折流式高压水分离装置及飞行器的制作方法

1.本技术涉及气水分离技术领域，特别涉及一种折流式高压水分离装置及飞行器。


背景技术：

2.高压水分离器是民用飞机空调系统实现除水功能的主要设备。现代民用飞机的制冷方式为空气循环制冷，循环中气体经回热冷凝后析出大量游离水，高压水分离器可分离并排出大部分游离水后获得湿度较低的新鲜空气，尤其是在湿热天气，高压水分离器的使用有效地降低了供气湿度，保障了座舱舒适性。
3.目前，高压水分离器由进口管、旋流器、集水器、储水器及出口管等零部件组成，且现有的高压水分离器的主要零部件均沿着高压水分离器的轴向方向依次布置，但是进口管、旋流器、集水器、储水器及出口管等零部件均需占据一定的高压水分离器的轴向尺寸，导致高压水分离器的轴向尺寸较大，不便安装布置。因此，如何减小高压水分离器的轴向尺寸成为亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.本技术的实施例提供一种折流式高压水分离装置及飞行器，以减小高压水分离器的轴向尺寸。
5.为了解决上述技术问题，本技术的实施例公开了如下技术方案：
6.一方面，提供了一种折流式高压水分离装置，包括：依次连通的旋流器、集水器及储水器，所述旋流器具有轴向及围绕所述轴向的周向；
7.其中，所述旋流器、所述集水器及储水器沿周向的方向依次叠层布置，并且所述集水器及所述储水器均设置于所述旋流器沿周向方向的外周。
8.除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述旋流器沿轴向的方向设置有依次连通旋流段及沉降段；
9.所述旋流段内设置有至少两个螺旋布置的旋流叶片，相邻两所述旋流叶片之间形成一旋流通道；
10.所述沉降段内部中空以形成一沉降室，所述沉降室与所述旋流通道相连通。
11.除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述旋流器具有设置于周向方向的旋流壁，所述集水器具有设置于周向方向的集水壁，所述集水壁位于所述旋流壁沿周向方向的外周，所述旋流壁与所述集水壁之间形成折流通道，所述折流通道与所述沉降室相连通。
12.除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述集水器还具有分离壁，所述分离壁与所述集水壁一体成型；
13.所述分离壁与所述旋流壁之间形成分离口，所述分离口将所述折流通道与所述沉降室相连通。
14.除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述储水器具有设置于周
向方向的第一储水壁，所述第一储水壁设置于所述集水壁沿周向方向的外周，所述第一储水壁与所述集水壁之间围绕构成集水室，
15.所述集水壁上开设有至少一个连通孔，所述连通孔将所述折流通道与所述集水室相连通。
16.除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述集水器还具有至少一个挡水部，所述挡水部设置于所述集水壁上，所述挡水部位于所述集水室内，所述挡水部沿轴向的方向规则阵列排布。
17.除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述挡水部上开设有至少一个通气孔，所述通气孔具有轴线，所述轴线的延伸方向与轴向相平行；
18.相邻两所述挡水部上的任意两所述通气孔的轴线沿周向方向不同轴。
19.除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述储水器还具有设置于周向方向的第二储水壁，所述第二储水壁设置于所述第一储水壁沿周向方向的外周，所述第二储水壁与所述第一储水壁一体成型或者固定连接，所述第二储水壁与所述第一储水壁之间围绕构成储水室；
20.所述第一储水壁上开设有至少一个渗漏孔以将所述储水室与所述集水室相连通。
21.除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述第二储水壁上设置有排水口以将所述储水室与外部空间相连通。
22.除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，还包括：出口管，其设置于所述沉降段的出口处，且所述出口管与沉降室相连通，所述出口管与所述储水器固定连接。
23.除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述出口管具有管壁，所述集水器还具有射流壁，所述射流壁与集水壁一体成型，所述射流壁与所述管壁之间形成射流口，所述射流口将集水室与所述出口管相连通。
24.另一方面，进一步公开了一种飞行器，除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述飞行器包括飞行本体及如上述任一项所述的折流式高压水分离装置，所述折流式高压水分离装置安装于所述飞行本体内。
