し、各溶接が同一位置から
始まる、 ３．上記２項に示される様に通路層３の両側に溶接線を
設けるが、通路層３の各側の間の溶接開始と方向は交互
であり、 ４．熱処理炉内の治具または加熱された板材の間での溶
接の後に通路層３内に応力および歪み逃がしを設ける、 ５．各溶接位置に近付く位置を確実にするよう配置され
た治具装置を設けて通路層３内の応力を低減する、 ６．溶接に基づく応力発生を除去するように高温度に維
持された予熱された板材１、２を用いる通路層３の溶接
を設ける、 ７．超可塑化または熱形成の前の加熱相の際に吹付型に
平坦化荷重を設ける。
【００３１】上述した様に、この発明の目的は、従来達
成されたよりも単位幅当たり比較的高いフィン密度を設
けることにある。フィン密度は、溶接技術に関連して選
ばれる材料の厚さに大いに起因していることが理解され
よう。先に述べた様に、中途介在と拡散接合によって、
共通の圧力性能条件に必要な材料厚さでインチ当たりフ
ィン４つの制限が一般である。レーザー溶接または電子
ビーム溶接の使用は、圧力性能の必要な材料厚さでイン
チ当たり６〜１２個のフィンの密度を可能にしている。
成されたよりも単位幅当たり比較的高いフィン密度を設
けることにある。フィン密度は、溶接技術に関連して選
ばれる材料の厚さに大いに起因していることが理解され
よう。先に述べた様に、中途介在と拡散接合によって、
共通の圧力性能条件に必要な材料厚さでインチ当たりフ
ィン４つの制限が一般である。レーザー溶接または電子
ビーム溶接の使用は、圧力性能の必要な材料厚さでイン
チ当たり６〜１２個のフィンの密度を可能にしている。
【００３２】膨張された通路層３が簡単に形成できるこ
とが理解されよう。併し、１つの製造工程で幾つかの膨
張された通路層３のモジュールや束を設けるよう一層商
業的に育成できる。通路層３のこの束は、隣接の通路層
３内に互いに直角な通路を有するよう配置される。更
に、個々の通路層３は、以下に説明される変形の前に束
にして組んだり或は一緒に固着することが出来る。
とが理解されよう。併し、１つの製造工程で幾つかの膨
張された通路層３のモジュールや束を設けるよう一層商
業的に育成できる。通路層３のこの束は、隣接の通路層
３内に互いに直角な通路を有するよう配置される。更
に、個々の通路層３は、以下に説明される変形の前に束
にして組んだり或は一緒に固着することが出来る。
【００３３】膨張された通路層３のモジュールや束は、
変形可能な材料の板材の幾組かを整列することによって
造ることが出来る。次いで、これら板材の組は、先に示
した様に溶接または変形される。電子ビームまたはレー
ザーである場合に、溶接形状は板材の組の間に合理的で
良好な一致を持っていることが注意されねばならない。
従って、一般的には、３組の、すなわち６つの板材だけ
が同時に溶接される。変形相の際に、または製造工程の
或る他の期間に、板材の組は一緒に拡散接合される。一
緒に溶接されと、膨張された通路を形成するよう通路層
が同時に変形される。
変形可能な材料の板材の幾組かを整列することによって
造ることが出来る。次いで、これら板材の組は、先に示
した様に溶接または変形される。電子ビームまたはレー
ザーである場合に、溶接形状は板材の組の間に合理的で
良好な一致を持っていることが注意されねばならない。
従って、一般的には、３組の、すなわち６つの板材だけ
が同時に溶接される。変形相の際に、または製造工程の
或る他の期間に、板材の組は一緒に拡散接合される。一
緒に溶接されと、膨張された通路を形成するよう通路層
が同時に変形される。
【００３４】膨張された通路層３のモジュールまたは束
は大きな膨張された構造を造るよう“構造ブロック”を
考えることが出来る。この様な構造は拡散接合モジュー
ルまたは束によって一緒に形成される。
は大きな膨張された構造を造るよう“構造ブロック”を
考えることが出来る。この様な構造は拡散接合モジュー
ルまたは束によって一緒に形成される。
【００３５】膨張された通路層３は単一的に変形して、
これら単一の層を一緒に固着するよう拡散接合できる。
また、幾つかの或は多数の膨張された通路層は１つの変
形工程で形成できる。従って、３組の膨張された通路が
膨張された通路層の３つの位置に一度に形成できる。膨
張された通路の組はフィン間の拡散接合によって一緒に
保持される。拡散接合は変形工程と同時に行うことが出
