一种适用于航空发动机的套管翅片式换热器

1.本技术涉及航空发动机涡轮高效冷却技术领域，尤其是涉及一种适用于航空发动机的套管翅片式换热器。


背景技术：

2.航空燃气涡轮发动机要提高其推力和热效率必须提高涡轮前温度，这是提高发动机性能的主要技术措施。在高推重比发动机中，热端部件的强化冷却面临十分突出的矛盾：一方面涡轮前温度的提高使得发动机热端部件的冷却需求加重；而另一方面增压比的提高使得冷却空气的冷却品质降低。
3.通常情况下，用于冷却涡轮叶片的冷气大多由压气机出口引出，随着压气机压比的提高，出口温度也相应有所提高。为了进一步提高航空发动机中涡轮机闸的冷却效率，在涡轮机闸上设计一套切实可行的循环冷却体系统，其中，循环冷却系统包括安装于涡轮机闸上的冷却管道和电磁泵，电磁泵串联于冷却管道的闭合回路中，且冷却管道的部分与航空发动机中外涵道的空气相接触，从而便于对航空发动机的涡轮机闸起到冷却作用，但仅仅通过冷却管道自身与外涵道空气相接触的方式，冷却管道中冷却液在外涵道降低的温度有限，从而使得冷却液进行散热的效率较低，进而使得通过冷却管道对涡轮机闸冷却的效果较差。


技术实现要素：

4.为了便于增加冷却液进行散热的效率，本技术提供一种适用于航空发动机的套管翅片式换热器。
5.本技术提供的一种适用于航空发动机的套管翅片式换热器采用如下的技术方案：一种适用于航空发动机的套管翅片式换热器，包括换热器本体，所述换热器本体包括内管混合管道、外管混合管道、蛇形套管以及开缝翅片；所述内管混合管道包括燃料进液管和燃料出液管；所述外管混合管道包括冷却进液管和冷却出液管；所述蛇形套管包括冷却蛇形管和燃料蛇形管，所述冷却蛇形管套设于所述燃料蛇形管上；所述冷却蛇形管的两端与所述冷却进液管和所述冷却出液管一一对应相连通；所述燃料蛇形管的两端与所述燃料进液管和所述燃料出液管一一对应相连通；所述冷却蛇形管与燃料蛇形管之间流动有冷却液，所述燃料蛇形管中流动有航空煤油燃料；所述开缝翅片固定连接于所述冷却蛇形管上。
6.通过采用上述技术方案，为了便于增加冷却液进行散热的效率，在对冷却液进行散热的过程中，外涵道冷气从换热器本体的一侧进入，冲刷换热器本体上的开缝翅片和冷却蛇形管，从另外一侧流向，同时通过航空煤油燃料和外涵道冷气对液态金属的两侧强破对流换热，便于增加冷却蛇形管道内冷却液的散热效率，进一步，冷却液对使用前的航空煤油燃料起到预热的效果，以便于航空煤油燃料使用过程中的点燃和燃烧。
7.优选的，所述燃料进液管和所述燃料出液管分布于所述开缝翅片的两侧设置，所述冷却进液管和所述冷却出液管分布于所述开缝翅片的两侧设置，且所述燃料进液管和所述冷却出液管位于所述开缝翅片的同一侧，所述燃料出液管和所述冷却进液管位于所述开缝翅片的同一侧。
8.通过采用上述技术方案，在通入航空煤油燃料的过程中，航空煤油燃料先经过冷却后的冷却液进行热能置换，然后在逐步与温度较高区域的冷却液进行热能置换，从而能够使得航空煤油燃料经过换热器本体的整个过程均处于升温的状态，降低了航空煤油燃料反向加热冷却液的可能性。
9.优选的，所述冷却液位为液态金属或合金。
10.通过采用上述技术方案，利用液态金属或合金，便于吸收和运输热量。
11.优选的，所述换热器本体的安装均安装有过滤网，所述换热器本体还安装有第一安装板，所述第一安装板上开设有供所述冷却蛇形管穿过的第一让位孔和第二让位孔，所述第一安装板上还开设有第一安装槽，所述过滤网的边框与所述第一安装槽插接配合；所述第一安装板上设置有用于固定所述过滤网边框的第一固定机构；所述第一安装板上还设置有用于连接所述换热器本体的第一锁定机构。
