Способ изготовления тракта охлаждения теплонапряженных конструкций

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к теплообменным аппаратам, и может быть использовано при создании охлаждаемых конструкций с большими удельными тепловыми потоками. Способ изготовления тракта охлаждения теплонапряженных конструкций, заключающийся в получении токарной обработкой внутренней и наружной оболочек, выполнении ребер на внешней поверхности внутренней оболочки и последующем соединении внутренней и внешней оболочек по вершинам ребер при помощи пайки с образованием каналов охлаждения, причем при фрезеровании пазов на наружной поверхности внутренней оболочки между ребрами оставляют перемычки, наружный профиль которых соответствует профилю оболочки, при этом в указанных перемычках выполняют сквозные осевые каналы для подачи охладителя, отличающийся тем, что с помощью перемычек соединяют между собой группы ребер с выполненными между упомянутыми группами ребер с каждой стороны каналами охлаждения в месте расположения перемычек, при этом соседние перемычки расположены со смещением друг относительно друга на величину, равную ширине канала охлаждения в месте их расположения, причем ширину перемычек выполняют равной ширине канала охлаждения в месте расположения перемычек. Группы ребер содержат по три ребра. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к теплообменным аппаратам, и может быть использовано при создании охлаждаемых конструкций с большими удельными тепловыми потоками.

В настоящее время для охлаждения стенок теплонапряженных конструкций в основном применяется регенеративное охлаждение, заключающее в подаче охладителя по специальным пазам, выполненным между внутренней охлаждаемой и наружной силовой оболочками, скрепленными между собой по вершинам пазов тракта охлаждения.

Прочность тракта охлаждения в данном случае определяется прочностью паяных швов между внутренней и наружной оболочками из-за того, что прочность припоя ниже прочности материала оболочек. Для увеличения прочности паяного соединения необходимо увеличение площади соприкосновения контактируемых поверхностей. Увеличение толщины ребра нецелесообразно из-за того, что это ведет к уменьшению числа ребер и увеличению перепада давлений в тракте охлаждения.

Известен способ изготовления тракта охлаждения теплонапряженных конструкций, заключающийся в выполнении ребер на внешней поверхности внутренней оболочки и последующем соединении внутренней и внешней оболочек по вершинам ребер, например, при помощи пайки, с образованием каналов охлаждения (М.В. Добровольский и др. "Жидкостные ракетные двигатели. Основы проектирования", Москва, "Высшая школа", 1968 г., рис. 4.26.г., стр. 166-167 - прототип).

При данном способе изготовления предварительно изготавливают профилированные внутреннюю и наружную оболочки, причем наружный профиль внутренней оболочки эквидистантен внутреннему профилю 2наружной оболочки. Соединяемые профили оболочек отличаются друг от друга на толщину припоя. На наружной поверхности внутренней оболочки фрезеруются пазы. Затем на внутреннюю оболочку устанавливают припой, надевают наружную оболочку тракта охлаждения и производят пайку. Соединение оболочек происходит припоем по вершинам ребер.

При увеличении давления внутри тракта охлаждения внутренняя оболочка теряет устойчивость и вспучивается, особенно в цилиндрической части. Для увеличения прочности оболочек устанавливают бандажи, что ведет к ухудшению габаритно-массовых характеристик конструкции.

Известен способ изготовления тракта охлаждения теплонапряженных конструкций, заключающийся в получении токарной обработкой внутренней и наружной оболочек, выполнении ребер на внешней поверхности внутренней оболочки и последующем соединении внутренней и внешней оболочек по вершинам ребер при помощи пайки с образованием каналов охлаждения, при этом при фрезеровании пазов на наружной поверхности внутренней оболочки между ребрами оставляют перемычки, наружный профиль которых соответствует профилю оболочки, а в указанных перемычках выполняют сквозные осевые каналы для подачи охладителя (Патент РФ №2392479, МПК F×02К 9/64-прототип).

Указанный способ реализуется следующим образом.

Предварительно изготавливают профилированные внутреннюю и наружную оболочки, причем наружный профиль внутренней оболочки эквидистантен внутреннему профилю наружной оболочки. На наружной поверхности внутренней оболочки фрезеруются пазы. При фрезеровании пазов оставляют перемычки с образованием кольцевой поверхности. В указанных перемычках выполняют каналы для прохода охладителя. Наиболее технологично выполнение каналов при помощи электроэрозионной обработки с последующей электрохимической обработкой внутренней поверхности канала. Затем на внутреннюю оболочку устанавливают припой не только по поверхностям ребер, но и по кольцевым поверхностям, образованным перемычками, надевают наружную оболочку тракта охлаждения и производят пайку. Соединение оболочек происходит при помощи припоя не только по вершинам ребер, но и по кольцевым поверхностям перемычек, что позволяет увеличить устойчивость оболочек и прочность конструкции в целом.

