[发明专利]一种高温冷却器圆形截面壳体结构及其设计方法

权利要求书

1.一种高温冷却器圆形截面壳体结构，其特征在于：所述高温冷却器圆形截面壳体结构包括壳体内筒(1)、壳体外筒(2)、塞焊加强体(3)以及壳体冷却介质(4)；

所述壳体内筒(1)内侧与热流体接触，外侧与壳体冷却介质(4)接触；

所述壳体外筒(2)内侧与壳体冷却介质(4)接触，外侧与外界环境接触；

所述壳体内筒(1)与壳体外筒(2)通过塞焊加强体(3)连接为一体；

所述壳体内筒(1)外壁焊接有连接环(5)，连接环(5)开设有孔，塞焊加强体(3 )穿过壳体外筒(2)插入连接环(5)上的孔，塞焊加强体(3)插入连接环(5)一端开设有锥面(31)，锥面(31)母线与塞焊加强体(3)侧边夹角为20度，锥面(31)外插接有铝环(6)，铝环(6)外端面与连接环(5)抵接。

2.根据权利要求1所述的一种高温冷却器圆形截面壳体结构，其特征在于：所述壳体内筒(1)内侧承受来自热流体的压力，所述壳体内筒(1)外侧承受壳体冷却介质(4)的压力。

3.根据权利要求1所述的一种高温冷却器圆形截面壳体结构，其特征在于：所述壳体外筒(2)内侧承受来自壳体冷却介质(4)的压力，所述壳体外筒(2)外侧承受外界环境压力。

4.根据权利要求1所述的一种高温冷却器圆形截面壳体结构，其特征在于：在所述壳体外筒(2)上打孔，通过塞焊加强体(3)将壳体内筒(1)外侧与壳体外筒(2)内侧焊接在一起。

5.根据权利要求1所述的一种高温冷却器圆形截面壳体结构，其特征在于：所述壳体内筒(1)和壳体外筒(2)均采用薄壁结构。

6.根据权利要求1所述的一种高温冷却器圆形截面壳体结构，其特征在于：所述塞焊加强体(3)在壳体内筒(1)和壳体外筒(2)薄壁条件下满足壳体的刚度和强度要求。

7.根据权利要求1所述的一种高温冷却器圆形截面壳体结构，其特征在于：塞焊加强体(3)位于壳体外筒(2)内的部分外套接有铁环(7)，铁环(7)为圆台状环，铁环(7)嵌入壳体外筒(2)内。

8.一种高温冷却器圆形截面壳体结构设计方法，其特征在于，所述设计方法包含如下步骤：

根据工作环境下壳体结构的受力情况和壳体内筒内侧可能达到的最高温度参数选定壳体材料；

根据壳体结构受力情况，并考虑壳体材料受热情况，初步确定壳体结构采用夹层水冷的结构型式以及壳体内筒和壳体外筒壁厚，通过传热计算确定壳体结构维持在许用温度下的冷却水用量和冷却效果；

根据初步确定的壳体结构的强度和刚度分析结果，选择采用塞焊加强设计的型式，以板材最小厚度为目标函数，进一步优化分析，减小选用板材的厚度，降低金属的壳体结构和材料用量；

根据已经优化确定的壳体结构冷却设计型式，通过强度和刚度设计校核设计结果直至结构定型；

根据设计数据切割制作壳体内筒和壳体外筒的板材，并在壳体内筒上焊接连接环，之后在壳体外筒与连接环上开孔，之后将板材卷制成圆筒；

将壳体外筒套在壳体内筒外，并将壳体外筒和壳体内筒一端插接在开设有两个圆形槽的底座，使壳体外筒与壳体内筒轴线重合；

将插接上铝环的塞焊加强体插入连接环上的孔内，再将铁环插入壳体外筒内，之后进行焊接；

最后利用砂轮将塞焊加强体突出壳体外筒的部分及焊点突出壳体外筒的部分打磨掉，保证壳体外筒外壁光滑。