一种点火装置的冷却结构的制作方法

本发明属于发动机点火领域，具体地说，涉及一种点火装置的冷却结构。

背景技术：

随着航空事业的不断发展，对航空发动机耐高温性能要求越来越严酷，因此作为航空发动机点火之源的点火装置也需要更高的耐高温性能。通常情况，为了满足发动机的使用要求，需要选用符合温度等级的元器件匹配产品设计，但耐高温元器件研制尤其是半导体器件始终存在着结温限制，要保证器件的正常性能参数就无法逾越结温值，一般硅晶体管的最高结温为200℃，因此也就限制了点火装置的最高使用温度。

技术实现要素：

本发明基于现有技术中发动机使用温度限制的问题，提出了一种点火装置的冷却结构，通过增加燃油冷却流道，达到了点火装置降温的效果，实现了点火装置在350°的温度环境下的正常工作。

本发明具体实现内容如下：

一种点火装置的冷却结构，与进油嘴、出油嘴、前连接器、后连接器（23连接，包括前冷却板、后冷却板、四面冷却腔体、u型功能组件；

所述前冷却板包括由螺钉a固定贴合后再焊接的前流道盖板和前流道面板；所述前流道面板与前流道盖板的贴合面上设置进油嘴对接孔a、前连接器对接孔a、前流道管对接孔a；所述前流道盖板与前流道面板的贴合面上设置与前流道面板上位置对应的进油嘴对接孔b、前连接器对接孔b、前流道管对接孔b；所述前流道面板与前流道盖板的贴合面上还设置前流道；当前流道面板与前流道盖板焊接贴合后，所述前流道与前流道盖板形成前流道管，所述进油嘴对接孔a与进油嘴对接孔b形成与进油嘴连接的进油嘴对接孔，所述前连接器对接孔a与前连接器对接孔b形成与前连接器连接的前连接器对接孔，所述前流道管对接孔a与前流道管对接孔b形成前流道管对接孔；所述前流道管对接孔、进油嘴对接孔由前流道管贯通连接；

所述四面冷却腔体包括上冷却板、下冷却板、左冷却板、右冷却板；所述上冷却板、下冷却板、左冷却板、右冷却板板内设置流道管；所述四面冷却腔体的前面侧与前冷却板无缝焊接，所述前流道面板与前流道盖板的贴合面朝向四面冷却腔体外的方向；所述流道管与前冷却板内的前流道管由前流道管对接孔连接形成贯通管路；

所述u型功能组件安装在四面冷却腔体内；

所述后冷却板包括后流道盖板、后流道面板，所述后流道盖板与后流道面板由螺钉b固定再经过焊接贴合在一起；所述后流道面板与后流道盖板的贴合面上设置出油嘴对接孔a、后连接器对接孔a、后流道管对接孔a；所述后流道盖板与后流道面板的贴合面上设置与后流道面板上位置对应的进油嘴对接孔b、后连接器对接孔b、后流道管对接孔b；所述后流道面板与后流道盖板的贴合面上还设置后流道；当后流道面板与后流道盖板焊接贴合后，所述后流道与后流道盖板形成后流道管，所述出油嘴对接孔a与出油嘴对接孔b形成与除臭层油嘴连接的出油嘴对接孔，所述后连接器对接孔a与后连接器对接孔b形成与后连接器连接的后连接器对接孔，所述后流道管对接孔a与后流道管对接孔b形成后流道管对接孔；所述后流道管对接孔、出油嘴对接孔由后流道管贯通连接；所述后冷却板与四面冷却腔体的后面侧无缝焊接，所述后流道面板与后流道盖板的贴合面朝向四面冷却腔体外的方向；所述流道管与后冷却板内的后流道管由后流道管对接孔连接形成贯通管路。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述前冷却板、后冷却板与四面冷却腔体焊接处设置有螺钉c，所述螺钉c上设置铝堵头、高温耐热螺纹胶；所述前冷却板、后冷却板与四面冷却腔体的焊接为激光焊接。