12.通过采用上述技术方案，利用过滤网，在向换热器本体中通入空气时，能够降低空气中杂物与换热器本体相接触的可能性，同时在第一安装板上第一锁定机构和第一固定机构的作用下，达到便于安装过滤板网的目的。
13.优选的，所述第一锁定机构包括第一锁定板和第一弹簧，所述第一让位孔的侧壁上开设有供所述第一锁定板滑移的第一锁定槽，所述第一锁定板穿设于两段相邻所述冷却蛇形管构成的间隙，且所述第一锁定板与所述冷却蛇形管的外周面相贴合；所述第一弹簧的一端固定连接于第一锁定槽的内侧壁，所述第一弹簧的另一端固定连接于所述第一锁定板上；所述第一锁定机构还包括用于固定所述第一锁定板的第一限位组件。
14.通过采用上述技术方案，在安装第一安装板的过程中，移动第一安装板，使得第一安装板与换热器本体相配合，接着解除第一限位组件对第一锁定板的作用，此时在第一弹簧的弹力作用下，使得第一弹簧能够推动第一锁定板移动；当第一锁定板的部分穿过两段相邻冷却蛇形管构成的间隙时，在第一锁定板的作用下，能够降低第一安装板脱离换热器本体的可能性。
15.优选的，所述第一限位组件包括第一滑移块、第二弹簧以及第一限位杆，所述第一让位孔的内壁上开设有供所述第一滑移块滑移的第一滑槽，所述第一安装板上还开设有第一连通孔，所述第一连通孔的两端分别与所述第一滑槽和第一安装槽相连通；所述第二弹簧的一端与所述第一滑槽的内侧壁固定连接，所述第二弹簧的另一端与所述第一滑移块固定连接；所述第一锁定板上开设有第一插接槽，所述第一限位杆的一端与所述第一滑移块固定连接，所述第一限位杆的另一端能够与所述第一插接槽插接配合，且所述第一限位杆与所述第一连通孔的内壁滑动连接。
16.通过采用上述技术方案，在向靠近换热器本体的一侧移动第一安装板的过程中，冷却蛇形管能够与第一滑移块相接触，并能够推动第一滑移块移动，第一滑移块移动带动第一限位杆移动，从而使得第一限位杆脱离第一插接槽，接着在第一弹簧的弹力作用能够
推动第一锁定板移动；当推动第一锁定板复位后，第一滑移块在第二弹簧的弹力作用复位，第一滑移块复位带动第一限位杆复位，从而使得第一限位块插接于第一插接槽，进而达到便于再次固定第一锁定板的目的。
17.优选的，所述第一固定机构包括第一限位块和第三弹簧，所述第一安装槽的侧壁上开设有供所述第一限位块滑动的第二滑槽，所述过滤网的边框的开设有供所述第一限位块插接配合的第一限位槽；所述第三弹簧的一端与所述第一限位块固定连接，所述第三弹簧的另一端与所述第二滑槽的内侧壁固定连接；所述第一固定机构中还包括有用于驱动所述第一限位块移动的第一驱动组件。
18.通过采用上述技术方案，在过滤网的边框插接于第一安装槽之前，先通过第一驱动组件驱动第一限位块移动至第二滑槽内；在过滤网边框插接于第一安装槽之后，先解除第一驱动组件对第一限位块的作用，此时在第三弹簧的弹力作用下，使得第三弹簧能够推动第一限位块插接于第一限位槽中，进而起到固定过滤网的目标。
19.优选的，所述第一驱动组件包括第一驱动杆，所述第一安装板上还开设有供所述第一驱动杆滑移的第一贯穿孔，所述第一贯穿孔的两端分别与所述第一锁定槽和所述第二滑槽相连通；所述第一驱动杆的两端均设置有斜面，所述第一锁定板上设置有斜面，所述第一锁定板的斜面与所述第一驱动杆其中一端的斜面相匹配；所述第一限位块上开设有第一驱动孔，所述第一驱动孔的侧壁上开设有斜面，所述第一驱动孔的斜面与所述第一驱动杆另一端的斜面相匹配。
