一种热管理系统的制作方法

1.本技术涉及发动机组件热管理装置技术领域，尤其是涉及一种热管理系统。


背景技术：

2.目前，发烟装置及燃气轮机等设备的发动机组件所采用的润滑油系统、通风冷却系统以及其他辅件系统结构布置的相对独立，各系统独立完成各自的功能。发烟装置及燃气轮机等设备的内部热源主要有电控系统中的整流逆变器、作为动力源的发动机组件(包括起发电机)、滑油介质等，一般情况下内部热源与周围的空气直接进行换热，空气升温后一部分进入发动机组件作为工质，剩余部分被排入大气实现循环。这种散热方式的结构简单，但对通风量、换热量的要求较大，从而导致通风装置和换热装置的尺寸较大，增加了设备的体积和重量，降低了对空间的利用率。


技术实现要素：

3.基于此，本技术提供一种热管理系统，以解决现有技术中存在的因热管理系统各组件相对独立而导致的设备整体体积、重量偏大的问题。
4.为达到上述目的，本技术实施例的技术方案是这样实现的：
5.本技术实施例提供一种热管理系统，包括、燃油滑油换热器、为所述发动机组件提供润滑油的滑油循环系统和为所述发动机组件提供燃油的燃油系统；所述燃油滑油换热器的热流体通道中流经来自所述发动机组件的润滑油，所述燃油滑油换热器的冷流体通道中流经所述燃油系统中提供至所述发动机组件的燃油，以使润滑油与燃油在所述燃油滑油换热器中间进行换热。
6.在其中一个实施例中，所述滑油循环系统包括滑油油箱、滑油泵、滑油散热器、分油模块、燃油滑油换热器及滑油管路组，所述滑油管路组顺次串联所述滑油油箱、所述滑油泵、所述滑油散热器、所述分油模块、所述燃油滑油换热器及所述发动机组件。
7.在其中一个实施例中，所述滑油散热器包括多个散热管和设置在所述散热管下方的多个散热风扇；所述多个散热管依次首尾连通形成润滑油的进出通道。
8.在其中一个实施例中，所述滑油管路组包括滑油泵油箱吸油管、滑油散热器进油管、滑油主供油管、换热器滑油进油管、滑油泵回油管路组、分油模块分油管路组及油箱回油管；所述滑油泵包括第一油腔和第二油腔；
9.所述滑油泵油箱吸油管用于连通所述滑油油箱和所述滑油泵的第一油腔；所述滑油散热器进油管用于连通所述滑油泵的第一油腔和所述滑油散热器；所述滑油主供油管用于连通所述滑油散热器和所述分油模块；所述换热器滑油进油管用于连通所述滑油泵的第二油腔和所述燃油滑油换热器；所述油箱回油管用于连通所述燃油滑油换热器和所述滑油油箱；所述分油模块分油管路组用于连通所述滑油主供油管和所述发动机组件的润滑油进口；所述滑油泵回油管路组用于连通所述滑油泵的第二油腔和所述发动机组件的润滑油出口。
10.在其中一个实施例中，所述分油模块分油管路组包括起发电机进油管、2号轴承进油管及1号轴承进油流道；所述起发电机进油管用于为所述发动机组件的起发电机供油；所述2号轴承进油管用于为所述发动机组件的2号轴承供油；所述1号轴承进油流道设于所述分油模块内，用于为所述发动机组件的1号轴承供油；
11.所述滑油泵回油管路组包括第一回油管和第二回油管，所述第一回油管用于回收1号轴承和起发电机的润滑油，所述第二回油管用于回收2号轴承的润滑油。
12.在其中一个实施例中，所述燃油系统包括燃油接头、燃油泵及燃油控制阀组；燃油经所述燃油接头进入燃油泵经所述燃油滑油换热器升温后进入所述燃油控制阀组，由所述燃油控制阀组向所述发动机组件供油。
13.在其中一个实施例中，所述热管理系统还包括机箱，所述机箱用于容纳所述发动机组件、所述滑油循环系统及所述燃油系统，所述机箱上开设有用于空气流通的孔道且包括上盖和下箱体，所述上盖选择性地相对于所述下箱体打开或关闭。
14.在其中一个实施例中，所述热管理系统还包括设置在所述机箱内的整流逆变器，所述整流逆变器上设有第一散热翅片；
