CN103224027A - 一种双向槽道并联式端框制冷装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双向槽道并联式端框制冷装置，属于低温制冷领域。所述装置包括四层框体和夹片，每层框体均在一面上刻有镜像对称的“匚”字形冷却剂槽道，其中第一层框体刻有槽道的一面朝下，第二、三、四层框体刻有槽道的一面朝上；所述夹片位于第一层和第二层框体之间，使两层框体的冷却剂槽道隔开，形成两层管路；四层框体焊接在一起使冷却剂槽道密封，形成四层镜像对称的“匚”字形密封管路；且第一、二层管路之间，第二、三层管路之间和第三、四层管路之间相互连通。装置没有功耗及电源供给问题，成本相对较低，适用性强。

Description

一种双向槽道并联式端框制冷装置

技术领域

本发明涉及一种双向槽道并联式端框制冷装置，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双向槽道并联式端框制冷装置，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、制冷机利用效率高、光学窗口温度分布均匀等优点。

本发明的目的由以下技术方案实现：

一种双向槽道并联式端框制冷装置，所述装置包括四层框体和夹片；其外形可以根据需要设计为任意形状；

四层框体均具有上下对称的两个平面，每层框体均在一面上刻有镜像对称的“匚”字形冷却剂槽道，其中第一层框体刻有槽道的一面朝下，第二、三、四层框体刻有槽道的一面朝上；

所述夹片位于第一层和第二层框体之间，使两层框体的冷却剂槽道隔开，形成两层管路；四层框体焊接在一起使冷却剂槽道密封，形成四层镜像对称的“匚”字形密封管路；且第一、二层管路之间，第二、三层管路之间和第三、四层管路之间相互连通；

在第一、二层框体的冷却剂槽道“匚”字形开口处设有冷却剂进液口，在第三、四层框体的冷却剂槽道“匚”字形开口处设有排液出气口；所述冷却剂进液口与排液出气口平行且长度相同，且冷却剂进液口的位置高于排液出气口的位置。

优选第二层框体外边缘带有螺孔，用于与被冷却件连接。

所述四层镜像对称的“匚”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，第四层管路为D，在A、B管路之间设有竖直通道E1、F1，在B、C管路之间设有竖直通道E3、F3，在C、D管路之间设有竖直通道E2、F2，（所述竖直通道通过在框体和夹片上开孔形成；）

其中A管路在“匚”字形槽道的开口处与冷却剂进液口联通，并通过竖直通道E1、F1与B管路联通，B管路通过竖直通道E3、F3与C管路联通，C管路通过竖直通道E2、F2与D管路联通，D管路在“匚”字形槽道的开口处与排液出气口联通，由此形成冷却剂循环方向为：冷却剂进液口→A管路→竖直通道E1/F1→B管路→竖直通道E3/F3→C管路→竖直通道E2/F2→D管路→排液出气口的双向并联管路。

有益效果

（1）本发明所述的双向槽道并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，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；

（2）所述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；成本相对较低，结构简便，重量轻，易于装配，可根据光学窗口具体尺寸及其制冷要求，可以调整和确定制冷装置的相关技术参数，适用性强；

（3）所述装置实现了端框左右端面同时进液、同时循环，降低了冷框进出口温差，提高了被冷却表面温度均匀性，提升了制冷效率，节约了制冷剂用量。

附图说明

图1为本发明的双向槽道并联式端框制冷装置结构示意图；

图2为所述装置的冷却剂槽道结构示意图；

图3为第一层框体中冷却剂槽道结构示意图；

图4为第一层和第二层框体中的夹板示意图；

图5为第二层框体中冷却剂槽道结构示意图；

图6为第二层框体中冷却剂槽道背面结构示意图；

图7为第三层框体中冷却剂槽道结构示意图；

图8为第四层框体中冷却剂槽道结构示意图；

图9为本发明所述双向槽道并联式端框制冷装置的装配图。

图中：1—框体、2—排液出气口、3—冷却剂进液口、4—冷却剂槽道、5—夹片。

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。

如图1所示的双向槽道并联式端框制冷装置，一种双向槽道并联式端框制冷装置，所述装置包括四层框体1和夹片5；其外形可以根据需要设计为任意形状；

四层框体1均具有上下对称的两个平面，其外形为120mm×96mm矩形；每层框体1均在一面上刻有镜像对称的“匚”字形冷却剂槽道4，其中第一层框体1刻有槽道4的一面朝下，第二、三、四层框体1刻有槽道4的一面朝上；冷却剂槽道4的截面尺寸为3×3mm；第二层框体1外边缘带有螺孔，用于与被冷却件连接。

所述夹片5位于第一层和第二层框体1之间，使两层框体1的冷却剂槽道4隔开，形成两层管路；四层框体1之间通过盐浴钎焊方法焊接在一起，使冷却剂槽道4密封，形成四层镜像对称的“匚”字形密封管路；且第一、二层管路之间，第二、三层管路之间和第三、四层管路之间相互连通；

在第一、二层框体1的冷却剂槽道4“匚”字形开口处设有冷却剂进液口3，在第三、四层框体1的冷却剂槽道4“匚”字形开口处设有排液出气口2；所述冷却剂进液口3与排液出气口2平行且长度相同，且冷却剂进液口3的位置高于排液出气口2的位置。冷却剂进液口3和排液出气口2的截面均为Φ3mm。

