一种用于固定换热排管的耐压薄壁结构底座

1.本发明涉及一种用于固定换热排管的耐压薄壁结构底座，它适用于高温合金薄壁毛细管结构装配，给换热器上薄壁毛细管固定并连通所有排管用。属于航空宇航科学技术领域。


背景技术：

2.强预冷高超声速飞行动力技术，成为近几年国内外研究热点领域，关键技术在于高效超预冷器的制备。强预冷高超声速飞行动力系统中预冷器，主要由高温合金薄壁毛细管阵列排布组成核心换热单元，薄壁毛细管两端连接着进出口二极管形成换热排管，而阵列排布组成的薄壁毛细管需要连通进出管组件，因此就需要一种特殊的结构将每个换热排管串联在一起。要让核心换热单元工作，就必须设计一种特殊结构，使得冷却介质能够通过所有的薄壁毛细管，这就成为了整个强预冷高超声速飞行动力技术研发的重中之重。
3.根据强预冷高超声速飞行动力系统中预冷器薄壁毛细管结构的复杂性，需设计出一种专用底座，用于固定所有的换热排管，以确保薄壁毛细管精准定位，并能高效流通冷却介质。目前没有一个装置能够满足这个要求。本发明就是提供一种用于固定换热排管的耐压薄壁结构底座，以解决现有的问题。


技术实现要素：

4.(1)目的
5.为确保预冷器的核心换热单元能够精准安装在预冷器上，并方便连通进出管组件，同时提高换热效率，需设计一种专用底座，用于固定毛细管换热单元，以确保薄壁毛细管精准定位，并能高效流通冷却介质。本发明就是提供一种用于固定换热排管的耐压薄壁结构底座。
6.(2)技术方案
7.本发明是一种用于固定换热排管的耐压薄壁结构底座，技术方案如下：
8.图1为一种用于固定换热排管的耐压薄壁结构底座的装配图。它是环管构件，主要由管直1、环管2和马鞍管3三部分组成，材质均为gh4169变形高温合金。它们之间的位置连接关系是：八个马鞍管3均匀分布安装在环管2上方，直管1垂直安装在环管2正下方。冷却介质由直管1进入到环管2，再通过环管2流通至八个马鞍管3，马鞍管3后续连接换热排管，整个耐压环形管底座用于支撑换热排管。
9.所述直管1，结构形式具体见图2，可以通过φ16mmx2mm，长度l＝60mm的无缝管加工而成，直管1上端加工成锥形，与环管2通过焊接连接固定，在环管2对应位置开孔，使直管1与环管2连通；直管1下端加工成平面，与冷却介质管道相连。直管1主要作用是使阵列毛细管管内冷却介质集中进出。
10.所述环管2，结构形式具体见图3，可以通过单根或双根无缝管折弯后拼焊而成：首先选取φ16mmx2mm无缝管，按照设计要求进行大角度折弯，拼接成完整的圆形后将一首一
尾通过焊接固定，最终形成直径φ400mm的环管；然后，在环管2的上方等间距加工八个孔，用于连接八个马鞍管3，在环管2下方加工一个孔，用于连接直管1，目的是为了保证直管1、环管2、马鞍管3相通，使冷却介质能快速在三者之间流动。
11.所述马鞍管3，结构形式具体见图4，可以通过φ16mmx2mm，长度l＝25mm的无缝管加工而成，马鞍管3下端加工成锥形，与环管2连接，位置分别对应环管2上方八个等距分布的锥形小孔，通过焊接固定，马鞍管3上端加工10mm高度的m16x0.75管外螺纹，用于连接换热排管上的二极管。在马鞍管3外壁中间位置对称加工两个小平台，作为夹具的装夹位置，方便马鞍管3拧紧固定在二极管上。
12.(3)优点和功效
13.本发明根据强预冷高超声速飞行动力系统中预冷器薄壁毛细管结构的复杂性，提供了一种用于固定换热排管的耐压薄壁结构底座。优点主要体现在：马鞍管可根据毛细管换热单元的方位设计精准固定二极管位置，保证装配好的换热单元符合设计方位；直管的作用，使得薄壁毛细管内的冷却介质能够集中进出。
附图说明
14.图1是一种用于固定换热排管的耐压薄壁结构底座装配图。
15.图2是直管结构示意图。
16.图3是环管结构示意图。
17.图4是马鞍管结构示意图。
18.图中的序号和符号说明如下：
19.1.直管；2.环管；3.马鞍管。
具体实施方式
20.请参阅图1-图4所示，本发明一种用于固定换热排管的耐压薄壁结构底座。它是环管构件，主要由管直1、环管2和马鞍管3三部分组成，材质均为gh4169变形高温合金。它们之间的位置连接关系是：八个马鞍管3均匀分布安装在环管2上方，直管1垂直安装在环管2正下方。冷却介质由直管1进入到环管2，再通过环管2流通至八个马鞍管3，马鞍管3后续连接换热排管，整个耐压环形管底座用于支撑换热排管。
21.所述直管1，结构形式具体见图2，可以通过φ16mmx2mm，长度l＝60mm的无缝管加工而成，直管1上端加工成锥形，与环管2通过焊接连接固定，在环管2对应位置开孔，使直管1与环管2连通；直管1下端加工成平面，与冷却介质管道相连。直管1主要作用是使阵列毛细管管内冷却介质集中进出。
22.所述环管2，结构形式具体见图3，可以通过单根或双根无缝管折弯后拼焊而成：首先选取φ16mmx2mm无缝管，按照设计要求进行大角度折弯，拼接成完整的圆形后将一首一尾通过焊接固定，最终形成的环管直径为φ400mm；然后，在环管2的上方等间距加工八个孔，用于连接八个马鞍管3，在环管2下方加工一个孔，用于连接直管1，目的是为了保证直管1、环管2、马鞍管3相通，使冷却介质能快速在三者之间流动。
23.所述马鞍管3，结构形式具体见图4，可以通过φ16mmx2mm，长度l＝25mm的无缝管加工而成，马鞍管3下端加工成锥形，与环管2连接，位置分别对应环管2上方八个等距分布
的锥形小孔，通过焊接固定，马鞍管3上端加工10mm高度的m16x0.75管外螺纹，用于连接换热排管上的二极管。在马鞍管3外壁中间位置对称加工两个小平台，作为夹具的装夹位置，方便马鞍管3拧紧固定在二极管上。
24.该薄壁结构底座在环形预冷器中内外层各一个，内层环管2直径小于外层，其中八组换热排管的进口二极管分别与内层底座上的八个马鞍管3连接，出口二极管分别与外层底座上的马鞍管3连接。液氮作为冷却介质从内层的直管1进入环管2，再经由八个马鞍管3进入到八组换热排管中，流经换热排管后从外层马鞍管3进入外层的环管2，最后从外层的直管1流出，从而形成整个预冷器的热交换，内外层的直管1分别连接冷却介质的进口组件和出口组件。