20.通过采用上述技术方案，在第一弹簧推动第一锁定板移动的过程中，在第一驱动孔侧壁的斜面与第一驱动杆斜面以及第三弹簧弹力的作用下，能够使得第一限位块推动第一驱动杆移动；在推动第一锁定板移动至第一锁定槽内的过程中，在第一锁定块的斜面与第一驱动杆斜面作用下，使得第一锁定块能够推动第一驱动杆向远离第一锁定块的一侧移动，第一驱动杆移动能够推动第一限位块移动，从而便于将第一限位块驱动至第二滑槽内。
21.优选的，所述换热器本体上还安装有第二安装板，所述第二安装板上设置有用于固定所述过滤网边框的第二固定机构，所述第二安装板上还设置有用于连接所述换热器本体的第二锁定机构。
22.通过采用上述技术方案，第二安装板利用第二固定机构，便于固定于换热器本体上，同时利用第二锁定机构能够进一步加强过滤网安装后的稳定性。
23.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：为了便于增加冷却液进行散热的效率，在对冷却液进行散热的过程中，外涵道冷气从换热器本体的一侧进入，冲刷换热器本体上的开缝翅片和冷却蛇形管，从另外一侧流向，同时通过航空煤油燃料和外涵道冷气对液态金属的两侧强破对流换热，便于增加冷却蛇形管道内冷却液的散热效率，进一步，冷却液对使用前的航空煤油燃料起到预热的效果，以便于航空煤油燃料使用过程中的点燃和燃烧；在通入航空煤油燃料的过程中，航空煤油燃料先经过冷却后的冷却液进行热能置换，然后在逐步与温度较高区域的冷却液进行热能置换，从而能够使得航空煤油燃料经过换热器本体的整个过程均处于升温的状态，降低了航空煤油燃料反向加热冷却液的可能
性。
附图说明
24.图1是本技术实施例的整体结构示意图。
25.图2是本技术实施例中换热器本体的结构示意图。
26.图3是本技术实施例中第一安装板、第二安装板以及过滤网的结构示意图。
27.图4是本技术实施例中第一安装板的剖视图。
28.图5是本技术实施例中凸显第一锁定机构和第一固定机构的结构示意图。
29.图6是本技术实施例中第二安装板的结构示意图。
30.图7是本技术实施例中凸显第二锁定机构和第二固定机构的结构示意图。
31.附图标记说明：1、换热器本体；11、内管混合管道；111、燃料进液管；112、燃料出液管；12、外管混合管道；121、冷却进液管；122、冷却出液管；13、蛇形套管；131、冷却蛇形管；132、燃料蛇形管；14、开缝翅片；2、过滤网；21、第一限位槽；22、第二限位槽；3、第一安装板；31、第一让位孔；32、第二让位孔；33、第一安装槽；34、第一锁定槽；35、第一滑槽；36、第一连通孔；37、第二滑槽；38、第一贯穿孔；39、第一让位槽；4、第一锁定机构；41、第一锁定板；411、第一插接槽；42、第一弹簧；43、第一限位组件；431、第一滑移块；432、第二弹簧；433、第一限位杆；5、第一固定机构；51、第一限位块；52、第三弹簧；53、第一驱动孔；54、第一驱动组件；541、第一驱动杆；6、第二安装板；61、第三让位孔；62、第四让位孔；621、第五让位孔；63、第二安装槽；64、第二锁定槽；65、第三滑槽；66、第二连通孔；67、第四滑槽；68、第二贯穿孔；69、第二让位槽；7、第二锁定机构；71、第二锁定板；711、第二插接槽；72、第四弹簧；73、第二限位组件；731、第二滑移块；732、第五弹簧；733、第二限位杆；8、第二固定机构；81、第二限位块；82、第六弹簧；83、第二驱动孔；84、第二驱动组件；841、第二驱动杆。
具体实施方式