如图2所示，四层镜像对称的“匚”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，第四层管路为D，在A、B管路之间设有竖直通道E1、F1，在B、C管路之间设有竖直通道E3、F3，在C、D管路之间设有竖直通道E2、F2，所述竖直通道通过在框体1和夹片5上开孔形成；

其中A管路在“匚”字形槽道的开口处与冷却剂进液口联通，并通过竖直通道E1、F1与B管路联通，B管路通过竖直通道E3、F3与C管路联通，C管路通过竖直通道E2、F2与D管路联通，D管路在“匚”字形槽道的开口处与排液出气口联通，由此形成冷却剂循环方向为：冷却剂进液口→A管路→竖直通道E1/F1→B管路→竖直通道E3/F3→C管路→竖直通道E2/F2→D管路→排液出气口的双向并联管路。

图9为本发明所述双向槽道并联式端框制冷装置的装配图，从上向下依次为第一层框体、夹片5、第二层框体、第三层框体、第四层框体。在夹片5与冷却剂进液口3位置相对的一端开有两个通孔，因此在第一层框体、夹片、第二层框体之间形成了竖直通道E1、F1，从第一层框体冷却剂槽道流下的冷却剂可以从夹片上开有的通孔中流入第二层框体的冷却剂槽道内；

在第二层框体与冷却剂进液口3位置相同的一端开有两个通孔，因此在夹片5、第二层框体、第三层框体之间形成了竖直通道E3、F3，第二层框体冷却剂槽道中的冷却剂可以从该层框体上开有的通孔中流入第三层框体的冷却剂槽道内；

在第三层框体与冷却剂进液口3位置相对的一端开有两个通孔，因此在第二层框体、第三层框体、第四层框体之间形成了竖直通道E2、F2，第三层框体冷却剂槽道中的冷却剂可以从该层框体上开有的通孔中流入第四层框体的冷却剂槽道内。

在实际使用中，还可以增加框体的层数，如使用4～8层框体，可形成4～8层管路，管路的数目与框体数目相同。

制冷装置工作时，通过冷却剂进液口2，以2MPa的压力向其框体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为双向四层并联结构，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2，多余的气液即可通过排液出气口3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 (4)

1.一种双向槽道并联式端框制冷装置，其特征在于：所述装置包括四层框体（1）和夹片（5）；

四层框体（1）均具有上下对称的两个平面，每层框体（1）均在一面上刻有镜像对称的“匚”字形冷却剂槽道（4），其中第一层框体（1）刻有槽道（4）的一面朝下，第二、三、四层框体（1）刻有槽道（4）的一面朝上；

所述夹片（5）位于第一层和第二层框体（1）之间，使两层框体（1）的冷却剂槽道（4）隔开，形成两层管路；四层框体（1）焊接在一起使冷却剂槽道（4）密封，形成四层镜像对称的“匚”字形密封管路；且第一、二层管路之间，第二、三层管路之间和第三、四层管路之间相互连通；

在第一、二层框体（1）的冷却剂槽道（4）“匚”字形开口处设有冷却剂进液口（3），在第三、四层框体（1）的冷却剂槽道（4）“匚”字形开口处设有排液出气口（2）；所述冷却剂进液口（3）与排液出气口（2）平行且长度相同，且冷却剂进液口（3）的位置高于排液出气口（2）的位置。

2.根据权利要求1所述的一种双向槽道并联式端框制冷装置，其特征在于：第二层框体（1）外边缘带有螺孔，用于与被冷却件连接。

3.根据权利要求1所述的一种双向槽道并联式端框制冷装置，其特征在于：所述四层镜像对称的“匚”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，第四层管路为D，在A、B管路之间设有竖直通道E1、F1，在B、C管路之间设有竖直通道E3、F3，在C、D管路之间设有竖直通道E2、F2；

其中A管路在“匚”字形槽道的开口处与冷却剂进液口联通，并通过竖直通道E1、F1与B管路联通，B管路通过竖直通道E3、F3与C管路联通，C管路通过竖直通道E2、F2与D管路联通，D管路在“匚”字形槽道的开口处与排液出气口联通，由此形成冷却剂循环方向为：冷却剂进液口→A管路→竖直通道E1/F1→B管路→竖直通道E3/F3→C管路→竖直通道E2/F2→D管路→排液出气口的双向并联管路。

4.根据权利要求3所述的一种双向槽道并联式端框制冷装置，其特征在于：所述装置从上向下依次为第一层框体、夹片（5）、第二层框体、第三层框体、第四层框体；在夹片（5）与冷却剂进液口（3）位置相对的一端开有两个通孔，因此在第一层框体、夹片、第二层框体之间形成了竖直通道E1、F1；

在第二层框体与冷却剂进液口（3）位置相同的一端开有两个通孔，因此在夹片（5）、第二层框体、第三层框体之间形成了竖直通道E3、F3；

在第三层框体与冷却剂进液口（3）位置相对的一端开有两个通孔，因此在第二层框体、第三层框体、第四层框体之间形成了竖直通道E2、F2。

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