CN110080881A - 一种实现二次换热的集成式换热装置 - Google Patents

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郭迎清
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Abstract

本发明公开了一种实现二次换热的集成式换热装置，利用两路燃油对一路滑油二次换热，包括连接板(3)、端盖(4)、芯体(5)、滑油滤(6)、壳体(7)、燃油旁通活门(8)、滑油旁通活门(9)、壳体(10)、芯体(11)、端盖(12)。芯体(5)穿入滑油滤(6)后插入壳体(7)，端盖(4)盖在芯体(5)上；芯体(11)插入壳体(10)，端盖(12)盖在芯体(11)上，燃油旁通活门(8)、滑油旁通活门(9)安装在壳体(10)上；壳体(7)、壳体(10)经连接板(3)连接在一起。所述装置可实现二次换热，在满足换热性能要求的前提下，减小芯体体积，降低芯体制造难度及成本，结构紧凑、强度好、可靠性高。

Description

一种实现二次换热的集成式换热装置
技术领域
本发明属于民用航空发动机滑油系统，尤其涉及一种集成式换热装置，能够实现二次换热。
背景技术
在民用航空发动机领域，燃滑油热交换器作为滑油系统热管理的重要部件，已经得到了十分广泛的应用。近些年，随着民用航空发动机性能要求的不断提升，发动机上机载设备的功率要求也越来越大，对燃滑油热交换器的换热性能要求也越来越高。
对普通燃滑油热交换器性能的提升，必然需要增加散热管数量、加大散热管长度、增加折流板数量，导致换热芯体变大，影响热交换器的抗振性能，降低可靠性，增大换热芯体制造难度，提升制造成本。
发明内容
鉴于现有技术的上述情况，针对燃滑油热交换器类产品越来越高的换热性能要求，本发明提出了一种集成式换热装置，能够实现二次换热，在满足换热性能要求的同时有效减小换热芯体尺寸，结构紧凑，强度及可靠性得到有效保证。
本发明的上述目的是利用以下的技术方案实现的：
一种集成式换热装置，包括：
热交换器(1)，包括端盖(4)、芯体(5)、滑油滤(6)、壳体(7)，用于通过温度较低的a路燃油对温度较高的滑油进行一次换热；
热交换器(2)，包括端盖(12)、芯体(11)、壳体(10)、滑油旁通活门(9)、燃油旁通活门(8)，用于通过温度较低的b路燃油对一次换热后的滑油进行二次换热；
连接板(3)，用于连接热交换器(1)、热交换器(2)并将热交换器(1)和热交换器(2)的滑油路连通，以实现换热装置内滑油循环；
其中连接板(3)与热交换器(1)、热交换器(2)的连接采用双头螺柱连接；
其中连接板(3)与热交换器(1)、连接板(3)与热交换器(2)接合面处的密封可采用密封圈或密封垫实现。
进一步地，燃油旁通活门(8)布置在热交换器(2)燃油入口、出口之间，在芯体(11)堵塞至一定程度时旁通热交换器(2)燃油路，以防止憋压。
进一步地，滑油旁通活门(9)布置在热交换器(2)上，感受热交换器(1)滑油进、出口处压差，在芯体(5)、芯体(11)堵塞至一定程度时旁通整个换热装置的滑油路，以防止憋压。
进一步地，热交换器(2)设置放油腔(16)，能够在一定程度上防止燃滑油串腔。当密封圈(14)、密封圈(15)单独密封失效，或密封圈(18)、密封圈(19)单独密封失效时，不会出现燃滑油串腔；只有当密封圈(14)、密封圈(15)同时密封失效，或密封圈(18)、密封圈(19)同时密封失效时，才会出现燃滑油串腔。
进一步地，热交换器(1)滑油入口与芯体(5)之间布置滑油滤(6)，用于滤除滑油中的杂质，防止杂质随滑油循环进入芯体(5)和芯体(11)的散热管束间隙内，以免造成芯体堵塞，影响换热效果。
本发明的集成式换热装置用于民用航空发动机滑油系统中，通过两个换热芯体分别利用两路温度较低的燃油对一路温度较高的滑油进行二次换热。该换热装置集成了芯体(5)、芯体(11)、端盖(4)、端盖(12)、壳体(7)、壳体(10)、连接板(3)、滑油滤(6)、燃油旁通活门(8)、滑油旁通活门(9)，在满足换热性能要求的前提下，有效减小单个芯体体积，降低换热芯体制造难度及成本，具有结构紧凑、强度好、可靠性高的特点。
附图说明
图1是本发明整体外部结构示意图。
图2是本发明分解结构示意图。
图3是本发明工作原理示意图。
图4是本发明放油腔结构示意图。
图5是本发明滑油滤结构示意图。
图6是本发明连接板结构示意图。
其中：1-热交换器，2-热交换器，3-连接板，4-端盖，5-芯体，6-滑油滤，7-壳体，8-燃油旁通活门，9-滑油旁通活门，10-壳体，11-芯体，12-端盖，13-放油塞，14-密封圈，15-密封圈，16-放油腔，17-密封圈，18-密封圈，19-密封圈，20-油滤端，21-油滤板，22-油滤网，23-流道孔，24-螺栓孔，25-密封圈。
具体实施方式
下面参考附图，结合具体实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细叙述。