来る。
これら単一の層を一緒に固着するよう拡散接合できる。
また、幾つかの或は多数の膨張された通路層は１つの変
形工程で形成できる。従って、３組の膨張された通路が
膨張された通路層の３つの位置に一度に形成できる。膨
張された通路の組はフィン間の拡散接合によって一緒に
保持される。拡散接合は変形工程と同時に行うことが出
来る。
【００３６】膨張された構造の製造、特に膨張された通
路層の単一または比較的小さな多数の束からの熱交換器
の製造によって十分な利点があり、膨張された構造また
は熱交換器構造を完成する前にこれら単一または複数の
束を個々に試験して検査できることが理解されよう。従
って、膨張された構造に構成する前に、不完全な単一ま
たは複数の束が修理または排除できる。拡散接合を介す
るよりも溶接された側棒およびガスケット中間面または
クランプによって多数の膨張された通路層が一緒に保持
できることが可能である。
路層の単一または比較的小さな多数の束からの熱交換器
の製造によって十分な利点があり、膨張された構造また
は熱交換器構造を完成する前にこれら単一または複数の
束を個々に試験して検査できることが理解されよう。従
って、膨張された構造に構成する前に、不完全な単一ま
たは複数の束が修理または排除できる。拡散接合を介す
るよりも溶接された側棒およびガスケット中間面または
クランプによって多数の膨張された通路層が一緒に保持
できることが可能である。
【００３７】図３は、超可塑化またはクリープ変形の後
の図２に示される通路層３を示している。膨張された通
路を造るよう溶接線７間に変形を生じる膨張管５を介し
て平衡アルゴン圧力が作用される。
の図２に示される通路層３を示している。膨張された通
路を造るよう溶接線７間に変形を生じる膨張管５を介し
て平衡アルゴン圧力が作用される。
【００３８】実際の変形工程は板材厚さに対する溶接ピ
ッチの割合に大いに基づいている。併し、４５０〜７０
０℃の温度で、且つ４２．２ｋｇ／ｃｍ2（６００ｐｓ
ｉ）の圧力で１〜１３時間（一般的には６５０℃の温度
で、２１．１ｋｇ／ｃｍ2（３００ｐｓｉ）の圧力で９
時間）溶接線７間の部分を可塑湾曲または分割すること
によりクリープや通常の熱変形の準備が達成できること
が見い出されている。通路の初期開口を助けるよう溶接
間の板材に溝を加工したり或は食刻するのが有益と成
る。実際の変形は、例えば８００〜９５０℃の温度で同
様な圧力範囲（一般的には温度が９２５℃で、３．２ｋ
ｇ／ｃｍ2（３００ｐｓｉ）の圧力）で行われる。
ッチの割合に大いに基づいている。併し、４５０〜７０
０℃の温度で、且つ４２．２ｋｇ／ｃｍ2（６００ｐｓ
ｉ）の圧力で１〜１３時間（一般的には６５０℃の温度
で、２１．１ｋｇ／ｃｍ2（３００ｐｓｉ）の圧力で９
時間）溶接線７間の部分を可塑湾曲または分割すること
によりクリープや通常の熱変形の準備が達成できること
が見い出されている。通路の初期開口を助けるよう溶接
間の板材に溝を加工したり或は食刻するのが有益と成
る。実際の変形は、例えば８００〜９５０℃の温度で同
様な圧力範囲（一般的には温度が９２５℃で、３．２ｋ
ｇ／ｃｍ2（３００ｐｓｉ）の圧力）で行われる。
【００３９】図４は、図３のＸ−Ｘ線に沿った膨張され
た通路層３の断面を示している。膨張された通路、特に
熱交換器の主な要件が、合理的で高度な通路断面の一致
と均一性であることが理解されよう。従って、各膨張さ
れた通路室８は実質的に同一断面積を持っている。更
に、通路室８は一般的には形状が方形である。併し、先
に達成可能な１：１の割合よりも確かに大きな高い高さ
対幅の割合を有するよう出来る。また、溶接線７の周り
の壁の通路室８の厚さが通路室８の頂部の厚さよりも厚
く出来ることが注意されよう。これは超可塑化変形工程
の一般的な柱型特性である。通路室８の高さの制限は、
通路室８の頂部と隅部で適宜な圧力性能を達成するよう
十分な壁厚さを有する必要性によって従って規定され
る。通路室８は図示しない抑制工具の効果に基づいた平
な頂面を有している。
た通路層３の断面を示している。膨張された通路、特に
熱交換器の主な要件が、合理的で高度な通路断面の一致
と均一性であることが理解されよう。従って、各膨張さ
れた通路室８は実質的に同一断面積を持っている。更
に、通路室８は一般的には形状が方形である。併し、先
