CN109682237A - 一种加温器模拟装置及加温器模拟系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种加温器模拟装置及加温器模拟系统，包括壳体、芯体、至少一个旁通管、流量控制部件以及热源供给机构。其中，热源供给机构向壳体的第一通道内输送高温介质，在壳体外侧设置连接芯体第一进口和第一出口两端的旁通管，待加热介质在第一进口处先通过芯体和旁通管分流，然后在第一出口处将从芯体中换热后的介质与旁通管中分流的介质汇集混合流出，并通过流量控制部件调节进入旁通管中介质的流量，平衡两路介质的压力，以快速适时的调整从第一出口流出的混合介质的温度，结构简单，操作方便，且大大提升了加温器温度调节的效率。

Description

一种加温器模拟装置及加温器模拟系统

技术领域

本发明属于加温器技术领域，具体涉及一种加温器模拟装置及加温器模拟系统。

背景技术

液体火箭发动机工作过程中,需要向推进剂贮箱提供所需增压工质,以保证发动机正常工作所需要的推进剂供应压力，而目前经常采用的增压工质往往需要通过设置在发动机系统中的加温器进行热交换，以改变其热能和比容，并按要求的流量、温度和压力向贮箱输送。其次，为充分利用液体火箭发动机热源的能量，也往往需要设计加温器，为伺服涡轮或其它产品提供驱动能源。

发动机上可用作加温器热源的主要有：涡轮燃气、涡轮废气、燃发器燃气、推力室喷管燃气等。发动机上的传统加温器基本都采用交换式的换热形式，即两种流体通过固体壁面进行热量交换，典型的加温器采用蛇形管结构，直接装在热源出口，用热源对蛇形管加热进而对蛇形管内的工质加温；若需要降低输出工质的温度时，降低热源通过蛇形管外壁面的流量，使蛇形管外壁面的温度降低，从而使蛇形管内的工质换热温度降低，而当热源处于高温环境时，再通过降低高温介质的流量来降低蛇形管内的工质被加热的温度，此调整工质被加热的温度的过程非常缓慢，而且，传统加温器由于换热结构固定，换热功率基本不变，导致适应性较差。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题在于现有的加温器无法快速调整输出工质的温度。

为此，本发明提供一种加温器模拟装置，包括

壳体，具有第一通道；

芯体，设置在所述第一通道内；所述芯体具有第二通道且其两端的第一进口和第一出口穿设在所述壳体上；所述第一进口适于与待加热的介质源连通；

至少一个旁通管，设置在所述壳体外且其两端分别连通所述第一进口和第一出口各自所在的所述第二通道的内腔；

流量控制部件，用于调节所述旁通管内的介质流量，平衡两路介质。

优选地，上述加温器模拟装置，所述流量控制部件设在所述旁通管上。

优选地，上述加温器模拟装置，所述流量控制部件为流量调节阀或压力调节孔板。

优选地，上述加温器模拟装置，还包括分别穿设在所述壳体上的两个集合器；

所述旁通管的两端分别通过一个所述集合器连接于所述第一进口和第一出口；每个所述集合器具有混合腔，及与所述混合腔分别连通的第一通口、第二通口和第三通口；

所述第三通口位于所述壳体外部适于与待加热的介质源连通；所述第一通口连通所述芯体的第二通道的第一进口；所述第二通口位于所述壳体外部与所述旁通管的第二进口连通。

优选地，上述加温器模拟装置，所述旁通管的两端分别与各自对应的所述集合器的第二通口所在的端部连接。

优选地，上述加温器模拟装置，当流量控制部件为压力调节孔板时，所述旁通管的任一端端面设置由外向内凹进的第一台阶；

所述第二通口所在的端部插接在所述第一台阶的内腔中；所述压力调节孔板紧密夹持在所述第一台阶的台阶面与所述第二通口的端面之间。

优选地，上述加温器模拟装置，所述压力调节孔板背向所述第二通口的一侧壁上设有轴向凸出并适于插接在所述旁通管内的环形凸缘。

优选地，上述加温器模拟装置，所述旁通管具有至少一处折弯。

优选地，上述加温器模拟装置，所述芯体呈蛇形分布在所述第一通道内；和/或所述芯体内的第二通道采用管式结构。

本发明还提供一种加温器模拟系统，包括

上述所述的加温器模拟装置；

热源供给机构，用于向所述第一通道内输送高温介质。

本发明的技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的一种加温器模拟装置，在壳体外侧设置连接芯体第一进口和第一出口两端的旁通管，待加热介质在第一进口处先通过芯体和旁通管分流，然后在第一出口处将从芯体中换热后的介质与旁通管中分流的介质汇集混合流出，并通过流量控制部件调节进入旁通管中介质的流量，平衡两路介质的压力，以快速适时的调整从第一出口流出的混合介质的温度，结构简单，操作方便，且大大提升了温度调节的效率。

