CN204788954U - 一种用于高温高压排气冷却的喷水管道 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及管道设计领域，具体涉及一种用于高温高压排气冷却的喷水管道，以解决目前的喷水管道不利于小流量高温度的调节，容易造成冷却水浪费的问题。喷水管道包括：管道本体；至少两个直孔喷水环，依次同轴套设在管道本体外环面上，至少两个直孔喷水环与管道本体的外环面形成至少两个独立的第一环状空腔，管道本体上开设有第一通孔，用于将第一环状空腔与管道本体的内腔连通；至少两个直孔喷水环进水管，分别与一个直孔喷水环连通。本实用新型的用于高温高压排气冷却的喷水管道，采用多级可调节喷水管道结构，多级喷水环分别独立，能够根据高温排气的具体流量、温度进行调节分级冷却，结构简单、紧凑，安装方便，使用可靠。
Description
技术领域
本实用新型涉及管道设计领域，具体涉及一种用于高温高压排气冷却的喷水管道。
背景技术
进行航空发动机燃烧室试验时，试验室出口燃气总温往往高于1500K，为了满足排气管道和消音塔温度要求，需要对燃气进行冷却降温处理过程，需安装设计高压喷水管道，通过高压喷水以此来把排气温度降低到250摄氏度以下。现有的喷水管道多为一级喷水或两级喷水，且为整体式的，即多级喷水环只设有一个进水管，当燃气流量和温度变化较大而且需要控制排气温度时，整体式喷水管道不利于小流量高温度的调节，会造成冷却水的浪费，更重要的是当想利用高温排气经过换热器换热给来流空气加热时，整体式喷水管道将不能满足。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种用于高温高压排气冷却的喷水管道，以解决目前的喷水管道不利于小流量高温度的调节，容易造成冷却水浪费的问题。
本实用新型的技术方案是：
一种用于高温高压排气冷却的喷水管道，包括；
管道本体，第一端连接至发动机排气管道；
至少两个直孔喷水环，依次同轴套设在所述管道本体外环面上，至少两个所述直孔喷水环与所述管道本体的外环面形成至少两个独立的第一环状空腔，所述管道本体上开设有第一通孔，用于将所述第一环状空腔与所述管道本体的内腔连通；
至少两个直孔喷水环进水管，分别与一个所述直孔喷水环连通。
可选地，所述直孔喷水环包括：
呈筒状的直孔喷水环外壁，内径大于所述管道本体外径，同轴套设在所述管道本体外环面；
呈环状的直喷供水环侧壁，包括两个，分别设置在所述直孔喷水环外壁轴向两端，与所述直孔喷水环外壁以及所述管道本体外环面共同构成所述第一环状空腔；
呈环状的第一喷水管，通过多根第二喷水管连通至所述第一环状空腔，所述第一喷水管同轴设置在所述直孔喷水环外壁外侧，所述直孔喷水环进水管与所述第一喷水管连通，所述第二喷水管的轴线与所述管道本体的径向平面平行，且穿过所述管道本体的轴线。
可选地，所述的用于高温高压排气冷却的喷水管道还包括：
呈筒状的第一外壁，内径大于所述管道本体外径，同轴套设在所述管道本体外环面上，与所述管道本体的外环面形成第二环状空腔，并且，所述第一外壁位于所述管道本体的第一端与所述直孔喷水环之间；
外套进水管，设置在所述第一外壁上，与所述第二环状空腔连通；
外套出水管，设置在所述第一外壁上，与所述第二环状空腔连通。
可选地，所述外套进水管与所述外套出水管分别位于所述第一外壁的轴向两端。
可选地，所述的用于高温高压排气冷却的喷水管道还包括：
至少两个旋流喷嘴加直通喷嘴喷水环，依次同轴套设在所述第一外壁外环面上，至少两个所述旋流喷嘴加直通喷嘴喷水环与所述第一外壁外环面形成至少两个独立的第三环状空腔，所述第一外壁上开设有第二通孔，用于将所述第三环状空腔与所述第二环状空腔连通；
至少两个喷水环进水管，分别与一个所述旋流喷嘴加直通喷嘴喷水环连通。
可选地，所述旋流喷嘴加直通喷嘴喷水环包括：
呈筒状的喷嘴供水环外壁，内径大于所述第一外壁外径，同轴套设在所述第一外壁外环面；
呈环状的喷嘴供水环侧壁，包括两个，分别设置在所述喷嘴供水环外壁轴向两端，与所述喷嘴供水环外壁以及所述第一外壁外环面共同构成所述第三环状空腔。