に達成可能な１：１の割合よりも確かに大きな高い高さ
対幅の割合を有するよう出来る。また、溶接線７の周り
の壁の通路室８の厚さが通路室８の頂部の厚さよりも厚
く出来ることが注意されよう。これは超可塑化変形工程
の一般的な柱型特性である。通路室８の高さの制限は、
通路室８の頂部と隅部で適宜な圧力性能を達成するよう
十分な壁厚さを有する必要性によって従って規定され
る。通路室８は図示しない抑制工具の効果に基づいた平
な頂面を有している。
【００４０】板材１、２が側棒または縁棒４１、４２
（前の図面には図示されない）によって縁部周りに固着
されることが理解されよう。これら側棒や縁棒４１、４
２は板材縁を封止し、板材１、２に拡散接合できる。側
棒４１、４２は、板材１、２が変形されて線溶接工程の
歪み効果の低減を助ける時に多少の抑制を設ける。
（前の図面には図示されない）によって縁部周りに固着
されることが理解されよう。これら側棒や縁棒４１、４
２は板材縁を封止し、板材１、２に拡散接合できる。側
棒４１、４２は、板材１、２が変形されて線溶接工程の
歪み効果の低減を助ける時に多少の抑制を設ける。
【００４１】先に示した様に、一層経済的な製造方法を
設けるために熱交換器の通路層３の束やモジュールを造
るよう所要される。従って、２つが横通路で、１つが縦
通路用の３つの膨張された通路層３の組み合わせを、通
路層３間の共通のチタニウム合金の薄い層と関連して設
けることが出来る。次いで、組体は、９２５℃の温度
で、３つの層全部に２時間、２８．１ｋｇ／ｃｍ2（４
００ｐｓｉ）の内部ガス圧力を作用することによって周
知の状態を用いて一緒に拡散接合される。
設けるために熱交換器の通路層３の束やモジュールを造
るよう所要される。従って、２つが横通路で、１つが縦
通路用の３つの膨張された通路層３の組み合わせを、通
路層３間の共通のチタニウム合金の薄い層と関連して設
けることが出来る。次いで、組体は、９２５℃の温度
で、３つの層全部に２時間、２８．１ｋｇ／ｃｍ2（４
００ｐｓｉ）の内部ガス圧力を作用することによって周
知の状態を用いて一緒に拡散接合される。
【００４２】上述したチタニウム合金と同様な結果が、
８００〜１０５０℃の範囲（一般的には９８０℃で、４
２．２ｋｇ／ｃｍ2（６００ｐｓｉ）、例えば４．９ｋ
ｇ／ｃｍ2（７０ｐｓｉ）までの弾性圧力）内の可塑化
変形温度でステンレス鋼ＳＡＦ ２３０４の板材で達成
できる。拡散接合条件は、一般的な状態が９８０℃の温
度で、且つ２８．１ｋｇ／ｃｍ2（４００ｐｓｉ）の膨
張圧力で２時間であることがまた知られている。併し、
上述した様に、使用される実際の変形温度とあつりょく
は板材厚さに対する溶接ピッチの割合に基づいている。
８００〜１０５０℃の範囲（一般的には９８０℃で、４
２．２ｋｇ／ｃｍ2（６００ｐｓｉ）、例えば４．９ｋ
ｇ／ｃｍ2（７０ｐｓｉ）までの弾性圧力）内の可塑化
変形温度でステンレス鋼ＳＡＦ ２３０４の板材で達成
できる。拡散接合条件は、一般的な状態が９８０℃の温
度で、且つ２８．１ｋｇ／ｃｍ2（４００ｐｓｉ）の膨
張圧力で２時間であることがまた知られている。併し、
上述した様に、使用される実際の変形温度とあつりょく
は板材厚さに対する溶接ピッチの割合に基づいている。
【００４３】熱交換器を造るために、入口部、すなわち
通路室８を露出するために縁辺に隣接した通路室を介し
て積み重ねて接合する後に、膨張された通路層３が切断
される。切断は、通路室または通路に関して横または縦
方向にすることが出来る。先に示される様に、通路層３
または通路層の束は、少なくとも２つの流路を形成する
よう適宜な具合に一緒に積み重ねて結束される。熱交換
器は、膨張された（熱交換）通路層３の百以上の層から
成ることが出来る。これら積み重ねられた通路層３が適
宜な具合に一緒に接合されて形成圧力の抑制によって一
体的に達成されると、作動中の液体またはガスが熱交換
器の流路を通って配分されるよう為すためにヘッダー１
１が入口部分に取付けられる。ヘッダー１１は、維持さ
れる熱交換器堆積体を通る少なくとも２つの明確な通路
網を確実にし、２つの各ガスまたは液体流れが混合（必
要としない）されないよう為す。熱交換器堆積体は一緒
に拡散接合できるし、或は機械的目板の様な他の手段に
よって一緒に保持できる。
通路室８を露出するために縁辺に隣接した通路室を介し
