CN111895259B - 集成式储油箱 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种集成式储油箱，包括：呈环形且用于存储回油的主体油箱，主体油箱连接有与其同轴设置的防冰散热箱，防冰散热箱上设有与主体油箱的内轴道连通的气动流道，内轴道和气动流道用于供分离出的含砂尘气流向外排出。防冰散热箱内设有沿其周线弯曲延伸的回转流道，回转流道的进油口与用于输送热回油的回油管的输出端连通，回转流道的出油口与主体油箱连通，回转流道用于使热回油在向前流动过程中散热冷却，同时对气动流道的壁面进行加热防冰以保证气动流道的气动性能。本发明的集成式储油箱工作时，气动流道壁面的温度始终达不到结冰的数值，进而达到防冰目的，保证气动流道的气动性能，同时热回油的蜿蜒流动过程中也达到散热冷却的目的。

Description

集成式储油箱
技术领域
本发明涉及航空发动机领域，特别地，涉及一种集成式储油箱。
背景技术
为满足航空发动机的高结构效率要求，希望将发动机滑油箱的储油、回油散热、防砂尘流道、叶片、及流道和叶片的防冰等多项功能高度集成，以减少发动机零件的数量，并减轻重量，提高发动机可靠性。
而现有航空发动机油箱结构简单、功能单一，仅能用于存储发动机滑油及滑油散热。需进行航空涡轴发动机的流道和叶片的进气防冰时，通常以降低发动机的性能从压气机引热气对流道和支板进行防冰；需进行回油散热时，一般通过设置专用滑油空气散热器、燃滑油散热器等对回滑油进行散热；需进行砂尘分离时，一般通过设置防砂尘装置及流道进行。
发明内容
本发明提供了一种集成式储油箱，以解决现有储油箱结构简单、功能单一的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种集成式储油箱，包括：呈环形且用于存储回油的主体油箱，主体油箱连接有与其同轴设置的防冰散热箱，防冰散热箱上设有与主体油箱的内轴道连通的气动流道，内轴道和气动流道用于供分离出的含砂尘气流向外排出；防冰散热箱内设有沿其周线弯曲延伸的回转流道，回转流道的进油口与用于输送热回油的回油管的输出端连通，回转流道的出油口与主体油箱连通，回转流道用于使热回油在向前流动过程中散热冷却，同时对气动流道的壁面进行加热防冰以保证气动流道的气动性能。
进一步地，防冰散热箱包括中空且呈环状的外环体、中空且呈环状的内环体、及连接于外环体和内环体之间且中空的连接叶片；外环体与主体油箱同轴连接，且外环体的内通道构成供热回油流动的外流道；内环体同轴布设于外环体内，且内环体的内通道构成供热回油流动的内流道；连接叶片的内空腔构成连通外流道和内流道的连接流道，且外流道、连接流道、及内流道构成回转流道。
进一步地，外环体上开设有与回油管连通、以供热回油进入回转流道的热油进口，及与主体油箱连通、以供冷却的回油进入主体油箱的回油排口；回油排口靠近热油进口。
进一步地，回油排口的数量为一个或者多个，且回油排口的形状为任意形状。
进一步地，连接叶片的数量为多片；多片连接叶片沿外环体和内环体的周向依次间隔布设，且相邻连接叶片之间的间隙构成气动流道。
进一步地，多片连接叶片的形状相同，或多片连接叶片的形状均不同，或部分连接叶片的形状相同、但其余部分连接叶片的形状均不同；多片连接叶片沿外环体和内环体的周向均匀间隔布设，或多片连接叶片沿外环体和内环体的周向任意间隔布设。
进一步地，连接叶片的数量及相邻连接叶片之间的间隙根据防冰散热箱的尺寸及含砂尘气流的气动要求进行适应性设置。
进一步地，主体油箱的内通道为沿周向截面积变化的变容积腔。
进一步地，集成式储油箱为一体成型结构。
本发明具有以下有益效果：