为了更好地实现本发明，进一步地，还包括安装耳；所述安装耳安装在下冷却板的两侧。

为了更好地实现本发明，进一步地，还包括隔热板块、外蒙板；

所述隔热板块为内部中空的环形板结构，贴合安装在前冷却板、后冷却板、上冷却板、下冷却板、左冷却板、右冷却板上；安装在左冷却板、右冷却板上的隔热板块在与安装耳对应的位置上设置与对应的安装耳大小形状相同的缺口；

所述外蒙板固定安装在隔热板块外表面，与环形板结构的隔热板块中间空隙形成散热空间；贴在前冷却板一侧的外蒙板与进油嘴对接孔、前连接器对接孔位置对应的地方设置与进油嘴对接孔、前连接器对接孔形状大小一样的缺口；贴在后冷却板一侧的外蒙板与出油嘴对接孔、后连接器对接孔位置对应的地方设置与出油嘴对接孔、后连接器对接孔形状大小一样的缺口。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述u型功能组件包括u型壳体、电气功能组件；

所述电气功能组件固定安装在u型壳体上；所述u型壳体的左右两侧壁分别由螺钉d对应固定在四面冷却腔体的左冷却板和右冷却板内侧面上。

为了更好地实现本发明，进一步地，还包括弹簧垫圈、平垫圈；所述弹簧垫圈、平垫圈与u性壳体两侧壁上的螺钉d配合安装，且螺钉d上设置高温耐热螺纹胶。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述前流道盖板和前流道面板之间的焊接为真空钎焊；所述后流道盖板和后流道面板之间的焊接为真空钎焊。

为了更好地实现本发明，进一步地，还包括密封垫圈，所述密封垫圈安装在前连接器对接孔中。

附图说明

图1为前冷却板结构构成示意图；

图2为前冷却板与前连接器安装示意图；

图3为后冷却板结构构成示意图；

图4为后冷却板与后连接器安装示意图；

图5为四面冷却腔体左视图；

图6为四面冷却腔体主视图；

图7为u新功能组件结构示意图；

图8为u型功能组件与四面冷却腔体安装示意图；

图9为进油嘴、进油嘴对接孔、前流管道、前流道管对接孔、流道管、后流道管对接孔出油嘴对接孔、出油嘴连接结构示意图；

图10为外蒙板与隔热板块安装示意图；

图11为本发明总结构示意图；

图12为仿真下的喷气燃料特性表；

图13为仿真下隔热材料采用frathernitsg的物理特性示意图；

图14为仿真下网格划分结果图；

图15为仿真下液体参数示意图；

图16为仿真下隔热材料参数图；

图17为仿真下换热系数参数图；

图18为仿真下入口流量0.3644kg/s的仿真下的流道进出口温度参数示意图；

图19为仿真下入口流量0.3644kg/s的仿真下的流道进出口压强参数示意图；

图20为仿真下入口流量0.3644kg/s的仿真下的流道进出口流速参数示意图；

图21为仿真下入口流量0.4009kg/s的仿真下的流道进出口温度参数示意图；

图22为仿真下入口流量0.4009kg/s的仿真下的流道进出口压强参数示意图；

图23为仿真下入口流量0.4009kg/s的仿真下的流道进出口流速参数示意图；

图24为仿真下外蒙板温度云图。

其中：1、前冷却板，11、前流道盖板，112、进油嘴对接孔b，113、前连接器对接孔b，114、前流道管对接孔b，12、前流道面板，121、前流道，122、进油嘴对接孔a，123、前连接器对接孔a，124、前流道管对接孔a，13、前连接器，14、密封垫圈，2、后冷却板，21、后流道盖板，212、出油嘴对接孔b，213、后连接器对接孔b，214后流道管对接孔b，22、后流道面板，221、后流道管，222、出油嘴对接孔a，223、后连接器对接孔a，224、后流道管对接孔a，23、后连接器；3、四面冷却腔体，31、上冷却板，32、下冷却板，321、安装耳，33、左冷却板，34、右冷却板，5、u型功能组件，51、u型壳体，52、内部电路，6、隔热板块，7、外蒙板。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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，应当理解，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术工作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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，也可以是电连接；也可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

