一种紧凑式高效滑油冷却装置的制作方法

1.本实用新型涉及滑油冷却装置，尤其是一种紧凑型高效滑油冷却装置的结构设计，属于滑油冷却装置技术领域。

背景技术：

2.随着直升机的高速发展，发动机和主减速器要求系统制冷附件对滑油的散热功率越来越大，由于直升机空间的限制，每个滑油系统的制冷附件均是唯一的，为了保证直升机飞行安全及任务的有效执行，对制冷风机的寿命及可靠性要求越来越严苛。冷却装置是直升机滑油系统中高温滑油制冷的唯一附件，而冷却装置由散热器和风机两大部件组成，通过主减速器或过渡减的输出轴将动力源传递风机，使风机的叶轮高速旋转，对空气进行做功为散热器提供低温冲压空气，最终对高温滑油进行降温。冷却装置的结构设计取决于风机和散热器之间性能匹配，而滑油流道设计取决于风机和散热器之间滑油通道布局。因此，如何提高在有限空间设计紧凑结构成为滑油冷却装置设计难点。
3.滑油冷却装置是直升机主减速器滑油冷却系统的重要组成部分，目前常采用的离心风机和散热器组合、轴流风机和散热器组合两种类型。板翅式换热器具有效率高、结构紧凑、传热效果好的优势。离心风机通常具有小流量、大压升的特点，轴流风机具有低压、大流量的特点，因直升机主减速器滑油散热需求较高，机上安装空间和总体重量限制，散热器设计结构趋向于高效化、紧凑化和轻量化，导致风扇与散热器之间的匹配设计困难，通常无法达到散热量要求。