32.以下结合附图1-7对本技术作进一步详细说明。
33.本技术实施例公开一种适用于航空发动机的套管翅片式换热器。参照图1和图2，适用于航空发动机的套管翅片式换热器包括换热器本体1，换热器本体1包括内管混合管道11、外观混合管道、蛇形套管13以及开缝翅片14；其中，内管混合管道11包括燃料进液管111和燃料出液管112；外管混合管道12包括冷却进液管121和冷却出液管122；在本技术的实施例中，蛇形套管13优先的数量为三个，蛇形管道包括冷却蛇形管131和燃料蛇形管132，冷却蛇形管131套设于燃料蛇形管132上。
34.开缝翅片14的数量有多个，多个开缝翅片14对应三个冷却蛇形管131均匀分布，且多个开缝翅片14均固定连接于对应的冷却蛇形管131上。每个冷却蛇形管131的两端均与冷却进液管121和冷却出液管122一一对应相连通；每个燃料蛇形管132的两端均与燃料进液管111和燃料出液管112一一对应相连通。
35.冷却蛇形管131与燃料蛇形管132之间的间隙流动有冷却液，燃料蛇形管132中流动有航空煤油燃料；燃料进液管111和燃料出液管112分布于开缝翅片14的两侧设置，冷却进液管121和冷却出液管122分布于开缝翅片14的两侧设置，且燃料进液管111和冷却出液管122位于开缝翅片14的同一侧设置，燃料出液管112和冷却进液管121位于开缝翅片14的
同一侧设置。
36.在启动循环冷却系统工作的过程中，冷切液由冷却进液管121流入冷却蛇形管131中，航空煤油燃料由燃料进液管111流入燃料蛇形管132中。外涵道冷气从换热器本体1的一侧进入，冲刷换热器本体1，从另外一侧流向，通过航空煤油和外涵道冷气对液态金属的两侧强破对流换热，实现高效降温。且冷却液冷却的过程中，提升了航空煤油燃料的温度。
37.在本技术的实施例中，冷却液可以为液态金属或合金，例如镓及镓的合金。通过将冷却液设置成液态金属或合金，便于吸收和运输热量。
38.如图1和图3所示，换热器本体1上还安装有第一安装板3、第二安装板6以及两个过滤网2。第一安装板3上设置有用于连接换热器本体1的多个第一锁定机构4，第一安装板3上还设置有分别用于固定两个过滤网2的多个第一固定机构5，在本技术实施例第一锁定机构4的数量优选的为四个，第一固定机构5的数量优选的为四个，四个第一锁定机构4与四个第一固定机构5一一对应设置。
39.第一安装板3开设有多个第一让位孔31和多个第二让位孔32，第一让位孔31和第二让位孔32内均穿设有冷却蛇形管131，在本技术的实施例中，第一让位孔31有四个，四个第一让位孔31对应分布于第一安装板3的四个拐角处，且四个第一让位孔31与四个第一锁定机构4一一对应设置。第一安装板3还开设有两个第一安装槽33，两个过滤网2的边框一一对应插接于两个第一安装槽33中。
40.如图4和图5所示，第一锁定机构4包括第一锁定板41、第一弹簧42以及第一限位组件43，第一让位孔31的内壁上开设有供第一锁定板41滑动的第一锁定槽34，第一锁定板41穿设于两段相邻冷却蛇形管131构成的间隙设置，且第一锁定板41的两侧与两段冷却蛇形管131一一对应相贴合。第一弹簧42有两个，两个第一弹簧42均设置于第一锁定槽34中，第一弹簧42的一端固定连接于第一锁定槽34的内侧壁，第一弹簧42的另一端固定连接于第一锁定板41。
