Тракт охлаждения теплонапряженных конструкций
Владельцы патента RU 2391615:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к теплообменным аппаратам, и может быть использовано при создании охлаждаемых конструкций с большими удельными тепловыми потоками. Тракт охлаждения теплонапряженных конструкций содержит 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. Между ребрами тракта охлаждения выполнены полые перемычки, соединяющие вершины ребер между собой. Для повышения устойчивости оболочек перемычки соединяют вершины всех ребер между собой с образованием единой кольцевой поверхности. Для улучшения условий теплосъема на внутренней огневой поверхности внутренней оболочки выполнены продольные ребра. Техническим результатом изобретения является создание тракта охлаждения, конструкция которого позволяет повысить устойчивость и прочность внутренней и внешней оболочек. 2 з.п. ф-лы, 2 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, заключающееся 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.
Как правило, 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 тракт охлаждения теплонапряженных конструкций, содержащий 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 (М.В.Добровольский и др. " Жидкостные ракетные двигатели. Основы проектирования", М.: Высшая школа, 1968 г., рис.4.26. г., стр.166-167 - прототип).
Охладитель подается в тракт охлаждения, движется по пазам между ребрами и охлаждает огневую поверхность внутренней профилированной оболочки. За счет соединения оболочек между собой только по вершинам ребер при увеличении давления в тракте охлаждения не обеспечивается прочность и устойчивость внутренней оболочки, что ведет к потере работоспособности конструкции в целом.
Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков и создание тракта охлаждения, конструкция которого позволяет повысить устойчивость и прочность внутренней и внешней оболочек.
Решение указанной задачи достигается тем, что в предложенном тракте охлаждения теплонапряженных конструкций, содержащем 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, согласно изобретению между ребрами тракта охлаждения выполнены полые перемычки, соединяющие вершины ребер между собой.
Для оптимизации условий работы внутренней оболочки перемычки выполнены таким образом, что они соединяют вершины двух смежных ребер между собой. Такое расположение перемычек позволяет получить дополнительные места контакта между внутренней и наружной оболочками, что приводит к уменьшению длины неподкрепленных участков тракта.
Наиболее оптимальные условия для работы тракта достигаются в случае, когда перемычки соединяют вершины всех ребер между собой с образованием единой кольцевой поверхности, наружный профиль которой эквидистантен внутреннему профилю наружной оболочки в месте контакта с наружной поверхностью внутренней оболочки.
В этом случае кольцевые поверхности перемычек образуют дополнительные бандажи жесткости, которые увеличивают устойчивость оболочки при воздействии на нее давления охладителя в пазах тракта охлаждения. Кроме этого кольцевая поверхность перемычки позволяет увеличить площадь поверхности под пайку без увеличения толщины ребра и увеличения перепада давления в тракте, уменьшить в несколько раз длину неподкрепленной части ребра за счет образования дополнительных опор.
Для увеличения поверхности теплосъема на огневой поверхности внутренней оболочки могут быть выполнены продольные пазы.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан продольный осевой разрез тракта, на фиг.2 - часть тракта охлаждения с перемычками в аксонометрии.
Тракт охлаждения содержит внутреннюю профилированную оболочку 1, на внешней поверхности которой выполнены ребра 2 тракта охлаждения 3. Между ребрами 2 тракта охлаждения 3 выполнены полые перемычки 4, соединяющие вершины ребер между собой. На внутреннюю профилированную оболочку 2 установлена наружная профилированная оболочка 5 при помощи пайки по вершинам ребер 2 и полым перемычкам 4. На внутренней поверхности оболочки 1 выполнены продольные ребра 6.
Предложенное устройство работает следующим образом.
Охладитель подается в тракт охлаждения 3, движется по пазам между ребрами 2 и охлаждает огневую поверхность внутренней профилированной оболочки 1. За счет соединения оболочек между собой не только по вершинам ребер 2, но и по дополнительным поверхностям полых перемычек 4, происходит увеличение устойчивости и прочности внутренней оболочки 1. Повышенная устойчивость и прочность внутренней оболочки 1 позволяет увеличить давление в тракте охлаждения изделия и внутри самого изделия, что, в конечном итоге, позволяет повысить эффективность рабочего процесса.
Для увеличения поверхности теплосъема на огневой поверхности внутренней оболочки 1 выполнены продольные ребра 6.
Использование предложенного технического решения позволит повысить устойчивость внутренней оболочки и повысить прочность изделия в целом.
1. Тракт охлаждения теплонапряженных конструкций, содержащий 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, отличающийся тем, что между ребрами тракта охлаждения выполнены полые перемычки, соединяющие вершины ребер между собой.
2. Тракт охлаждения теплонапряженных конструкций по п.1, отличающийся тем, что перемычки соединяют вершины всех ребер между собой с образованием единой кольцевой поверхности.
3. Тракт охлаждения теплонапряженных конструкций по п.1, отличающийся тем, что на внутренней огневой поверхности внутренней оболочки выполнены продольные ребра.
