用于滑油封严空气预冷却的阶梯式环管换热系统的制作方法

本发明属于航空发动机领域，涉及滑油封严空气冷却设计技术，具体涉及一种用于滑油封严空气预冷却的阶梯式环管换热系统。

背景技术：

1、航空发动机轴承腔内存在有大量用于轴承润滑冷却的滑油，为了防止滑油向发动机盘腔泄漏，需要在轴承腔与外围空气腔之间设置密封装置，并从发动机压缩部件引出空气通往密封装置，以便在密封装置两侧建立合适的封严压差防止滑油通过密封装置泄漏，上述封严压差过大或过小都会造成不可接受的滑油泄漏。此外，由于轴承腔内滑油工作温度受限，为了防止大量热量传递至滑油系统，用于滑油密封的空气温度不能超过限制温度。

2、为了同时满足滑油封严对压力和温度的限制要求，当前常用的设计方案是：当发动机处于较小的工作状态或在高空低速飞行时，压气机引气压力较小，可以选择靠近压气机出口位置引气防止轴承腔滑油封严压差过小；当发动机处于较大的工作状态时，压气机引气压力和温度均较高，选择靠近压气机进口位置引气防止轴承腔滑油封严压差过大和温度过高。上述方案需通过结构复杂的引气转换装置来实现，但是由于面临着从靠近压气机出口位置引气时温度高的问题，且需要通过电驱动或液压驱动进行工作，使得引气转换装置在实际应用中常出现高温环境下转换异常的情形，难以满足滑油封严空气温度的可靠调节。

技术实现思路

1、为了解决现有引气转换装置在实际应用中带来的系统结构复杂及高温环境下工作可靠性差，难以满足滑油封严空气温度调节的问题，本发明设计了一种用于滑油封严空气预冷却的阶梯式环管换热系统，该阶梯式环管换热系统的结构简单，可以在引气流路上对轴承腔滑油封严的空气进行预冷却，从而实现稳定且可靠的降低用于轴承腔滑油封严的空气温度。

2、实现发明目的的技术方案如下：一种用于滑油封严空气预冷却的阶梯式环管换热系统，所述阶梯式环管换热系统位于涡轮机匣外涵道内，包括热交换环管、悬臂夹具，所述热交换环管夹持在所述悬臂夹具上，且所述悬臂夹具前段固定在涡轮机匣安装边上。

3、其中，所述热交换环管包括依次连通的入口管、多回路环管、出口管，所述多回路环管包括沿气流方向依次连通的多排半圆形回形管。

4、所述悬臂夹具沿气流方向倾斜设置，使多排所述半圆形回形管与涡轮机匣外壁之间的距离沿气流方向依次增大。

5、进一步的，所述出口管位于所述入口管沿气流方向的后方；所述多回路环管有两组，两组所述多回路环管对称设置在所述入口管或所述出口管两侧。

6、更进一步的，所述多回路环管为四回路环管。

7、进一步的，所述多回路环管中第一排所述半圆形回形管与所述涡轮机匣之间具有间距。

8、更进一步的，所述悬臂夹具为一端开口的板状结构。

9、优选地，所述悬臂夹具的倾斜角度为5°～30°。

10、进一步的，所述入口管上设有节流嘴，所述出口管为两端带球头的圆形通气管。

11、进一步的，所述入口管和所述出口管均为丁字结构的三通管。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明设计的阶梯式环管换热系统，可以实现航空发动机轴承腔滑油封严空气的预冷却，能够降低用于轴承腔滑油封严的空气温度。同时，沿气流方向倾斜设置的多排半圆形回形管设计能够解决上游环管外侧气流温升及流场弱化下游环管外换热的关键技术问题。

13、同时，该阶梯式环管换热系统设置在涡轮机匣外侧的凹陷区域，能够避免其对外涵流动影响。

技术特征：

1.一种用于滑油封严空气预冷却的阶梯式环管换热系统，所述阶梯式环管换热系统位于涡轮机匣(100)外涵道内，其特征在于：包括热交换环管(1)、悬臂夹具(2)，所述热交换环管(1)夹持在所述悬臂夹具(2)上，且所述悬臂夹具(2)前段固定在涡轮机匣(100)安装边上；

2.根据权利要求1所述的用于滑油封严空气预冷却的阶梯式环管换热系统，其特征在于：所述出口管(13)位于所述入口管(11)沿气流方向的后方；所述多回路环管(12)有两组，两组所述多回路环管(12)对称设置在所述入口管(11)或所述出口管(13)两侧。

3.根据权利要求1或2所述的用于滑油封严空气预冷却的阶梯式环管换热系统，其特征在于：所述多回路环管(12)为四回路环管。

4.根据权利要求1所述的用于滑油封严空气预冷却的阶梯式环管换热系统，其特征在于：所述多回路环管(12)中第一排所述半圆形回形管与所述涡轮机匣(100)之间具有间距。

5.根据权利要求1或4所述的用于滑油封严空气预冷却的阶梯式环管换热系统，其特征在于：所述悬臂夹具(2)为一端开口的板状结构。

6.根据权利要求5所述的用于滑油封严空气预冷却的阶梯式环管换热系统，其特征在于：所述悬臂夹具(2)的倾斜角度为5°～30°。

7.根据权利要求1所述的用于滑油封严空气预冷却的阶梯式环管换热系统，其特征在于：所述入口管(11)上设有节流嘴，所述出口管(13)为两端带球头的圆形通气管。

8.根据权利要求1所述的用于滑油封严空气预冷却的阶梯式环管换热系统，其特征在于：所述入口管(11)和所述出口管(13)均为丁字结构的三通管。

技术总结
本发明属于航空发动机领域，提供了一种用于滑油封严空气预冷却的阶梯式环管换热系统，所述阶梯式环管换热系统位于涡轮机匣外涵道内，包括热交换环管、悬臂夹具，所述热交换环管夹持在所述悬臂夹具上，且所述悬臂夹具前段固定在涡轮机匣安装边上。所述热交换环管包括依次连通的入口管、多回路环管、出口管，所述多回路环管包括沿气流方向依次连通的多排半圆形回形管，所述悬臂夹具沿气流方向倾斜设置，使所述多排所述半圆形回形管与涡轮机匣外壁之间的距离沿气流方向依次增大。上述阶梯式环管换热系统的结构简单，可以在引气流路上对轴承腔滑油封严的空气进行预冷却，从而实现稳定且可靠的降低用于轴承腔滑油封严的空气温度。

技术研发人员：王鹏飞,熊艳华,李天禄,范奇乐
受保护的技术使用者：中国航发四川燃气涡轮研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15