一种用于加热器稳定燃烧的水冷筒形整流器的制作方法

[0001]
本发明涉及稳定燃烧技术领域，具体涉及一种用于加热器稳定燃烧的水冷筒形整流器。


背景技术：

[0002]
高超声速发动机地面试验用大流量高焓空气加热器具有燃气温度高(约2100k)、压力高(最高11mpa)、富氧燃烧以及尺寸大等特点，这些特点使加热器本身容易出现燃气稳定性不佳的现象，进而容易烧蚀加热器，所以需要对长时间工作(≥300s)的加热器整流器进行结构的优化，防止其过热烧蚀。


技术实现要素：

[0003]
有鉴于此，本发明提供了一种用于加热器稳定燃烧的水冷筒形整流器，采用冷却水绕流冷却的方式，能够有效增强加热器的安全可靠性，确保大尺寸加热器燃烧工作的稳定性；同时，冷却头罩的形状设置能够对燃烧室喷出的高温气体起到较好的整流效果。
[0004]
本发明的技术方案为：一种用于加热器稳定燃烧的水冷筒形整流器，包括：水冷头罩、支板和连接法兰；
[0005]
所述水冷头罩为内外筒体同轴焊接而成的具有环向间隙的圆台状筒形结构，其外圆周面通过一对以上支板同轴焊接在连接法兰的轴向一端，水冷头罩的形状能够对其小端的来流整流；
[0006]
其中，所述连接法兰上沿周向设置一对以上冷却水通道-，且每个冷却水通道-沿径向分布并与一个支板对应连接，同时，其与对应支板中设置的冷却水通道-连通，一路以上冷却水分别从连接法兰上对应的冷却水通道-流入，经过其同侧对应的冷却水通道-，绕过与每个冷却水通道-连通的水冷头罩内部，从相对侧的冷却水通道-和冷却水通道-中循环流出，从而带走高温气体的热量。
[0007]
优选地，所有支板沿水冷头罩的周向均匀分布。
[0008]
优选地，还包括：加强肋板，其设置在内外筒体之间，用于加固水冷头罩。
[0009]
优选地，所述加强肋板上加工有两个以上小孔，用于增强水冷头罩中冷却水的循环强度。
[0010]
优选地，所述加强肋板的个数与支板的个数一致，且其在水冷头罩中的安装位置与支板的安装位置相对应。
[0011]
优选地，所述水冷头罩、支板、连接法兰及加强肋板的材料均采用不锈钢。
[0012]
优选地，所述水冷头罩的内筒体向外翻边，外筒体向内翻边，内外筒体的翻边对接，能够增大二者之间的环向间隙。
[0013]
有益效果：
[0014]
1、本发明的水冷筒形整流器，采用冷却水经过连接法兰、支板和冷却头罩绕流冷却的方式，能够有效增强加热器中结构件的冷却效果，进而保护结构件不被损坏，从而增强
加热器的安全可靠性，确保大尺寸加热器燃烧工作的稳定性；同时，冷却头罩的形状设置能够对燃烧室喷出的高温气体起到较好的整流效果。
[0015]
2、本发明中的水冷头罩内部设有加强肋板，能够有效增强水冷头罩内外筒体之间的连接强度，从而加固水冷头罩。
[0016]
3、本发明中加强肋板上设置小孔，能够有效增加水冷头罩内部冷却水的过流速度，进而增强冷却水在水冷头罩内循环换热强度，达到更好的换热效果。
[0017]
4、本发明中水冷头罩内外筒体之间翻边的设置和连接，能够有效增大二者之间用于冷却水循环的环向间隙，同时不会显著增加水冷头罩的结构尺寸和重量。
附图说明
[0018]
图1为本发明水冷筒形整流器的主视图。
[0019]
图2为图1中的a-a示意图。
[0020]
其中，1-水冷头罩，2-支板，3-连接法兰，4-加强肋板。
具体实施方式
[0021]
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
[0022]
本实施例提供了一种用于加热器稳定燃烧的水冷筒形整流器，采用冷却水绕流冷却的方式，能够有效增强加热器的安全可靠性，确保大尺寸加热器燃烧工作的稳定性；同时，冷却头罩的形状设置能够对燃烧室喷出的高温气体起到较好的整流效果。
[0023]
如图1和2所示，水冷筒形整流器包括：水冷头罩1、支板2和连接法兰3。
[0024]
水冷筒形整流器的连接关系：水冷头罩1的外圆周面通过四块支板2同轴焊接在连接法兰3的轴向一端(四块支板2沿水冷头罩1的周向均匀分布)，且连接法兰3该端与加热器的扩张段连接，另一端与加热器的稳定段连接；扩张段小端朝向燃烧室，使水冷头罩1和支板2均处于扩张段中，燃烧室喷出的高温气体进入扩张段，经过该整流器中的水冷头罩1整流后流向加热器的稳定段；
[0025]
连接法兰3上沿周向均匀设置四个冷却水通道-，且分别沿径向分布，每个冷却水通道-与一个支板2对应连接，并与对应支板2中设置的冷却水通道-连通，两路冷却水分别从连接法兰3上相邻两个冷却水通道-流入，经过其同侧对应的冷却水通道-，从各自相对侧的冷却水通道-和冷却水通道-中循环流出，从而带走高温气体的热量，能够大幅提高加热器的燃烧稳定性，并且有助于大大增加设备使用寿命；
[0026]
其中，水冷头罩1为圆台形的内外筒体同轴焊接而成的具有环向间隙的圆台状筒形结构，且其小端朝向燃烧室，四个支板2中的冷却水通道-分别与水冷头罩1内部连通，从而能够保证该整流器具有两对相互连通的进水通道和出水通道，每个进水通道和一个出水通道沿径向相对，且进水通道和出水通道均包括：冷却水通道-和冷却水通道-。
[0027]
进一步地，还包括：加强肋板4，其设置在内外筒体之间，用于增强水冷头罩1的内外筒体之间的连接强度，从而加固水冷头罩1。
[0028]
进一步地，加强肋板4上加工有两个以上小孔，用于增加冷却水的过流速度，进而增强冷却水在水冷头罩1内循环换热强度，达到更好的换热效果。
[0029]
进一步地，加强肋板4的个数与支板2的个数一致，且其在水冷头罩1中的安装位置
与支板2的安装位置相对应，能够有效平衡水冷头罩1内外的拉力，从而有效避免水冷头罩1被损坏。
[0030]
进一步地，水冷头罩1的内筒体向外翻边，外筒体向内翻边，内外筒体的翻边对接，有效增大二者之间用于冷却水循环的环向间隙，同时不会显著增加水冷头罩1的结构尺寸和重量。
[0031]
进一步地，水冷头罩1、支板2、连接法兰3及加强肋板4的材料均采用低成本的不锈钢。
[0032]
水冷筒形整流器的工作原理：由于加热器流量很大，因此加热器尺寸也随之相应增大，但在高温、高压工作条件下易于出现燃烧不稳定现象，因此需要对加热器整流器进行水冷设计；
[0033]
具体地：两路冷却水从连接法兰3上的两路冷却水通道-进入，经过支板2上冷却水通道-和水冷头罩1内部，再从相对侧的两块支板2上的冷却水通道-流入对应的冷却水通道-，最终流出，通过冷却水的循环增强了整流器高温、高压、大流量条件下的热防护能力，能够大幅增强高焓加热器的热防护能力，保证了高温、高压、大流量条件下加热器能够长时间稳定工作。
[0034]
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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