CN102514713B - 一种单向槽道串联式端框制冷装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单向槽道串联式端框制冷装置，属于低温制冷领域。所述装置包括框体、排液出气口、冷却剂进液口、冷却剂槽道；其外形可以根据需要设计为任意形状，所述框体为分层结构，层数为2～6，各层之间焊接在一起，并在相应位置开孔使各层串联，框体中每层均刻有冷却剂槽道，其中第一层冷却剂槽道在反面开口朝下，其余各层冷却剂槽道均在正面开口朝上，第一层和第二层焊接时中间有夹片，使两层的冷却剂槽道隔开；框体外边缘有螺孔；排液出气口、冷却剂进液口与框体焊接在一起，冷却剂槽道一端与冷却剂进液口联通，另一端与排液出气口联通。该装置能有效实现光学窗口的制冷，具有冷却温度低、效果好、使用方便、实用等优点。

Description

一种单向槽道串联式端框制冷装置

技术领域

本发明涉及一种单向槽道串联式端框制冷装置，属于低温制冷领域。

背景技术

飞行器在大气层中高速飞行时，由于其某些特定功能的需求，必须满足其光学窗口的有效降温及冷却。当前的制冷技术方法主要有气膜冷却及光学窗口玻璃内冷两种方法，然而上述两种制冷方法技术难度大，成本要求高，且严重干扰飞行器光学窗口正常工作。考虑到技术难点及技术实施成本，迫切需要研制一种冷却效果好、使用方便、成本低廉、能够全面冷却端框的制冷装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单向槽道串联式端框制冷装置，所述装置利用槽道内冷却剂的蒸发潜热吸收光学窗口传递给端框的大量热量，从而有效实现光学窗口的制冷，具有冷却温度低、效果好、使用方便、实用等优点。

本发明的目的由以下技术方案实现：

一种单向槽道串联式端框制冷装置，所述装置包括框体、排液出气口、冷却剂进液口、冷却剂槽道；其外形可以根据需要设计为任意形状，所述框体为外边缘有螺孔的分层结构，框体中每层均刻有开口回字形冷却剂槽道，其中上边第一层冷却剂槽道在反面开口朝下，其余各层冷却剂槽道均在正面开口朝上，各层之间焊接在一起，并使冷却剂槽道密封，形成回字形密封管路；第一层和第二层焊接时中间有夹片，使两层的冷却剂槽道隔开，分别形成两层管路；冷却剂槽道回字形开口处作为排液出气口和冷却剂进液口的安装空间，排液出气口、冷却剂进液口与框体焊接在一起；框体上一侧设有一个实心箱体结构，内部刻有两个竖直槽道，一个槽道连接冷却剂进液口和第一层管路，另一个槽道连接排液出气口和最底层管路，这两个槽道视为冷却剂进液口导管和排液出气口导管。其中排液出气口导管的高度高于冷却剂进液口导管的高度，且排液出气口导管与冷却剂进液口导管之间的间隙尽可能小；

设第一层管路为A，第二层管路为B，第三层管路为C；其中A管路的一端与冷却剂进液口联通，另一端靠近排液出气口，并通过竖直通道D与B管路靠近排液出气口的一端联通，B管路的另一端位于冷却剂进液口的正下方，通过竖直通道E与C管路的一端联通，C管路的另一端与排液出气口联通，由此形成冷却剂进液口→A→D→B→E→C→排液出气口单项串联管路；

所述框体中分层结构的层数为2～6层；

本发明所述装置的冷却原理：通过冷却剂进液口向框体内部冷却剂槽道加注足量压力为2MPa的冷却剂，由于框体内冷却剂槽道加大了冷却剂与框体换热面积，加上其内部冷却剂槽道为单向串联结构，使得冷却剂与框体充分换热，使框体温度下降。当框体温度降至设定范围内时，封闭冷却剂加注口，多余的气液即可通过排液出气口排于装置之外。利用冷却剂槽道的结构特征限制冷却剂流向及流量，结合热传导现象使得冷却剂能充分与框体冷却剂槽道内壁接触，利用冷却剂的蒸发潜热所吸收的大量热量，从而有效实现框体表面的降温，最终冷却光学窗口，实现飞行器在大气层中飞行时光学窗口的特定功能。

有益效果

(1)本发明的单向槽道串联式端框制冷装置采用了冷却剂槽道对冷却剂的限向、限流和增大换热面积的方法实现了框体表面大幅度制冷和降温，避免了使用气膜冷却方法带来的湍流扰动所产生的严重的气动光学效应问题，也避免了光学窗口玻璃内冷方法带来的在光学玻璃上刻冷却剂槽道降低玻璃强度的问题；

(2)本发明的单向槽道串联式端框制冷装置采用开式制冷方法，没有功耗及电源供给问题，节约了宝贵的能源；

(3)本发明的单向槽道串联式端框制冷装置技术成本相对较低，结构简便，重量轻，易于装配，同时可以有效实现光学窗口制冷和降温；

(3)本发明的单向槽道串联式端框制冷装置可根据光学窗口具体尺寸及其制冷要求，本实用新型可以调整和确定制冷装置的相关技术参数，适用性强；

(4)通过试验证明，本发明的单向槽道串联式端框制冷装置能够在地面满足光学窗口不同制冷温度的要求且温度稳定性好，而且通过对框体温度的控制，很容易控制制冷剂流量，从而实现端框表面温度的自动控制。