本发明的集成式储油箱为滑油箱、含砂尘流道、防冰与散热的结构和功能的一体化设计，不仅可减少发动机零件的数量，减轻发动机的重量，进而提高发动机的可靠性；同时通过弯曲延伸的回转流道，利用发动机热回油余热既对气动流道的壁面及其它壁面进行了加热防冰，同时又冷却了热回油，并利用含砂尘气流进行热回油的冷热交换，加强了散热功能，从而不会降低发动机的性能，且省略了专用设置的滑油空气散热器、或燃滑油散热器等对回滑油进行散热，并需进行砂尘分离时，可通过内轴道和气动流道进行。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的集成式储油箱的剖视主视结构示意图；
图2是图1的右视结构示意图。
图例说明
10、主体油箱；101、内轴道；20、防冰散热箱；201、气动流道；202、外流道；203、内流道；204、连接流道；205、热油进口；206、回油排口；21、外环体；22、内环体；23、连接叶片。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。
参照图1，本发明的优选实施例提供了一种集成式储油箱，包括：呈环形且用于存储回油的主体油箱10，主体油箱10连接有与其同轴设置的防冰散热箱20，防冰散热箱20上设有与主体油箱10的内轴道101连通的气动流道201，内轴道101和气动流道201用于供分离出的含砂尘气流向外排出。防冰散热箱20内设有沿其周线弯曲延伸的回转流道，回转流道的进油口与用于输送热回油的回油管的输出端连通，回转流道的出油口与主体油箱10连通，回转流道用于使热回油在向前流动过程中散热冷却，同时对气动流道201的壁面进行加热防冰以保证气动流道201的气动性能。
本发明的集成式储油箱工作时，润滑或冷却了齿轮、花键、轴承等零件的发动机热回油首先在回油泵的作用下通过回油管由回转流道的进油口进入防冰散热箱20的回转流道中，然后具有一定压力的(约0.2MPa)热回油沿着弯曲延伸的回转流道向前流动，最后从回转流道的出油口进入主体油箱10内存储，在热回油的流动过程中，热回油的热量传递给了气动流道201的壁面及防冰散热箱20上的其它壁面，从而使气动流道201壁面的温度始终达不到结冰的数值，进而达到防冰目的，保证气动流道201的气动性能，同时热回油的蜿蜒流动过程中也达到散热冷却的目的，并热回油落入主体油箱10中后，通过主体油箱10的大面积散热，热回油进一步得到了冷却；另一方面，分离出的含砂尘气流通过主体油箱10的内轴道101和气动流道201向外排出，且含砂尘气流通过气动流道201时，通过气体的流动加速了热回油与气动流道201壁面的冷热交换效率，热回油更进一步获得散热冷却，热回油温度降低，为再次对发动机零件的润滑和冷却做好了准备。
本发明的集成式储油箱为滑油箱、含砂尘流道、防冰与散热的结构和功能的一体化设计，不仅可减少发动机零件的数量，减轻发动机的重量，进而提高发动机的可靠性；同时通过弯曲延伸的回转流道，利用发动机热回油余热既对气动流道201的壁面及其它壁面进行了加热防冰，同时又冷却了热回油，并利用含砂尘气流进行热回油的冷热交换，加强了散热功能，从而不会降低发动机的性能，且省略了专用设置的滑油空气散热器、或燃滑油散热器等对回滑油进行散热，并需进行砂尘分离时，可通过内轴道101和气动流道201进行。
