阅读说明：本技术 一种耐高温高压的四通混合室 (High-temperature and high-pressure resistant four-way mixing chamber ) 是由 闫宪翔 于 2019-10-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种耐高温高压的四通混合室,属于航天气动热试验电弧加热器技术领域；包括1个出口法兰、内套、上外壳、3个入口法兰和下外壳；内套为十字形对称管状结构；内套设置有4个端口；上外壳为与内套形状对应的壳体结构；上外壳套装在内套的上半表面；下外壳为与内套形状对应的壳体结构；下外壳套装在内套的下半表面；上外壳与下外壳形成对内套的封闭包覆；出口法兰套装设置在内套其中1个端口处；且出口法兰套装在上外壳和下外壳的外壁；3个入口法兰分别设置在内套其余3个端口处；且每个入口法兰均套装在内套端口对应的上外壳、下外壳的外壁；本发明能同时连接两台或三台大功率电弧加热器,解决大功率自由射流试验台的运行问题。(The invention relates to a high-temperature and high-pressure resistant four-way mixing chamber, belonging to the technical field of an arc heater for an aerospace aerodynamic thermal test; comprises 1 outlet flange, an inner sleeve, an upper shell, 3 inlet flanges and a lower shell; the inner sleeve is of a cross-shaped symmetrical tubular structure; the inner sleeve is provided with 4 ports; the upper shell is a shell structure corresponding to the shape of the inner sleeve; the upper outer shell is sleeved on the upper half surface of the inner sleeve; the lower shell is a shell structure corresponding to the shape of the inner sleeve; the lower outer shell is sleeved on the lower half surface of the inner sleeve; the upper shell and the lower shell form closed coating of the inner sleeve; the outlet flange is sleeved at 1 port of the inner sleeve; and the outlet flange is sleeved on the outer walls of the upper shell and the lower shell; 3 inlet flanges are respectively arranged at the other 3 ports of the inner sleeve; each inlet flange is sleeved on the outer walls of the upper outer shell and the lower outer shell corresponding to the port of the inner sleeve; the invention can simultaneously connect two or three high-power arc heaters, and solves the operation problem of the high-power free jet test bed.)

一种耐高温高压的四通混合室

技术领域

本发明属于航天气动热试验电弧加热器技术领域，涉及一种耐高温高压的四通混合室。

背景技术

70MW自由射流试验台的建设，是为形成舵翼、裙摆天线罩等复杂外形结构件的热防护试验能力，满足新型高超声速飞行器低空飞行地面防热考核试验的需要。

由于单台70MW电弧加热器的技术还不够成熟，目前采用的是两台35MW电弧加热器的并联组合运行，这就需要一个能将两台大功率(35MW)电弧加热器连接、组合起来，并能保证它们同时稳定运行的连接部件。目前只采用了两台电弧加热器并联的使用方式，并没有相关设计一个集成两台电弧加热器的连接件，实现将多余2台的电弧加热器串通起来共同使用。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种耐高温高压的四通混合室，能同时连接两台或三台大功率电弧加热器，解决大功率自由射流试验台的运行问题。

本发明解决技术的方案是：

一种耐高温高压的四通混合室，包括1个出口法兰、内套、上外壳、3个入口法兰和下外壳；其中，内套为十字形对称管状结构；内套设置有4个端口；上外壳为与内套形状对应的壳体结构；上外壳套装在内套的上半表面；下外壳为与内套形状对应的壳体结构；下外壳套装在内套的下半表面；上外壳与下外壳形成对内套的封闭包覆；出口法兰套装设置在内套其中1个端口处；且出口法兰套装在上外壳和下外壳的外壁；3个入口法兰分别设置在内套其余3个端口处；且每个入口法兰均套装在内套端口对应的上外壳、下外壳的外壁；出口法兰与外部喷管对接；每个入口法兰均与1个外部电弧加热器对接。

在上述的一种耐高温高压的四通混合室，四通混合室还包括12个接管嘴；接管嘴为轴向竖直方向的管道结构；其中，出口法兰的外壁设置有3个接管嘴；每个入口法兰的外壁分别设置有3个接管嘴。

在上述的一种耐高温高压的四通混合室，所述出口法兰的顶部中部设置有1个接管嘴；出口法兰的底部对称设置有2个接管嘴；出口法兰相对的入口法兰，顶部中部设置有有1个接管嘴；底部对称设置有2个接管嘴；其余2个入口法兰，均为顶部对称设置有2个接管嘴；底部中部设置有1个接管嘴。

在上述的一种耐高温高压的四通混合室，所述内套外壁与上外壳内壁之间留有冷却水槽；12个接管嘴均与冷却水槽连通。

在上述的一种耐高温高压的四通混合室，所述出口法兰对应的3个接管嘴均为进水口；出口法兰相对的入口法兰对应的3个接管嘴均为进水口；其余2个入口法兰对应的3个接管嘴均为出水口；冷却介质依次通过进水口、冷却水槽，从出水口流出，实现散热。

