Тракт охлаждения теплонапряженных конструкций
Владельцы патента RU 2561222:
Федеральное государственное бюджетное 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, причем упомянутые оболочки и ребра образуют каналы охлаждения. Между ребрами тракта охлаждения выполнены полые перемычки, соединяющие вершины ребер между собой. Перемычки выполнены таким образом, что соединяют между собой группы ребер, содержащие предпочтительно по три ребра, причем между упомянутыми группами ребер, с каждой их стороны, выполнен канал, ширина которых равна ширине канала охлаждения в месте расположения перемычек. 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. Технический результат - повышение устойчивости и прочности внутренней и внешней оболочек конструкции. 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", Москва, "Высшая школа", 1968 г., рис. 4.26.г., стр. 166-167).
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.
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, при этом между ребрами тракта охлаждения выполнены полые перемычки, соединяющие вершины ребер между собой (патент РФ №2391615, МПК F28F 3/02, F28D 1/02 - прототип).
Указанный тракт охлаждения теплонапряженных конструкций работает следующим образом.
Охладитель подается в тракт охлаждения, движется по пазам между ребрами и охлаждает огневую поверхность внутренней профилированной оболочки. За счет соединения оболочек между собой не только по вершинам ребер, но и по дополнительным поверхностям полых перемычек происходит увеличение устойчивости и прочности внутренней оболочки. Повышенная устойчивость и прочность внутренней оболочки позволяют увеличить давление в тракте охлаждения изделия и внутри самого изделия, что в конечном итоге позволяет повысить эффективность рабочего процесса.
Недостатками указанного решения является то, что в тракте образуются достаточно длинные неподкрепленные участки, что приводит к снижению прочности тракта. Кроме этого, выполнение перемычек в виде сплошного пояса приводит к местному увеличению сопротивления тракта в месте их расположения.
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, причем упомянутые оболочки и ребра образуют каналы охлаждения, при этом между ребрами тракта охлаждения выполнены полые перемычки, соединяющие вершины ребер между собой, согласно изобретению указанные перемычки выполнены таким образом, что соединяют между собой группы ребер, содержащие, как минимум, по три ребра, причем между упомянутыми группами ребер, с каждой их стороны, выполнен канал, ширина которых равна ширине канала 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.
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 трех ребер между собой. На внутреннюю профилированную оболочку А установлена наружная профилированная оболочка 5 при помощи пайки по вершинам ребер 2 и полым перемычкам 4. Между группами ребер 2, объединенных полыми перемычками 4, выполнены каналы 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 позволяют увеличить давление в тракте охлаждения изделия и внутри самого изделия, что в конечном итоге позволяет повысить эффективность рабочего процесса.
Для улучшения условий охлаждения и снижения гидравлического сопротивления тракта между группами ребер 2 выполнены продольные каналы 6.
Использование предложенного технического решения позволит повысить устойчивость внутренней оболочки и повысить прочность изделия в целом.
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, причем упомянутые оболочки и ребра образуют каналы охлаждения, при этом между ребрами тракта охлаждения выполнены полые перемычки, соединяющие вершины ребер между собой, отличающийся тем, что указанные перемычки выполнены таким образом, что соединяют между собой группы ребер, содержащие предпочтительно по три ребра, причем между упомянутыми группами ребер, с каждой их стороны, выполнен канал, ширина которых равна ширине канала 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.
