CN113153532B - 一种离心式气水分离器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种离心式气水分离器，包括壳体，壳体与外部的驱动装置传动连接，壳体的内部设有气水分离腔，气水分离腔用于对进入气水分离腔的气水混合物进行气水分离，壳体的外表面均匀开设有排水孔，气水分离腔的内部设有泡沫多孔填料，泡沫多孔填料用于增加气水分离腔的流动阻力。本发明外壳内设置气水分离腔，在腔体内填充具有一定孔隙率的泡沫多孔填料，从而增加气水混合物的流动阻力，这样在离心力和阻力的作用下增强对气水混合物中水的分离能力。本粒子分离器能够对空气中水滴或水汽粒子分离，安装在飞机进气道中占用空间小、能维持正常的空气流量，相比于现有技术，具有分离效率高，同时也缩减了进气道空间。

Description

一种离心式气水分离器

技术领域

本发明涉及粒子分离器技术领域，尤其涉及一种高湿度环境中飞行器发动机进气道进气口的气水粒子分离器。

背景技术

在湿度较高区域，飞机的发动机直接吸入较高湿度空气时，往往会导致发动机叶片损坏和功率下降等问题。为更好的保护发动机叶片和提高发动机功率，降低进入进气道的空气中水分含量是当前迫切需要解决的主要问题。

目前发动机上常用的粒子分离装置主要是依靠惯性实现气液分离的整体式粒子分离器，如中国专利《基于壁面反弹特性的整体式惯性粒子分离器及航空发动机》(公开号CN109519282A(CN109519282B))和《一种整体式惯性粒子分离器》(公开号CN110617149A)。是一种依靠进气道曲率变化，利用空气中所含外物的运动惯性，使空气与其他物质进行分离，因此该装置在分离密度相差较大的固体与气体混合物时作用较为明显。而在实际工作中，大尺度固体颗粒的运动主要决定于自身的初始速度和惯性。

但是在气水或气汽混合物中，水滴直径分布范围为2μm-30μm，此时水滴惯性较小，使用上述惯性粒子分离器难以实现对空气中水滴粒子的分离。同时这种装置也存在着占用空间大、分离过程中流量损失大等缺点。为提高分离效率、缩减进气道空间，迫切需要提出一种新的气水或气汽分离方式。

发明内容

本发明的目的在于提供一种离心式气水分离器，以解决上述背景技术中遇到的问题，满足现有海上飞机发动机对进气中水汽含量的要求。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种离心式气水分离器，包括壳体，所述壳体与外部的驱动装置传动连接，所述壳体的内部设有气水分离腔，所述气水分离腔用于对进入所述气水分离腔的气水混合物进行气水分离，所述壳体的外表面均匀开设有排水孔，所述气水分离腔的内部设有泡沫多孔填料，所述泡沫多孔填料用于增加气水分离腔的流动阻力。

上述方案中，所述泡沫多孔填料为金属泡沫多孔填料。

进一步的，所述泡沫多孔填料的内部开设有分割槽，所述泡沫多孔填料的内部设有支架，所述支架安装在所述分割槽内。

更进一步的，所述支架为十字型结构，所述支架的十字板上均匀开设有通风孔。

上述方案中，还包括进口端盖，所述进口端盖安装在所述壳体的进气端，所述进口端盖的内部均匀开设有进气孔。

进一步的，所述进口端盖的内侧设有导流边，所述导流边位于所述进气孔所在的区域的外周部位。

上述方案中，还包括出口端盖，所述出口端盖安装在所述壳体的出气端，所述出口端盖的内部均匀开设有排气孔。

进一步的，所述出口端盖的外侧设有驱动槽，所述驱动槽用于通过皮带条跟外部的驱动装置传动连接。

上述方案中，所述壳体的外壁两端分别设有外圈，所述外圈通过开设齿型用于跟外部的驱动装置传动连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明基于驱动装置驱动外壳产生旋转离心力，在离心力的作用下，气水混合物中的水分分离出来，外壳内设置气水分离腔，在腔体内填充具有一定孔隙率的泡沫多孔填料，从而增加气水混合物的流动阻力，这样在离心力和阻力的作用下增强对气水混合物中水的分离能力。本粒子分离器能够对空气中水滴或水汽粒子分离，安装在飞机进气道中占用空间小、能维持正常的空气流量，相比于现有技术，具有分离效率高，同时也缩减了进气道空间。

附图说明

参照附图来说明本发明的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。在附图中，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：

图1为本发明在其中一个实施例中的整体结构示意图；

图2为本发明中去掉外壳体后的内部结构示意图；

图3为本发明在其中一个实施例中整体分解结构示意图；

图4为本发明在其中一个实施例中的工作原理示意图。

图中标号：1-壳体；11-排水孔；12-外圈；2-泡沫多孔填料；21-支架；22-通风孔；23-分割槽；3-进口端盖；31-进气孔；32-导流边；4-出口端盖；41-排气孔；42-驱动槽。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示本发明有关的构成。

根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。

为改善现有粒子分离器的气水分离效果，本发明提供一种离心式气水分离器，以满足现有海上飞机发动机对进气中水汽含量的要求。下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

如图1至图3所示，一种离心式气水分离器，包括壳体1，壳体1与外部的驱动装置传动连接，驱动装置可以由电机提供驱动力，或者由电机连接的传动设备、减速设备提供驱动力，驱动装置用于对离心式粒子分离器提供旋转动力，实现空气与水分的离心作用。壳体1可以选用圆筒状的结构，壳体1的内部设有气水分离腔，气水分离腔用于对进入气水分离腔的气水混合物进行气水分离，壳体1的外表面均匀开设有排水孔11，排水孔11能够将分离出的水及时排出。排水孔11可设置在外壳1中间位置或者靠近出气口的位置，便于分离出的水分及时排出分离腔体。