て積み重ねて接合する後に、膨張された通路層３が切断
される。切断は、通路室または通路に関して横または縦
方向にすることが出来る。先に示される様に、通路層３
または通路層の束は、少なくとも２つの流路を形成する
よう適宜な具合に一緒に積み重ねて結束される。熱交換
器は、膨張された（熱交換）通路層３の百以上の層から
成ることが出来る。これら積み重ねられた通路層３が適
宜な具合に一緒に接合されて形成圧力の抑制によって一
体的に達成されると、作動中の液体またはガスが熱交換
器の流路を通って配分されるよう為すためにヘッダー１
１が入口部分に取付けられる。ヘッダー１１は、維持さ
れる熱交換器堆積体を通る少なくとも２つの明確な通路
網を確実にし、２つの各ガスまたは液体流れが混合（必
要としない）されないよう為す。熱交換器堆積体は一緒
に拡散接合できるし、或は機械的目板の様な他の手段に
よって一緒に保持できる。
【００４４】この発明に従った熱交換器が、適宜な具合
に溶接できる超可塑化やクリープまたは熱変形可能な材
料の適宜な板材から製造できることが明らかであろう。
従って、変形できる或るチタニウム合金、或るステンレ
ス鋼および可能な或るプラスチック材料等を使用して、
最終の熱交換器の適宜な性能基準を達成するようこれら
材料を設けることが出来る。低モリブデン含有の鋼が有
効である。
に溶接できる超可塑化やクリープまたは熱変形可能な材
料の適宜な板材から製造できることが明らかであろう。
従って、変形できる或るチタニウム合金、或るステンレ
ス鋼および可能な或るプラスチック材料等を使用して、
最終の熱交換器の適宜な性能基準を達成するようこれら
材料を設けることが出来る。低モリブデン含有の鋼が有
効である。
【００４５】一般的に、この発明に従った熱交換器は２
０３．２×６１．０×６１．０ｃｍ（８０×２４×２４
インチ）の寸法を有するよう為す。
０３．２×６１．０×６１．０ｃｍ（８０×２４×２４
インチ）の寸法を有するよう為す。
【００４６】図５は、ヘッダー／配分部材５３、熱交換
部分５２を有する熱交換器組体５１を概略図示してい
る。流体乃至はガスはヘッダー／配分部材５３を経て熱
交換部分５２に供給される。流体乃至はガスは熱交換部
分５２内の熱エネルギーを交換して、ヘッダー／配分部
材５３を通って熱交換器組体５１から流出する前に凝縮
または蒸発できる。
部分５２を有する熱交換器組体５１を概略図示してい
る。流体乃至はガスはヘッダー／配分部材５３を経て熱
交換部分５２に供給される。流体乃至はガスは熱交換部
分５２内の熱エネルギーを交換して、ヘッダー／配分部
材５３を通って熱交換器組体５１から流出する前に凝縮
または蒸発できる。
【００４７】図６は、図５の熱交換器組体５１の熱交換
部分５２への入口における通路部分を概略図示してい
る。流体またはガス（矢印）が分配器６１から２つの流
路６２、６３に分けられることが理解されよう。従っ
て、熱交換用面積が増大される。また、１つの分配器か
ら２つ、３つ、４つの熱交換流路または通路への分配を
設けるよう出来る。
部分５２への入口における通路部分を概略図示してい
る。流体またはガス（矢印）が分配器６１から２つの流
路６２、６３に分けられることが理解されよう。従っ
て、熱交換用面積が増大される。また、１つの分配器か
ら２つ、３つ、４つの熱交換流路または通路への分配を
設けるよう出来る。
【００４８】図７乃至図１０は、この発明に従った変形
された構造を有する熱交換器の通路構造を示している。
図７と図８は簡単な通路構造を示し、図９と図１０は対
角線通路を有している。図７と図８を参照するに、入口
部分７１（図７）、８１（図８）は、熱交換器が製造さ
れる時のヘッダー部材への継ぎ手が出来るよう設けられ
ている。入口部分７１、８１は縁棒７３（図７）または
縁棒８３（図８）と線溶接７との間の間隙を除去するこ
とによって形成される。従って、通路層が変形される時
に、先に示した様な板材１、２はこの間隙部分内に抑制
されず、板材は膨張される。熱交換器製造の際に、縁棒
７３、８３は除去されて、フレア付の入口部分７１、８
１が露出される。この様なフレア付の入口部分７１、８
１は、通路層の通路への液体またはガスの良好な入口と
出口とを可能にしている。更に、フレア付の入口部分７
１、８１はヘッダー部材への容易な継ぎ手を可能にして
いる。
された構造を有する熱交換器の通路構造を示している。
