一種用于飛機(jī)機(jī)翼的防除冰系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于飛機(jī)機(jī)翼的防除冰系統(tǒng)，包括廢氣處理裝置、空氣泵、殼體、蒸發(fā)器、冷凝器、汽線以及液線等部件，殼體內(nèi)通入經(jīng)過廢氣處理裝置處理過的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣以達(dá)到為蒸發(fā)器加熱的目的，工質(zhì)在蒸發(fā)器內(nèi)受熱汽化后由汽線導(dǎo)出，在蒙皮處的冷凝器內(nèi)冷卻液化放熱，再由液線流回蒸發(fā)器內(nèi)完成整個(gè)循環(huán)。本發(fā)明采用了汽液兩相流相變傳熱的設(shè)計(jì)理念，通過工質(zhì)的汽液相轉(zhuǎn)化來傳遞熱量從而達(dá)到機(jī)翼防除冰的目的。利用飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣作為熱源，旨在提高飛機(jī)能源的綜合利用率。
【專利說明】一種用于飛機(jī)機(jī)翼的防除冰系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于飛機(jī)防除冰的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于飛機(jī)機(jī)翼的防除冰系統(tǒng)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]飛機(jī)在含有過冷水滴的云層中飛行時(shí)可能會(huì)在機(jī)翼等部位發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象，嚴(yán)重情況下會(huì)影響飛行安全，因此必須對(duì)易發(fā)生結(jié)冰的部位設(shè)置防除冰系統(tǒng)。
[0003]根據(jù)防除冰所采用的能量方式的不同，現(xiàn)有的防除冰系統(tǒng)可分為機(jī)械處冰系統(tǒng)、液體防除冰系統(tǒng)、氣熱防冰系統(tǒng)以及電熱防除冰系統(tǒng)等。后兩種系統(tǒng)應(yīng)用較多，主要方法為從發(fā)動(dòng)機(jī)引熱氣或者布置加熱膜/絲給蒙皮加熱，都會(huì)消耗飛機(jī)上寶貴的氣源或電能。
[0004]對(duì)于活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)而言，其排出的廢氣中含有大量的熱量沒有被充分利用，若將之作為熱源用于機(jī)翼防除冰，則不僅可以達(dá)到防除冰的目的，而且能在一定程度上節(jié)約飛機(jī)上的熱氣或電能，從而達(dá)到機(jī)載能源的合理利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]對(duì)于能源相對(duì)緊缺的飛機(jī)，本發(fā)明提出一種適用于機(jī)翼的環(huán)路熱管防除冰換熱器，包括廢氣處理裝置、空氣泵、熱源殼體、蒸發(fā)器、儲(chǔ)液器、冷凝器、汽線與液線。
[0006]所述熱源殼體開有廢氣入口與廢氣出口，且外部包裹保溫材料。廢氣處理裝置的殼體一端通過廢氣引入管道與空氣引入管道分別連接發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣出口與外界冷空氣；另一端通過一根出氣管道與空氣泵相連；空氣泵通過抽送管道與熱源殼體上的廢氣入口連通。
[0007]所述蒸發(fā)器與儲(chǔ)液器為一體結(jié)構(gòu)；蒸發(fā)器的入口與儲(chǔ)液器的出口相接；其中，蒸發(fā)器與熱源殼體一端面固定；通過儲(chǔ)液器控制防除冰系統(tǒng)的充液量與溫度。
[0008]所述冷凝器的冷凝管道鋪設(shè)在機(jī)翼前緣蒙皮內(nèi)表面上；冷凝器管道的入口與汽線的出口連通，汽線的入口與蒸發(fā)器的出口連通；冷凝器管道的出口與液線的入口連通，液線的出口與儲(chǔ)液器的入口連通。