25.上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：本技术中通过将集水器及储水器均布置于旋流器的周向方向的外周，以减小了高压水分离装置沿轴向方向的长度，增加了集水器及储水器的布置空间，使得高压水分离装置整体结构紧凑，有利于高压水分离装置在飞行器中的安装布置，同时提升了飞行器中主流气体的流通路径，进而提升了高压水分离装置集水效果及水分离效果，使得高压水分离装置水分离效率可高达至95％。
附图说明
26.下面结合附图，通过对本技术的具体实施方式详细描述，将使本技术的技术方案及其它有益效果显而易见。
27.图1是根据本技术实施例提供的折流式高压水分离装置的三维结构视图；
28.图2是根据本技术实施例提供的折流式高压水分离装置的爆炸示意图；
29.图3是根据本技术实施例提供的折流式高压水分离装置的剖视图；
30.图4是根据本技术实施例提供的折流式高压水分离装置的水分离原理图。
31.附图标记说明：
32.100、折流式高压水分离装置；
33.110、旋流器；111、旋流段；112、沉降段；113、旋流叶片；114、旋流通道；115、沉降室；116、旋流壁；117、折流通道；
34.120、集水器；121、集水壁；1211、连通孔；122、集水室；123、挡水部；1231、通气孔；124、分离壁；1241、分离口；125、射流壁；1251、射流口；
35.130、储水器；131、第一储水壁；1311、渗漏孔；132、第二储水壁；133、储水室；134、排水口；
36.140、出口管；141、管壁；142、加强筋。
具体实施方式
37.为了使本技术的目的、技术方案和有益效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本技术进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本技术，并不是为了限定本技术。
38.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是指两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
39.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
40.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
41.目前，高压水分离器由进口管、旋流器、集水器、储水器及出口管等零部件组成，且现有的高压水分离器的主要零部件均沿着高压水分离器的轴向方向依次布置，但是进口管、旋流器、集水器、储水器及出口管等零部件均需占据一定的高压水分离器的轴向尺寸，导致高压水分离器的轴向尺寸较大，不便安装布置。对于高压水分离器来说弊大于利。
42.为了解决上述的问题。本技术的实施例提供一种应用于飞行器中的折流式高压水分离装置100。其中，图1至图4示出了折流式高压水分离装置100的结构示意图。
43.具体的，在本技术的实施例中，如图1至图4所示，该折流式高压水分离装置100，应
用于飞行器中以将气水分离，可包括：依次连通的旋流器110、集水器120及储水器130，所述旋流器110具有轴向x及围绕所述轴向x的周向r；所述旋流器110、所述集水器120及储水器130沿周向r的方向依次叠层布置，并且所述集水器120及所述储水器130均设置于所述旋流器110沿周向r方向的外周。
44.其中，叠层设置是指旋流器110、集水器120及储水器130形成夹心结构，集水器120为夹心结构中的“心”。
45.可以理解的，本技术中通过将集水器120及储水器130布置于所述旋流器110的周向方向的外周，以减小了高压水分离装置沿轴向方向的长度，增加了集水器及储水器130的布置空间，使得高压水分离装置整体结构紧凑，有利于高压水分离装置在飞行器中的安装布置，同时提升了飞行器中主流气体的流通路径，进而提升了高压水分离装置集水效果及水分离效果，使得高压水分离装置水分离效率可高达至95％。
46.在本技术的实施例中，所述旋流器110沿轴向x的方向设置有依次连通旋流段111及沉降段112，所述旋流器110具有设置于周向r方向的旋流壁116；
47.进一步，所述旋流段111内设置有至少两个螺旋布置的旋流叶片113，相邻两所述旋流叶片113之间形成一旋流通道114；所述沉降段112内部中空以形成一沉降室115，所述沉降室115与所述旋流通道114相连通。
48.其中，所述旋流叶片113与所述旋流壁116一体成型，从而方便加工，减少加工工序；或者，所述旋流叶片113与所述旋流壁116固定连接。比如，所述旋流叶片113可以焊接固定于所述旋流壁116内；又比如，所述旋流叶片113可以卡扣式固定安装于所述旋流壁116内；还比如，所述旋流叶片113可以螺接式固定安装于所述旋流壁116内。本技术中所述旋流叶片113与所述旋流壁116固定连接，以便于高压水分离装置的整体装配，提升高压水分离装置的装配效率。
49.可以理解的，含有的游离水的富水主流气体沿箭头a方向进入所述旋流器110，在旋流器110的旋流段111中，富水主流气体在旋流通道114内流动，同时在旋流叶片113的作用下，富含游离水的气体与主流气体分离以向旋流器110的旋流壁116移动，当富含游离水的气体与主流气体进入沉降段112后，富含游离水的气体进一步沿方向c向旋流器110的旋流壁116移动，而贫水的主流气体沿方向b流动以流出沉降室115。