技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本实用新型旨在提供一种紧凑式高效滑油冷却装置，相比传统的滑油冷却装置，提高结构紧凑度和冷却效率，降低滑油装置的自重和空间占用，进一步，还能根据滑油温度决定是否使用芯子进行换热，从而延长冷却装置的使用寿命。
5.本实用新型的技术方案如下：
6.一种紧凑式高效滑油冷却装置，用于直升机主减速器滑油冷却，且冷却装置包括：
7.涡壳，所述涡壳表面设置有高温滑油入口、高温滑油出口、低温滑油入口和低温滑油出口，涡壳的壳体内集成有连通高温滑油入口、高温滑油出口的高温滑油通道以及连通低温滑油入口和低温滑油出口的低温滑油通道；
8.叶轮，所述叶轮设置在涡壳内，且叶轮为闭式叶轮；
9.芯子，所述芯子连接在涡壳的进气口端面，芯子上设置有芯子滑油入口和芯子滑油出口，芯子为双流程、单集油池、板翅式散热器芯子，集油池设置在芯子的芯子滑油入口处和芯子滑油出口处，芯子中双流程的转接处设置有转接翅片；
10.端盖，所述端盖上设置有第一滑油入口、第一滑油出口、第二滑油入口、第二滑油出口，端盖内设置有旁路管道，且旁路管道分别与第一滑油入口、第一滑油出口、第二滑油入口、第二滑油出口连通，第一滑油入口还与涡壳的高温滑油出口连通，第二滑油出口还与
涡壳的低温滑油入口连通，第一滑油出口还与芯子滑油入口连通，第二滑油入口还与芯子滑油出口连通；
11.感温活门，所述感温活门设置在端盖的旁路管道中，且当感温活门检测到流入端盖第一滑油入口的滑油温度大于等于设定值时，感温活门关闭，滑油经第一滑油入口流入芯子的芯子滑油入口，然后从芯子的芯子滑油出口流出并通过端盖的第二滑油出口流出；当感温活门检测到滑油温度低于设定值时，感温活门打开，大部分滑油经第一滑油入口流入端盖后直接经旁路管道从第二滑油出口流出端盖，少部分从第一滑油出口流入芯子的芯子滑油入口，然后从芯子的芯子滑油出口流出并通过端盖的第二滑油出口流出。
12.作为一种选择，所述叶轮的额定转速大于20000r/min。
13.作为一种选择，所述芯子中的双流程包括流向平行但反向的第一滑油流程和第二滑油流程。
14.作为一种选择，所述第一滑油流程和第二滑油流程的转接处为等腰三角形状的转接区，直线状的封条形成转接区对应芯子的端部。
15.作为一种选择，所述转接翅片平行于涡壳的进气口气流方向设置，使得转接翅片处的滑油与气流形成逆流。
16.作为一种选择，所述端盖与芯子焊接，并在第一滑油出口与芯子滑油入口之间，以及第二滑油入口与芯子滑油出口之间形成集油池。
17.与现有技术相比，本实用新型具备以下优势：滑油冷却装置结构紧凑，换热效率高，通过对涡壳、叶轮、端盖和芯子的结构设计，保证了滑油冷却装置在有限空间内实现最大的换热性能，同时设计旁通活门，对不同温度滑油进行控制，提高散热器寿命和可靠性。
附图说明
18.图1是本实用新型中滑油冷却装置的结构示意图；
19.图2是本实用新型的涡壳剖面图，图中示出了高温滑油入口、高温滑油出口和高温滑油流道；
20.图3是本实用新型的闭式叶轮结构示意图；
21.图4是本实用新型的端盖结构示意图；
22.图5是带有双集油池结构的芯子示意图；
23.图6是含有转接翅片且采用单集油池的芯子示意图；
24.图7是端盖以及芯子连接示意图；
25.图8是图7中端盖a-a剖面示意图；
26.图9是感温活门结构示意图；
27.图10是滑油冷却装置中滑油和空气流向示意图；
28.图中：1-涡壳；2-叶轮；3-芯子；4-端盖；5-高温滑油入口；6-高温滑油出口；7-第一滑油入口；8-第一滑油出口；9-第二滑油入口；10-第二滑油出口；11-集油池；12-转接翅片；13-封条；14-旁路管道；15-低温滑油出口；16-空气入口区域；17-空气出口区域；18-滑油流动路径；19-空气流动路径；21-活门座；22-调压弹簧；23-挡环；24-复位弹簧；25-弹簧座；26-底座；27-感温内壳；28-感温胶囊；29-外壳体；210-活门；211-自锁螺母；212-调整垫片；213-孔用钢丝挡圈；214-密封圈；215-顶杆。
具体实施方式
29.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明，但不应就此理解为本实用新型所述主题的范围仅限于以下的实施例，在不脱离本实用新型上述技术思想情况下，凡根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种修改、替换和变更，均包括在本实用新型的范围内。
30.如图1～图10所示，本实施例中设计了一种紧凑式高效滑油冷却装置，包括涡壳1、叶轮2、芯子3和端盖4，叶轮2设置在涡壳1内部，涡壳1的进气端端面上连接有换热用的芯子3，芯子3与端盖4氩弧焊连接，来自直升机主减速器的滑油经涡壳1内部的高温滑油通道流入端盖4中，再通过端盖4中的感温活门判断滑油是流入芯子3中还是通过旁路管道14直接流出(不再进入芯子3进行滑油换热)，其中：
