[发明专利]用于气源系统换热器的双向旋流混合装置

说明书

本发明公开一种用于飞机气源系统换热器的双向旋流混合装置，该混合装置包括外套筒和内套筒，其中内套筒位于外套筒之内，并且两个套筒相互间隔开；混合装置还包括多个外圈定子叶片，多个外圈定子叶片彼此隔开地固定地连接所述外套筒的内壁面和所述内套筒的外壁面；以及多个内圈定子叶片，多个内圈定子叶片彼此隔开地固定地连接所述内套筒的内壁面；外圈定子叶片和内圈定子叶片相对于内套筒的纵向轴线以不同的角度布置。当外圈叶片和内圈叶片相对于纵向方向以相反的方向倾斜时，双向旋流混合装置能使经过内外两圈叶片的气流够产生相反方向的旋转，从而使两股气流相互缠绕混合，达到快速且高效地实现温度场均匀化的目的。

技术领域

本发明涉及飞机环境控制系统，尤其涉及用于环境控制系统中气源系统预冷器的双向旋流混合装置。

背景技术

现代飞机的环控系统主要用于飞机内部环境控制，其能够为航电、燃油和液压系统等系统提供通风，还为飞机提供了了防冰、防雾等功能。

民机环境控制系统具有预冷换热器，该装置用于对发动机高温引气进行冷却，从而满足下游空调、防冰、燃油箱惰化等系统对于引气温度的需求。通常，在预冷器热边出口下游布置有温度传感器，用于闭环控制预冷器冷边流量、调节热边出口温度。预冷器为典型的叉流式板翅式换热器，可分为换热芯部和封头，气流在换热芯部内实现热交换，封头将换热芯部和上下游的管路相连。然而现有的预冷器在其出口封头处会出现明显的温度分层现象。典型工况时温度差超过200℃，导致下游流入空调和机翼防冰两侧的气体温度存在明显偏差，严重影响出口气流分配和温度控制目标测量，甚至导致防冰或空调系统无法达到预期的性能。

预冷器出口温度差导致机翼防冰系统引气温度存在极大不确定性，严重影响防冰系统的温度控制，因此，需要通过混流装置提升下游温度场的均匀性。

为减小预冷器热边出口温度分层差异造成的影响，在预冷器热边出口加装旋流装置。常规旋流器构型如图7所示，该旋流装置具有外套筒、从外套筒向内延伸的叶片以及连接在叶片中心部的内套筒。气体经过该旋流装置后产生旋转掺混。但实际发现气流沿单一方向旋转会导致空调和防冰两侧温度更大不确定性。且预冷器出口到下游管路分支距离较短，因此空气混合装置必须具有更高的换热效率，才能保证空调和防冰两侧温度相同。

发明内容

为克服现有技术中的不足，本发明提供了一种用于飞机气源系统换热器的双向旋流混合装置，所述旋流混合装置包括外套筒，所述外套筒包括附连到所述气源系统预冷器的前端和附连到下游管路的后端；所述双向旋流混合装置进一步包括：内套筒，所述内套筒位于所述外套筒之内，并且所述内套筒与所述外套筒间隔开；多个外圈定子叶片，所述多个外圈定子叶片彼此隔开地固定地连接所述外套筒的内壁面和所述内套筒的外壁面；以及多个内圈定子叶片，所述多个内圈定子叶片彼此隔开地固定地连接所述内套筒的内壁面；其中所述外圈定子叶片和所述内圈定子叶片相对于所述内套筒的纵向轴线以不同的角度布置。

根据本发明的一个方面，所述外圈定子叶片和所述内圈定子叶片相对于所述纵向轴线以相反的角度布置，从而使得通过所述内套筒和所述外套筒之间的外圈气流和通过内套筒的空间的内部气流以相反的方向旋转。

根据本发明的另一个方面，所述外套筒和所述内套筒之间设有4－12个所述外圈定子叶片，所述内套筒的所述内表面上设有4-12个所述内圈定子叶片。较佳地，外套筒和内套筒设有5个外圈定子叶片，所述内套筒的内表面上设有8个内圈定子叶片。

根据本发明的再一个方面，所述外套筒和所述内套筒大致为圆柱形，所述外套筒和所述内套筒以同一纵向轴线为中心地布置，在所述纵向轴线方向上，所述内套筒的长度不超过所述外套筒的长度。

根据本发明的再一个方面，所述外圈定子叶片的数量少于所述内圈定子叶片的数量，和/或所述外圈定子叶片的长度与所述内圈定子叶片的长度相当。

根据本发明的再一个方面，所述内套筒具有近端和远端，所述外圈定子叶片和所述内圈定子叶片中的每一个从所述内套筒的所述近端延伸到所述内套筒的所述远端。