CN115716533A - 一种强化混合的引射装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种强化混合的引射装置，属于流体技术领域。该引射装置主要包括引射管、风罩和导流叶片。所述引射管包括引射管外壁、引射管内壁、内螺旋导流肋片、引射孔、引射条缝。所述内螺旋导流肋片为中空薄壁结构，与引射管外壁固连，形成引射条缝。所述引射孔均匀分布在内螺旋导流肋片上。所述风罩与引射管外壁形成引射气体的环形通路，环形通路的径向距离与引射管内壁半径相同，所述风罩完全覆盖引射条缝的轴向长度。本发明在较短的距离内可实现高低温气体的充分高效混合，解决了现有引射装置气体混合不充分的问题，在空间局促的情况下具有较大的优势。

Description

一种强化混合的引射装置

技术领域

本发明属于流体控制技术领域，具体涉及一种流体引射混合装置，特别适用于飞机座舱空气调节系统。

背景技术

直升机的使用环境温度一般为-40℃～+50℃，为保证机组人员及乘客的正常生理功效及舒适性，需要在低温环境中给座舱加温，高温环境中给座舱制冷。目前直升机座舱加温大部分采用发动机引气加温，座舱制冷主要采用蒸发循环系统。引气加温和蒸发循环制冷的气体在进入座舱之前均需要引射空气，使高温/低温气体与空气充分混合到适宜温度。目前的引射装置内壁光滑，为使两股气流充分混合，通常需要增加混合室，从而导致结构需要较大的空间，不利于系统局部减重的要求。

在已经公开的专利技术中，专利CN110822424B提出了一种静态混风器，该混风器利用文丘里结构引入回配风和助燃风，并在文丘里效应下将二者进行完全混合；先将气体引射进入管道，然后再进行混合，其主要用于提升燃烧效率。专利CN110803288A公开了一种座舱加温引射混合器，先将气体引射进入管道，然后再通过倾斜的导流叶片混合，该专利虽然也属于飞机座舱温度混合装置，但其基于文丘里结构必然需要较长的掺混距离，以达到气体充分掺混的目的；较长的掺混距离意味着需要更大的容纳空间，不利于飞行器对结构紧凑、重量轻的设计要求。

发明内容

本发明的目的：提出一种流体引射混合装置，以适应于直升机座舱狭小空间及轻量化设计要求。

本发明的技术方案：一种流体引射混合装置，该装置包括引射管、风罩和导流叶片；所述引射管包括入口段、掺混段、出口段；在所述掺混段内壁设置有若干内螺旋导流肋片；所述内螺旋导流肋片为中空薄壁结构，与引射管外壁固连，并通过引射条缝与外部导通；所述引射孔均匀分布在内螺旋导流肋片上；所述风罩与引射管掺混段形成引射气体的环形通路，所述环形通路完全覆盖引射条缝的轴向长度；在风罩的环形通路切线方向上开设有被引射气体入口，其开度由导流叶片控制。

可选的，所述引射管处于风罩圆弧区的偏心位置，有利于使得风罩内部各处压力均匀，从而使得各处引射孔流入的被引射气体流量均匀；当外部空气进入风罩后，靠近入口处气体流量大，压力较高，远离入口处气体流量小，偏心设计使得该区域气体流动空间被压缩，从而使得该区域压力仍处于较高状态，避免压力相差较大导致掺混不均匀的问题。

可选的，所述导流叶片可通过电控控制，以控制其旋转开度；必要时，导流叶片可封闭风罩进风口。

可选的，所述引射管入口与出口增加调压机构，调压机构控制引射流体的速度，从而影响被引射气体的流速以及混合气体的温度、流速。

可选的，在引射管入口处增设一流量调节阀，通过调节引射气体流量，从而影响被引射气体的流速以及混合气体的温度、流速。

可选的，所述引射管、内螺旋导流肋片均采用高导热性能材料，引射气体和被引射气体在混合之前即可实现快速热交换，从而实现快速均温。

可选的，所述风罩采用低导热材料，避免被引射气体热量损失。

可选的，所述风罩采用圆弧外形形式，被引射气体从入口沿引射管管壁切线方向流入。

本装置的工作原理为：当向引射管中通入高/低温气体时，在气体动能的带动下，引射条缝和风罩内形成负压。外部气体在压差作用下从被引射气体入口进入风罩，进入风罩的气体一方面围绕着引射管外壁旋转流动，与外壁进行对流换热；另一方面通过引射条缝和引射孔进入引射管内部，并与在内螺旋导流肋片的作用下旋转流动的高/低温气体进行强烈掺混，从而大大提高掺混效果。当电控控制导流叶片的旋转开度时，可以控制进入风罩的被外部气体流量，从而控制高/低温气体和被引射气体的比例，达到控制温度的目的。