31.如图2，涡壳1表面设置有高温滑油入口5、高温滑油出口6、低温滑油入口和低温滑油出口15，涡壳1的壳体内集成有连通高温滑油入口5、高温滑油出口6的高温滑油通道以及连通低温滑油入口和低温滑油出口15的低温滑油通道，高温滑油通道以及低温滑油通道与涡壳1集成为一体(即通过涡壳1的壳体形成滑油通道)，保证滑油冷却装置的结构紧凑，减少直升机上滑油管道的使用，减少额外的管道体积占用。来自直升机主减速器的高温滑油由高温滑油入口5进入涡壳1中高温滑油通道，燃油从高温滑油出口6流出进入到端盖4的第一滑油入口7，作为主要换热过程，滑油经过芯子3与冲压空气进行换热后从第二滑油出口10流入低温滑油入口、低温滑油通道，最后从低温滑油出口15流出。
32.如图3，叶轮2为离心叶轮，为克服散热器流阻，产品额定转速为27000r/min，可有效利用机上轴功，为风机提供动力，同时叶轮2设计为闭式叶轮结构，保证叶轮结构强度。
33.如图4、图7和图8，端盖4上设计装有感温活门，端盖4上设置有第一滑油入口7、第一滑油出口8、第二滑油入口9、第二滑油出口10，端盖4内设置有旁路管道14，且旁路管道14分别与第一滑油入口7、第一滑油出口8、第二滑油入口9、第二滑油出口10连通，第一滑油入口7还与涡壳1的高温滑油出口6连通，第二滑油出口10还与涡壳1的低温滑油入口连通，第一滑油出口8还与芯子滑油入口连通，第二滑油入口9还与芯子滑油出口连通。工作介质在滑油冷却装置中的流动形式见图8中的箭头指向。当滑油温度未到感温活门感温胶囊28动作点时，大部分工作介质从旁路管道14的旁通流道直接流出，少部分经散热芯子3散热后流出；当工作介质温度升高至感温胶囊28动作点温度时，感温胶囊28将推动活门210，使旁通流道的开度逐渐减小至完全关闭，即旁通流道的流量减小甚至关闭，散热芯子3的工作介质流量增加，以保证芯子3对介质的散热功率满足系统要求。
34.例如，当主减速器滑油温度低于70℃时，滑油直接不经过芯子3散热，经旁路管道14流回滑油池，当滑油温度高于70℃时，感温活门关闭，滑油流经散热器的芯子3进行热交换，该设计可提高散热器的芯子3寿命及可靠性。
35.如图6，芯子3为双流程、单集油池、板翅式散热器芯子结构，滑油直接由芯子3内侧翅片导流回出口，每一个流程只有一个集油池11，流程转换处不需增加集油池11，进一步减少了滑油冷却装置的体积及重量，并可提高滑油冷却装置的换热效率。左端的集油池11由端盖4与芯子3焊接后共同形成，第一滑油出口8与芯子滑油入口连通，第二滑油入口9还与芯子滑油出口连通。
36.如图5，为板翅式、双流程、双集油池散热器芯子结构，该散热器芯子采用双集油池
结构，即芯子中每个流程的两端各有一个集油池11，工作介质通过集油池11进行回流。
37.图6中箭头画出了滑油在芯子3中的流程和路径，两个流程相互平行且反向，两个流程之间的转接区为等腰三角形，采用直线状的封条13封堵端部作为转接区底边，对应芯子3的端部，该设计相比图5中右端的集油池11结构，不仅体积减小，而且增加转接翅片12形成新的换热区域，滑油在转接区内的流向与冷气流形成逆流，进一步提高了换热效率。
38.如图8和图9，感温活门放置在旁路通道14中，感温活门的结构包括活门座21、调压弹簧22、挡环23、复位弹簧24、弹簧座25、底座26、感温内壳27、感温胶囊28、外壳体29、活门210、自锁螺母211、调整垫片212、孔用钢丝挡圈213、密封圈214和顶杆215。当工作介质温度升高至感温胶囊28动作点温度时，感温胶囊28将推动活门210，使旁路通道14中旁通流道的开度逐渐减小至完成关闭，即旁通流道的流量减小，散热芯子3的流量增加，以保证芯子3对介质的散热功率满足系统要求。
39.如图10，流入涡壳1的空气是按照图10中箭头所示方向与芯子3中的滑油进行换热，图10中下端为空气入口区域16，左端为空气出口区域17，用细实线和空心三角箭头表示了滑油流动路径18，用粗实线和箭头表示了空气流动路径19，涡壳1上画出了高温滑油入口5和低温滑油出口15。
40.为保证产品外形尺寸及重量，经过多轮性能迭代计算，本实施例中的滑油冷却装置取消了图5中散热器芯子第一流程和第二流程之间的回流集油池11，采用整体单集油池结构形式，见图6。该结构在相同的散热面积下，因滑油在流过图6中转接翅片12时，一方面改变了滑油的流速，增加了滑油的扰动；另一方面滑油在该处与冷边的换热方式为逆流形式。经计算，该结构整体换热效率相比图5的结构提高了17.8％，散热芯子整体重量减小了约5％。
41.上述实施例并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的技术方案基础上所做出的变形、修饰或等同替换等，均应落入本实用新型的保护范围内。