一种点火装置的冷却结构，与进油嘴、出油嘴、前连接器13、后连接器23连接，如图1-8所示，包括前冷却板1、后冷却板2、四面冷却腔体3、u型功能组件5、安装耳321、密封垫圈14；

所述前冷却板1包括由螺钉a固定贴合后再焊接的前流道盖板11和前流道面板12；所述前流道面板12与前流道盖板11的贴合面上设置进油嘴对接孔a122、前连接器对接孔a123、前流道管对接孔a124；所述前流道盖板11与前流道面板12的贴合面上设置与前流道面板12上位置对应的进油嘴对接孔b112、前连接器对接孔b113、前流道管对接孔b114；所述前流道面板12与前流道盖板11的贴合面上还设置前流道121；当前流道面板12与前流道盖板11焊接贴合后，所述前流道121与前流道盖板11形成前流道管，所述进油嘴对接孔a122与进油嘴对接孔b112形成与进油嘴连接的进油嘴对接孔，所述前连接器对接孔a123与前连接器对接孔b113形成与前连接器13连接的前连接器对接孔，所述前流道管对接孔a124与前流道管对接孔b114形成前流道管对接孔；所述前流道管对接孔、进油嘴对接孔由前流道管贯通连接；所述密封垫圈14安装在前连接器对接孔中；

所述四面冷却腔体3包括上冷却板31、下冷却板32、左冷却板33、右冷却板34；所述上冷却板31、下冷却板32、左冷却板33、右冷却板34板内设置流道管；所述四面冷却腔体3的前面侧与前冷却板1无缝焊接，所述前流道面板12与前流道盖板11的贴合面朝向四面冷却腔体3外的方向；所述流道管与前冷却板1内的前流道管由前流道管对接孔连接形成贯通管路；

所述u型功能组件5安装在四面冷却腔体3内；

所述后冷却板2包括后流道盖板21、后流道面板22，所述后流道盖板21与后流道面板22由螺钉b固定再经过焊接贴合在一起；所述后流道面板22与后流道盖板21的贴合面上设置出油嘴对接孔a222、后连接器对接孔a223、后流道管对接孔a224；所述后流道盖板21与后流道面板22的贴合面上设置与后流道面板22上位置对应的进油嘴对接孔b222、后连接器对接孔b213、后流道管对接孔b214；所述后流道面板22与后流道盖板21的贴合面上还设置后流道221；当后流道面板22与后流道盖板21焊接贴合后，所述后流道221与后流道盖板21形成后流道管，所述出油嘴对接孔a222与出油嘴对接孔b212形成与除臭层油嘴连接的出油嘴对接孔，所述后连接器对接孔a223与后连接器对接孔b213形成与后连接器23连接的后连接器对接孔，所述后流道管对接孔a224与后流道管对接孔b214形成后流道管对接孔；所述后流道管对接孔、出油嘴对接孔由后流道管贯通连接；所述后冷却板2与四面冷却腔体3的后面侧无缝焊接，所述后流道面板22与后流道盖板21的贴合面朝向四面冷却腔体3外的方向；所述流道管与后冷却板3内的后流道管由后流道管对接孔连接形成贯通管路；所述前冷却板1、后冷却板2与四面冷却腔体3焊接处设置有螺钉c，所述螺钉c上设置铝堵头、高温耐热螺纹胶；所述前冷却板1、后冷却板2与四面冷却腔体3的焊接为激光焊接；所述安装耳321安装在下冷却板32的两侧；所述u型功能组件5包括u型壳体51、电气功能组件52；