图1示意描述了本发明的换热装置的整体外部结构。如图所示，所述换热装置包括热交换器(1)、热交换器(2)、连接板(3)共3大部分。其中，连接板(3)布置在热交换器(1)与热交换器(2)之间，将热交换器(1)与热交换器(2)连接在一起。
图2示意描述了本发明的换热装置的分解结构。如图所示，所述热交换器(1)包括端盖(4)、芯体(5)、滑油滤(6)、壳体(7)。其中，芯体(5)穿入滑油滤(6)后一同插入壳体(7)中，端盖(4)盖在芯体(5)上，并通过螺栓与芯体(5)、壳体(7)连接在一起。热交换器(2)包括端盖(12)、芯体(11)、壳体(10)、滑油旁通活门(9)、燃油旁通活门(8)。其中，芯体(11)插入壳体(10)中，端盖(12)盖在芯体(11)上，并通过螺栓与壳体(10)连接在一起，滑油旁通活门(9)、燃油旁通活门(8)分别通过螺栓安装在壳体(10)上。连接板(3)两面分别与热交换器(1)、热交换器(2)贴合，贴合面可采用密封圈或密封垫密封，本实例采用密封圈密封。
燃油旁通活门(8)布置在热交换器(2)燃油入口、出口之间，活门的一侧感受热交换器(2)燃油入口处压力，另外一侧感受热交换器(2)燃油出口处压力。热交换器(2)正常工作时燃油旁通活门(8)保持关闭，燃油由热交换器(2)燃油入口进入，经过换热从热交换器(2)燃油出口流出；当热交换器(2)燃油入口、出口间压差达到一定值时，说明芯体(11)的管内腔已产生一定程度的堵塞，此时燃油旁通活门(8)开启，燃油从热交换器(2)燃油入口进入后不再换热，直接从热交换器(2)燃油出口流出，以防止热交换器(2)燃油路憋压。
滑油旁通活门(9)布置在热交换器(2)上，一侧感受热交换器(1)滑油入口处压力，另外一侧感受热交换器(1)滑油出口处压力。换热装置正常工作时滑油旁通活门(9)保持关闭，滑油由热交换器(1)滑油入口进入，经过二次换热从热交换器(1)滑油出口流出；当热交换器(1)滑油入口、出口间压差达到一定值时，说明换热装置芯体(5)、芯体(11)已产生一定程度的堵塞，此时滑油旁通活门(9)开启，滑油从热交换器(1)滑油入口处进入后不再换热，直接从热交换器(1)滑油出口流出，以防止整个换热装置的滑油路憋压。
图3示意描述了本发明的工作原理。如图所示，所述换热装置在工作时连接2路燃油、1路滑油，其中2路燃油温度可以相同也可以不同，但燃油温度一定低于滑油温度。温度较低的a路燃油从热交换器(1)燃油入口流入，经换热后从热交换器(1)燃油出口流出；温度较低的b路燃油从热交换器(2)燃油入口流入，经换热后从热交换器(2)燃油出口流出；温度较高的滑油从热交换器(1)滑油入口流入，经滑油滤(6)过滤，流经芯体(5)并与温度较低的a路燃油进行换热，然后流过连接板(3)进入热交换器(2)中，流经芯体(11)并与温度较低的b路燃油进行二次换热，最后再次流过连接板(3)从热交换器(1)滑油出口流出，完成整个换热过程。
图4示意描述了本发明的放油腔(16)的结构。如图所示，热交换器(2)设置放油腔(16)，能够在一定程度上防止燃滑油串腔。当密封圈(14)或密封圈(15)单独密封失效时，油液直接流入放油腔(16)中，不会出现燃滑油串腔；只有当密封圈(14)与密封圈(15)同时失效时，才会出现燃滑油串腔。同样地，当密封圈(18)或密封圈(19)单独密封失效时，油液直接流入放油腔(16)中，不会出现燃滑油串腔；只有当密封圈(18)与密封圈(19)同时失效时，才会出现燃滑油串腔。可通过定期打开放油塞(13)以释放密封圈密封失效时流入放油腔(16)中的油液。
密封圈(17)设置在端盖(12)与壳体(10)接触面处，以防止放油腔(16)中油液泄露至换热装置外，造成环境污染。
图5示意描述了本发明的滑油滤(6)的结构。如图所示，所述滑油滤(6)呈圆环形，由油滤端(20)、油滤板(21)、油滤网(22)组成。油滤网(22)由金属丝编织而成，网孔直径1mm，金属丝直径0.355mm，金属丝材料优选为0Cr18Ni9。油滤端(20)、油滤板(21)材料均优选为1Cr18Ni9，用于支撑较软的油滤网(22)。其中油滤板(21)上布置大量直径为5mm的圆孔，以便于油液流过油滤板(21)流向油滤网(22)。
滑油滤(6)套在芯体(5)上并布置在热交换器(1)滑油入口与芯体(5)之间，油液从滑油滤(6)外侧流入内侧，进入芯体(5)中。滑油滤(6)主要作用在于通过油滤网(22)滤除滑油中的杂质，防止杂质随滑油循环进入芯体(5)和芯体(11)的散热管束间隙内，以免造成芯体堵塞，影响换热效果。
图6示意描述了本发明的连接板(3)的结构。所述连接板(3)设置在热交换器(1)与热交换器(2)之间，连接板(3)上开有与热交换器(1)、热交换器(2)滑油流道相对应的流道孔(23)来实现滑油循环、流通，连接板(3)两面均在每个流道孔(23)处加工凹槽并安装密封圈(25)防止滑油泄露。连接板(3)上设置螺栓孔(24)，便于穿过双头螺柱，以连接热交换器(1)、热交换器(2)、连接板(3)。