Недостатками данного способа являются недостаточно высокая устойчивость внутренней оболочки, особенно в цилиндрической ее части, а также повышение сопротивления тракта за счет образования местных гидравлических сопротивлений в виде полых перемычек.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков и создание способа получения тракта охлаждения, конструкция которого позволяет повысить устойчивость и прочность внутренней и внешней оболочек.

Решение указанной задачи достигается тем, что в предложенном способе изготовления тракта охлаждения теплонапряженных конструкций, заключающемся в получении токарной обработкой внутренней и наружной оболочек, выполнении ребер на внешней поверхности внутренней оболочки и последующем соединении внутренней и внешней оболочек по вершинам ребер при помощи пайки с образованием каналов охлаждения, причем при фрезеровании пазов на наружной поверхности внутренней оболочки между ребрами оставляют перемычки, наружный профиль которых соответствует профилю оболочки, при этом в указанных перемычках выполняют сквозные осевые каналы для подачи охладителя, согласно изобретению, с помощью перемычек соединяют между собой группы ребер с выполненными между упомянутыми группами ребер с каждой стороны каналами охлаждения в месте расположения перемычек, при этом соседние перемычки расположены со смещением друг относительно друга на величину, равную ширине канала охлаждения в месте их расположения, причем ширину перемычек выполняют равной ширине канала охлаждения в месте расположения перемычек.

В варианте исполнения, группы ребер содержат по три ребра.

Конструкция тракта получается наиболее оптимальной и технологичной в случае, когда сквозные каналы выполняют электроэрозионным способом с последующей электрохимической обработкой поверхностей канала.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан продольный осевой разрез тракта, на фиг. 2 - поперечное сечение тракта, на фиг. 3 - часть тракта охлаждения с перемычками в аксонометрии.

Указанный способ реализуется следующим образом.

Предварительно изготавливают профилированные внутреннюю 1 и наружную 2 оболочки, причем наружный профиль внутренней оболочки выполняют эквидистантным внутреннему профилю наружной оболочки. На наружной поверхности внутренней оболочки 1 фрезеруются пазы 3 с образованием ребер 4. При фрезеровании пазов 3 оставляют перемычки 5 с образованием групп ребер 4, объединенных данными перемычками 5. В перемычках 5 выполняют каналы 6 для прохода охладителя. Между группами ребер 4 выполняют каналы 7.

Наиболее технологично выполнение каналов 6 при помощи электроэрозионной обработки с последующей электрохимической обработкой внутренней поверхности канала. Затем на внутреннюю оболочку устанавливают припой не только по поверхностям ребер, но и по кольцевым поверхностям, образованным перемычками 5, надевают наружную оболочку тракта охлаждения и производят пайку. Соединение оболочек происходит при помощи припоя не только по вершинам ребер, но и по кольцевым поверхностям перемычек 5, что позволяет увеличить устойчивость оболочек и прочность конструкции в целом.

Размещение перемычек 5 со смещением друг относительно друга позволяет уменьшить длину неподкрепленных участков тракта охлаждения и тем самым увеличить его устойчивость, а выполнение каналов, ширина которых равна ширине канала охлаждения в месте расположения перемычек, с каждой стороны группы ребер 4, позволит уменьшить гидравлическое сопротивление тракта. Повышенная устойчивость и прочность внутренней оболочки 1 позволяет увеличить давление в тракте охлаждения камеры и в самой камере, что в конечном итоге позволит повысить эффективность рабочего процесса.

Использование предложенного технического решения позволит повысить устойчивость внутренней оболочки и повысить прочность изделия в целом.

1. Способ изготовления тракта охлаждения теплонапряженных конструкций, заключающийся в получении токарной обработкой внутренней и наружной оболочек, выполнении ребер на внешней поверхности внутренней оболочки и последующем соединении внутренней и внешней оболочек по вершинам ребер при помощи пайки с образованием каналов охлаждения, причем при фрезеровании пазов на наружной поверхности внутренней оболочки между ребрами оставляют перемычки, наружный профиль которых соответствует профилю оболочки, при этом в указанных перемычках выполняют сквозные осевые каналы для подачи охладителя, отличающийся тем, что с помощью перемычек соединяют между собой группы ребер с выполненными между упомянутыми группами ребер с каждой стороны каналами охлаждения в месте расположения перемычек, при этом соседние перемычки расположены со смещением друг относительно друга на величину, равную ширине канала охлаждения в месте их расположения, причем ширину перемычек выполняют равной ширине канала охлаждения в месте расположения перемычек.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что группы ребер содержат по три ребра.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к авиационному двигателестроению и предназначено для прямоточных воздушно-реактивных двигателей. Прямоточный воздушно-реактивный двигатель на твердом горючем содержит воздухозаборник, газогенератор с зарядом твердого горючего в отдельном корпусе, камеру дожигания и сопло.