可选地，如图1和图2所示，防冰散热箱20包括中空且呈环状的外环体21、中空且呈环状的内环体22、及连接于外环体21和内环体22之间且中空的连接叶片23。外环体21与主体油箱10同轴连接，且外环体21的内通道构成供热回油流动的外流道202。内环体22同轴布设于外环体21内，且内环体22的内通道构成供热回油流动的内流道203。连接叶片23的内空腔构成连通外流道202和内流道203的连接流道204，且外流道202、连接流道204、及内流道203构成回转流道。实际工作时，热回油依次在各外流道202、各连接流道204及各内流道203内向前流动，防冰散热箱20的该种结构设置，使得在同体积结构下，回转流道的长度较长，流通面积较大，进而加大了散热面积，提高热回油散热冷却的效率和质量，且气动流道201的壁面全部得到冷却，气动流道201的气动性能好，同时防冰散热箱20的结构简单、容易制备实施。
进一步地，如图1和图2所示，外环体21上开设有与回油管连通、以供热回油进入回转流道的热油进口205，及与主体油箱10连通、以供冷却的回油进入主体油箱10的回油排口206。回油排口206靠近热油进口205。由于回转流道沿防冰散热箱20的周线弯曲延伸，故而当回油排口206靠近热油进口205时，可使热回油沿周向几乎流过整个防冰散热箱20，从而增大回转流道的长度和流通面积，进而加大散热面积，提高热回油散热冷却的效率和质量，且气动流道201的壁面全部得到冷却，气动流道201的气动性能好。
可选地，如图2所示，回油排口206的数量为一个或者多个，且回油排口206的形状为任意形状。本可选方案中，回油排口206的数量为一个，且回油排口206的形状为沿外环体21的周线延伸的腰形，以使热回油沿其流动方向顺畅地流入回油排口206中，避免引起热回油的旋流、紊流，及减缓热回油与外环体21内壁面的撞击。
可选地，如图2所示，连接叶片23的数量为多片。多片连接叶片23沿外环体21和内环体22的周向依次间隔布设，且相邻连接叶片23之间的间隙构成气动流道201。
进一步地，多片连接叶片23的形状相同，或多片连接叶片23的形状均不同，或部分连接叶片23的形状相同、但其余部分连接叶片23的形状均不同。多片连接叶片23沿外环体21和内环体22的周向均匀间隔布设，或多片连接叶片23沿外环体21和内环体22的周向任意间隔布设。连接叶片23的设计灵活，不仅对含砂尘气流的适应性强，且使防冰散热箱20的设计简单、容易制备。
进一步地，连接叶片23的数量及相邻连接叶片23之间的间隙根据防冰散热箱20的尺寸及含砂尘气流的气动要求进行适应性设置，防冰散热箱20的结构设计灵活、对含砂尘气流的适应性强。
当发动机正常工作时，以图2为例，图2所示为6个空心的连接叶片23，润滑或冷却了齿轮、花键、轴承等零件的发动机热回油通过回油泵注入防冰散热箱20，而具有一定压力的(约0.2MPa)热回油首先通过热油进口205进入外流道202，再从外流道202至1号连接叶片23的连接流道204，然后从1号连接叶片23的连接流道204又分别通过外流道202、内流道203流入2号连接叶片23的连接流道204，如此由箭头所示蜿蜒曲折通过3、4、5、6号连接叶片至外流道202顶部的回油排口206，热回油通过顶部的回油排口206落入隔壁的主体油箱10中。在该热回油的流动过程中，热回油的热量传给了连接叶片23及气动流道201的壁面，使气动流道201壁面的温度始终达不到结冰的数值，从而达到防冰目的，保证了气动流道201的气动性能，同时热回油也达到散热冷却目的。
可选地，如图1和图2所示，主体油箱10的内通道为沿周向截面积变化的变容积腔。不仅增大热回油的散热面积，同时与发动机机匣形成良好的连接、位置关系，使本发明的储油箱连接、固定操作简单，同时对发动机机匣的结构形成很好的避让。
可选地，如图1和图2所示，集成式储油箱为一体成型结构，从而使储油箱制备简单，且整体强度好，满足航空发动机性能要求。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种集成式储油箱，其特征在于，包括：