可选地，所述第二通孔包括多个，沿圆周方向均匀布置，每个所述第二通孔内设置有一个旋流喷嘴或一个直通喷嘴，且所述旋流喷嘴与所述直通喷嘴之间间隔分布。
可选地，相邻的两个所述旋流喷嘴加直通喷嘴喷水环之间，在沿平行于所述管道本体轴线方向上的两个所述第二通孔内设置的喷嘴不相同。
可选地，所述的用于高温高压排气冷却的喷水管道还包括：
前法兰，同轴密封连接至所述管道本体的第一端，所述前法兰内部设置有第三通孔，所述第三通孔的轴线与所述管道本体的径向平面平行，且穿过所述管道本体的轴线；
一级喷水进水管，与所述第三通孔的远离所述管道本体的一端连通；
前法兰内环，同轴密封设置在所述前法兰内壁上，且与所述前法兰内壁形成第四环状空腔，所述第三通孔与所述第四环状空腔连通，所述前法兰内环上还设置有第四通孔，用于与所述管道本体内部空腔连通。
可选地，在所述管道本体上，与每一个所述第一环状空腔连通的所述第一通孔包括至少三组，沿所述管道本体轴线方向依次均匀布置，且每组中的多个所述第一通孔均位于同一个所述管道本体的径向平面上。
本实用新型的有益效果：
本实用新型的用于高温高压排气冷却的喷水管道，采用多级可调节喷水管道结构，多级喷水环分别独立，能够根据高温排气的具体流量、温度进行调节分级冷却，结构简单、紧凑，安装方便，使用可靠。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。
图1是本实用新型用于高温高压排气冷却的多级可调节喷水管道的结构示意图；
图2是本实用新型喷水管道右视图；
图3是本实用新型直孔喷水环结构示意图；
图4是本实用新型旋流喷嘴的结构示意图；
图5是图4中A-A剖视图；
图6是本实用新型前法兰直孔喷水内环展开示意图；
图7是本实用新型喷水管道内壁展开示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。
如图1至图7所示，本实用新型提供的用于高温高压排气冷却的喷水管道，包括管道本体1以及直孔喷水环2。
管道本体1的轴线两端分别为第一端和第二端，第一端连接至发动机排气管道；
直孔喷水环2的数量可以根据需要进行适合的选择，包括至少两个，且依次(图1中从左到右)同轴套设在所述管道本体1外环面上，至少两个直孔喷水环2与管道本体1的外环面形成至少两个独立的第一环状空腔3；另外，在管道本体1上开设有第一通孔11，用于将第一环状空腔3与管道本体1的内腔连通。本实施例中，优选为直孔喷水环2和第一环状空腔3均为两个。
同样，直孔喷水环进水管21的数量与直孔喷水环2的数量相匹配，本实施例中优选为两个，分别与一个直孔喷水环2连通，直孔喷水环进水管21还连接有直喷喷水环进水管法兰。
本实用新型的用于高温高压排气冷却的喷水管道，采用多级可调节喷水管道结构，多级喷水环分别独立，能够根据高温排气的具体流量、温度进行调节分级冷却，且每级喷水环都有独立的管道和阀门控制，结构简单、紧凑，互不干涉，安装方便，使用可靠。
在管道本体1上，与每一个第一环状空腔3连通的第一通孔11包括至少三组，沿管道本体1轴线方向依次均匀布置，且每组中的多个第一通孔11均位于同一个管道本体1的径向平面上。本实施例中，第一通孔11的数量范围为20～40个。
进一步，直孔喷水环2可以包括直孔喷水环外壁22、直喷供水环侧壁23以及第一喷水管24。
直孔喷水环外壁22呈筒状，内径大于管道本体1外径，同轴套设在管道本体1外环面。
直喷供水环侧壁23呈环状，包括两个，分别设置在直孔喷水环外壁22轴向两端，与直孔喷水环外壁22以及管道本体1外环面共同构成所述第一环状空腔3。
第一喷水管24呈环状，通过多根第二喷水管25连通至第一环状空腔3，第一喷水管24同轴设置在直孔喷水环外壁22外侧，与第一喷水管24连通，第二喷水管25的轴线与管道本体1的径向平面平行，且穿过管道本体1的轴线。
本实用新型的高温高压排气冷却的喷水管道还包括第一外壁4。第一外壁4呈筒状，内径大于管道本体1外径，同轴套设在管道本体1外环面上，与管道本体1的外环面形成第二环状空腔5。并且，第一外壁4位于管道本体1的第一端与直孔喷水环2之间。
