[发明专利]一种风洞加热段的壳体冷却结构及其制造方法

说明书

本发明涉及高超声速低密度地面试验设备技术领域，尤其涉及一种风洞加热段的壳体冷却结构及其制造方法，壳体冷却结构通过夹水套与内壳交错连接，在其轴向设置多个销杆，夹水套和销杆的热膨胀系数均小于内壳的热膨胀系数，在提供有效冷却的同时，还能够加强内壳的结构，有效避免在使用过程中内壳发生变形或径向收缩，从而避免因内壳变形而导致密封失效漏水的问题发生。制造方法通过先整体加工夹水套，将其切开再加工内侧半环形槽，并将夹水套与内壳装配后再加工销杆通道，不但便于各部件的加工和装配，并且能够有效保证其加工和装配精度。

技术领域

本发明实施例涉及高超声速低密度地面试验设备技术领域，尤其涉及一种风洞加热段的壳体冷却结构及其制造方法。

背景技术

高超声速低密度风洞是研究稀薄气体动力学的一种工具，模拟距离地面60km～100km不同高空试验环境，前室(加热段)气体模拟总温最高可以达到3000K，因此该设备加热气体的内流道内壳通常采用换热效率高的材料，并通过高压冷却水来有效保护内壳不被烧蚀。

目前，为了增加内壳的水冷保护效果，通常会采取在内壳水流道一侧加工多道水槽的形式来增加高压冷却水的换热面积，而内壳壁面厚度会影响内壳整体的换热效率，同时带水槽壁面也会接降低内壳的整体结构强度。内壳长时间处于高温、高压的使用环境中，在热胀冷缩作用下，内壳会发生尺寸缩小的现象，从而会出现变形导致密封失效漏水的现象。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的一个目的是提供一种风洞加热段的壳体冷却结构，解决其现有风洞加热段的壳体冷却结构易出现因内壳变形而导致密封失效漏水的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，在第一方面本发明实施例提供了一种风洞加热段的壳体冷却结构，其第一种实现方式中，风洞加热段的壳体冷却结构强化包括外壳、内壳和夹水套，其中，外壳的一侧设有进水口，在其相对的另一侧设有出水口。内壳的两端分别具有一环形径向凸起，在内壳外侧且位于两个环形径向凸起之间的部分设有多个外环形槽，多个外环形槽沿内壳的轴向间隔分布，内壳上设有多个内壳销孔，多个内壳销孔呈圆周分布，且每个内壳销孔均从其中一个环形径向凸起穿过多个外环形槽的槽壁至距离该环形径向凸起最远的外环形槽。夹水套包括两个结构对称的半筒部，每个半筒部的内侧面设有多个半环形槽，半环形槽沿夹水套的轴向间隔分布，每个半筒部上设有多个沿轴向贯穿半筒部的夹水套销孔。夹水套位于两个环形径向凸起之间，其中，两个半筒部同轴对称的设置在内壳的外侧，且两个半筒部在内壳的上部和下部均具有间隔，位于上部的间隔为进水通道，位于下部的间隔为出水通道。每个半环形槽内均容纳有一外环形槽的槽壁，外环形槽的槽壁与半环形槽紧配，每个外环形槽内均容纳有半环形槽的槽壁，且半环形槽的槽壁在内壳的轴向上与外环形槽紧配，在内壳的径向上与外环形槽的槽底间隔设置，形成冷却通道，多个夹水套销孔分别与多个内壳销孔同轴，形成多个销杆通道，在每个销杆通道内紧配设置一销杆。外壳套设在内壳和夹水套的外侧，进水口与进水通道连通，进水通道与冷却通道连通，冷却通道与出水通道连通，出水通道与出水口连通。销杆和夹水套的热膨胀系数均小于内壳的热膨胀系数。

该壳体冷却结构在使用时能够有效对内壳进行冷却，并且通过夹水套与内壳交错连接，在其轴向设置多个销杆，夹水套和销杆的热膨胀系数均小于内壳的热膨胀系数，能够加强内壳的结构，有效避免在使用过程中，内壳发生变形或径向收缩，从而避免因内壳变形而导致密封失效漏水的问题发生。

结合第一方面第一种实现方式，在本发明的第一方面的第二种实现方式中，内壳采用紫铜制成，销杆和夹水套均采用不锈钢制成。

结合第一方面第一种实现方式或第二种实现方式，在本发明的第一方面的第三种实现方式中，在外壳的轴向上间隔设有多个进水口，在其相对的另一侧沿轴向设有多个出水口。