50.在本技术优选的实施例中，所述旋流段111的长度为h
1 mm，所述沉降段112的长度为h
2 mm，满足：1≤h1/h2≤2，100≤h1≤200mm，50≤h2≤100mm。
51.即旋流段111的长度h1与沉降段112的长度h2的比值可以控制在1～2的数值范围内。比如，旋流段111的长度h1与沉降段112的长度h2的比值可以为1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2中的一项或者任意两项的范围。值得说明的是，该比值的具体数值仅是示例性地给出，只要旋流段111的长度h1与沉降段112的长度h2的比值在1～2范围内的任意值均在本技术的保护范围内。本技术中通过将旋流段111的长度h1与沉降段112的长度h2的比值控制在上述范围内，以提升旋流器中富含游离水的气体与主流气体分离效果。
52.即旋流段111的长度h1的大小可以控制在100～200mm的数值范围内，比如，旋流段111的长度h1的大小可以为100mm、110mm、120mm、130mm、140mm、150mm、160mm、170mm、180mm、190mm、200mm中的一项或者任意两项的范围。值得说明的是，该长度h1的具体数值仅是示例性地给出，只要长度h1在100～200mm范围内的任意值均在本技术的保护范围内。本技术中
通过将旋流段111的长度h1的长度控制在上述范围内，以使得旋流段111具有足够的长度将富含游离水的气体与主流气体分离，提升富含游离水的气体与主流气体分离效果，同时降低旋流器110的轴向长度，进而降低高压水分离装置的轴向长度，使得高压水分离装置整体结构紧凑，有利于高压水分离装置在飞行器中的安装布置。
53.即沉降段112的长度h2的大小可以控制在50～100mm的数值范围内，比如，沉降段112的长度h2的大小可以为50mm、55mm、60mm、65mm、70mm、75mm、80mm、85mm、90mm、95mm、100mm中的一项或者任意两项的范围。值得说明的是，该长度h2的具体数值仅是示例性地给出，只要长度h2在50～100mm范围内的任意值均在本技术的保护范围内。本技术中通过将沉降段112的长度h2的长度控制在上述范围内，以使得沉降段112具有足够的长度将富含游离水的气体与主流气体分离，提升富含游离水的气体与主流气体分离效果，同时降低旋流器110的轴向长度，进而降低高压水分离装置的轴向长度，使得高压水分离装置整体结构紧凑，有利于高压水分离装置在飞行器中的安装布置。
54.在本技术的实施例中，所述集水器120具有设置于周向r方向的集水壁121，所述集水壁121位于所述旋流壁116沿周向r方向的外周，所述旋流壁116与所述集水壁121之间形成折流通道117，所述折流通道117与所述沉降室115相连通。
55.可以理解的，本技术中通过在旋流壁116与集水壁121之间设置折流通道117，以将沉降室115中富含游离水的气体通过折流通道117输送至集水器120内，以通过集水器120对游离水进行收集，同时降低了高压水分离装置的轴向长度，使得高压水分离装置整体结构紧凑，有利于高压水分离装置在飞行器中的安装布置。
56.进一步，所述集水器120还具有分离壁124，所述分离壁124与所述集水壁121一体成型；所述分离壁124与所述旋流壁116之间形成分离口1241，所述分离口1241将所述折流通道117与所述沉降室115相连通。
57.进一步，所述储水器130具有设置于周向r方向的第一储水壁131，所述第一储水壁131设置于所述集水壁121沿周向r方向的外周，所述第一储水壁131与所述集水壁121之间围绕构成集水室122，
58.所述集水壁121上开设有至少一个连通孔1211，所述连通孔1211将所述折流通道117与所述集水室122相连通。
59.其中，第一储水壁131中的“第一”只是为了能够区分分设于储水器上的不同储水壁，其并不是对储水壁的个数或者顺序的限制。
60.其中，所述连通孔1211位于所述集水壁121沿轴向x方向上远离分离壁124的一端。
61.可以理解的，沉降室115中的富含游离水的气体沿方向c自分离口1241进入折流通道117内，在折流通道117内沿方向d流动至连通孔1211处，以通过连通孔1211输送至集水室122内，以将游离水进行收集。
62.在本技术的实施例中，所述集水器120还具有至少一个挡水部123，所述挡水部123设置于所述集水壁121上，所述挡水部123位于所述集水室122内，所述挡水部123沿轴向x的方向规则阵列排布。
63.具体的，所述挡水部123在所述集水壁121上沿远离所述第一储水壁131的方向朝靠近所述第一储水壁131的方向延伸。
64.在本技术优选的实施例中，所述挡水部123的数量为3～5个，即挡水部123的数量
可以控制在3～5个的数值范围内，比如，挡水部123的数量可以为3个、4个、5个中的一项或者任意两项的范围。值得说明的是，该挡水部123的数量的具体数值仅是示例性地给出，只要挡水部123的数量在3～5个范围内的任意值均在本技术的保护范围内。