15.和/或所述发动机的起发电机的周向表面设有第二散热翅片。
16.在其中一个实施例中，所述机箱的底部间隔设有三个安装孔，所述燃油滑油换热器、所述滑油散热器和所述滑油油箱分别通过对应的所述安装孔由所述机箱的内部向外穿出。
17.在其中一个实施例中，所述滑油散热器和所述滑油油箱分别与对应的所述安装孔之间设有安装间隙。
18.本技术至少具有以下有益效果：本技术的热管理系统通过设置燃油滑油换热器来为发动机组件的润滑油和燃油进行热管理，经过发动机组件后的润滑油由于吸收了发动机组件散发的热量，温度有所升高，温升后的润滑油进入燃油滑油换热器与燃油系统提供给发动机组件的燃油进行第一次降温处理，燃油经过燃油滑油换热器后既达到了为润滑油降温的目的，同时燃油温度有所升高也能够提高燃料的利用率，使燃油的燃烧更加充分，起到节能降本的作用。本技术的热管理系统对滑油循环系统和燃油系统进行了综合性的热管理，将冷源和热源进行综合考虑，减少了发动机组件对外的热量损失，提高了能源利用率，减小了发动机组件的冷却风量需求，有利于减小散热通风装置的功率，以及减小装置的整体重量和体积。
附图说明
19.图1为本技术实施例的热管理系统的一个视角的局部结构示意图；
20.图2为图1的另一个视角的结构示意图；
21.图3为本技术实施例的热管理系统的机箱的上盖开启时的内部结构示意图；
22.图4为图3的热管理系统的仰视结构示意图；
23.图5为本技术实施例的热管理系统的滑油循环系统的管道及仪表流程示意图；
24.图6为本技术实施例的热管理系统的燃油系统的管道及仪表流程示意图。
25.附图中各标号的含义如下：
26.11、滑油油箱；12、滑油泵；13、滑油散热器；14、分油模块；15、燃油滑油换热器；
27.121、第一油腔；122、第二油腔；123、第三油腔；131、散热管；132、散热风扇；161、滑油泵油箱吸油管；162、第二回油管；163、滑油散热器进油管；164、滑油主供油管；165、起发电机进油管；166、2号轴承进油管；167、油箱回油管；168、第一回油管；169、换热器滑油进油管；
28.21、燃油接头；22、燃油泵；23、燃油控制阀组；24、点火油管；25、燃油环管；
29.31、上盖；32、下箱体；33、支撑脚；34、孔道；35、安装间隙；
30.40、发动机组件；41、起发电机；411、第二散热翅片；42、1号轴承；43、2号轴承；44、主喷嘴；45、点火喷嘴；
31.50、整流逆变器；51、第一散热翅片。
具体实施方式
32.以下结合说明书附图及具体实施例对本技术技术方案做进一步的详细阐述。
33.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术的实现方式。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
34.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
35.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
36.本技术的热管理系统用于发动机组件，其对设备内部的热源、冷源、滑油介质、气体介质进行了综合热管理。本技术的热管理系统，一方面，通过内部换热以冷源吸收热源的热量，回收利用一部分损耗的热量；另一方面，通过改善换热结构、强化换热面积，减小换热和通风所占空间，实现轻量化和小型化。
37.如图1和图2所示，本技术实施例的热管理系统对发动机组件40、滑油循环系统和燃油系统之间进行热管理。本技术实施例的热管理系统可用于多种设备，比如发烟装置或燃气轮机等，主要用于设有发动机组件40的各种设备。