2.本发明提供的一种加温器模拟装置，在第一进口和第一出口处分别设置集合器，集合器具有混合腔，在第一出口处换热后的介质与旁通管中的常温介质在混合腔中充分混合后流出，提高流出介质温度的均匀性。

3.本发明提供的一种加温器模拟装置，旁通管设置至少两处折弯，用以补偿芯体结构热膨胀变形引起的旁通管应力变化，提高旁通管的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种加温器模拟装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中压力调节孔板的结构示意图。

附图标记说明：

1-壳体；11-第一通道；2-芯体；21-第二通道；3-旁通管；31-第二进口；32-第一台阶；4-集合器；41-第一通口；42-第二通口；43-第三通口；51-压力调节孔板；52-环形凸缘。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

本实施例提供一种加温器模拟装置，如图1所示，包括壳体1、芯体2、至少一个旁通管3和流量控制部件。其中，壳体1具有第一通道11，本实施例中，芯体2整体呈蛇形设置在壳体1的第一通道11内，按照蛇形设置可以增大位于第一通道11内的芯体2表面的换热面积，芯体2外形还可以设置为其它形状，如S形、往复回环的形状等，视具体需要而定。芯体2具有第二通道21，本实施例中，芯体2内部的第二通道21采用管式结构，还可以采用铣槽式结构、板式结构等，视具体需要而定。

芯体2两端的第一进口和第一出口穿设在壳体1上，如图1所示，在芯体2的第一进口和第一出口处分别设置集合器4，集合器4具有混合腔，以及分别连通混合腔的第一通口41、第二通口42和第三通口43，其中，位于第一进口处的集合器4的第一通口41与芯体2的第一进口连通，第三通口43与待加热的介质源连通，第二通口42与旁通管3的一端连通；位于第一出口处的集合器4的第一通口41与芯体2的第一出口连通，第三通口43与需要提供一定温度的混合介质的设备连通，第二通口42与旁通管3的另一端连通，第二通口42与旁通管3两端的连接均采用螺纹连接方式。

如图1所示，本实施例中，设置一个旁通管3，旁通管3设置在壳体1外部并连通第一进口和第一出口处的集合器4，旁通管3还可以设置两个、三个等等，视具体需要而定，同时，根据旁通管3设置的数量，集合器4上的第二通口42的数量对应旁通管3的数量设置即可。

旁通管3上设置至少一处折弯，如图1所示，本实施例中旁通管3设置三处折弯，形成波浪形，用以补偿芯体2结构热膨胀变形引起的旁通管3应力变化，提高旁通管3的使用寿命。

旁通管3上还设置流量控制部件(图中未示出)，流量控制部件为流量调节阀或者压力调节孔板51，例如，流量控制部件采用压力调节孔板51，压力调节孔板51可以设置在旁通管3任意一端，如图2所示，本实施例中，压力调节孔板51设置在第一进口处的旁通管3内，旁通管3的第二进口31处设置由外向内凹进的第一台阶32，压力调节孔板51搭接设置在第一台阶32上，压力调节孔板51背向第二通口42的一侧壁上设有轴向凸出并适于插接在旁通管3内的环形凸缘52，以保证压力调节孔板51安装的稳定性，第二通口42的端部插接在第一台阶32的内腔中，旁通管3的第二进口31端面与第一台阶32的内腔之间设置内螺纹，集合器4上第二通口42的外周面上设置与旁通管3内螺纹相匹配的外螺纹，通过螺纹配合，将压力调节孔板51紧密夹持在第一台阶32的台阶面与第二通口42的端面之间。通过更换合适的具有相应过板流量的压力调节孔板51，调整芯体2和旁通管3的流量分配比例。

流量控制部件采用流量调节阀时，流量调节阀可以设置在旁通管3上的任意位置，可以随时按照需要调控通过旁通管3的介质流量，以平衡两路介质的压力，流量调节阀为常规的流量调节控制阀。