[0009]通過上述結(jié)構(gòu)，熱源殼體I內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣使蒸發(fā)器內(nèi)的工質(zhì)受熱汽化后，由高溫廢氣出口排出；汽化后的工質(zhì)從蒸發(fā)器出口導(dǎo)出，并沿汽線進(jìn)入機(jī)翼前緣蒙皮內(nèi)部的冷凝器的冷凝管道中；蒙皮外部為低溫濕空氣，用來充當(dāng)冷源。高溫蒸汽進(jìn)入冷凝器的冷凝管道后，在外界冷空氣的作用下逐漸降溫液化，冷卻后的液態(tài)工質(zhì)在液線的引導(dǎo)下經(jīng)儲(chǔ)液器流回蒸發(fā)器。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0011]1、本發(fā)明用于飛機(jī)機(jī)翼的防除冰系統(tǒng)，引用活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣，經(jīng)過處理后為蒸發(fā)器加熱從而使防除冰系統(tǒng)能夠正常工作，恰好解決了飛機(jī)防除冰系統(tǒng)熱源的來源問題；
[0012]2、本發(fā)明用于飛機(jī)機(jī)翼的防除冰系統(tǒng)中，通過蒸發(fā)器中的工質(zhì)汽液相變來傳遞熱量的高效換熱方式，且工質(zhì)的循環(huán)依靠蒸發(fā)器內(nèi)的毛細(xì)芯產(chǎn)生的毛細(xì)力，不需要額外動(dòng)力。[0013]3、本發(fā)明用于飛機(jī)機(jī)翼的防除冰系統(tǒng)中，蒸發(fā)器和冷凝器采用分離方式連接，可根據(jù)冷熱源的實(shí)際具體位置而靈活布置；
[0014]4、本發(fā)明用于飛機(jī)機(jī)翼的防除冰系統(tǒng)中，冷凝器的冷凝管道緊貼在蒙皮內(nèi)表面，采用“S”形方式布置實(shí)現(xiàn)充分換熱；
[0015]5、本發(fā)明用于飛機(jī)機(jī)翼的防除冰系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，防除冰效果顯著。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明防除冰系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中:
[0018]1-熱源殼體 2-廢氣處理裝置 3-空氣泵 4-蒸發(fā)器
[0019]5-儲(chǔ)液器6-冷凝器7-汽線8-液線
[0020]9-集汽裝置 10-集液裝置 11-接頭12-支管
【具體實(shí)施方式】
[0021]本發(fā)明防除冰系統(tǒng)包括熱源殼體1、廢氣處理裝置2、空氣泵3、蒸發(fā)器4、儲(chǔ)液器5、冷凝器6、汽線7與液線8，如圖1所示。
[0022]其中，熱源殼體I采用圓柱形結(jié)構(gòu)，外部包裹保溫材料，可減少高溫氣體向外界的散熱，提高熱量利用率。令熱源殼體I的兩個(gè)端面分別為端面A與端面B ;端面A設(shè)計(jì)為半球形，端面B與熱源殼體I側(cè)壁間采用圓弧過渡，可減少氣體在熱源殼體I內(nèi)流動(dòng)時(shí)受到的阻力。熱源殼體I靠近端面A與端面B的側(cè)壁上分別開有廢氣入口與廢氣出口 ；且廢氣入口與廢氣出口位于熱源殼體異側(cè)。廢氣入口用來引入發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣；發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣在熱源殼體I內(nèi)進(jìn)行熱交換后經(jīng)由廢氣出口排入外界大氣中。
[0023]本發(fā)明中熱源殼體I中的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣經(jīng)過廢氣處理裝置2進(jìn)行降溫處理；所述廢氣處理裝置2采用圓柱形結(jié)構(gòu)殼體，兩端面均為半球形結(jié)構(gòu)，分別作為入口端與出口端。入口端通過廢氣引入管道與空氣引入管道分別連接發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣出口與外界冷空氣；出口端通過一根出氣管道與空氣泵3相連。由此，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的高溫廢氣與外界冷空氣分別通過廢氣引入管道與空氣引入管道進(jìn)入到廢氣處理裝置2的殼體內(nèi)充分混合后，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的高溫廢氣降溫；可根據(jù)所需發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣的熱量的多少可以確定冷熱空氣的質(zhì)量流量比從而使廢氣達(dá)到需要的溫度。上述廢氣處理裝置2內(nèi)部可采用帶孔的多重隔板結(jié)構(gòu)，可以使發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的廢氣與外界冷空氣在廢棄處理裝置2的殼體內(nèi)部充分混合。空氣泵3通過抽送管道與熱源殼體I上的廢氣入口連通，使降溫后的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣通過空氣泵3由抽送管道抽入到熱源殼體I中。