65.在本技术的实施例中，所述挡水部123上开设有至少一个通气孔1231，所述通气孔1231具有轴线，所述轴线的延伸方向与轴向x相平行；
66.相邻两所述挡水部123上的任意两所述通气孔1231的轴线沿周向r方向不同轴。
67.其中，至少一个通气孔1231是指通气孔1231的数量大于和等于一个，比如，所述通气孔1231的数量为一个，又比如，所述通气孔1231的数量为2个，还比如，所述通气孔1231的数量为3个等等，所述通气孔1231的数量的具体设置工作人员可根据实际情形进行选择，本技术不做具体限定，只要不影响本技术的效果即可。
68.其中，所述通气孔1231的孔径及孔密度可根据主流气体中游离水含量进行具体设置。比如，当主题气体中游离水含量的含量较低时，所述通气孔1231的孔径大，孔密度较高，还比如，当主题气体中游离水含量的含量较高时，所述通气孔1231的孔径小，孔密度较低。
69.可以理解的，自所述折流通道117输送至所述集水室122内的含游离水的气体在所述集水室122内沿方向e流动，当气体与挡水部123接触时，气体自所述通气孔1231流通至下一区域，游离水附着于挡水部123上，以将游离水与气体分离，提升水分离效果，同时相邻两所述挡水部123上的任意两所述通气孔1231的轴线沿周向r方向不同轴，有利于最大限度的将游离水附着于挡水部123上以将游离水与气体分离，以提升进一步集水效果和水分离效果。
70.在本技术的实施例中，所述储水器130还具有设置于周向r方向的第二储水壁132，所述第二储水壁132设置于所述第一储水壁131沿周向r方向的外周，所述第二储水壁132与所述第一储水壁131一体成型或者固定连接，所述第二储水壁132与所述第一储水壁131之间围绕构成储水室133；
71.所述第一储水壁131上开设有至少一个渗漏孔1311以将所述储水室133与所述集水室122相连通。
72.其中，第二储水壁132中的“第二”只是为了能够区分分设于储水器上的不同储水壁，其并不是对储水壁的个数或者顺序的限制。
73.其中，所述渗漏孔1311布置于相邻两挡水部123之间，和/或，所述渗漏孔1311布置于挡水部123沿周向r方向的外周。
74.其中，所述储水器130的大小可根据高压水分离装置的尺寸及主流气体的流量进行相应的设置。比如，当高压水分离装置的尺寸较大，同时主流气体的流量较高时，可选用尺寸较大的储水器130，又比如，当高压水分离装置的尺寸较小，同时主流气体的流量较大时，可选用尺寸较小的储水器130。
75.在本技术的实施例中，所述第二储水壁132上设置有排水口134以将所述储水室133与外部空间相连通。
76.具体的，所述排水口134布置于所述储水室133中游离水的流动方向的下游，以便于利用排水口134将储水室133中的游离水排放至外部环境。
77.可以理解的，附着于挡水部123上的游离水沿方向f流动至储水室133内，在内部压力的作用下，位于所述储水室内133内的游离水沿方向g流动，以自排水口134排放至外部环
境。
78.在本技术的实施例中，该折流式高压水分离装置100还包括：出口管140，其设置于所述沉降段112的出口处，且所述出口管140与沉降室115相连通，所述出口管140与所述储水器130固定连接。
79.其中，所述出口管140通过焊接的方式与所述储水器130固定连接。
80.在本技术的实施例中，所述出口管140具有管壁141，所述集水器120还具有射流壁125，所述射流壁125与集水壁121一体成型，所述射流壁125与所述管壁141之间形成射流口1251，所述射流口1251将集水室122与所述出口管140相连通。本技术通过设置射流口1251以将集水器120内气体与主流气体汇合，降低高压水分离装置气体泄漏量。
81.在本技术优选的实施例中，所述管壁141的内侧设置有至少一个加强筋142，所述加强筋142与所述管壁141一体成型，所述加强筋142在所述管壁141上沿一阵列方向规则阵列，所述阵列方向为环形；
82.进一步，所述加强筋142与所述集水壁121固定连接。比如，所述加强筋142可以焊接固定于所述集水壁121内；又比如，所述加强筋142可以卡扣式固定安装于所述集水壁121内。本技术中通过设置加强筋142以对集水壁121进行支撑，以提升装置的整体强度，延长装置的使用寿命。
83.可以理解的，集水室122内通过挡水部123以与游离水分离后气体沿方向h流动，以自集水室122通过射流口1251输送至出口管140内，同时沉降室115内的贫水主流气体输送至出口管140内，射流口1251流出的集水器120内气体与贫水主流气体汇合，最终完成主流气体的除水，以为飞行器提供低含湿量的高压气流。
84.另一方面，本技术还提供了一种飞行器，包括飞行本体及如上述任一项所述的折流式高压水分离装置100，所述折流式高压水分离装置100安装于所述飞行本体内。
85.以上步骤所提供的介绍，只是用于帮助理解本技术的方法、结构及核心思想。对于本技术领域内的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以对本技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也同样属于本技术权利要求保护范围之内。