技术特征：

1.一种紧凑式高效滑油冷却装置，其特征在于：用于直升机主减速器滑油冷却，且冷却装置包括：涡壳(1)，所述涡壳(1)表面设置有高温滑油入口(5)、高温滑油出口(6)、低温滑油入口和低温滑油出口(15)，涡壳(1)的壳体内集成有连通高温滑油入口(5)、高温滑油出口(6)的高温滑油通道以及连通低温滑油入口和低温滑油出口(15)的低温滑油通道；叶轮(2)，所述叶轮(2)设置在涡壳(1)内，且叶轮(2)为闭式叶轮；芯子(3)，所述芯子(3)连接在涡壳(1)的进气口端面，芯子(3)上设置有芯子滑油入口和芯子滑油出口，芯子(3)为双流程、单集油池、板翅式散热器芯子，集油池(11)设置在芯子(3)的芯子滑油入口处和芯子滑油出口处，芯子(3)中双流程的转接处设置有转接翅片(12)；端盖(4)，所述端盖(4)上设置有第一滑油入口(7)、第一滑油出口(8)、第二滑油入口(9)、第二滑油出口(10)，端盖(4)内设置有旁路管道(14)，且旁路管道(14)分别与第一滑油入口(7)、第一滑油出口(8)、第二滑油入口(9)、第二滑油出口(10)连通，第一滑油入口(7)还与涡壳(1)的高温滑油出口(6)连通，第二滑油出口(10)还与涡壳(1)的低温滑油入口连通，第一滑油出口(8)还与芯子滑油入口连通，第二滑油入口(9)还与芯子滑油出口连通；感温活门，所述感温活门设置在端盖(4)的旁路管道(14)中，且当感温活门检测到流入端盖(4)第一滑油入口(7)的滑油温度大于等于设定值时，感温活门关闭，滑油经第一滑油入口(7)流入芯子(3)的芯子滑油入口，然后从芯子(3)的芯子滑油出口流出并通过端盖(4)的第二滑油出口(10)流出；当感温活门检测到滑油温度低于设定值时，感温活门打开，大部分滑油经第一滑油入口(7)流入端盖(4)后直接经旁路管道(14)从第二滑油出口(10)流出端盖(4)，少部分从第一滑油出口(8)流入芯子(3)的芯子滑油入口，然后从芯子(3)的芯子滑油出口流出并通过端盖(4)的第二滑油出口(10)流出。2.根据权利要求1所述的一种紧凑式高效滑油冷却装置，其特征在于：所述叶轮(2)的额定转速大于20000r/min。3.根据权利要求1所述的一种紧凑式高效滑油冷却装置，其特征在于：所述芯子(3)中的双流程包括流向平行但反向的第一滑油流程和第二滑油流程。4.根据权利要求3所述的一种紧凑式高效滑油冷却装置，其特征在于：所述第一滑油流程和第二滑油流程的转接处为等腰三角形状的转接区，直线状的封条(13)形成转接区对应芯子(3)的端部。5.根据权利要求1所述的一种紧凑式高效滑油冷却装置，其特征在于：所述转接翅片(12)平行于涡壳(1)的进气口气流方向设置，使得转接翅片(12)处的滑油与气流形成逆流。6.根据权利要求1所述的一种紧凑式高效滑油冷却装置，其特征在于：所述端盖(4)与芯子(3)焊接，并在第一滑油出口(8)与芯子滑油入口之间，以及第二滑油入口(9)与芯子滑油出口之间形成集油池(11)。

技术总结

本实用新型公开了一种紧凑式高效滑油冷却装置，包括涡壳、叶轮、芯子和端盖，叶轮设置在涡壳内部，涡壳的进气端端面上连接有芯子，芯子与端盖相连，来自直升机主减速器的滑油经涡壳内部的滑油通道流入端盖中，再通过端盖中的感温活门判断滑油是流入芯子中还是通过旁路管道直接流出(不再进入芯子进行滑油换热)。本实用新型结构紧凑，换热效率高，保证了滑油冷却装置在有限空间内实现最大的换热性能，同时设计旁通感温活门，对不同温度的滑油进行控制，提高了散热器寿命和可靠性。提高了散热器寿命和可靠性。提高了散热器寿命和可靠性。