[0024]所述蒸發(fā)器4與儲(chǔ)液器5為一體結(jié)構(gòu)。其中，蒸發(fā)器4采用圓柱形，選擇銅或不銹鋼作為材料以增強(qiáng)導(dǎo)熱，內(nèi)部有毛細(xì)芯，可為蒸發(fā)器4內(nèi)部工質(zhì)循環(huán)提供動(dòng)力。儲(chǔ)液器5為一個(gè)集液裝置，主要用來控制本發(fā)明防除冰系統(tǒng)的充液量與溫度。儲(chǔ)液器5同樣采用圓柱形，內(nèi)徑大于蒸發(fā)器4內(nèi)徑；儲(chǔ)液器5的出口與蒸發(fā)器4的入口相接且同軸，由此使蒸發(fā)器4與儲(chǔ)液器5間形成臺(tái)肩結(jié)構(gòu)。蒸發(fā)器4位于熱源殼體I內(nèi)部，通過臺(tái)肩結(jié)構(gòu)與熱源殼體I端面B固定，且臺(tái)肩結(jié)構(gòu)與熱源殼體I間設(shè)置有密封墊圈，防止熱源殼體I內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣泄露，提高了本發(fā)明防除冰系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。[0025]冷凝器6為風(fēng)冷式，冷凝器6的冷凝管道鋪設(shè)在機(jī)翼前緣蒙皮內(nèi)表面上。為了充分換熱，冷凝器6的冷凝管道采用S型鋪設(shè)方式沿機(jī)翼展向布置，可通過導(dǎo)熱硅膠進(jìn)行鋪設(shè)，或通過在機(jī)翼前緣蒙皮內(nèi)表面上開設(shè)凹槽，使冷凝器6的冷凝管道管道與所開凹槽配合固定在蒙皮內(nèi)表面，由此可增加冷凝管道的導(dǎo)熱面積。冷凝器6的冷凝管道的入口與汽線7的出口連通，汽線7的入口與蒸發(fā)器4的出口連通；冷凝器6的冷凝管道的出口與液線8的入口連通，液線8的出口與儲(chǔ)液器5的入口連通。
[0026]通過上述結(jié)構(gòu)，熱源殼體I內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣使蒸發(fā)器4內(nèi)的工質(zhì)受熱汽化后，由高溫廢氣出口排出；汽化后的工質(zhì)從蒸發(fā)器4出口導(dǎo)出，并沿汽線7進(jìn)入機(jī)翼前緣蒙皮內(nèi)部的冷凝器6的冷凝管道中；蒙皮外部為低溫濕空氣，用來充當(dāng)冷源。高溫蒸汽進(jìn)入冷凝器6的冷凝管道后，在外界冷空氣的作用下逐漸降溫液化，冷卻后的液態(tài)工質(zhì)在液線的引導(dǎo)下經(jīng)儲(chǔ)液器6流回蒸發(fā)器4。
[0027]本發(fā)明中蒸發(fā)器4可采用一個(gè)以上；令蒸發(fā)器為η個(gè)，η > I ;每個(gè)蒸發(fā)器4對(duì)應(yīng)連接一個(gè)儲(chǔ)液器5，即儲(chǔ)液器5也為η個(gè)。此時(shí)，η個(gè)蒸發(fā)器4在熱源殼體I內(nèi)周向上均勻設(shè)置；同時(shí)，汽線的入口與η個(gè)蒸發(fā)器4間、以及液線的出口與η個(gè)儲(chǔ)液器5間，分別通過一套集汽裝置9與集液裝置10相連；集汽裝置9與集液裝置10結(jié)構(gòu)相同，包括接頭11與η個(gè)支管12。其中，接頭11的一端周向均勻開有η個(gè)支管安裝孔，另一端具有與支管安裝孔相通的端口 ；η個(gè)支管12的一端分別固定配合安裝在η個(gè)支管安裝孔內(nèi)；集汽裝置9中η個(gè)支管12的另一段與η個(gè)蒸發(fā)器4的出口連通，接頭11的端口與汽線7的入口連通，通過集汽裝置9可導(dǎo)出η個(gè)蒸發(fā)器4產(chǎn)生的蒸汽總和；集液裝置10中η個(gè)支管12的另一端與η個(gè)冷凝器6的冷凝管道入口連通，通過集液裝置10將由冷凝管道回流的過冷液體均分為η份分別經(jīng)η個(gè)支管12導(dǎo)出并流入η個(gè)儲(chǔ)液器5內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于飛機(jī)機(jī)翼的防除冰系統(tǒng)，其特征在于:包括廢氣處理裝置、空氣泵、熱源殼體、蒸發(fā)器、儲(chǔ)液器、冷凝器、汽線與液線； 