附图说明

图1为本发明的单向槽道串联式端框制冷装置结构示意图；

图2为冷却剂槽道结构示意图；

图3为第一层冷却剂槽道结构示意图；

图4为第二层冷却剂槽道结构示意图；

图5为第三层冷却剂槽道结构示意图；

图中：1-框体、2-排液出气口、3-冷却剂进液口、4-冷却剂槽道。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来详述本发明，但不限于此。

实施例1

如图1所示，一种单向槽道串联式端框制冷装置，所述装置包括框体1、排液出气口2、冷却剂进液口3、冷却剂槽道4；其外形为120mm×96mm矩形，所述框体1外边缘有螺孔，用于与被冷却件连接；框体1为分层结构，框体1中每层均刻有开口回字形冷却剂槽道4，如图3～5所示，冷却剂槽道44尺寸为3×3mm，其中上边第一层冷却剂槽道4在反面开口朝下，其余各层冷却剂槽道4均在正面开口朝上，各层之间通过盐浴钎焊方法焊接在一起，并使冷却剂槽道4密封，形成回字形密封管路，如图2所示；第一层和第二层焊时中间有夹片，使两层的冷却剂槽道4隔开，分别形成两层管路；冷却剂槽道4回字形开口处作为排液出气口2和冷却剂进液口3的安装空间，排液出气口2、冷却剂进液口3与框体1通过盐浴钎焊方法焊接在一起；框体1上一侧设有一个实心箱体结构，内部刻有两个竖直槽道，一个槽道连接冷却剂进液口3和第一层管路，另一个槽道连接排液出气口2和最底层管路，这两个槽道视为冷却剂进液口3导管和排液出气口2导管。其中排液出气口2导管的高度高于冷却剂进液口3导管的高度，且排液出气口2导管与冷却剂进液口3导管之间的间隙尽可能小；冷却剂进液口33的开口大小为Φ3mm，排液出气口22的开口大小为Φ3mm

设第一层管路为A，第二层管路为B，第三层管路为C；其中A管路的一端与冷却剂进液口3联通，另一端靠近排液出气口2，并通过竖直通道D与B管路靠近排液出气口2的一端联通，B管路的另一端位于冷却剂进液口3的正下方，通过竖直通道E与C管路的一端联通，C管路的另一端与排液出气口2联通，由此形成冷却剂进液口3→A→D→B→E→C→排液出气口2单项串联管路。

制冷装置工作时，通过冷却剂进液口3向其框体1内部冷却剂槽道4加注冷却剂(R22)，由于框体1冷却剂槽道4加大了冷却剂与框体1换热面积，加上其内部冷却剂槽道4为单向四层串联结构，使得冷却剂与端框充分换热，使端框温度下降。当框体1温度降至预定范围内时，封闭冷却剂进液口3，多余的气液即可通过排液出气口2排于装置之外。利用冷却剂(R22)的蒸发潜热所吸收的热量，即可有效实现制冷。

本发明包括但不限于以上实施例，凡是在本发明精神的原则之下进行的任何等同替换或局部改进，都将视为在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种单向槽道串联式端框制冷装置，其特征在于：所述装置包括框体（1）、排液出气口（2）、冷却剂进液口（3）、冷却剂槽道（4）；其外形可以根据需要设计为任意形状，所述框体（1）为外边缘有螺孔的分层结构，框体（1）中每层均刻有开口回字形冷却剂槽道（4），其中上边第一层冷却剂槽道（4）在反面开口朝下，其余各层冷却剂槽道（4）均在正面开口朝上，各层之间焊接在一起，并使冷却剂槽道（4）密封，形成回字形密封管路；第一层和第二层焊接时中间有夹片，使两层的冷却剂槽道（4）隔开，分别形成两层管路；冷却剂槽道（4）回字形开口处作为排液出气口（2）和冷却剂进液口（3）的安装空间，排液出气口（2）、冷却剂进液口（3）与框体（1）焊接在一起；框体（1）一侧设有一个实心箱体结构，内部刻有两个竖直槽道，一个槽道连接冷却剂进液口（3）和第一层管路，另一个槽道连接排液出气口（2）和最底层管路，这两个槽道分别为冷却剂进液口导管和排液出气口导管。

2.根据权利要求1所述的一种单向槽道串联式端框制冷装置，其特征在于：所述回字形密封管路具体结构为：设第一层管路为A，第二层管路为B，第三层管路为C；其中A管路的一端与冷却剂进液口（3）联通，另一端靠近排液出气口（2），并通过竖直通道D与B管路靠近排液出气口（2）的一端联通，B管路的另一端位于冷却剂进液口（3）的正下方，通过竖直通道E与C管路的一端联通，C管路的另一端与排液出气口（2）联通，由此形成冷却剂进液口（3）→A→D→B→E→C→排液出气口（2）单向串联管路。

3.根据权利要求1所述的一种单向槽道串联式端框制冷装置，其特征在于：所述框体（1）分层结构的层数为2～6。

4.根据权利要求1或2所述的一种单向槽道串联式端框制冷装置，其特征在于：其中排液出气口导管的高度高于冷却剂进液口导管的高度。

5.根据权利要求1或2所述的一种单向槽道串联式端框制冷装置，其特征在于：且排液出气口导管与冷却剂进液口导管之间的间隙尽可能小。

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