[發明專利]一種風洞加熱段的殼體冷卻結構及其制造方法

有效

• 申請號: 202010021054.1
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111220340B
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 毛春滿;李震乾;隆永勝;石義雷;龍正義
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心超高速空氣動力研究所
• 主分類號: G01M9/04
• 分類號: G01M9/04;F28D21/00
• 代理公司: 北京格允知識產權代理有限公司 11609
• 代理人: 李亞東

本發明涉及高超聲速低密度地面試驗設備技術領域，尤其涉及一種風洞加熱段的殼體冷卻結構及其制造方法，殼體冷卻結構通過夾水套與內殼交錯連接，在其軸向設置多個銷桿，夾水套和銷桿的熱膨脹系數均小于內殼的熱膨脹系數，在提供有效冷卻的同時，還能夠加強內殼的結構，有效避免在使用過程中內殼發生變形或徑向收縮，從而避免因內殼變形而導致密封失效漏水的問題發生。制造方法通過先整體加工夾水套，將其切開再加工內側半環形槽，并將夾水套與內殼裝配后再加工銷桿通道，不但便于各部件的加工和裝配，并且能夠有效保證其加工和裝配精度。

技術領域

本發明實施例涉及高超聲速低密度地面試驗設備技術領域，尤其涉及一種風洞加熱段的殼體冷卻結構及其制造方法。

背景技術

高超聲速低密度風洞是研究稀薄氣體動力學的一種工具，模擬距離地面60km～100km不同高空試驗環境，前室(加熱段)氣體模擬總溫最高可以達到3000K，因此該設備加熱氣體的內流道內殼通常采用換熱效率高的材料，并通過高壓冷卻水來有效保護內殼不被燒蝕。

目前，為了增加內殼的水冷保護效果，通常會采取在內殼水流道一側加工多道水槽的形式來增加高壓冷卻水的換熱面積，而內殼壁面厚度會影響內殼整體的換熱效率，同時帶水槽壁面也會接降低內殼的整體結構強度。內殼長時間處于高溫、高壓的使用環境中，在熱脹冷縮作用下，內殼會發生尺寸縮小的現象，從而會出現變形導致密封失效漏水的現象。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明的一個目的是提供一種風洞加熱段的殼體冷卻結構，解決其現有風洞加熱段的殼體冷卻結構易出現因內殼變形而導致密封失效漏水的問題。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，在第一方面本發明實施例提供了一種風洞加熱段的殼體冷卻結構，其第一種實現方式中，風洞加熱段的殼體冷卻結構強化包括外殼、內殼和夾水套，其中，外殼的一側設有進水口，在其相對的另一側設有出水口。內殼的兩端分別具有一環形徑向凸起，在內殼外側且位于兩個環形徑向凸起之間的部分設有多個外環形槽，多個外環形槽沿內殼的軸向間隔分布，內殼上設有多個內殼銷孔，多個內殼銷孔呈圓周分布，且每個內殼銷孔均從其中一個環形徑向凸起穿過多個外環形槽的槽壁至距離該環形徑向凸起最遠的外環形槽。夾水套包括兩個結構對稱的半筒部，每個半筒部的內側面設有多個半環形槽，半環形槽沿夾水套的軸向間隔分布，每個半筒部上設有多個沿軸向貫穿半筒部的夾水套銷孔。夾水套位于兩個環形徑向凸起之間，其中，兩個半筒部同軸對稱的設置在內殼的外側，且兩個半筒部在內殼的上部和下部均具有間隔，位于上部的間隔為進水通道，位于下部的間隔為出水通道。每個半環形槽內均容納有一外環形槽的槽壁，外環形槽的槽壁與半環形槽緊配，每個外環形槽內均容納有半環形槽的槽壁，且半環形槽的槽壁在內殼的軸向上與外環形槽緊配，在內殼的徑向上與外環形槽的槽底間隔設置，形成冷卻通道，多個夾水套銷孔分別與多個內殼銷孔同軸，形成多個銷桿通道，在每個銷桿通道內緊配設置一銷桿。外殼套設在內殼和夾水套的外側，進水口與進水通道連通，進水通道與冷卻通道連通，冷卻通道與出水通道連通，出水通道與出水口連通。銷桿和夾水套的熱膨脹系數均小于內殼的熱膨脹系數。

該殼體冷卻結構在使用時能夠有效對內殼進行冷卻，并且通過夾水套與內殼交錯連接，在其軸向設置多個銷桿，夾水套和銷桿的熱膨脹系數均小于內殼的熱膨脹系數，能夠加強內殼的結構，有效避免在使用過程中，內殼發生變形或徑向收縮，從而避免因內殼變形而導致密封失效漏水的問題發生。

結合第一方面第一種實現方式，在本發明的第一方面的第二種實現方式中，內殼采用紫銅制成，銷桿和夾水套均采用不銹鋼制成。

結合第一方面第一種實現方式或第二種實現方式，在本發明的第一方面的第三種實現方式中，在外殼的軸向上間隔設有多個進水口，在其相對的另一側沿軸向設有多個出水口。