所述电气功能组件52固定安装在u型壳体51上；所述u型壳体51的左右两侧壁分别由螺钉d对应固定在四面冷却腔体3的左冷却板33和右冷却板34内侧面上；所述前流道盖板11和前流道面板12之间的焊接为真空钎焊；所述后流道盖板21和后流道面板22之间的焊接为真空钎焊。

工作原理：内部电路52即为点火的设备，通过设置四面冷却腔体3、前冷却板1、后冷却板2形成一个密封的空间，实现为点火内部电路52隔绝部分外界高温，将内部电路52固定在u型壳体51上，并通过u型壳体51将内部电路52固定在四面冷却腔体3、前冷却板1、后冷却板2形成的密闭隔热空间中，并在前冷却板1和后冷却板3上设置前连接器对接口和后连接器对接口实现电气的电连接，其中前连接器对接口内设置密封垫圈是因为前连接器13为给内部电路提供输入的插入件，故需要密封垫圈来保证密封性和插入的稳定性，而后连接器23为内部电路52的输出端，不需要密封垫圈14；在前流道面板12上设置前流道121，然后与前流道盖板贴合，即可形成前流道管；所述流道管、后流道管的形成方法一致，然后在前冷却板1和后冷却板2中以同样的方法得到出油嘴对接孔、进油嘴对接孔、前流管道、前流道管对接孔、流道管、后流道管对接孔等，即可形成如图9所示的完整的燃油通路管，燃油从进油嘴传输到前冷却板1，流经四面冷却腔体3到后冷却板3，最终从出油嘴中流出，实现了腔体的降温，最终达到了点火装置降温的作用。

实施例2：

本发明在上述实施例1的基础上，为了更好地实现本发明，结合图9、图10、图11所示，进一步地，还包括隔热板块6、外蒙板7；

所述隔热板块6为内部中空的环形板结构，贴合安装在前冷却板1、后冷却板3、上冷却板31、下冷却板32、左冷却板33、右冷却板34上；安装在左冷却板33、右冷却板34上的隔热板块6在与安装耳321对应的位置上设置与对应的安装耳321大小形状相同的缺口；

所述外蒙板7固定安装在隔热板块6外表面，与环形板结构的隔热板块6中间空隙形成散热空间；贴在前冷却板1一侧的外蒙板7与进油嘴对接孔、前连接器对接孔位置对应的地方设置与进油嘴对接孔、前连接器对接孔形状大小一样的缺口；贴在后冷却板3一侧的外蒙板7与出油嘴对接孔、后连接器对接孔位置对应的地方设置与出油嘴对接孔、后连接器对接孔形状大小一样的缺口。

工作原理：隔热板块6和外蒙板7能够充分降低传导热量，除此以外，隔热板块6内部为空的，与外蒙板7配合，可以形成一个空隙的隔热空间，可以进一步地降低外界温度的热量辐射。

本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。

实施例3：

本发明在上述实施例1或2的基础上，为了更好地实现本发明，如图8所示，进一步地，还包括弹簧垫圈、平垫圈；所述弹簧垫圈、平垫圈与u性壳体51两侧壁上的螺钉d配合安装，且螺钉d上设置高温耐热螺纹胶。

工作原理：安装弹簧垫圈、平垫圈等，可以保证u型功能组件5整体的耐振动性能，而高温耐热螺纹胶同样保证设备的稳定性。

本实施例的其他部分与上述实施例1或2相同，故不再赘述。

实施例4：

本发明在上述实施例1或2或3的基础上，为了更好地实现本发明，如图12-24所示，进一步地，对产品进行仿真测试，本次分析采用ansysworkbench17.2中fluent软件，本方案采用隔热材料、空气间隙层和冷却流道组合，最外层采用铝合金蒙板，中间层为隔热材料；分析以下参数：