38.发动机组件40为设备的动力源，本实施例中的发动机组件40为燃油发动机，例如可采用涡轮喷气发动机。滑油循环系统对发动机组件40提供润滑油进行润滑，燃油系统向发动机组件40提供燃油以供燃烧。
39.滑油循环系统包括滑油油箱11、滑油泵12、滑油散热器13、分油模块14、燃油滑油换热器15及滑油管路组；滑油油箱11内的润滑油经滑油泵12进入滑油散热器13冷却后由分油模块14向发动机组件40供油；发动机组件40回收的润滑油经滑油泵12进入燃油滑油换热器15的热流体通道换热冷却后回流至滑油油箱11；燃油系统的燃油经燃油滑油换热器15的
冷流体通道换热升温后向发动机组件40供油。滑油管路组用于将滑油循环系统连通形成回路。
40.本实施例中的滑油循环系统中的润滑油为循环使用，因此，仅需在滑油油箱11中一次性充入一定量的润滑油，无需通过外部设备提供润滑油，既方便又节能。滑油油箱11中的润滑油经滑油泵12增压后进入滑油散热器13，经滑油散热器13降温后经分油模块14进入发动机组件40内部，为发动机组件40进行降温。润滑油为发动机组件40进行降温后，其本身温度有所升高，温升后的润滑油经滑油泵12增压后进入燃油滑油换热器15。燃油滑油换热器15一侧的热流体通道中流经来自滑油泵12向滑油油箱11输送的润滑油，另一侧的冷流体通道中流经燃油系统中提供至发动机组件40的燃油。在燃油滑油换热器15内，滑油循环系统中的高温润滑油与燃油系统提供的低温燃油进行热量交换，燃油温度有所升高，润滑油温度则有所降低。经过第一次降温的润滑油流回至滑油油箱11，进行循环，当其通过滑油散热器13时进行第二次降温。
41.本实施例中的滑油管路组包括滑油泵油箱吸油管161、滑油散热器进油管163、滑油主供油管164、换热器滑油进油管169、滑油泵回油管路组、分油模块分油管路组及油箱回油管167；滑油泵12包括第一油腔121、第二油腔122和第三油腔123。
42.滑油泵油箱吸油管161用于连通滑油油箱11和滑油泵12的第一油腔121；滑油散热器进油管163用于连通滑油泵12的第一油腔121和滑油散热器13；滑油主供油管164用于连通滑油散热器13和分油模块14；换热器滑油进油管169用于将滑油泵12的第二油腔122、第三油腔123和燃油滑油换热器15连通；油箱回油管167用于连通燃油滑油换热器15和滑油油箱11；分油模块分油管路组用于连通滑油主供油管164和发动机组件40的润滑油进口；滑油泵回油管路组用于将滑油泵12的第二油腔122、第三油腔123和发动机组件40的润滑油出口连通。
43.分油模块分油管路组包括起发电机进油管165、2号轴承进油管166及1号轴承进油流道；起发电机进油管165用于为发动机组件40的起发电机41供油；2号轴承进油管166用于为发动机组件40的2号轴承43供油；1号轴承进油流道设于分油模块14内，用于为发动机组件40的1号轴承42供油；
44.滑油泵回油管路组包括第一回油管168和第二回油管162，第一回油管168用于回收1号轴承42和起发电机41的润滑油，第二回油管162用于回收2号轴承43的润滑油。
45.如图5所示，滑油油箱11中的润滑油经滑油泵油箱吸油管161进入滑油泵12的第一油腔121，经滑油泵12增压后，通过滑油散热器进油管163进入滑油散热器13，经滑油散热器13降温后，由滑油主供油管164进入分油模块14后分成三路，第一路润滑油通过起发电机进油管165为发动机组件40的起发电机41供油，第二路润滑油通过2号轴承进油管166为发动机组件40的2号轴承43供油，第三路润滑油通过设置在分油模块14内部的1号轴承进油流道为发动机组件40的1号轴承42供油。