Изобретение относится к жидкостным ракетным двигателям (ЖРД) и может быть использовано при их огневой стендовой отработке для повышения надежности работы камеры сгорания.

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к двигателестроению, и может быть использовано при создании камер жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). ЖРД содержит камеру со смесительной головкой, турбонасосный агрегат, газогенератор, агрегаты питания и регулирования.

Изобретение относится к области ракетного двигателестроения при создании жидкостных ракетных двигателей, работающих на криогенных компонентах, преимущественно кислороде и водороде.

Изобретение относится к области ракетной техники может быть использовано при создании камер жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). Камера ЖРД содержит смесительную головку, внутреннюю профилированную оболочку, на внешней поверхности которой выполнены ребра тракта охлаждения, наружную профилированную оболочку, установленную на внутреннюю и скрепленную с ней по вершинам ребер тракта охлаждения, причем упомянутые оболочки и ребра образуют каналы охлаждения.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для создания потока перегретого водяного пара за счет сжигания водород-кислородной смеси в паровой среде. Может использоваться в ракетных двигателях, циклах комбинированных и паротурбинных энергетических установок.

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к способу изготовления сопла жидкостного ракетного двигателя оживальной формы. Сопло состоит из нескольких автономных трапецеидальных секторов оживальной формы, соединенных в осевом направлении.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для перегрева водяного пара при организации рабочего процесса паровых, парогазовых энергетических установок и газоперекачивающих агрегатов.

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при разработке и изготовлении сопел камер сгорания жидкостных ракетных двигателей (ЖРД).

Изобретение относится к области ракетной техники. Камера жидкостного ракетного двигателя содержит наружную и огневую оболочки с каналами охлаждения между ними, образованными двутавровыми проставками, на которых размещены турбулизаторы потока.

Изобретение относится к области ракетного двигателестроения и может быть использовано при создании жидкостных ракетных двигателей, работающих на криогенных компонентах, преимущественно кислороде и водороде. Кольцевая камера жидкостного ракетного двигателя содержит кольцевую смесительную головку, регенеративно охлаждаемые кольцевую камеру сгорания с тарельчатым соплом внешнего расширения и профилированным центральным телом, образованными профилированными внутренней и наружной оболочками, скрепленными между собой по ребрам тракта охлаждения, при этом между ребрами тракта охлаждения выполнены полые перемычки, соединяющие вершины ребер между собой, причем наружный профиль указанных перемычек соответствует профилю тракта охлаждения, при этом перемычки соединяют между собой группы ребер с выполненными, между упомянутыми группами ребер, с каждой стороны каналами охлаждения в месте расположения перемычек, при этом соседние перемычки расположены со смещением относительно друг друга на величину, равную ширине канала охлаждения в месте их расположения, при этом ширина перемычек равна ширине канала охлаждения в месте расположения перемычек. Группы ребер содержат по три ребра. Изобретение обеспечивает повышение устойчивости внутренней оболочки, увеличение давления в камере при минимальных габаритах. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к теплообменным аппаратам, и может быть использовано при создании охлаждаемых конструкций с большими удельными тепловыми потоками. Способ повышения прочности тракта охлаждения теплонапряженных конструкций, образованного путем скрепления профилированных внутренней и наружной оболочек по вершинам ребер, выполненных на внешней поверхности внутренней оболочки, заключается в увеличении поверхности под пайку путем выполнения между ребрами перемычек, наружный профиль которых соответствует профилю оболочки, при этом в указанных перемычках выполняют сквозные осевые каналы для подачи охладителя. Указанные перемычки выполняют таким образом, что при помощи их соединяют между собой группы ребер, содержащие предпочтительно по три ребра, причем между упомянутыми группами ребер, с каждой их стороны, выполняют каналы, ширина которых равна ширине канала охлаждения в месте расположения перемычек. Соседние перемычки располагают со смещением относительно друг друга на величину, равную ширине канала охлаждения в месте их расположения, при этом ширину перемычек выполняют равной ширине канала охлаждения в месте расположения перемычек. 3 ил.