技术特征：
1.一种用于固定换热排管的耐压薄壁结构底座，其特征在于：它是环管构件，由管直、环管和马鞍管组成；它们之间的位置连接关系是：八个马鞍管均匀分布安装在环管上方，直管垂直安装在环管正下方；冷却介质由直管进入到环管，再通过环管流通至八个马鞍管，马鞍管后续连接换热排管，整个耐压环形管底座用于支撑换热排管。2.根据权利要求1所述的一种用于固定换热排管的耐压薄壁结构底座，其特征在于：所述直管通过无缝管加工而成，直管上端加工成锥形，与环管通过焊接连接固定，在环管对应位置开孔，使直管与环管连通；直管下端加工成平面，与冷却介质管道相连；直管使阵列毛细管管内冷却介质集中进出。3.根据权利要求1或2所述的一种用于固定换热排管的耐压薄壁结构底座，其特征在于：所述环管通过单根或双根无缝管折弯后拼焊而成。4.根据权利要求3所述的一种用于固定换热排管的耐压薄壁结构底座，其特征在于：将无缝管按照设计要求进行折弯，拼接成完整的圆形后将一首一尾通过焊接固定，最终形成环管。5.根据权利要求1或4所述的一种用于固定换热排管的耐压薄壁结构底座，其特征在于：在环管的上方等间距加工八个孔，用于连接八个马鞍管，在环管下方加工一个孔，用于连接直管，保证直管、环管和马鞍管相通，使冷却介质能快速在三者之间流动。6.根据权利要求1所述的一种用于固定换热排管的耐压薄壁结构底座，其特征在于：所述马鞍管通过无缝管加工而成，马鞍管下端加工成锥形，与环管连接，位置分别对应环管上方八个等距分布的锥形小孔，通过焊接固定，马鞍管上端加工管外螺纹，用于连接换热排管上的二极管；在马鞍管外壁中间位置对称加工两个小平台，作为夹具的装夹位置，方便马鞍管拧紧固定在二极管上。7.根据权利要求3所述的一种用于固定换热排管的耐压薄壁结构底座，其特征在于：无缝管的φ16mmx2mm，l＝60mm。8.根据权利要求1所述的一种用于固定换热排管的耐压薄壁结构底座，其特征在于：管直、环管和马鞍管的材质均为gh4169变形高温合金。

技术总结
本发明提出一种用于固定换热排管的耐压薄壁结构底座，它是环管构件，由管直、环管和马鞍管组成；它们之间的位置连接关系是：八个马鞍管均匀分布安装在环管上方，直管垂直安装在环管正下方。冷却介质由直管进入到环管，再通过环管流通至八个马鞍管，马鞍管后续连接换热排管，整个耐压环形管底座用于支撑换热排管。马鞍管可根据毛细管换热单元的方位设计精准固定二极管位置，保证装配好的换热单元符合设计方位；直管的作用，使得薄壁毛细管内的冷却介质能够集中进出。介质能够集中进出。介质能够集中进出。


技术研发人员：赵睿 万敏
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：2022.10.13
技术公布日：2022/12/26