本发明的有益效果：本发明通过在引射管路中增加多条内螺旋肋条导流引射气体，同时被引射的气体通过引射孔进入管路中，两股气流在内螺旋导流肋条的作用下进行强烈掺混，使温度快速均匀。同时，通过导流叶片的开度变化控制进入引射装置的气体流量，达到控制温度的目的。本发明在较短的距离内可实现高低温气体的充分高效混合，解决了现有引射装置气体混合不充分的问题，在空间局促的情况下具有较大的优势。

附图说明

图1为强化混合引射装置结构图，

图2为强化混合引射装置中引射管轴向视图，

图3为引射管结构图，

图4为引射管偏心设计结构示意图，

其中，1：引射管；101：引射管外壁；102：引射管内壁；103：内螺旋导流肋片；104：引射孔；105：引射条缝；2：风罩；201：被引射气体入口；3：导流叶片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明在局限空间内设计了一种流体引射混合装置，该装置包括引射管、风罩和导流叶片；所述引射管包括入口段、掺混段、出口段；在所述掺混段内壁设置有若干内螺旋导流肋片；所述内螺旋导流肋片为中空薄壁结构，与引射管外壁固连，并通过引射条缝与外部导通；所述引射孔均匀分布在内螺旋导流肋片上；所述风罩与引射管掺混段形成引射气体的环形通路，所述环形通路完全覆盖引射条缝的轴向长度；在风罩的环形通路切线方向上开设有被引射气体入口，其开度由导流叶片控制。

在其中一则实施案例中，如图1所示，呈现了具体设计的强化混合引射装置结构图；该装置主要包括引射管1、风罩2和导流叶片3。所述引射管1包括引射管外壁101、引射管内壁102、内螺旋导流肋片103、引射孔104、引射条缝105。所述内螺旋导流肋片103为中空薄壁结构，与引射管外壁101固连，形成引射条缝105。所述引射孔104均匀分布在内螺旋导流肋片103上。所述风罩2与引射管外壁101形成引射气体的环形通路，所述风罩2完全覆盖引射条缝105的轴向长度。在风罩2的环形通路切线方向上开设有被引射气体入口201，其开度由导流叶片3控制；可在一定范围内转动，以控制外部被引射气体的流量。

在具体设计时，所述导流叶片3可通过电控控制，导流叶片3可绕一固定转轴灵活转动，从而以控制其旋转开度，利用旋转开度以达到外部被引射气体流量控制的目的，在一些特定的应用场景中，导流叶片3的最大开度为封闭风罩2的气流入口，在特定应用环境下实现极限调节。

如图1所示，结构中风罩2设置于引射管1的气体掺混段，采用全包裹设计形式，风罩2与引射管1之间通过引射条缝105实现气流导通；风罩2的气流入口方向沿引射管1的切线方向，这样的设计可有效降低气体流阻；所述风罩2采用圆弧外形形式。

具体设计时，按气流流向，引射装置中的引射管1包括入口段、掺混段、出口段；对引射管1进出口进行改进设计，在所述引射管1的入口与出口处增加调压机构，根据座舱环境需求，调压机构控制引射流体的速度，从而影响被引射气体的流速以及混合气体的温度、流速，以得到需要的环境温度和压力。类似的，还可在引射管1入口处增设一流量调节阀，通过调节引射气体流量，从而影响被引射气体的流速以及混合气体的温度、流速。

实施例二，在强化混合引射装置结构的设计基础上，如图2、图3所示，引射管1包括引射管外壁101、引射管内壁102、内螺旋导流肋片103、引射孔104、引射条缝105；其中，内螺旋导流肋片103采用中空薄壁结构，内螺旋导流肋片103一般可设计为4片，沿引射管内壁102均匀分布；在内螺旋导流肋片103的两个侧面上开有若干引射孔104，引射孔104选有对流阻影响较小的圆形、椭圆形形式，且均匀分布在内螺旋导流肋片103的两个侧面上。外部常温空气流入风罩后经引射条缝105、引射孔104后进入引射管1中，与引射管1中的高/低温气体充分混合；装置中采用螺旋形状的肋片具有优良的导流性能，进入引射管1的高/低温气体在内螺旋导流肋片的作用下旋转流动，达到与外部常温空气充分混合的目的。

在温度调节上，引射装置中，所述引射管1、内螺旋导流肋片103均采用高导热性能材料，引射气体和被引射气体在混合之前即可实现快速热交换，从而实现快速均温。所述风罩2采用低导热材料，避免被引射气体热量损失；一般而言，引射管1采用发动机引气得到的高温气体，该高温气体在掺混之前通过热交换降至较低温度，这样的设计可以使得混合后的气体更容易达到座舱需要的适宜温度。