在第一外壁4上还设置有独立的外套进水管41和外套出水管42，分别与第二环状空腔5连通。进一步，外套进水管41与外套出水管42分别位于第一外壁4的轴向两端，且分别位于图1中所示的上下两侧，以使得尽可能增加冷却液与第一外壁4的接触时间。外套出水管42还与管接头45连接。
本实用新型的用于高温高压排气冷却的喷水管道还包括旋流喷嘴加直通喷嘴喷水环6。旋流喷嘴加直通喷嘴喷水环6的数量可以根据需要进行适合的选择；本实施例中，优选为两个，两个旋流喷嘴加直通喷嘴喷水环6依次同轴套设在第一外壁4外环面上，至少两个旋流喷嘴加直通喷嘴喷水环6与第一外壁4外环面形成至少两个独立的第三环状空腔7；另外，第一外壁4上开设有第二通孔，用于将第三环状空腔7与第二环状空腔5连通。还包括至少两个喷水环进水管61，分别与一个旋流喷嘴加直通喷嘴喷水环6连通。
进一步，旋流喷嘴加直通喷嘴喷水环6包括喷嘴供水环外壁62和喷嘴供水环侧壁63。喷嘴供水环外壁62呈筒状，内径大于第一外壁4外径，同轴套设在第一外壁4外环面。喷嘴供水环侧壁63呈环状，包括两个，分别设置在喷嘴供水环外壁62轴向两端，与喷嘴供水环外壁62以及第一外壁4外环面共同构成第三环状空腔7。
进一步，第二通孔包括多个，沿圆周方向均匀布置，每个第二通孔内设置有一个旋流喷嘴43或一个直通喷嘴44，且所述旋流喷嘴43与直通喷嘴44之间间隔分布。相邻的两个旋流喷嘴加直通喷嘴喷水环6之间，在沿平行于管道本体1轴线方向上的两个第二通孔内设置的喷嘴不相同。本实施例中，优选旋流喷嘴43和直通喷嘴44各为12个。如图4和图5所示，旋流喷嘴43包括喷着堵盖46和旋流喷嘴进水孔47。
通过直通喷嘴43与旋流喷嘴44相结合方式，直通喷嘴43利于增加水对燃气的穿透深度，利于水对燃气的降温；旋流喷嘴44利于降低壁面附近燃气温度，保护管道内壁区域，两种喷嘴结合，优势互补，提高排气降温效果。
本实用新型的用于高温高压排气冷却的喷水管道还包括前法兰8、一级喷水进水管82以及前法兰内环83。
前法兰8同轴密封连接至管道本体1的第一端，前法兰8内部设置有第三通孔81，第三通孔81的轴线与管道本体1的径向平面平行，且穿过管道本体1的轴线。
一级喷水进水管82与第三通孔81的远离管道本体1的一端连通。每套装置中，前法兰1左、右、上分别焊接有一级喷水进水管82，三个一级喷水进水管82间的中心轴夹角为90度，有时根据需要可以上下左右焊接布置四个一级喷水进水管82，各个一级喷水进水管82的中心轴夹角仍然为90度。
前法兰内环83同轴密封设置在前法兰8内壁上，且与前法兰8内壁形成第四环状空腔，第三通孔81与第四环状空腔连通，前法兰内环83上还设置有第四通孔84，用于与管道本体1内部空腔连通。
进一步，在第二环状空腔5内设有环形隔板48和横隔板49，冷却水在外套内螺旋流动冷却(流动方向参见图7中箭头方向)。
本实用新型的用于高温高压排气冷却的喷水管道安装使用时，前法兰8和后法兰9连接到发动机的高温高压气体管道；一级喷水进水管82、两个喷水环进水管61、外套进水管41、两个直孔喷水环进水管21分别连接到高压冷却水供应***，且外套和每级喷水环进水都有独立的管道和阀门控制，互不干涉。
在实际使用过程中，当高温排气量较少时，或者想利用高温排气经过换热器换热给来流空气加热时，只需开启一级喷水进水管82的阀门进行喷水冷却；当燃气量、燃气温度进一步提高时，可相应打开其中一个喷水环进水管61阀门，当不能满足时，可继续打开另一个喷水环进水管61阀门来提高冷却效果；当燃气量和燃气温度特别大时，可再继续打开两个直孔喷水环进水管21的阀门，五级喷水环全开，能很好地满足高温高压排气冷却。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种用于高温高压排气冷却的喷水管道，其特征在于，包括；
管道本体(1)，第一端连接至发动机排气管道；
至少两个直孔喷水环(2)，依次同轴套设在所述管道本体(1)外环面上，至少两个所述直孔喷水环(2)与所述管道本体(1)的外环面形成至少两个独立的第一环状空腔(3)，所述管道本体(1)上开设有第一通孔(11)，用于将所述第一环状空腔(3)与所述管道本体(1)的内腔连通；
至少两个直孔喷水环进水管(21)，分别与一个所述直孔喷水环(2)连通。
