一种单向直通式主动冷却螺栓的制作方法

专利检索2025-02-02  37


本技术属于飞行器零部件设计领域,具体涉及一种单向直通式主动冷却螺栓。


背景技术:

1、高超声速飞行器热端部件经常要承受严苛的高温(2300℃以上)、高压工况条件,因此机体与热端部件的连接结构需要在高温环境下具备足够的强度,同时也需要具备较强的隔热能力防止热量从热端部件向机体结构传递。

2、机体与热端部件的连接结构形式可分为被动式的防隔热连接结构和主动式的防隔热连接结构。目前,被动式的防隔热连接结构通常采用大面积高效隔热材料来减少传递给机身结构的热量。隔热材料不仅需要轻质、具有低热导率和较高的热容能力,而且为了能够承受一定的载荷,也需要具有较好的韧性和强度;主动式的防隔热连接结构通常是采用气体或液体介质对热端部件进行冷却,从而使连接结构处于合适的温度环境。

3、但是,以上连接结构空间占用较大,结构形式复杂,被动式的防隔热连接结构对隔热材料物理性能和力学性能要求高,主动式的防隔热连接结构对冷却剂需求量较大。

4、螺栓被称为工业之米,在工业生产制造中得到广泛应用。目前,螺栓主要材料为合金钢,该材料在常温环境下有较高强度,但在高温环境(800℃以上)下强度迅速降低。因此,现有螺栓很难满足高温环境下结构连接需求。即便螺栓采用难容金属材料,满足高温环境下使用的强度需求,但存在热桥问题。

5、针对高超声速飞行器高温热环境下热端部件连接结构空间占用较大,结构形式复杂,成本高等问题,本实用新型提出一种双接头主动冷却螺栓方案,其结构简单,成本低,可用于飞行器高温热端部件的连接。


技术实现思路

1、本实用新型旨在解决热端部件连接结构复杂,热防护成本高,普通螺栓无法满足高温环境下的连接强度要求的问题,以及连接位置热桥问题。

2、本实用新型的技术方案:

3、一种单向直通式主动冷却螺栓,所述的单向直通式主动冷却螺栓包括螺栓主体1、螺旋芯杆2、管接头体3、管接头外套螺母4、管接头接管5、密封圈6、螺母7和垫片8。

4、螺旋芯杆2位于螺栓主体1内部,螺栓主体1的内型面无螺纹结构,螺旋芯杆2的外螺纹与螺栓主体1内型面形成细长的螺旋通道,冷却液流经螺旋通道与螺栓主体1以及螺旋芯杆2进行换热,降低螺栓主体1温度。

5、管接头体3通过外螺纹与螺栓主体1头部内螺纹配合连接,并通过密封圈6进行密封。

6、管接头接管5通过管接头外套螺母4固定在螺栓主体1尾部,并通过密封圈6进行密封,管接头外套螺母4的内螺纹与螺栓主体1的内螺纹连接;同时管接头接管5沿螺栓轴线压紧螺旋芯杆2,管接头接管5与螺旋芯杆2之间设置垫片8,通过垫片8调节安装间隙。

7、螺母7与螺栓主体1螺纹配合,用于部件的连接。

8、进一步的,螺旋芯杆2两端为中空圆柱结构,中空圆柱结构上开有与轴线方向平行的槽,以便冷却液从管接头体3流入中空圆柱结构,进而从一端槽口流出至螺旋通道,最后通过另一端的槽口流出至管接头接管5。

9、本实用新型的有益效果:

10、1)耐极端高温,无热桥效应,可实现热结构与热结构,热结构与冷结构之间的连接。

11、2)对关键承力结构进行冷却,充分利用了冷却液冷却能力,有效降低热防护成本。

12、3)主动冷却螺栓结构简单,使用维护方便。



技术特征:

1.一种单向直通式主动冷却螺栓,其特征在于,所述的单向直通式主动冷却螺栓包括螺栓主体(1)、螺旋芯杆(2)、管接头体(3)、管接头外套螺母(4)、管接头接管(5)、密封圈(6)、螺母(7)和垫片(8);

2.根据权利要求1所述的一种单向直通式主动冷却螺栓,其特征在于,螺旋芯杆(2)两端为中空圆柱结构,中空圆柱结构上开有与轴线方向平行的槽。


技术总结
本技术提供一种单向直通式主动冷却螺栓,属于飞行器零部件设计领域。螺旋芯杆位于螺栓主体内部,螺旋芯杆的外螺纹与螺栓主体内型面形成细长的螺旋通道,冷却液流经螺旋通道与螺栓主体以及螺旋芯杆进行换热。管接头体通过外螺纹与螺栓主体头部内螺纹配合连接,并通过密封圈进行密封。管接头接管通过管接头外套螺母固定在螺栓主体尾部,并通过密封圈进行密封,管接头外套螺母的内螺纹与螺栓主体的内螺纹连接;同时管接头接管沿螺栓轴线压紧螺旋芯杆,管接头接管与螺旋芯杆之间设置垫片,通过垫片调节安装间隙。螺母与螺栓主体螺纹配合,用于部件的连接。本技术耐极端高温,无热桥效应,可实现热结构与热结构,热结构与冷结构之间的连接。

技术研发人员:王玮琪,庄福建,王敏敏
受保护的技术使用者:沈阳飞机设计研究所扬州协同创新研究院有限公司
技术研发日:20231027
技术公布日:2024/5/29
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