一種低溫液氧過(guò)冷器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種低溫液氧過(guò)冷器。
【背景技術(shù)】
[0002]液氧/煤油發(fā)動(dòng)機(jī)低液氧入口溫度邊界條件試車(chē)，要求發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，液氧入口溫度最低達(dá)一 191°C，為具備該能力，試車(chē)臺(tái)需具備將溫度為一 183°C的普通液氧，快速降溫至一 194°C的能力。但現(xiàn)有技術(shù)缺少一種將普通液氧的溫度降低至一 194°C的設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了保證溫度為一183°C的普通液氧，快速降溫至一 194°C，本發(fā)明提供一種低溫液氧過(guò)冷器。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案:
[0005]—種低溫液氧過(guò)冷器，其特殊之處在于:包括液氮貯箱、換冷組件、高液位檢測(cè)傳感器以及低液位檢測(cè)傳感器，所述換冷組件通過(guò)換冷芯支撐組件固定在液氮貯箱內(nèi)，所述液氮貯箱上設(shè)置有液氮入口、液氮出口以及氮?dú)馀欧趴?；
[0006]所述換冷組件包括換冷芯、液氧輸入管以及液氧輸出管，所述液氧輸入管和液氧輸出管均與換冷芯連通；
[0007]所述高液位檢測(cè)傳感器固定在液氮貯箱的高液位處，所述低液位檢測(cè)傳感器固定在液氮貯箱的低液位處。
[0008]上述換冷芯包括多層隔板和多層翅板，所述隔板與翅板間隔放置，所述隔板和翅板通過(guò)釬焊的形式固結(jié)，多層翅板中的位于奇數(shù)位置的翅板與外界液氮連通，位于偶數(shù)位置若干組翅板的一端通過(guò)法蘭與液氧輸入管連接，位于偶數(shù)位置若干組翅板的另一端通過(guò)法蘭與液氧輸出管連接，偶數(shù)位置的其余翅板邊緣通過(guò)封條進(jìn)行封堵。
[0009]上述換冷芯支撐組件包括A支板、B支板和支架，所述A支板和B支板焊接在液氮貯箱內(nèi)壁，所述支架為梯形的焊接在換冷芯兩邊，支架分別與A支板、B支板固定連接。
[0010]上述液氮入口處設(shè)置有加注閥門(mén)，所述加注閥門(mén)應(yīng)遠(yuǎn)離液氮貯箱。
[0011]上述換冷芯應(yīng)放置在離液氮貯存底部300mm以上的高度。
[0012 ]上述液氧輸入管和液氧輸出管之間固定有加固板。
[0013]上述隔板為41層，所述翅板為40層，所述翅板為表面沖小孔的波紋板。
[0014]本發(fā)明所具有的優(yōu)點(diǎn):
[0015]1、本發(fā)明將加注閥門(mén)設(shè)置在遠(yuǎn)離液氮貯箱的地方，方便調(diào)節(jié)液氮加注量。
[0016]2、本發(fā)明換冷芯應(yīng)放置在液氮貯箱底部300mm以上的高度，使貯存器液氮預(yù)冷加注的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)換冷芯的緩慢預(yù)冷，防止換冷器溫度驟降引起破壞。
[0017]3、在貯存器液位高、低兩個(gè)位置設(shè)置溫度傳感器，檢測(cè)液氮液位，防止液氮不足或冒頂。
[0018]4、液氮貯箱頂部設(shè)置口徑為DN200的氮?dú)馀欧殴?，將氮?dú)庖潦彝忾_(kāi)闊地帶，避免大量高速低溫氮?dú)馀欧艜r(shí)造成安全隱患。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1、圖2、圖3為本發(fā)明的液氧過(guò)冷器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4、圖5為本發(fā)明換冷芯的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖6為圖4的C-C視圖；
[0022]其中附圖標(biāo)記為:1-液氮貯箱，2-高液位檢測(cè)傳感器，3-低液位檢測(cè)傳感器，4-液氮入口，5_氮?dú)馀欧拧酰?-液氧輸出管，7-液氧輸入管，8-加固板，9-管路支撐架，1-A支板，11 -B支板，12-支架，13-排污口。
【具體實(shí)施方式】
[0023]如圖1、圖2、圖3所示，一種低溫液氧過(guò)冷器，包括液氮貯箱1、換冷組件、高液位檢測(cè)傳感器2以及低液位檢測(cè)傳感器3，換冷組件通過(guò)換冷芯支撐組件固定在液氮貯箱內(nèi)，液氮貯箱上設(shè)置有液氮入口 4、液氮出口以及氮?dú)馀欧趴?5。換冷組件包括換冷芯、液氧輸入管以及液氧輸出管，液氧輸入管7和液氧6輸出管均與換冷芯連通;高液位檢測(cè)傳感器固定在液氮貯箱的高液位處，低液位檢測(cè)傳感器固定在液氮貯箱的低液位處。液氮入口處設(shè)置有加注閥門(mén)，加注閥門(mén)應(yīng)遠(yuǎn)離液氮貯箱。液氮貯箱底部設(shè)置有排污口 13。
[0024]圖4、圖5、圖6所示，換冷芯包括多層隔板和多層翅板，隔板與翅板間隔放置，隔板和翅板通過(guò)釬焊的形式固結(jié)，多層翅板中的位于奇數(shù)位置的翅板與外界液氮連通，位于偶數(shù)位置若干組翅板的一端通過(guò)法蘭與液氧輸入管連接，位于偶數(shù)位置若干組翅板的另一端通過(guò)法蘭與液氧輸出管連接，偶數(shù)位置的其余翅板邊緣通過(guò)封條進(jìn)行封堵。換冷芯支撐組件包括A支板10、B支板11和支架12，A支板10，B支板11焊接在液氮貯箱內(nèi)壁。換冷芯兩邊焊接兩個(gè)梯形機(jī)構(gòu)的支架12，支架12與A、B兩個(gè)支板通過(guò)螺栓連接，實(shí)現(xiàn)過(guò)冷器芯與液氮貯箱的固定。
[0025]液氧過(guò)冷器工作原理是:利用常壓下，液氮飽和溫度低于液氧飽和溫度的物理特性，用液氮將液氧通過(guò)換冷的方式快速降溫至所需的溫度。研制的液氧過(guò)冷器，由高潔凈度的換冷芯配合一套液氮加注、貯存和氮?dú)馀欧旁O(shè)施，實(shí)現(xiàn)了大量過(guò)冷液氧的高效獲得。該設(shè)備具備10?60m3/h過(guò)冷液氧的補(bǔ)加注能力。常壓下，液氧可以由一 183°C降至一 194°C以下，換冷Im3液氧消耗的液氮低于0.2m3。
[0026]換冷芯:
[0027]換冷芯本身要求換冷效率高，潔凈度好，材料在低溫環(huán)境下有足夠的強(qiáng)度?？蛇x擇的換冷芯結(jié)構(gòu)有:管殼式、平板式、螺旋板式、板翅式等。
[0028]本發(fā)明選用了板翅式，材料為鋁。板翅式換冷芯單位體積換熱面積大，換冷效率高，鋁材式換冷芯用于液氮、液氧兩種溫差不大的低溫液體，熱應(yīng)力對(duì)材料的強(qiáng)度影響不大。另外，鋁制式板翅式換冷芯其主要制造手段為板材切割、翅板擾動(dòng)孔的沖裁和翅板的冷沖成形、換冷芯的堆疊和釬焊等，整個(gè)制造過(guò)程通過(guò)嚴(yán)格的多余物控制方法，可實(shí)現(xiàn)換冷芯的高潔凈度要求。
[0029]本發(fā)明換冷器采用的換冷芯體積為600mm X 600mm X 1500mm，其中液氧40層，液氮41層。液氧、液氮的換冷面積分別為277m2和319m2。
[0030]發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)用液氧顆粒物指標(biāo)為低于lmg/L，換冷芯的多余物控制情況直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)工作可靠性，鋁制板翅式換冷芯采用釬焊方式組焊，焊接完成后，若換冷芯存在多余物，則無(wú)法徹底清理干凈。因此，需要在換冷芯制造過(guò)程中嚴(yán)格控制多余物，底部設(shè)置有排污孔。
[0031]換冷芯翅片和隔離鋁板在組裝前，對(duì)每塊翅片進(jìn)行檢查，對(duì)翅片邊緣進(jìn)行手動(dòng)去毛刺處理，對(duì)翅片擾動(dòng)孔進(jìn)行復(fù)查，確保擾動(dòng)孔未粘連多余物。先后用清水、無(wú)水乙醇進(jìn)行清洗，再用3MPa以上的純凈壓縮氮?dú)膺M(jìn)行逐片吹掃。翅片和板材檢查和組裝時(shí)，檢查人應(yīng)佩戴干凈的棉布手套。
[0032]液氮貯存裝置:
[0033]液氮貯存裝置主要功能包括:支撐換冷芯支撐組件，貯存液氮，控制液氮加注量，自身保冷，低溫氮?dú)馀欧拧?br>[0034]換冷芯支撐組件包括A支板、B支板和支架，A支板，B支板焊接在液氮貯箱內(nèi)壁。換冷芯兩邊焊接兩個(gè)梯形機(jī)構(gòu)的支架，支架與A、B兩個(gè)支板通過(guò)螺栓連接，實(shí)現(xiàn)過(guò)冷器芯與液氮IC箱的固定。
[0035]液氮貯存裝置主體設(shè)計(jì)為筒體結(jié)構(gòu)，不需要承受內(nèi)壓，但其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度需滿(mǎn)足換熱芯、液氧、液氮的重量及換冷過(guò)程液體擾動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)，除此以外，還需滿(mǎn)足如下要求:①液氮加注口應(yīng)設(shè)置在遠(yuǎn)離過(guò)冷器的地方，方便調(diào)節(jié)液氮加注量。②換冷芯應(yīng)放置在離貯存器底部300mm以上的高度，使貯存器液氮預(yù)冷加注的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)換冷芯的緩慢預(yù)冷，防止換冷器溫度驟降引起破壞。③在貯存器液位高、低兩個(gè)位置設(shè)置溫度傳感器，檢測(cè)液氮液位，防止液氮不足或冒頂。④貯存器頂部設(shè)置口徑為DN200的氮?dú)馀欧殴?，將氮?dú)庖潦彝忾_(kāi)闊地帶，避免低溫氮?dú)庠斐砂踩[患。
[0036]通過(guò)該技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了一194°C低溫液氧60m3/h的獲得能力，使試車(chē)臺(tái)具備了承擔(dān)液氧/煤油發(fā)動(dòng)機(jī)低溫液氧試驗(yàn)?zāi)芰?。目前，利用該技術(shù)研制的設(shè)備已圓滿(mǎn)完成兩種型號(hào)液氧/煤油發(fā)動(dòng)機(jī)7次過(guò)冷液氧試車(chē)任務(wù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種低溫液氧過(guò)冷器，其特征在于:包括液氮貯箱、換冷組件、高液位檢測(cè)傳感器以及低液位檢測(cè)傳感器，所述換冷組件通過(guò)換冷芯支撐組件固定在液氮貯箱內(nèi)，所述液氮貯箱上設(shè)置有液氮入口、液氮出口以及氮?dú)馀欧趴?； 所述換冷組件包括換冷芯、液氧輸入管以及液氧輸出管，所述液氧輸入管和液氧輸出管均與換冷芯連通； 所述高液位檢測(cè)傳感器固定在液氮貯箱的高液位處，所述低液位檢測(cè)傳感器固定在液氮貯箱的低液位處。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫液氧過(guò)冷器，其特征在于:所述換冷芯包括多層隔板和多層翅板，所述隔板與翅板間隔放置，所述隔板和翅板通過(guò)釬焊的形式固結(jié)，多層翅板中的位于奇數(shù)位置的翅板與外界液氮連通，位于偶數(shù)位置若干組翅板的一端通過(guò)法蘭與液氧輸入管連接，位于偶數(shù)位置若干組翅板的另一端通過(guò)法蘭與液氧輸出管連接，偶數(shù)位置的其余翅板邊緣通過(guò)封條進(jìn)行封堵。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低溫液氧過(guò)冷器，其特征在于: 所述換冷芯支撐組件包括A支板、B支板和支架，所述A支板和B支板焊接在液氮貯箱內(nèi)壁，所述支架為梯形的焊接在換冷芯兩邊，支架分別與A支板、B支板固定連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低溫液氧過(guò)冷器，其特征在于:所述液氮入口處設(shè)置有加注閥門(mén)，所述加注閥門(mén)應(yīng)遠(yuǎn)離液氮貯箱。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低溫液氧過(guò)冷器，其特征在于:所述換冷芯應(yīng)放置在離液氮貯存底部300mm以上的高度。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的低溫液氧過(guò)冷器，其特征在于:所述液氧輸入管和液氧輸出管之間固定有加固板。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低溫液氧過(guò)冷器，其特征在于:所述隔板為41層，所述翅板為40層，所述翅板為表面沖小孔的波紋板。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種低溫液氧過(guò)冷器，包括液氮貯箱、換冷組件、高液位檢測(cè)傳感器以及低液位檢測(cè)傳感器，換冷組件通過(guò)換冷芯支撐組件固定在液氮貯箱內(nèi)，所述液氮貯箱上設(shè)置有液氮入口、液氮出口以及氮?dú)馀欧趴?；換冷組件包括換冷芯、液氧輸入管以及液氧輸出管，所述液氧輸入管和液氧輸出管均與換冷芯連通；高液位檢測(cè)傳感器固定在液氮貯箱的高液位處，所述低液位檢測(cè)傳感器固定在液氮貯箱的低液位處。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了溫度為－183℃的普通液氧，快速降溫至－194℃。
【IPC分類(lèi)】F25J5/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105444528
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201511025685
【發(fā)明人】王偉青, 唐斌運(yùn), 曹文慶, 楊戰(zhàn)偉
【申請(qǐng)人】西安航天動(dòng)力試驗(yàn)技術(shù)研究所
【公開(kāi)日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2015年12月31日