呈环形且用于存储回油的主体油箱(10)，所述主体油箱(10)连接有与其同轴设置的防冰散热箱(20)，所述防冰散热箱(20)上设有与所述主体油箱(10)的内轴道(101)连通的气动流道(201)，所述内轴道(101)和所述气动流道(201)用于供分离出的含砂尘气流向外排出；
所述防冰散热箱(20)内设有沿其周线弯曲延伸的回转流道，所述回转流道的进油口与用于输送热回油的回油管的输出端连通，所述回转流道的出油口与所述主体油箱(10)连通，所述回转流道用于使热回油在向前流动过程中散热冷却，同时对所述气动流道(201)的壁面进行加热防冰以保证所述气动流道(201)的气动性能；
防冰散热箱(20)包括中空且呈环状的外环体(21)、中空且呈环状的内环体(22)、及连接于外环体(21)和内环体(22)之间且中空的连接叶片(23)；外环体(21)与主体油箱(10)同轴连接，且外环体(21)的内通道构成供热回油流动的外流道(202)；内环体(22)同轴布设于外环体(21)内，且内环体(22)的内通道构成供热回油流动的内流道(203)；连接叶片(23)的内空腔构成连通外流道(202)和内流道(203)的连接流道(204)，且外流道(202)、连接流道(204)、及内流道(203)构成回转流道；实际工作时，热回油依次在各外流道(202)、各连接流道(204)及各内流道(203)内向前流动，防冰散热箱(20)的该种结构设置，使得在同体积结构下，回转流道的长度较长，流通面积较大，进而加大了散热面积，提高热回油散热冷却的效率和质量，且气动流道(201)的壁面全部得到冷却，气动流道(201)的气动性能好，同时防冰散热箱(20)的结构简单、容易制备实施；
外环体(21)上开设有与回油管连通、以供热回油进入回转流道的热油进口(205)，及与主体油箱(10)连通、以供冷却的回油进入主体油箱(10)的回油排口(206)；回油排口(206)靠近热油进口(205)；由于回转流道沿防冰散热箱(20)的周线弯曲延伸，故而当回油排口(206)靠近热油进口(205)时，可使热回油沿周向几乎流过整个防冰散热箱(20)，从而增大回转流道的长度和流通面积，进而加大散热面积，提高热回油散热冷却的效率和质量，且气动流道(201)的壁面全部得到冷却，气动流道(201)的气动性能好。
2.根据权利要求1所述的集成式储油箱，其特征在于，
所述回油排口(206)的数量为一个或者多个，且所述回油排口(206)的形状为任意形状。
3.根据权利要求1所述的集成式储油箱，其特征在于，
所述连接叶片(23)的数量为多片；
多片所述连接叶片(23)沿所述外环体(21)和所述内环体(22)的周向依次间隔布设，且相邻所述连接叶片(23)之间的间隙构成所述气动流道(201)。
4.根据权利要求3所述的集成式储油箱，其特征在于，
多片所述连接叶片(23)的形状相同，或多片所述连接叶片(23)的形状均不同，或部分所述连接叶片(23)的形状相同、但其余部分所述连接叶片(23)的形状均不同；
多片所述连接叶片(23)沿所述外环体(21)和所述内环体(22)的周向均匀间隔布设，或多片所述连接叶片(23)沿所述外环体(21)和所述内环体(22)的周向任意间隔布设。
5.根据权利要求3所述的集成式储油箱，其特征在于，
所述连接叶片(23)的数量及相邻所述连接叶片(23)之间的间隙根据所述防冰散热箱(20)的尺寸及含砂尘气流的气动要求进行适应性设置。
6.根据权利要求1所述的集成式储油箱，其特征在于，
所述主体油箱(10)的内通道为沿周向截面积变化的变容积腔。
7.根据权利要求1所述的集成式储油箱，其特征在于，
所述集成式储油箱为一体成型结构。
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