气水分离腔的内部设有泡沫多孔填料2，泡沫多孔填料2用于增加气水分离腔的流动阻力。泡沫多孔填料2为金属泡沫多孔填料，该填料具有一定孔隙率，以增加气水分离腔的流动阻力，金属泡沫填料为多孔态，也便于气水混合物流动。金属泡沫多孔填料的孔隙率根据需要可以更换，以改变气水分离腔内的流动阻力。

在泡沫多孔填料2的内部开设有分割槽23，泡沫多孔填料2的内部设有支架21，支架21安装在分割槽23内，支架21可选用金属支架，比如不锈钢，合金铝。作为一种优选的方案，支架21为十字型结构，支架21的十字板上均匀开设有通风孔22，以防止离心时分离出的水在外壳1与金属支架21交接位置堆积。

壳体1的外壁两端分别设有外圈12，外圈12通过开设齿型用于跟外部的齿轮驱动装置传动连接，驱动装置为离心式气水粒子分离器转动提供外力。该外圈12还可以跟其他部件的类似外圈12构成传动凹槽，用于铺设连接皮带条来驱动本气水粒子分离器。作为其中的一个实施例，在外壳1前后两端设置驱动装置，使离心式粒子分离器自由旋转，对黏附在金属泡沫骨架上的液体产生离心作用，使其堆积在外壳1的内壁面上，最后从排水孔11排出。

上述方案中，在其中的一个实施例中，还包括进口端盖3，进口端盖3安装在壳体1的进气端，可以与壳体1螺纹固定连接在一起，进口端盖3的内部均匀开设有进气孔31，通过进气孔31维持进气道中空气流入粒子分离器。作为一种优选的方案，还可以在进口端盖3的内侧设有导流边32，导流边32位于进气孔31所在的区域的外周部位，通过导流边32便于空气进入进口端盖3后向进气孔31的区域汇集。

上述方案中，在其中的一个实施例中，还包括出口端盖4，出口端盖4安装在壳体1的出气端，出口端盖4的内部均匀开设有排气孔41，通过排气孔41将进气道中分离后的空气排出粒子分离器。该排气孔41用于气水分离后的空气排出并进入飞机发动机内。作为一种优选的方案，还可以在出口端盖4的外侧设有驱动槽42，驱动槽42用于通过皮带条跟外部的驱动装置传动连接，通过驱动装置用于对离心式粒子分离器提供旋转动力，实现空气与水分的离心作用。

如图4所示为本发明在应用时的其中一个实施例的原理图，飞机发动机中进气道中高速流动的气水混合物自进口端盖3中的进气孔31进入粒子分离器中，在驱动装置的驱动下，离心式粒子分离器具有一定的旋转速度。气水混合物流经壳体1内中的泡沫多孔填料2时受到金属泡沫多孔填料阻力作用，气水混合物中的水粘附在多孔填料内，在旋转离心作用下，水向外壳1内壁面附近区域堆积。堆积在外壳1内壁面上的水经外壳1上的排水孔11流出，分离后的干燥空气通过出口端盖4中的排气孔41流出后经进气道进入发动机，从而实现对气水混合物的气水分离作用。

本发明基于驱动装置驱动外壳1产生旋转离心力，在离心力的作用下，气水混合物中的水分分离出来，外壳1内设置气水分离腔，在腔体内填充具有一定孔隙率的泡沫多孔填料2，从而增加气水混合物的流动阻力，这样在离心力和阻力的作用下增强对气水混合物中水的分离能力。本粒子分离器能够对空气中水滴或水汽粒子分离，安装在飞机进气道中占用空间小、能维持正常的空气流量，相比于现有技术，具有分离效率高，同时也缩减了进气道空间。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式，并不用于限定本发明保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种离心式气水分离器，包括壳体（1），其特征在于：所述壳体（1）与外部的驱动装置传动连接，所述壳体（1）的内部设有气水分离腔，所述气水分离腔用于对进入所述气水分离腔的气水混合物进行气水分离，所述壳体（1）的外表面均匀开设有排水孔（11），所述气水分离腔的内部设有泡沫多孔填料（2），所述泡沫多孔填料（2）用于增加气水分离腔的流动阻力；

所述泡沫多孔填料（2）为金属泡沫多孔填料；所述泡沫多孔填料（2）的内部开设有分割槽（23），所述泡沫多孔填料（2）的内部设有支架（21），所述支架（21）安装在所述分割槽（23）内；所述支架（21）为十字型结构，所述支架（21）的十字板上均匀开设有通风孔（22）；

还包括出口端盖（4），所述出口端盖（4）安装在所述壳体（1）的出气端，所述出口端盖（4）的内部均匀开设有排气孔（41）；所述出口端盖（4）的外侧设有驱动槽（42），所述驱动槽（42）用于通过皮带条跟外部的驱动装置传动连接；所述壳体（1）的外壁两端分别设有外圈（12），所述外圈（12）通过开设齿型用于跟外部的驱动装置传动连接。

2.根据权利要求1所述的一种离心式气水分离器，其特征在于：还包括进口端盖（3），所述进口端盖（3）安装在所述壳体（1）的进气端，所述进口端盖（3）的内部均匀开设有进气孔（31）。

3.根据权利要求2所述的一种离心式气水分离器，其特征在于：所述进口端盖（3）的内侧设有导流边（32），所述导流边（32）位于所述进气孔（31）所在的区域的外周部位。

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