本实施例中加温器模拟装置的工作过程为：

以图1为例，热源按照a处流向流进壳体1的第一通道11内，对芯体2表面进行加热，待加热的介质按照b处的流向流进第三通口43进入下方集合器4的混合腔，介质在混合腔中分别沿b1方向流经旁通管3和沿b2方向流经芯体2换热，然后在上方集合器4的混合腔中混合，通过调节流量控制部件，调整通过旁通管3的介质流量，使上方集合器4中混合的介质达到所需温度后，混合介质从上方集合器4的第三通口43沿c方向流出。

作为实施例1的第一个可替换的实施方式，流量控制部件可以采用挡片，将挡片设置在集合器4混合腔中的第一通口41与第二通口42之间并朝向第三通口43延伸，挡片适于绕第一通口41与第二通口42之间的铰接处按设定角度呈扇形转动，且挡片转动的角度范围为0～90°，在挡片转动0°和90°时分别可以封堵第一通口41或第二通口42，其中，挡片转动的设定角度对应介质流进第一通口41和第二通口42的分配比例。

作为实施例1的第二个可替换的实施方式，可以不设置集合器4，旁通管3直接连接在芯体2的第一进口和第一出口伸出端的第二通道21内。

实施例2

本实施例提供一种加温器模拟系统，包括实施例1中的加温器模拟装置和热源供给机构(图中未示出)。其中，热源供给机构连接在壳体1上，用于向壳体1的第一通道11内输送高温介质。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种加温器模拟装置，其特征在于，包括：

壳体(1)，具有第一通道(11)；

芯体(2)，设置在所述第一通道(11)内；所述芯体(2)具有第二通道(21)且其两端的第一进口和第一出口穿设在所述壳体(1)上；所述第一进口适于与待加热的介质源连通；

至少一个旁通管(3)，设置在所述壳体(1)外且其两端分别连通所述第一进口和第一出口各自所在的所述第二通道(21)的内腔；

流量控制部件，用于调节所述旁通管(3)内的介质流量，平衡两路介质压力。

2.根据权利要求1所述的加温器模拟装置，其特征在于，所述流量控制部件设在所述旁通管(3)上。

3.根据权利要求2所述的加温器模拟装置，其特征在于，所述流量控制部件为流量调节阀或压力调节孔板(51)。

4.根据权利要求3所述的加温器模拟装置，其特征在于，还包括分别穿设在所述壳体(1)上的两个集合器(4)；

所述旁通管(3)的两端分别通过一个所述集合器(4)连接于所述第一进口和第一出口；每个所述集合器(4)具有混合腔，及与所述混合腔分别连通的第一通口(41)、第二通口(42)和第三通口(43)；

所述第三通口(43)位于所述壳体(1)外部适于与待加热的介质源连通；所述第一通口(41)连通所述芯体(2)的第二通道(21)的第一进口；所述第二通口(42)位于所述壳体(1)外部与所述旁通管(3)的第二进口(31)连通。

5.根据权利要求4所述的加温器模拟装置，其特征在于，所述旁通管(3)的两端分别与各自对应的所述集合器(4)的第二通口(42)所在的端部连接。

6.根据权利要求5所述的加温器模拟装置，其特征在于，当流量控制部件为压力调节孔板(51)时，所述旁通管(3)的任一端端面设置由外向内凹进的第一台阶(32)；

所述第二通口(42)所在的端部插接在所述第一台阶(32)的内腔中；所述压力调节孔板(51)紧密夹持在所述第一台阶(32)的台阶面与所述第二通口(42)的端面之间。

7.根据权利要求6所述的加温器模拟装置，其特征在于，所述压力调节孔板(51)背向所述第二通口(42)的一侧壁上设有轴向凸出并适于插接在所述旁通管(3)内的环形凸缘(52)。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的加温器模拟装置，其特征在于，所述旁通管(3)具有至少一处折弯。

9.根据权利要求8所述的加温器模拟装置，其特征在于，

所述芯体(2)呈蛇形分布在所述第一通道(11)内；和/或所述芯体(2)内的第二通道(21)采用管式结构。

10.一种加温器模拟系统，其特征在于，包括

权利要求1-9中任一项所述的加温器模拟装置；

热源供给机构，用于向所述第一通道(11)内输送高温介质。