环境温度:长期工作时间为+350℃，短期工作时间为380℃；空气与蒙板之间的换热系数为30w/m²-k；

流道入口流量范围0.0391kg/s～1.25kg/s；压损不小于0.7mpa；进出口压力不大于1mpa；

内部器件工作温度不能超过180℃；

冷却液为3号喷气燃油，物理特性如图11所示；

入口温度+150℃；

产品材料为铝合金3a12-h112，其导热系数约为180w/(m.k)；

隔热材料采用frathernitsg，物理特性如图13所示；

具体分析过程：首先建立热仿真模型，主体材料为铝合金，对产品进行网格划分，网格数为8816497，节点数为2672144,平均网格质量为0.842（网格质量为0最差，为1最好）；详情如图14所示；设置产品在温度+350℃空间内工作；液体强制散热；入口温度+150℃；流道壁面光滑；液体采用3号喷气燃油（gb6537）其参数如图15所示；隔热材料采用frathernitsg其参数如图16所示；产品与外空气传热系数为30w/m²-k，如图17所示；

首先设置在入口流量0.3644kg/s，安装固定接触面边界条件350℃的情况下，从内部器件云图可知，在4个安装支脚对应的位置温度比其他区域高。最高温度约在427k（154℃），并向上成递减趋势，在前后板连接器处的温度比其他区域高。最高温度约在433k（160℃），并向里成递减趋势；产品基体与外蒙板间安装了隔热层，隔热层减缓了外界温度向产品内部传热；通过隔热垫板，也对安装处进行了隔热，减缓了设备安装面对产品基体导热；而冷却流道对产品的整体隔热起到比较好的效果；外层蒙板与产品基体间有隔热层隔开，外层蒙板只能通过隔热层和空气层向产品基体传热，流道进出口温度如图18所示，入口与出口温升约为1℃；从分析结果可知，流道进出口压力损失约为0.688mpa；进出口截面均压强如图19所示；流道进出口流速如图20所示；

然后设置在入口流量0.4009kg/s，安装固定接触面边界条件350℃的条件下，从内部器件云图可知，在4个安装支脚对应的位置温度比其他区域高。最高温度约在427k（154℃），并向上成递减趋势；从内部空气云图可知，在前后板连接器处的温度比其他区域高；最高温度约在432k（159℃），并向里成递减趋势；产品基体与外界空气直接接触的只有4个安装支耳和前后板安装连接器区域，故这两个区域的温度高于其他区域；安装支耳温度约为442.9k（169.9℃）；产品基体与外蒙板间安装了隔热层，隔热层减缓了外界温度向产品内部传热；有了隔热垫板，也对安装处进行了隔热，减缓了设备安装面对产品基体导热；而冷却流道对产品的整体隔热起到比较好的效果；外层蒙板与产品基体间有隔热层隔开，外层蒙板只能通过隔热层和空气层向产品基体传热；流道进出口温度，如图21所示，入口与出口温升约为0.95℃；从分析结果可知，流道进出口压力损失约为0.825mpa；进出口截面均压强如图22所示；进出口流速如图23所示；仿真的温度云图因色彩原因无法在申请书中展现实际效果，故只展示图24仿真下外蒙板温度云图以供参考；

从以上分析结果可以得出：

1、入口流量0.3644kg/s，安装固定接触面边界条件350℃，进出口压损为0.688mpa，进出口温升为1℃，内器件最高温度为154℃；

2、入口流量0.4009kg/s，安装固定接触面边界条件350℃，进出口压损为0.825mpa，进出口温升为0.9℃，内器件最高温度为154℃；

终上所述：本方案产品热结构设计满足热要求输入条件；

耐压试验：

a)试验前，用分度值不低于2g的仪器检查点火装置（无帽盖）的重量，并记录数据；

b)使用专用设备，先将输出开关阀关闭，从进油口通xx牌号航空燃油，逐渐增大压力到3mpa并保持1min，进行密封性试验；

c)以上试验结束后使用压缩空气对流道进行清洁，以保证无残留燃油；

d)试验结束后，在试验的标准大气条件下对点火装置外观、功能性能、重量测试，测试结果合格，通过耐压测试。

本实施例的其他部分与上述实施例1或2或3相同，故不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。