46.升温后的第一路润滑油和第三路润滑油经第一回油管168进入滑油泵12的第二油腔122，经滑油泵12增压后通过换热器滑油进油管169进入燃油滑油换热器15，经燃油滑油换热器15降温后，由油箱回油管167返回到滑油油箱11内，实现循环。
47.升温后的第二路润滑油经第二回油管162进入滑油泵12的第三油腔123，经滑油泵12增压后通过换热器滑油进油管169进入燃油滑油换热器15，经燃油滑油换热器15降温后，
由油箱回油管167返回到滑油油箱11内，实现循环。
48.如图2所示，本实施例中的滑油散热器13包括多个散热管131和设置在散热管131下方的多个散热风扇132；多个散热管131依次首尾连通形成润滑油的进出通道。
49.润滑油由散热管131的进油口进入，由出油口排出，具体地，散热管131可在竖直方向上设置成一层或多层，每层包括多根散热管131，润滑油的流通方向为由下至上，即经过升温后的润滑油首先经过最下一层的散热管131，最下层散热管131距离散热风扇132最近，其降温效果最好，使润滑油达到快速降温的目的，润滑油通过最下一层散热管131后再逐层上升，使其距离散热风扇132的距离越来越远，降温较缓。润滑油经散热管131呈蛇形流动，有利于散热降温，同时设置多层散热管131可使散热风扇132对润滑油进行多次冷却，有利于润滑油的充分冷却降温。
50.如图1和图2所示，本实施例的燃油系统包括燃油接头21、燃油泵22及燃油控制阀组23；燃油经燃油接头21进入燃油泵22经燃油滑油换热器15升温后进入燃油控制阀组23，由燃油控制阀组23向发动机组件40供油。
51.如图6所示，本实施例的燃油由外部设备提供，燃油可选用柴油或航空煤油，燃油通过燃油控制阀组23后向发动机组件40的燃烧室供油，一路经过点火油管24给点火喷嘴45供油，一路经过燃油环管25给主喷嘴44供油。燃油在经过燃油滑油换热器15时带走了燃油滑油换热器15内的润滑油的热量，同时自身温度升高，有利于提高燃油的燃烧效率，达到节能降本的目的，同时，燃油对温升后的润滑油进行了第一次降温，减少了润滑油对外的热量交换，减小了散热风扇132的冷却风量的需求，从而可减小散热风扇132的功率，进一步地使整个装置的体积和重量都得到减小，使设备更加便携。
52.燃油介质被升温后，其温升可达40～60℃，燃油的粘度降低，雾化颗粒直径减小，更易于点火，其燃烧性能显著提高。燃油吸收的热量被回收进入发动机的总能，参与整体系统的功能转化，在同等涡轮温度工况下，能够降低燃料的消耗量，提高热效率。
53.如图3和图4所示，本技术实施例的热管理系统还包括机箱。机箱用于容纳设备的其它组件，机箱包括上盖31和下箱体32，上盖31选择性地相对于下箱体32打开或关闭。机箱底部的四角处还分别设有支撑脚33，支撑脚33能够使机箱的摆放更加平稳，同时，能够使机箱的底部与设备的摆放面之间存在一定的间隙，以利于散热。
54.本实施例中热管理系统设备的其它组件均固定在机箱上，其中，大部分组件位于机箱内部，一些散热组件及接头组件则设置在机箱外壳上。上盖31能够相对下箱体32打开，打开上盖31时能够便于查看机箱内各组件的运行情况，便于维修及保养，同时各组件位于机箱内部，使其外观更加简洁，还有利于提高内部组件的防尘性及安全性。
55.如图3和图4所示，机箱上开设有用于空气流通的孔道34。具体地，在本实施例的下箱体32的后侧壁上开设有百叶窗式的用于空气流通的孔道34，孔道34的开设增大了设备的空气通流面积，有利于内部组件的散热。