所述熱源殼體開有廢氣入口與廢氣出口，且外部包裹保溫材料； 所述廢氣處理裝置的殼體一端通過廢氣引入管道與空氣引入管道分別連接發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣出口與外界冷空氣；另一端通過一根出氣管道與空氣泵相連；空氣泵通過抽送管道與熱源殼體上的廢氣入口連通； 所述蒸發(fā)器與儲(chǔ)液器為一體結(jié)構(gòu)；蒸發(fā)器的入口與儲(chǔ)液器的出口相接；其中，蒸發(fā)器與熱源殼體一端面固定。通過儲(chǔ)液器控制防除冰系統(tǒng)的充液量與溫度。 所述冷凝器的冷凝管道鋪設(shè)在機(jī)翼前緣蒙皮內(nèi)表面上。冷凝器管道的入口與汽線的出口連通，汽線的入口與蒸發(fā)器的出口連通；冷凝器管道的出口與液線的入口連通，液線的出口與儲(chǔ)液器的入口連通。
2.如權(quán)利要求1所述一種用于飛機(jī)機(jī)翼的防除冰系統(tǒng)，其特征在于:所述熱源殼體采用圓柱形結(jié)構(gòu)，一端面設(shè)計(jì)為半球形結(jié)構(gòu)；另一端端面與側(cè)壁間采用圓弧過渡。
3.如權(quán)利要求1所述一種用于飛機(jī)機(jī)翼的防除冰系統(tǒng)，其特征在于:所述廢氣入口與廢氣出口分別開在熱源殼體的側(cè)壁上，廢氣入口與廢氣出口分別靠近熱源殼體的兩端，且位于熱源殼體異側(cè)。
4.如權(quán)利要求1所述一種用于飛機(jī)機(jī)翼的防除冰系統(tǒng)，其特征在于:所述廢氣處理裝置的殼體采用圓柱形結(jié)構(gòu)殼體，兩端面均為半球形結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求1所述一種用于飛機(jī)機(jī)翼的防除冰系統(tǒng)，其特征在于:所述廢氣處理裝置的殼體內(nèi)部采用帶孔的多重隔板結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求書所述一種用于飛機(jī)機(jī)翼的防除冰系統(tǒng)，其特征在于:所述選擇銅或不銹鋼作為材料。
7.如權(quán)利要求1所述一種用于飛機(jī)機(jī)翼的防除冰系統(tǒng)，其特征在于:所述冷凝器的管道采用S型鋪設(shè)方式沿機(jī)翼展向布置，通過導(dǎo)熱硅膠進(jìn)行鋪設(shè)，或通過在機(jī)翼前緣蒙皮內(nèi)表面上開設(shè)凹槽，使冷凝器管道與所開凹槽配合固定在蒙皮內(nèi)表面。
8.如權(quán)利要求1所述一種用于飛機(jī)機(jī)翼的防除冰系統(tǒng)，其特征在于:所述蒸發(fā)器數(shù)量可為η個(gè)，η > l，n個(gè)蒸發(fā)器在熱源殼體內(nèi)周向上均勻設(shè)置，每個(gè)蒸發(fā)器對(duì)應(yīng)連接一個(gè)儲(chǔ)液器。
9.如權(quán)利要求8所述一種用于飛機(jī)機(jī)翼的防除冰系統(tǒng)，其特征在于:所述η個(gè)蒸發(fā)器與汽線的入口間、以及η個(gè)儲(chǔ)液器與間液線的出口，分別通過一套集汽裝置與集液裝置相連；通過集汽裝置導(dǎo)出η個(gè)蒸發(fā)器產(chǎn)生的蒸汽總和后，通入進(jìn)入汽線；通過集液裝置將由冷凝器回流的過冷液體均分導(dǎo)出入η個(gè)儲(chǔ)液器。
10.如權(quán)利要求9所述一種用于飛機(jī)機(jī)翼的防除冰系統(tǒng)，其特征在于:所述集汽裝置與集液裝置結(jié)構(gòu)相同，包括接頭與η個(gè)支管；接頭的一端周向均勻開有η個(gè)支管安裝孔，另一端具有與支管安裝孔相通的端口 ；η個(gè)支管的一端分別固定配合安裝在η個(gè)支管安裝孔內(nèi)；集汽裝置中η個(gè)支管的另一段與η個(gè)蒸發(fā)器的出口連通，接頭的端口與汽線的入口連通，集液裝置中η個(gè)支管的另一端與η個(gè)冷凝器的入口連通。
【文檔編號(hào)】B64D15/04GK103786886SQ201410032752
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月24日
【發(fā)明者】常世楠, 趙媛媛 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)