図７と図８は簡単な通路構造を示し、図９と図１０は対
角線通路を有している。図７と図８を参照するに、入口
部分７１（図７）、８１（図８）は、熱交換器が製造さ
れる時のヘッダー部材への継ぎ手が出来るよう設けられ
ている。入口部分７１、８１は縁棒７３（図７）または
縁棒８３（図８）と線溶接７との間の間隙を除去するこ
とによって形成される。従って、通路層が変形される時
に、先に示した様な板材１、２はこの間隙部分内に抑制
されず、板材は膨張される。熱交換器製造の際に、縁棒
７３、８３は除去されて、フレア付の入口部分７１、８
１が露出される。この様なフレア付の入口部分７１、８
１は、通路層の通路への液体またはガスの良好な入口と
出口とを可能にしている。更に、フレア付の入口部分７
１、８１はヘッダー部材への容易な継ぎ手を可能にして
いる。
【００４９】別の膨張された通路層内の図７、図８に示
される通路構造を有する熱交換器堆積体が製造できるこ
とが明らかであろう。
される通路構造を有する熱交換器堆積体が製造できるこ
とが明らかであろう。
【００５０】図９と図１０は隅部入口部分９１（図
９）、１０１（図１０）を有する通路構造を示してい
る。従って、膨張された通路層の堆積体の一端にヘッダ
ー部材を配置するよう出来る。更に、比較的高度の通路
膨張と多通路配分が入口部分９１、１０１と合同でき
る。この様な膨張と配分は熱交換器を容易に出来る。矢
印に従って流れる液体が通路構造の第１の部分９３、１
０３内で膨張することが理解されよう。従って、熱交換
のための表面積が大きく増加される。
９）、１０１（図１０）を有する通路構造を示してい
る。従って、膨張された通路層の堆積体の一端にヘッダ
ー部材を配置するよう出来る。更に、比較的高度の通路
膨張と多通路配分が入口部分９１、１０１と合同でき
る。この様な膨張と配分は熱交換器を容易に出来る。矢
印に従って流れる液体が通路構造の第１の部分９３、１
０３内で膨張することが理解されよう。従って、熱交換
のための表面積が大きく増加される。
【００５１】熱交換器堆積体が図９と図１０に示される
通路構造の別の層を構成できることが理解されよう。
通路構造の別の層を構成できることが理解されよう。
【図１】変形可能な材料の２つの板材を示す図である。
【図２】この発明に従って一緒に溶接された図１に示さ
れる変形可能な材料の２つの板材を示す図である。
れる変形可能な材料の２つの板材を示す図である。
【図３】膨張された通路を形成するよう超可塑化変形、
熱形成またはクリープのいずれかによって変形される時
に図２に示される溶接された変形可能な板材を示す図で
ある。
熱形成またはクリープのいずれかによって変形される時
に図２に示される溶接された変形可能な板材を示す図で
ある。
【図４】図３に示される膨張された通路層の断面を概略
形で示す図である。
形で示す図である。
【図５】図３に示される様に熱交換器通路層と協同する
膨張された形状を概略ブロックで示す図である。
膨張された形状を概略ブロックで示す図である。
【図６】１つのフィン開口から２つ以上のフィン間隔に
流体を配分する手段を設ける熱交換器の膨張された通路
層の入口部分のフィンの配置を示す概略平面図である。
流体を配分する手段を設ける熱交換器の膨張された通路
層の入口部分のフィンの配置を示す概略平面図である。
【図７】フレア付の配分部分を有する膨張された通路層
を示す概略平面図である。
を示す概略平面図である。
【図８】熱交換器構造を設けるよう図７に示される膨張
された通路層と協同できるフレア付の配分部分を有する
よう配置された膨張された通路層を示す概略平面図であ
る。
された通路層と協同できるフレア付の配分部分を有する
よう配置された膨張された通路層を示す概略平面図であ
る。
【図９】熱交換器の配分状態を示す概略部分平面図であ
る。
る。
【図１０】図９に示される配分状態と協同できる熱交換
器の配分状態を示す概略部分平面図である。
器の配分状態を示す概略部分平面図である。
１ 板材 ２ 板材 ３ 通路層 ５ 膨張管 ７ 溶接線 ８ 通路室 ４１ 側棒 ４２ 側棒 ５１ 熱交換器組体 ５２ 熱交換器分 ５３ ヘッダー／配分部材 ６１ 配分器 ６２ 流路 ６３ 流路 ７１ 入口部分 ７３ 縁棒 ８１ 入口部分 ８３ 縁棒 ９１ 入口部分 １０１ 入口部分
