[發(fā)明專利]用于氣源系統(tǒng)換熱器的雙向旋流混合裝置

在審

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• 申請日: 2021-12-10
• 公開（公告）號: CN114180070A
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉嘉誠;蔣亮亮;潘舜智;劉華源;王磊;南國鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 中國商用飛機有限責任公司;中國商用飛機有限責任公司上海飛機設(shè)計研究院
• 主分類號: B64D13/06
• 分類號: B64D13/06
• 代理公司: 上海專利商標事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 浦易文

本發(fā)明公開一種用于飛機氣源系統(tǒng)換熱器的雙向旋流混合裝置，該混合裝置包括外套筒和內(nèi)套筒，其中內(nèi)套筒位于外套筒之內(nèi)，并且兩個套筒相互間隔開；混合裝置還包括多個外圈定子葉片，多個外圈定子葉片彼此隔開地固定地連接所述外套筒的內(nèi)壁面和所述內(nèi)套筒的外壁面；以及多個內(nèi)圈定子葉片，多個內(nèi)圈定子葉片彼此隔開地固定地連接所述內(nèi)套筒的內(nèi)壁面；外圈定子葉片和內(nèi)圈定子葉片相對于內(nèi)套筒的縱向軸線以不同的角度布置。當外圈葉片和內(nèi)圈葉片相對于縱向方向以相反的方向傾斜時，雙向旋流混合裝置能使經(jīng)過內(nèi)外兩圈葉片的氣流夠產(chǎn)生相反方向的旋轉(zhuǎn)，從而使兩股氣流相互纏繞混合，達到快速且高效地實現(xiàn)溫度場均勻化的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及飛機環(huán)境控制系統(tǒng)，尤其涉及用于環(huán)境控制系統(tǒng)中氣源系統(tǒng)預(yù)冷器的雙向旋流混合裝置。

背景技術(shù)

現(xiàn)代飛機的環(huán)控系統(tǒng)主要用于飛機內(nèi)部環(huán)境控制，其能夠為航電、燃油和液壓系統(tǒng)等系統(tǒng)提供通風，還為飛機提供了了防冰、防霧等功能。

民機環(huán)境控制系統(tǒng)具有預(yù)冷換熱器，該裝置用于對發(fā)動機高溫引氣進行冷卻，從而滿足下游空調(diào)、防冰、燃油箱惰化等系統(tǒng)對于引氣溫度的需求。通常，在預(yù)冷器熱邊出口下游布置有溫度傳感器，用于閉環(huán)控制預(yù)冷器冷邊流量、調(diào)節(jié)熱邊出口溫度。預(yù)冷器為典型的叉流式板翅式換熱器，可分為換熱芯部和封頭，氣流在換熱芯部內(nèi)實現(xiàn)熱交換，封頭將換熱芯部和上下游的管路相連。然而現(xiàn)有的預(yù)冷器在其出口封頭處會出現(xiàn)明顯的溫度分層現(xiàn)象。典型工況時溫度差超過200℃，導致下游流入空調(diào)和機翼防冰兩側(cè)的氣體溫度存在明顯偏差，嚴重影響出口氣流分配和溫度控制目標測量，甚至導致防冰或空調(diào)系統(tǒng)無法達到預(yù)期的性能。

預(yù)冷器出口溫度差導致機翼防冰系統(tǒng)引氣溫度存在極大不確定性，嚴重影響防冰系統(tǒng)的溫度控制，因此，需要通過混流裝置提升下游溫度場的均勻性。

為減小預(yù)冷器熱邊出口溫度分層差異造成的影響，在預(yù)冷器熱邊出口加裝旋流裝置。常規(guī)旋流器構(gòu)型如圖7所示，該旋流裝置具有外套筒、從外套筒向內(nèi)延伸的葉片以及連接在葉片中心部的內(nèi)套筒。氣體經(jīng)過該旋流裝置后產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)摻混。但實際發(fā)現(xiàn)氣流沿單一方向旋轉(zhuǎn)會導致空調(diào)和防冰兩側(cè)溫度更大不確定性。且預(yù)冷器出口到下游管路分支距離較短，因此空氣混合裝置必須具有更高的換熱效率，才能保證空調(diào)和防冰兩側(cè)溫度相同。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種用于飛機氣源系統(tǒng)換熱器的雙向旋流混合裝置，所述旋流混合裝置包括外套筒，所述外套筒包括附連到所述氣源系統(tǒng)預(yù)冷器的前端和附連到下游管路的后端；所述雙向旋流混合裝置進一步包括：內(nèi)套筒，所述內(nèi)套筒位于所述外套筒之內(nèi)，并且所述內(nèi)套筒與所述外套筒間隔開；多個外圈定子葉片，所述多個外圈定子葉片彼此隔開地固定地連接所述外套筒的內(nèi)壁面和所述內(nèi)套筒的外壁面；以及多個內(nèi)圈定子葉片，所述多個內(nèi)圈定子葉片彼此隔開地固定地連接所述內(nèi)套筒的內(nèi)壁面；其中所述外圈定子葉片和所述內(nèi)圈定子葉片相對于所述內(nèi)套筒的縱向軸線以不同的角度布置。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述外圈定子葉片和所述內(nèi)圈定子葉片相對于所述縱向軸線以相反的角度布置，從而使得通過所述內(nèi)套筒和所述外套筒之間的外圈氣流和通過內(nèi)套筒的空間的內(nèi)部氣流以相反的方向旋轉(zhuǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，所述外套筒和所述內(nèi)套筒之間設(shè)有4－12個所述外圈定子葉片，所述內(nèi)套筒的所述內(nèi)表面上設(shè)有4-12個所述內(nèi)圈定子葉片。較佳地，外套筒和內(nèi)套筒設(shè)有5個外圈定子葉片，所述內(nèi)套筒的內(nèi)表面上設(shè)有8個內(nèi)圈定子葉片。

根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，所述外套筒和所述內(nèi)套筒大致為圓柱形，所述外套筒和所述內(nèi)套筒以同一縱向軸線為中心地布置，在所述縱向軸線方向上，所述內(nèi)套筒的長度不超過所述外套筒的長度。

根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，所述外圈定子葉片的數(shù)量少于所述內(nèi)圈定子葉片的數(shù)量，和/或所述外圈定子葉片的長度與所述內(nèi)圈定子葉片的長度相當。

根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，所述內(nèi)套筒具有近端和遠端，所述外圈定子葉片和所述內(nèi)圈定子葉片中的每一個從所述內(nèi)套筒的所述近端延伸到所述內(nèi)套筒的所述遠端。