Изобретение относится к области реактивных двигательных установок, а более конкретно к реактивной двигательной установке (1), в которой первый топливный контур (6) для подачи первого компонента топлива в основной двигатель (4) содержит отвод (13), расположенный ниже по потоку от насоса (8b) первого турбонасоса (8) и проходящий через первый регенеративный теплообменник (10) и турбину (8a) первого турбонасоса (8), а второй топливный контур (7) для подачи второго компонента топлива в основной двигатель (4) содержит отвод, расположенный ниже по потоку от насоса (9b) второго турбонасоса (9) и проходящий через второй регенеративный теплообменник (11) и турбину (9a) второго турбонасоса (9). Установка (1) дополнительно содержит по меньшей мере один вторичный двигатель (15), подсоединенный ниже по потоку от турбин (8a, 9a) первого и второго турбонасосов (8, 9). Изобретение обеспечивает повышение мощности двигателя. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области ракетного двигателестроения и может быть использовано при создании безгазогенераторных жидкостных ракетных двигателей (ЖРД), работающих на криогенных компонентах топлива. Камера ЖРД содержит регенеративно охлаждаемую камеру сгорания с критическим сечением и соплом, смесительную головку, включающую в себя блок подачи окислителя, блок подачи горючего, блок огневого днища, при этом в указанных блоках по концентрическим окружностям установлены соосно-струйные форсунки, причем во внутренней полости камеры сгорания расположены теплообменные элементы, выполненные в виде трубок Фильда, у которых вход наружной трубки и выход внутренней трубки соединены с полостями блока огневого днища, при этом одна из его полостей сообщается с трактом охлаждения камеры сгорания, в варианте исполнения на внешней поверхности трубок Фильда выполнены ребра. Изобретение обеспечивает повышение давления в камере ЖРД за счет улучшения условий теплообмена между продуктами сгорания топлива и компонентом топлива, используемого для привода турбин турбонасосных агрегатов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к жидкостным ракетным двигателям. В камере сгорания жидкостного ракетного двигателя, содержащей наружную стальную оболочку и внутреннюю оболочку из медного сплава с размещенными в ней каналами охлаждающего тракта с турбулизирующими выступающими элементами на поверхностях каждого из каналов, минимально удаленных от продольной оси оболочки, согласно изобретению каналы охлаждающего тракта, размещенные в толщине внутренней оболочки, сформированной по аддитивной технологии методом селективного лазерного сплавления, выполнены закрытыми, и дополнительно на поверхностях каждого из каналов, максимально удаленных от продольной оси оболочки, также выполнены турбулизирующие выступающие элементы в форме треугольника, большая из сторон которого обращена к входу канала, а меньшая - к выходу канала. Изобретение обеспечивает повышение эффективности охлаждающего тракта камеры сгорания ЖРД, а также снижение длительности и стоимости изготовления внутренней оболочки камеры сгорания. 6 ил.

Изобретение относится к жидкостным ракетным двигателям, работающим по безгенераторной схеме. Камера сгорания ЖРД, работающего по безгенераторной схеме, содержащая магистрали подвода горючего и окислителя, блок камеры со сверхзвуковым соплом, при этом камера сгорания выполнена кольцевой формы, параллельно блоку камеры жестко соединена наружным выпуклым и внутренним изогнутым корпусами поворотного устройства с блоком камеры и сверхзвуковым соплом, и тракт охлаждения кольцевой камеры сгорания соединяется трактом охлаждения в изогнутом внутреннем корпусе поворотного устройства с трактом охлаждения блока камеры со сверхзвуковым соплом, а трактом охлаждения в наружном выпуклом днище и магистралью тракт охлаждения кольцевой камеры соединяется с магистралью на выходе из сверхзвукового сопла. Изобретение обеспечивает уменьшение линейного размера двигателя, получение дополнительного набора тепла для повышения энергетических характеристик двигателя и снижает в охлаждающем тракте двигателя гидравлическое сопротивление. 3 ил.

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к теплообменным аппаратам, и может быть использовано при создании охлаждаемых конструкций с большими удельными тепловыми потоками. Способ изготовления тракта охлаждения теплонапряженных конструкций, заключающийся в получении токарной обработкой внутренней и наружной оболочек, выполнении ребер на внешней поверхности внутренней оболочки и последующем соединении внутренней и внешней оболочек по вершинам ребер при помощи пайки с образованием каналов охлаждения, причем при фрезеровании пазов на наружной поверхности внутренней оболочки между ребрами оставляют перемычки, наружный профиль которых соответствует профилю оболочки, при этом в указанных перемычках выполняют сквозные осевые каналы для подачи охладителя, отличающийся тем, что с помощью перемычек соединяют между собой группы ребер с выполненными между упомянутыми группами ребер с каждой стороны каналами охлаждения в месте расположения перемычек, при этом соседние перемычки расположены со смещением друг относительно друга на величину, равную ширине канала охлаждения в месте их расположения, причем ширину перемычек выполняют равной ширине канала охлаждения в месте расположения перемычек. Группы ребер содержат по три ребра. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх