CN112696550B - 一种扩散整流的均流结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种扩散整流的均流结构，包括前后贯通的壳体，壳体前端开口处内衬安装有扩散管，扩散管后端部安装有内凹的扩散锥，位于扩散管后方的壳体内壁上安装有整流板，位于整流板后方的壳体连通有加热腔；扩散管与扩散锥相接的边缘处、扩散锥上以及整流板上均开有供介质流通的通孔；整流板中部后凸成锥形结构，整流板四周边缘处通过间隔布置的紧固件与壳体内壁面相连；介质从扩散管前端进入，一部分经扩散锥上的通孔水平进入壳体内，另一部分在扩散锥的锥面导流作用下扩散并经扩散管上的通孔进入壳体，进入壳体的介质再经整流板上的通孔流向后方的加热腔，完成介质的扩散和整流，从而在较短的距离内实现介质的均流和稳定，实用性好。

Description

一种扩散整流的均流结构

技术领域

本发明涉及电加温器技术领域，尤其是一种扩散整流的均流结构。

背景技术

电加温器是航空发动机及部件试验的重要装置之一，其在加热过程中对介质流动的均匀性要求极高；但通常情况下，电加温器进口管道的截面积会比电加热器筒身的截面积小的多，这种情况下流通通道体现为突扩结构，从而在加热腔内出现中心流速极高，而四周流速极低的现象，导致介质对设备的冲击载荷过大，换热效率下降等缺点。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的扩散整流的均流结构，从而在较短的距离内实现介质的均流和稳定，使得流向加热腔的介质流速一致，有效助力于提升换热效率，助力于提升设备寿命。

本发明所采用的技术方案如下：

一种扩散整流的均流结构，包括前后贯通的壳体，壳体前端开口处内衬安装有扩散管，扩散管后端部安装有内凹的扩散锥，位于扩散管后方的壳体内壁上安装有整流板，位于整流板后方的壳体连通有加热腔；所述扩散管与扩散锥相接的边缘处、扩散锥上以及整流板上均开有供介质流通的通孔；所述整流板中部后凸成锥形结构，整流板四周边缘处通过间隔布置的紧固件与壳体内壁面相连，紧固件与整流板之间还安装有碟簧。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述壳体内壁面上沿着圆周方向固装有支承环，壳体通过支承环固装整流板，所述紧固件为螺栓，螺栓依次穿过碟簧、整流板和支承环后锁紧。

所述整流板锥形结构的圆锥角角度大于扩散锥的圆锥角角度。

所述扩散管圆周壁面的前端固装有法兰盘，壳体安装于法兰盘后方的扩散管圆周壁面外部。

所述壳体的结构为：包括中部相向布置的前法兰和后法兰，前法兰和后法兰之间通过圆周边缘上间隔布置的紧固件连接；所述前法兰前端衔接有前壳体，前壳体前端头与法兰盘后端头相接，所述整流板安装于前法兰的内圆周壁上；所述后法兰后端衔接有后壳体，后壳体后方连通有加热腔。

所述前壳体前端部紧贴扩散管圆周外壁面，前壳体后端部沿着圆周方向外张构成喇叭型开口，从而前壳体后端部的内壁面与扩散管后端部的外壁面之间构成空间，流经扩散管与扩散锥相接边缘处通孔的介质流入该空间内。

所述扩散管的结构为：包括圆筒形结构的管本体，管本体前端边缘处沿着圆周方向向外翻折延伸构成法兰结构，所述法兰盘套装于管本体前端的外壁面上，法兰盘前端面与法兰结构后侧面紧贴，法兰盘与法兰结构通过紧固件紧固连接；所述管本体壁面的后端沿着周向设置为锯齿型结构，锯齿型结构的相邻齿之间构成供介质流通的齿型开口。

所述扩散管后端头的边缘沿着圆周方向间隔开有多个齿型开口，构成供介质流通的通孔；扩散锥安装于扩散管齿型开口处的内侧。

所述扩散锥上开有多个供介质流通的通孔一，整流板上开有多个供介质流通的通孔二；从扩散管前端流入的介质，经扩散锥的锥面导流后从扩散管的齿型开口流出，实现介质的扩散。

所述齿型开口的截面积与扩散锥上通孔一的截面积之和不小于扩散管前端介质进入处的截面积；所述整流板上通孔二的截面积之和不小于扩散管前端介质进入处的截面积，整流板上通孔二的截面积之和不大于扩散管前端介质进入处截面积的两倍。

本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑、合理，操作方便，流动的介质从扩散管前端进入，一部分经扩散锥上的通孔向后水平进入壳体内，另一部分在扩散锥的锥面导流作用下扩散并经扩散管上的齿型开口向后发散进入壳体，进入壳体的介质再经整流板上的通孔流向后方的加热腔，完成介质的扩散和整流，从而在较短的距离内实现介质的均流和稳定，使得流入加热腔的介质流速一致，克服了现有冲击载荷大、换热效率低的缺点，有效助力于换热效率的提升，助力于设备整体寿命的提升，实用性好；

本发明还包括如下优点：

流动的介质先由扩散管和扩散锥实现扩散，再由后方的整流板实现整流，从而介质流速达到较好的流场品质，使得进入加热腔的介质流速一致性好；

本发明先扩散后整流的均流结构，结构紧凑合理巧妙，在提升设备整体寿命的同时，有效降低了设备成本，减小了设备整体长度；

通过碟簧的设置有效缓冲吸收工作时整流板的形变，保障了整流板的使用性能，提升了其寿命；

扩散管通过紧固件嵌装于法兰盘和壳体内侧，整流板通过螺栓与壳体内壁面上的支承环固装，通过紧固件或螺栓的拆装，可以实现扩散管和整流板的快速更换，方便快捷。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中A部的局部放大图。

图3为本发明扩散管与扩散锥的安装示意图。

其中：1、法兰盘；2、前壳体；3、扩散管；4、前法兰；5、支承环；6、后法兰；7、整流板；8、扩散锥；9、后壳体；10、螺栓；11、碟簧；31、齿型开口；32、法兰结构；71、通孔二；81、通孔一。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本实施例的一种扩散整流的均流结构，包括前后贯通的壳体，壳体前端开口处内衬安装有扩散管3，扩散管3后端部安装有内凹的扩散锥8，位于扩散管3后方的壳体内壁上安装有整流板7，位于整流板7后方的壳体连通有加热腔；扩散管3与扩散锥8相接的边缘处、扩散锥8上以及整流板7上均开有供介质流通的通孔；整流板7中部后凸成锥形结构，整流板7四周边缘处通过间隔布置的紧固件与壳体内壁面相连，紧固件与整流板7之间还安装有碟簧11，如图2所示。

流动的介质先由扩散管3和扩散锥8实现扩散，再有后方的整流板7实现整流，从而介质流速达到较好的流场品质，使得进入加热腔的介质流速一致性好，克服了现有冲击载荷大、换热效率低的缺点；先扩散后整流的均流结构，结构紧凑合理巧妙，在提升设备整体寿命的同时，有效降低了设备成本，减小了设备整体长度；通过碟簧11的设置有效缓冲吸收工作时整流板7的形变，保障了整流板7的使用性能，提升了其寿命。

壳体内壁面上沿着圆周方向固装有支承环5，壳体通过支承环5固装整流板7，紧固件为螺栓10，螺栓10依次穿过碟簧11、整流板7和支承环5后锁紧。

整流板7锥形结构的圆锥角角度大于扩散锥8的圆锥角角度。

扩散管3圆周壁面的前端固装有法兰盘1，壳体安装于法兰盘1后方的扩散管3圆周壁面外部。

壳体的结构为：包括中部相向布置的前法兰4和后法兰6，前法兰4和后法兰6之间通过圆周边缘上间隔布置的紧固件连接；前法兰4前端衔接有前壳体2，前壳体2前端头与法兰盘1后端头相接，整流板7安装于前法兰4的内圆周壁上；后法兰6后端衔接有后壳体9，后壳体9后方连通有加热腔。

前壳体2前端部紧贴扩散管3圆周外壁面，前壳体2后端部沿着圆周方向外张构成喇叭型开口，从而前壳体2后端部的内壁面与扩散管3后端部的外壁面之间构成空间，流经扩散管3与扩散锥8相接边缘处通孔的介质流入该空间内。

如图3所示，扩散管3的结构为：包括圆筒形结构的管本体，管本体前端边缘处沿着圆周方向向外翻折延伸构成法兰结构32，法兰盘1套装于管本体前端的外壁面上，法兰盘1前端面与法兰结构32后侧面紧贴，法兰盘1与法兰结构32通过紧固件紧固连接；管本体壁面的后端沿着周向设置为锯齿型结构，锯齿型结构的相邻齿之间构成供介质流通的齿型开口31，扩散锥8安装于扩散管3锯齿形结构的内侧。

扩散管3后端头的边缘沿着圆周方向间隔开有多个齿型开口31，构成供介质流通的通孔；扩散锥8安装于扩散管3齿型开口31处的内侧。

扩散管3通过紧固件嵌装于法兰盘1和壳体内侧，整流板7通过螺栓10与壳体内壁面上的支承环5固装，通过紧固件或螺栓10的拆装，可以实现扩散管3和整流板7的快速更换，方便快捷。

扩散锥8上开有多个供介质流通的通孔一81，整流板7上开有多个供介质流通的通孔二71；从扩散管3前端流入的介质，经扩散锥8的锥面导流后从扩散管3的齿型开口31流出，实现介质的扩散。

齿型开口31的截面积与扩散锥8上通孔一81的截面积之和不小于扩散管3前端介质进入处的截面积；整流板7上通孔二71的截面积之和不小于扩散管3前端介质进入处的截面积，整流板7上通孔二71的截面积之和不大于扩散管3前端介质进入处截面积的两倍。

本实施例中，扩散管3齿型开口31的截面积与扩散锥8通孔一81截面积的比值，和加热腔截面积与扩散管3后端介质进入处截面积的比值相比，两个比值相等。

通过对扩散管3上齿型开口31截面积和扩散锥8上通孔一81截面积的控制，对流入加热腔的中心处介质的流量和四周介质的流量实现控制。

扩散管3后端齿型开口31的设置，一方面用于扩散介质的流通，另一方面，在加热过程中，尤其是加热初期，当扩散锥8和扩散管3之间存在较大温度差且该温差变化频繁时，通过扩散管3上齿型开口31的弹性作用释放由温差造成的温差应力，从而避免了因局部温差应力而导致的连接失效，有效保障了设备的使用可靠性。

本发明的工作原理为：

流动的介质从扩散管3前端进入，一部分经扩散锥8上的通孔一81向后水平进入壳体内，另一部分在扩散锥8的锥面导流作用下扩散并经扩散管3上的齿型开口31向后发散进入壳体，进入壳体的介质再经整流板7上的通孔二71流向后方的加热腔，完成介质的扩散和整流，从而在较短的距离内实现介质的均流和稳定，使得流入加热腔的介质流速一致。

本发明结构简单紧凑、合理巧妙，实现了短距离内流动介质的均流和稳定，有效助力于设备整体换热效率的提升，以及设备整体寿命的提升，实用性好。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (7)

1.一种扩散整流的均流结构，其特征在于：包括前后贯通的壳体，壳体前端开口处内衬安装有扩散管（3），扩散管（3）后端部安装有内凹的扩散锥（8），位于扩散管（3）后方的壳体内壁上安装有整流板（7），位于整流板（7）后方的壳体连通有加热腔；所述扩散管（3）与扩散锥（8）相接的边缘处、扩散锥（8）上以及整流板（7）上均开有供介质流通的通孔；

扩散管（3）管本体壁面的后端沿着周向设置为锯齿型结构，锯齿型结构的相邻齿之间构成供介质流通的齿型开口（31），扩散锥（8）安装于扩散管（3）锯齿形结构的内侧，从扩散管（3）前端流入的介质，经扩散锥（8）的锥面导流后从扩散管（3）的齿型开口（31）流出，实现介质的扩散；

前壳体（2）前端部紧贴扩散管（3）圆周外壁面，前壳体（2）后端部沿着圆周方向外张构成喇叭型开口，从而前壳体（2）后端部的内壁面与扩散管（3）后端部的外壁面之间构成空间，流经扩散管（3）与扩散锥（8）相接边缘处通孔的介质流入该空间内；

所述整流板（7）中部后凸成锥形结构，整流板（7）锥形结构的圆锥角角度大于扩散锥（8）的圆锥角角度；整流板（7）四周边缘处通过间隔布置的紧固件与壳体内壁面相连，紧固件与整流板（7）之间还安装有碟簧（11）。

2.如权利要求1所述的一种扩散整流的均流结构，其特征在于：所述壳体内壁面上沿着圆周方向固装有支承环（5），壳体通过支承环（5）固装整流板（7），所述紧固件为螺栓（10），螺栓（10）依次穿过碟簧（11）、整流板（7）和支承环（5）后锁紧。

3.如权利要求1所述的一种扩散整流的均流结构，其特征在于：所述扩散管（3）圆周壁面的前端固装有法兰盘（1），壳体安装于法兰盘（1）后方的扩散管（3）圆周壁面外部。

4.如权利要求3所述的一种扩散整流的均流结构，其特征在于：所述壳体的结构为：包括中部相向布置的前法兰（4）和后法兰（6），前法兰（4）和后法兰（6）之间通过圆周边缘上间隔布置的紧固件连接；所述前法兰（4）前端衔接有前壳体（2），前壳体（2）前端头与法兰盘（1）后端头相接，所述整流板（7）安装于前法兰（4）的内圆周壁上；所述后法兰（6）后端衔接有后壳体（9），后壳体（9）后方连通有加热腔。

5.如权利要求3所述的一种扩散整流的均流结构，其特征在于：所述扩散管（3）的结构为：包括圆筒形结构的管本体，管本体前端边缘处沿着圆周方向向外翻折延伸构成法兰结构（32），所述法兰盘（1）套装于管本体前端的外壁面上，法兰盘（1）前端面与法兰结构（32）后侧面紧贴，法兰盘（1）与法兰结构（32）通过紧固件紧固连接；所述管本体壁面的后端沿着周向设置为锯齿型结构，锯齿型结构的相邻齿之间构成供介质流通的齿型开口（31）。

6.如权利要求1所述的一种扩散整流的均流结构，其特征在于：所述扩散锥（8）上开有多个供介质流通的通孔一（81），整流板（7）上开有多个供介质流通的通孔二（71）；从扩散管（3）前端流入的介质，经扩散锥（8）的锥面导流后从扩散管（3）的齿型开口（31）流出，实现介质的扩散。

7.如权利要求6所述的一种扩散整流的均流结构，其特征在于：所述齿型开口（31）的截面积与扩散锥（8）上通孔一（81）的截面积之和不小于扩散管（3）前端介质进入处的截面积；所述整流板（7）上通孔二（71）的截面积之和不小于扩散管（3）前端介质进入处的截面积，整流板（7）上通孔二（71）的截面积之和不大于扩散管（3）前端介质进入处截面积的两倍。

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