2.根据权利要求1所述的用于高温高压排气冷却的喷水管道，其特征在于，所述直孔喷水环(2)包括：
呈筒状的直孔喷水环外壁(22)，内径大于所述管道本体(1)外径，同轴套设在所述管道本体(1)外环面；
呈环状的直喷供水环侧壁(23)，包括两个，分别设置在所述直孔喷水环外壁(22)轴向两端，与所述直孔喷水环外壁(22)以及所述管道本体(1)外环面共同构成所述第一环状空腔(3)；
呈环状的第一喷水管(24)，通过多根第二喷水管(25)连通至所述第一环状空腔(3)，所述第一喷水管(24)同轴设置在所述直孔喷水环外壁(22)外侧，所述直孔喷水环进水管(21)与所述第一喷水管(24)连通，所述第二喷水管(25)的轴线与所述管道本体(1)的径向平面平行，且穿过所述管道本体(1)的轴线。
3.根据权利要求1或2所述的用于高温高压排气冷却的喷水管道，其特征在于，还包括：
呈筒状的第一外壁(4)，内径大于所述管道本体(1)外径，同轴套设在所述管道本体(1)外环面上，与所述管道本体(1)的外环面形成第二环状空腔(5)，并且，所述第一外壁(4)位于所述管道本体(1)的第一端与所述直孔喷水环(2)之间；
外套进水管(41)，设置在所述第一外壁(4)上，与所述第二环状空腔(5)连通；
外套出水管(42)，设置在所述第一外壁(4)上，与所述第二环状空腔(5)连通。
4.根据权利要求3所述的用于高温高压排气冷却的喷水管道，其特征在于，所述外套进水管(41)与所述外套出水管(42)分别位于所述第一外壁(4)的轴向两端。
5.根据权利要求3所述的用于高温高压排气冷却的喷水管道，其特征在于，还包括：
至少两个旋流喷嘴加直通喷嘴喷水环(6)，依次同轴套设在所述第一外壁(4)外环面上，至少两个所述旋流喷嘴加直通喷嘴喷水环(6)与所述第一外壁(4)外环面形成至少两个独立的第三环状空腔(7)，所述第一外壁(4)上开设有第二通孔，用于将所述第三环状空腔(7)与所述第二环状空腔(5)连通；
至少两个喷水环进水管(61)，分别与一个所述旋流喷嘴加直通喷嘴喷水环(6)连通。
6.根据权利要求5所述的用于高温高压排气冷却的喷水管道，其特征在于，所述旋流喷嘴加直通喷嘴喷水环(6)包括：
呈筒状的喷嘴供水环外壁(62)，内径大于所述第一外壁(4)外径，同轴套设在所述第一外壁(4)外环面；
呈环状的喷嘴供水环侧壁(63)，包括两个，分别设置在所述喷嘴供水环外壁(62)轴向两端，与所述喷嘴供水环外壁(62)以及所述第一外壁(4)外环面共同构成所述第三环状空腔(7)。
7.根据权利要求6所述的用于高温高压排气冷却的喷水管道，其特征在于，所述第二通孔包括多个，沿圆周方向均匀布置，每个所述第二通孔内设置有一个旋流喷嘴(43)或一个直通喷嘴(44)，且所述旋流喷嘴(43)与所述直通喷嘴(44)之间间隔分布。
8.根据权利要求6所述的用于高温高压排气冷却的喷水管道，其特征在于，相邻的两个所述旋流喷嘴加直通喷嘴喷水环(6)之间，在沿平行于所述管道本体(1)轴线方向上的两个所述第二通孔内设置的喷嘴不相同。
9.根据权利要求6所述的用于高温高压排气冷却的喷水管道，其特征在于，还包括：
前法兰(8)，同轴密封连接至所述管道本体(1)的第一端，所述前法兰(8)内部设置有第三通孔(81)，所述第三通孔(81)的轴线与所述管道本体(1)的径向平面平行，且穿过所述管道本体(1)的轴线；
一级喷水进水管(82)，与所述第三通孔(81)的远离所述管道本体(1)的一端连通；
前法兰内环(83)，同轴密封设置在所述前法兰(8)内壁上，且与所述前法兰(8)内壁形成第四环状空腔，所述第三通孔(81)与所述第四环状空腔连通，所述前法兰内环(83)上还设置有第四通孔(84)，用于与所述管道本体(1)内部空腔连通。
10.根据权利要求6所述的用于高温高压排气冷却的喷水管道，其特征在于，在所述管道本体(1)上，与每一个所述第一环状空腔(3)连通的所述第一通孔(11)包括至少三组，沿所述管道本体(1)轴线方向依次均匀布置，且每组中的多个所述第一通孔(11)均位于同一个所述管道本体(1)的径向平面上。
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