更进一步的，如图4所示，所述引射管1处于风罩2圆弧区的偏心位置，这样的设计结构有利于保证风罩2内部各处压力均衡，从而使得各处引射孔104流入的被引射气体流量均匀；当外部空气进入风罩2后，靠近入口处气体流量大，压力较高，远离入口处气体流量小，偏心设计使得该区域气体流动空间被压缩，从而使得该区域压力仍处于较高状态，避免压力相差较大导致掺混不均匀的问题。

本装置的工作原理为：当向引射管1中通入高/低温气体时，在气体动能的带动下，引射条缝105和风罩2内形成负压。外部气体在压差作用下从被引射气体入口201进入风罩2，进入风罩2的气体一方面围绕着引射管外壁101旋转流动，与外壁进行对流换热；另一方面通过引射条缝105和引射孔104进入引射管1内部，与在内螺旋导流肋片103的作用下与旋转流动的高/低温气体进行强烈掺混，从而大大提高掺混效果。当电控控制导流叶片3的旋转开度时，可以控制进入风罩2的被外部气体流量，从而控制高/低温气体和被引射气体的比例，达到控制温度的目的。

本发明提出的一种强化混合的引射装置，主要特点体现在，采用风罩与引射管的组合设计，通过在引射管路中增加多条内螺旋肋条导流引射气体，同时被引射的气体通过引射孔进入管路中，两股气流在内螺旋导流肋条的作用下进行强烈掺混，使温度快速均匀。同时，通过导流叶片的开度变化控制进入引射装置的气体流量，达到控制温度的目的。有别于常规的气体掺混结构需要大的掺混空间以实现多股气流的充分混合，气流温度、流量极大影响到最终掺混效果；本发明所提出的流体引射混合装置，可以在较短的距离内可实现高低温气体的充分高效混合，解决了现有引射装置气体混合不充分的问题，在空间局促的情况下具有较大的优势。特别适用于对安装空间限制、轻量化要求较高的飞行器座舱空气调节系统；当然，作为本领域普通技术人员，在具体设计过程中，为了更为领域的控制整个机构的工作效率，在引射装置中导流叶片可通过电控控制，以控制其旋转开度；必要时，导流叶片可封闭风罩进风口。另外，引射管入口与出口增加调压机构，调压机构控制引射流体的速度，从而影响被引射气体的流速以及混合气体的温度、流速。与此同时，在引射管入口处增设一流量调节阀，通过调节引射气体流量，从而影响被引射气体的流速以及混合气体的温度、流速；这些控制机构的控制逻辑可以根据需求，进行对应设计，相互之间可以有若干中协调控制组合形式。本质上均以解决在空间局促的情况下现有引射装置气体混合不充分的问题作为设计落脚点。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，对本发明进行详细描述，未详尽部分为常规技术。但本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种强化混合的引射装置，其特征在于，所述装置包括引射管、风罩和导流叶片；所述引射管包括入口段、掺混段、出口段；在所述掺混段内壁设置有若干内螺旋导流肋片；所述内螺旋导流肋片为中空薄壁结构，与引射管外壁固连，并通过引射条缝与外部导通；所述引射孔均匀分布在内螺旋导流肋片上；所述风罩与引射管掺混段形成引射气体的环形通路，所述环形通路完全覆盖引射条缝的轴向长度；在风罩的环形通路切线方向上开设有被引射气体入口，其开度由导流叶片控制。

2.如权利要求1所述的一种强化混合的引射装置，其特征在于，所述引射管处于风罩圆弧区的偏心位置，当外部空气进入风罩后，靠近入口处气体流量大，压力较高，远离入口处气体流量小；远离入口处气体流动空间被压缩，该区域压力仍处于较高状态。

3.如权利要求1所述的一种强化混合的引射装置，其特征在于，所述导流叶片可通过电控控制，以控制其旋转开度，从而控制进入风罩气体的流量。

4.如权利要求1所述的一种强化混合的引射装置，其特征在于，所述引射管入口与出口增加调压机构，调压机构控制引射流体的速度。

5.如权利要求4所述的一种强化混合的引射装置，其特征在于，在引射管入口处增设一流量调节阀，以调节引射气体流量。

6.如权利要求1所述的一种强化混合的引射装置，其特征在于，所述引射管、内螺旋导流肋片均采用高导热性能材料。

7.如权利要求1所述的一种强化混合的引射装置，其特征在于，所述风罩采用圆弧外形形式，被引射气体从入口沿引射管管壁切线方向流入。

8.如权利要求7所述的一种强化混合的引射装置，其特征在于，风罩采用低导热材料。

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