56.如图3所示，本实施例的热管理系统还包括设置在机箱内的整流逆变器50，整流逆变器50上设有第一散热翅片51。具体地，在整流逆变器50的一侧表面设有一层铝制的散热翅片，散热翅片的设置能够增大整流逆变器50的散热面积，强化散热效果，能够使装置在有限的换热空气流通的情况下提高换热量，提高设备的可靠性。
57.还可以在发动机组件40的起发电机41的周向表面设置第二散热翅片411，第二散
热翅片411的材质也为铝材。因整流逆变器50和起发电机41为设备两大关键元件，因此，降低这两个元件的温度对提高设备的可靠性和稳定性有着重要的意义。
58.如图4所示，机箱的底部间隔设有三个安装孔，燃油滑油换热器15、滑油散热器13和滑油油箱11分别通过对应的安装孔由机箱的内部向外穿出。
59.将燃油滑油换热器15、滑油散热器13和滑油油箱11均设置在机箱的底部并穿出机箱外有利于三个部件与外部空气进行热交换。
60.还可以在滑油散热器13及滑油油箱11与对应的安装孔之间设置一定的安装间隙35，从而增加空气的通流面积，将滑油无法带走的零部件表面的热量全部带走。具体的安装间隙35的大小可根据装置内部的散热需求具体设计。
61.本技术热管理系统对设备内部的进气、滑油、通风、燃油实施了综合热管理，将热源和冷源进行了综合考虑，减少了发动机组件对外的热量损失，等效提高了能源的利用率，提高了燃烧及冷却效率；同时减小了设备对冷却风量的需求，与设备的进气系统结合后，使所需的散热风扇的功率得到下降，从而也减小了整个装置的体积和重量；本技术实施例的热管理系统通过对内部结构的布局调整和集成化应用，使设备的整体体积大幅下降，提高了设备的便携性。
62.在本技术的热管理系统，机箱内部的通风和进气的原动力有两个，一是发动机组件工作时压气机叶轮旋转产生的吸力，二是滑油通风散热器下方布置的多个散热风扇。通风和进气口包括机箱上的空气流通的孔道、机箱底部的滑油散热器、机箱底部的燃油滑油换热器与机箱安装孔间的安装间隙、机箱底部的滑油油箱与机箱安装孔间的安装间隙。
63.在本技术的热管理系统中，通过控制滑油散热器的风量和通流面积、滑油油箱和换热器与安装孔间的安装间隙大小、以及机箱上的空气流通的孔道的通流面积，使机箱内空气流线覆盖机箱内的所有热源，热源包括整流逆变器、起发电机、发动机组件外壁等，将润滑油无法带走的零部件表面的热量全部带走，在各种工况下保证机箱内的温度不超过临界点75℃。在整流逆变器的表面、起发电机的表面，均设有铝材散热翅片结构以强化散热效果，使装置在有限换热空气流通的情况下尽可能地提高换热量，降低了两个关键元件的工作温度，提高了设备的可靠性。
64.需要说明的是，在本文中，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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
65.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围之内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种热管理系统，用于发动机组件，其特征在于：包括燃油滑油换热器、为所述发动机组件提供润滑油的滑油循环系统和为所述发动机组件提供燃油的燃油系统；所述燃油滑油换热器的热流体通道中流经来自所述发动机组件的润滑油，所述燃油滑油换热器的冷流体通道中流经所述燃油系统中提供至所述发动机组件的燃油，以使润滑油与燃油在所述燃油滑油换热器中间进行换热。2.如权利要求1所述的热管理系统，其特征在于：所述滑油循环系统包括滑油油箱、滑油泵、滑油散热器、分油模块、燃油滑油换热器及滑油管路组，所述滑油管路组顺次串联所述滑油油箱、所述滑油泵、所述滑油散热器、所述分油模块、所述燃油滑油换热器及所述发动机组件。