Claims (5)

1.一种实现二次换热的集成式换热装置，包括：
热交换器(1)，包括端盖(4)、芯体(5)、滑油滤(6)、壳体(7)，用于通过温度较低的a路燃油对温度较高的滑油进行一次换热；
热交换器(2)，包括端盖(12)、芯体(11)、壳体(10)、滑油旁通活门(9)、燃油旁通活门(8)，用于通过温度较低的b路燃油对一次换热后的滑油进行二次换热；
连接板(3)，用于连接热交换器(1)、热交换器(2)并将热交换器(1)和热交换器(2)的滑油路连通，以实现换热装置内滑油循环；
其中连接板(3)与热交换器(1)、热交换器(2)的连接采用双头螺柱连接；
其中连接板(3)与热交换器(1)、连接板(3)与热交换器(2)接合面处的密封可采用密封圈或密封垫实现。
2.根据权利要求1所述的集成式换热装置，其中燃油旁通活门(8)布置在热交换器(2)燃油入口、出口之间，在芯体(11)堵塞至一定程度时旁通热交换器(2)燃油路。
3.根据权利要求1所述的集成式换热装置，其中滑油旁通活门(9)布置在热交换器(2)上，感受热交换器(1)滑油进、出口处压差，在芯体(5)、芯体(11)堵塞至一定程度时旁通整个换热装置的滑油路。
4.根据权利要求1所述的集成式换热装置，其中热交换器(2)设置放油腔(16)，能够在一定程度上防止燃滑油串腔。当密封圈(14)、密封圈(15)单独密封失效，或密封圈(18)、密封圈(19)单独密封失效时，不会出现燃滑油串腔；只有当密封圈(14)、密封圈(15)同时密封失效，或密封圈(18)、密封圈(19)同时密封失效时，才会出现燃滑油串腔。
5.根据权利要求1所述的集成式换热装置，其中热交换器(1)滑油入口与芯体(5)之间布置滑油滤(6)来滤除滑油中的杂质。
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