41.第一限位组件43包括第一滑移块431、第二弹簧432以及第一限位杆433，第一让位孔31的内壁上有供第一滑移块431滑动的第一滑槽35，第二弹簧432的一端固定连接于第一滑槽35的内侧壁，第二弹簧432的另一端固定连接于第一滑移块431上。第一安装板3还开设有第一连通孔36，第一连通孔36的横截面为l形，第一连通孔36的两端与第一锁定槽34和第一滑槽35一一对应相连通。第一锁定板41上开设有第一插接槽411，第一限位杆433为l形杆，第一限位杆433与第一连通孔36的内侧壁滑动连接，第一限位杆433的一端与第一滑移块431固定连接，第一限位杆433的另一端能够与第一插接槽411插接配合。
42.如图4和图5所示，第一固定机构5第一限位块51、第三弹簧52以及第一驱动组件54，第一安装槽33的内壁上开设有供第一限位块51滑动的第二滑槽37，过滤网2的边框上开设有供第一限位块51插接配合的第一限位槽21。第三弹簧52的一端固定连接于第二滑槽37的内侧壁上，第三弹簧52的另一端固定连接于第一限位块51。
43.第一驱动组件54包括有第一驱动杆541，第一安装板3内还开设有供第一驱动杆541滑动的第一贯穿孔38，第一贯穿孔38的两端与第一锁定槽34和第二滑槽37一一对应相连通。第一驱动杆541的两端均设置有斜面，且第一驱动杆541两端的斜面从靠近第一锁定板41的一一侧到远离第一锁定板41的一侧均倾斜向下设置。第一限位块51上开设有第一驱动孔53，第一驱动孔53的侧壁上设有斜面，第一锁定板41上设置有斜面，第一驱动杆541的
其中一个斜面与第一锁定板41上的斜面相匹配，第一驱动杆541上另一个斜面与第一驱动孔53侧壁上的斜面相匹配。对应第一驱动孔53在第二滑槽37的内壁上还开设有第一让位槽39，通过设置第一让位槽39，便于延长第一驱动杆541的移动距离。
44.如图1、图3以及图5所示，在将第一安装板3安装于换热器本体1上的过程中，冷却蛇形管131能够推动第一滑移块431移动，第一滑移动带动第一限位杆433移动，且第一滑移块431移动压缩第二弹簧432。当第一限位杆433的端部脱离第一插接槽411时，第一弹簧42能够推动第一锁定板41移动，使得第一锁定板41移动至两段相邻冷却蛇形管131形成的间隙处，从而达到便于固定第一安装板3的目的。与此同时，第一锁定板41移动，使得第三弹簧52能够推动第一限位块51移动，第一限位块51的过程中，第一驱动孔53侧壁的斜面与第一驱动杆541上斜面的作用下，使得第一限位块51能够推动第一驱动杆541移动，并使得第一限位块51插接于第一限位槽21，从而达到便于固定过滤网2的目的。
45.在拆卸过滤网2和第一安装板3的过程中，推动第一锁定板41移动，当第一锁定板41上的第一插接槽411与第一限位杆433的端部相对齐时，在第二弹簧432的弹力作用下，使得第一限位杆433能够插接于第一插接槽411，从而达到便于固定第一锁定板41的目的。与此同时，第一锁定板41移动的过程中，在第一锁定板41与第一驱动杆541的斜面作用下，使得第一锁定板41能够推动第一驱动杆541移动，第一驱动杆541移动的过程中，由于第一驱动杆541斜面和第一驱动孔53斜面的作用下，使得第一驱动杆541能够推动第一限位块51移动，从而使得第一限位块51脱离第一限位槽21，进而达到便于拆卸第一安装板3和过滤网2的目的。
46.如图1和图6所示，第二安装板6上设置有用于连接换热器本体1的多个第二锁定机构7，第二安装板6上还设置有分别用于固定两个过滤网2的多个第二固定机构8。在本技术实施例第二锁定机构7的数量优选的为四个，第二固定机构8的数量优选的为四个，四个第二锁定机构7与四个第二固定机构8一一对应设置。