在上述的一种耐高温高压的四通混合室，所述冷却介质为通软化去离子的高压水。

在上述的一种耐高温高压的四通混合室，所述十字形内套的管道内壁直径为90-110mm；管道壁厚为3-7mm；冷却水槽截面为矩形结构；水槽宽度为3-6mm；深度为3-4mm；十字形内套的拐角处为圆角连接；圆角半径为15-20mm。

在上述的一种耐高温高压的四通混合室，所述四通混合室的工作过程为：

3个外部电弧加热器通过3个入口法兰端向内套发射高温高压等离子，高温高压等离子经内套后，从出口法兰端流出实现对外部喷管加热；同时将冷却介质经过12个接管嘴和冷却水槽实现对内套进行冷却。

在上述的一种耐高温高压的四通混合室，所述内套在上外壳和下外壳组成的包覆壳体下，承受冲击载荷不小于2kN·m。

在上述的一种耐高温高压的四通混合室，所述接管嘴(5)的直径为25mm；进水口的接管嘴(5)的水流速度为25-35m/s；实现散热能力不低于26MW/m²。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明提出的耐高温高压的四通混合室采用“十”字型结构，根据不同需求能连接两台或三台大功率电弧加热器，实现大功率加热器的组合运行；

(2)本发明的耐高温高压的四通混合室结构紧凑，外形尺寸小，占用空间小，便于安装；

(3)本发明的耐高温高压的四通混合室结构简单，坚固耐用，冷却好，性能全面优于市面同类产品。

附图说明

图1为本发明四通混合室俯视图；

图2为本发明四通混合室侧视图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步阐述。

本发明提供一种耐高温高压的四通混合室，真空钎焊技术，内套2为十字型结构，能同时连接两台或三台大功率电弧加热器，解决大功率自由射流试验台的运行问题。如图1所示，具体包括1个出口法兰1、内套2、上外壳3、3个入口法兰4和下外壳6；其中，内套2为十字形对称管状结构；内套2设置有4个端口；上外壳3为与内套2形状对应的壳体结构；上外壳3套装在内套2的上半表面；下外壳6为与内套2形状对应的壳体结构；下外壳6套装在内套2的下半表面；上外壳3与下外壳6形成对内套2的封闭包覆；出口法兰1套装设置在内套2其中1个端口处；且出口法兰1套装在上外壳3和下外壳6的外壁；3个入口法兰4分别设置在内套2其余3个端口处；且每个入口法兰4均套装在内套2端口对应的上外壳3、下外壳6的外壁；出口法兰1与外部喷管对接；每个入口法兰4均与1个外部电弧加热器对接。一个出口法兰1和三个入口法兰4分别安装在内套1的四个端面，作连接和进出水用。内套2和上下外壳间通软化、去离子的高压水实现冷却。

如图2所示，四通混合室还包括12个接管嘴5；接管嘴5为轴向竖直方向的管道结构；接管嘴5的直径为25mm。其中，出口法兰1的外壁设置有3个接管嘴5；每个入口法兰4的外壁分别设置有3个接管嘴5。接管嘴5的具体分布形式为：出口法兰1的顶部中部设置有1个接管嘴5；出口法兰1的底部对称设置有2个接管嘴5；出口法兰1相对的入口法兰4，顶部中部设置有有1个接管嘴5；底部对称设置有2个接管嘴5；其余2个入口法兰4，均为顶部对称设置有2个接管嘴5；底部中部设置有1个接管嘴5。内套2在上外壳3和下外壳6组成的包覆壳体下，承受冲击载荷不小于2kN·m。十字形内套2的管道内壁直径为90-110mm；管道壁厚为3-7mm；冷却水槽截面为矩形结构；水槽宽度为3-6mm；深度为3-4mm；十字形内套2的拐角处为圆角连接；圆角半径为15-20mm。

内套2外壁与上外壳3内壁之间留有冷却水槽7；12个接管嘴5均与冷却水槽7连通。出口法兰1对应的3个接管嘴5均为进水口；出口法兰1相对的入口法兰4对应的3个接管嘴5均为进水口；其余2个入口法兰4对应的3个接管嘴5均为出水口；冷却介质依次通过进水口、冷却水槽7，从出水口流出，实现散热。冷却介质为通软化去离子的高压水。

四通混合室的工作过程为：

3个外部电弧加热器通过3个入口法兰4端向内套2发射高温高压等离子，高温高压等离子经内套2后，从出口法兰1端流出实现对外部喷管加热；同时将冷却介质经过12个接管嘴5和冷却水槽7实现对内套2进行冷却。进水口的接管嘴5的水流速度为25-35m/s；实现散热能力不低于26MW/m²。

耐高温高压的四通混合室采用“十”字型结构，根据不同需求能连接两台或三台大功率电弧加热器，实现大功率加热器的组合运行；且四通混合室结构紧凑，外形尺寸小，占用空间小，便于安装；坚固耐用，冷却好，性能全面优于市面同类产品。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。