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年５月２７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
フロントページの続き (71)出願人 594039217 インコ・エンジニアード・プロダクツ・リ ミテッド ＩＮＣＯ ＥＮＧＩＮＥＥＲＥＤ ＰＲＯ ＤＵＣＴＳ ＬＩＭＩＴＥＤ イギリス国、ディイー７・１エフイー、ダ ービー、メルバン、ダービー・ロード 28 −30 (72)発明者 イー・ジェイ・グレゴリー イギリス国、ウルヴァーハンプトン、テッ テンホール、ウインダーミア・ロード 53 (72)発明者 ティ・ジェイ・マクドナルド イギリス国、ウエスト・ミッドランズ、サ ットン・コールドフィールド、ブレイマ ー・ロード 11 (72)発明者 ティ・メドラー イギリス国、チェスターフィールド、ホー ム・ホール、アシャースト・クローズ ７ (72)発明者 ジェイ・ノートン イギリス国、ブリストル、フレンチェイ、 シーダー・ホール 19 (72)発明者 ディ・スティーヴン イギリス国、ブリストル、ブレントリー、 チャールトン・レイン 37 (72)発明者 ディ・エム・ワード イギリス国、スタフォードシャー、リッチ フィールド、カーマイケル・クローズ 11 (72)発明者 ピー・ケイ・シー・ウッド イギリス国、バーミンガム、キングス・ノ ートン、ボーモント・ロード 88
Claims (9)
- 【請求項１】 各膨張された層は、変形可能な材料の少
なくとも２つの並列した板材内の電子ビームまたはレー
ザー溶接線と、層内に膨張された通路を形成するよう溶
接線間に超可塑化の熱成形またはクリープ変形された部
分とを有することを特徴とする少なくとも１つの膨張さ
れた層から形成される熱交換器または部材の製造に使用
するための膨張された構造体。 - 【請求項２】 液体またはガスを膨張された通路に対し
て配分して熱交換器として構造体が作用できるよう膨張
された通路に連結されたヘッダー部材を有している請求
項１記載の構造体。 - 【請求項３】 溶接線が互いに平行である請求項１また
は２いずれか記載の膨張された構造体。 - 【請求項４】 膨張された層が拡散接合によって一緒に
群にされている請求項１、２、３いずれか１項記載の膨
張された構造体。 - 【請求項５】 膨張された構造体の膨張された層の間に
構成板が在る請求項１乃至４いずれか１項記載の膨張さ
れた構造体。 - 【請求項６】 変形可能な材料の少なくとも２つの板材
を並列な位置に配置し、 板材間に溶接線を形成するよう電子ビームか或はレーザ
ーで板材を溶接し、 フィンを有する膨張された通路層を造るよう溶接線間の
板材をクリープまたは超可塑化変形または熱形成によっ
て造り、 膨張された構造体を形成するよう幾つかの膨張された通
路層を堆積してこれら通路層を一緒に固着する、 ことから成る膨張された構造体を製造する方法。 - 【請求項７】 膨張された通路層が一緒に固着される
と、膨張された通路層から形成される各熱交換器通路網
内の液体またはガスの配分によって熱交換器として構造
体が作用するよう出来るために膨張された構造体にヘッ
ダーが加えられる請求項６記載の方法。 - 【請求項８】 変形可能な材料の幾組かの板材が溶接さ
れて、膨張された構造体を造るよう一緒に固着される構
造体の束を形成するよう一工程で一緒に造られる請求項
６または７いずれか記載の方法。 - 【請求項９】 膨張された通路層が拡散接合によって一
緒に固着される請求項６、７、８いずれか１項記載の方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB939304449A GB9304449D0 (en) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | Expanded structures |
| GB9304449.3 | 1993-03-04 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0755381A true JPH0755381A (ja) | 1995-03-03 |
Family
ID=10731480