3.如权利要求2所述的热管理系统，其特征在于：所述滑油散热器包括多个散热管和设置在所述散热管下方的多个散热风扇；所述多个散热管依次首尾连通形成润滑油的进出通道。4.如权利要求2所述的热管理系统，其特征在于：所述滑油管路组包括滑油泵油箱吸油管、滑油散热器进油管、滑油主供油管、换热器滑油进油管、滑油泵回油管路组、分油模块分油管路组及油箱回油管；所述滑油泵包括第一油腔、第二油腔和第三油腔；所述滑油泵油箱吸油管用于连通所述滑油油箱和所述滑油泵的第一油腔；所述滑油散热器进油管用于连通所述滑油泵的第一油腔和所述滑油散热器；所述滑油主供油管用于连通所述滑油散热器和所述分油模块；所述换热器滑油进油管用于将所述滑油泵的第二油腔、第三油腔和所述燃油滑油换热器连通；所述油箱回油管用于连通所述燃油滑油换热器和所述滑油油箱；所述分油模块分油管路组用于连通所述滑油主供油管和所述发动机组件的润滑油进口；所述滑油泵回油管路组用于将所述滑油泵的第二油腔、第三油腔和所述发动机组件的润滑油出口连通。5.如权利要求4所述的热管理系统，其特征在于：所述分油模块分油管路组包括起发电机进油管、2号轴承进油管及1号轴承进油流道；所述起发电机进油管用于为所述发动机组件的起发电机供油；所述2号轴承进油管用于为所述发动机组件的2号轴承供油；所述1号轴承进油流道设于所述分油模块内，用于为所述发动机组件的1号轴承供油；所述滑油泵回油管路组包括第一回油管和第二回油管，所述第一回油管用于回收1号轴承和起发电机的润滑油，所述第二回油管用于回收2号轴承的润滑油。6.如权利要求1所述的热管理系统，其特征在于：所述燃油系统包括燃油接头、燃油泵及燃油控制阀组；燃油经所述燃油接头进入燃油泵经所述燃油滑油换热器升温后进入所述燃油控制阀组，由所述燃油控制阀组向所述发动机组件供油。7.如权利要求1至5中任意一项所述的热管理系统，其特征在于：还包括机箱，所述机箱用于容纳所述发动机组件、所述滑油循环系统及所述燃油系统，所述机箱上开设有用于空气流通的孔道且包括上盖和下箱体，所述上盖选择性地相对于所述下箱体打开或关闭。8.如权利要求7所述的热管理系统，其特征在于：还包括设置在所述机箱内的整流逆变器，所述整流逆变器上设有第一散热翅片；和/或所述发动机组件的起发电机的周向表面设有第二散热翅片。9.如权利要求2至5中任意一项所述的热管理系统，其特征在于：还包括机箱，所述机箱用于容纳所述发动机组件、所述滑油循环系统及所述燃油系统，所述机箱上开设有用于空
气流通的孔道且包括上盖和下箱体，所述上盖选择性地相对于所述下箱体打开或关闭；所述机箱的底部间隔设有三个安装孔，所述燃油滑油换热器、所述滑油散热器和所述滑油油箱分别通过对应的所述安装孔由所述机箱的内部向外穿出。10.如权利要求9所述的热管理系统，其特征在于：所述滑油散热器和所述滑油油箱分别与对应的所述安装孔之间设有安装间隙。

技术总结
本申请提供一种热管理系统，用于发动机组件，包括燃油滑油换热器、为所述发动机组件提供润滑油的滑油循环系统和为所述发动机组件提供燃油的燃油系统；所述燃油滑油换热器的热流体通道中流经来自所述发动机的润滑油，所述燃油滑油换热器的冷流体通道中流经所述燃油系统中提供至所述发动机组件的燃油，以使润滑油与燃油在所述燃油滑油换热器中间进行换热。本申请提供的热管理系统能够对设备内部的热源和冷源进行综合管理，提高热量管理效率，改善设备体积和重量偏大的问题。善设备体积和重量偏大的问题。善设备体积和重量偏大的问题。


技术研发人员：胡秀文 曹晶
受保护的技术使用者：贵州智慧能源科技有限公司
技术研发日：2023.02.22
技术公布日：2023/6/17