47.第二安装板6开设有多个第三让位孔61和多个第四让位孔62，第三让位孔61和第四让位孔62内均穿设有冷却蛇形管131，在本技术的实施例中，第三让位孔61有四个，四个第三让位孔61对应分布于第二安装板6的四个拐角处，且四个第三让位孔61与四个第二锁定机构7一一对应设置。第二安装板6还开设有两个第二安装槽63，两个过滤网2的边框一一对应插接于两个第二安装槽63中。第二安装板6还开设有两个第五让位孔621，两个第五让位孔621内均穿设有冷却蛇形管131。
48.如图6和图7所示，第二锁定机构7包括第二锁定板71、第四弹簧72以及第二限位组件73，第三让位孔61的内壁上开设有供第二锁定板71滑动的第二锁定槽64，第二锁定板71穿设于两段相邻冷却蛇形管131构成的间隙设置，且第二锁定板71的两侧与两段冷却蛇形管131一一对应相贴合。第四弹簧72有两个，两个第四弹簧72均设置于第二锁定槽64中，第四弹簧72的一端固定连接于第二锁定槽64的内侧壁，第四弹簧72的另一端固定连接于第二锁定板71。
49.第二限位组件73包括第二滑移块731、第五弹簧732以及第二限位杆733，第三让位孔61的内壁上有供第二滑移块731滑动的第三滑槽65，第五弹簧732的一端固定连接于第三滑槽65的内侧壁，第五弹簧732的另一端固定连接于第二滑移块731上。第二安装板6还开设有第二连通孔66，第二连通孔66的横截面为l形，第二连通孔66的两端与第二锁定槽64和第
三滑槽65一一对应相连通。第二锁定板71上开设有第二插接槽711，第二限位杆733为l形杆，第二限位杆733与第二连通孔66的内侧壁滑动连接，第二限位杆733的一端与第二滑移块731固定连接，第二限位杆733的另一端能够与第二插接槽711插接配合。
50.如图4和图5所示，第二固定机构8第二限位块81、第六弹簧82以及第二驱动组件84，第二安装槽63的内壁上开设有供第二限位块81滑动的第四滑槽67，过滤网2的边框上开设有供第二限位块81插接配合的第二限位槽22。第六弹簧82的一端固定连接于第四滑槽67的内侧壁上，第六弹簧82的另一端固定连接于第二限位块81。
51.第二驱动组件84包括有第二驱动杆841，第二安装板6内还开设有供第二驱动杆841滑动的第二贯穿孔68，第二贯穿孔68的两端与第二锁定槽64和第四滑槽67一一对应相连通。第二驱动杆841的两端均设置有斜面，且第二驱动杆841两端的斜面从靠近第二锁定板71的一一侧到远离第二锁定板71的一侧均倾斜向下设置。第二限位块81上开设有第二驱动孔83，第二驱动孔83的侧壁上设有斜面，第二锁定板71上设置有斜面，第二驱动杆841的其中一个斜面与第二锁定板71上的斜面相匹配，第二驱动杆841上另一个斜面与第二驱动孔83的斜面相匹配。对应第二驱动孔83在第四滑槽67的内壁上还开设有第二让位槽69，通过设置第二让位槽69，便于延长第二驱动杆841的移动距离。
52.本技术实施例一种适用于航空发动机的套管翅片式换热器的实施原理为：为了便于增加冷却液进行散热的效率，在对冷却液进行散热的过程中，外涵道冷气从换热器本体1的一侧进入，冲刷换热器本体1上的开缝翅片14和冷却蛇形管131，从另外一侧流向，同时通过航空煤油燃料和外涵道冷气对液态金属的两侧强破对流换热，便于增加冷却蛇形管131道内冷却液的散热效率，进一步，冷却液对使用前的航空煤油燃料起到预热的效果，以便于航空煤油燃料使用过程中的点燃和燃烧。
53.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。