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3499594A Pending JPH0755381A (ja) | 1993-03-04 | 1994-03-04 | 膨張された構造体 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0614062A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0755381A (ja) |
| GB (1) | GB9304449D0 (ja) |
| NO (1) | NO940740L (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109604436A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-04-12 | 湖北三江航天江北机械工程有限公司 | 液体火箭发动机推力室身部变截面异形单管的成形方法 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4414402A1 (de) * | 1994-04-26 | 1995-11-02 | Bischoff Erhardt Gmbh Co Kg | Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern |
| NL1004321C2 (nl) * | 1996-10-21 | 1998-04-22 | Omega Laser Systems B V | Werkwijze voor het vervaardigen van een hol paneel en met die werkwijze vervaardigd paneel. |
| DE19800191A1 (de) * | 1998-01-07 | 1999-09-16 | Vasco Dilsen Nv | Flachheizkörper |
| NL1009138C2 (nl) * | 1998-05-12 | 1999-11-15 | Omega Engineering B V | Werkwijze voor het vervaardigen van een niet vlakke tankwand of deel daarvan, en tankwand of tankwanddeel. |
| WO2014086405A1 (de) * | 2012-12-05 | 2014-06-12 | Stetter Gmbh | Verdampferplatte zur eisherstellung |
| FR3104048A1 (fr) * | 2019-12-05 | 2021-06-11 | Airbus | Procede de fabrication d’un echangeur thermique en titane |
| FR3144029A1 (fr) * | 2022-12-22 | 2024-06-28 | Sogefi Air & Cooling | Procédé de fabrication d’une plaque à double peau intégrant des canaux de circulation et plaque obtenue |
Family Cites Families (3)
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- 1994-03-04 JP JP3499594A patent/JPH0755381A/ja active Pending
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|---|---|---|---|---|
| CN109604436A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-04-12 | 湖北三江航天江北机械工程有限公司 | 液体火箭发动机推力室身部变截面异形单管的成形方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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