一种基于3D打印工艺用高温排气阀门水冷结构制造技术

本技术是一种基于3D打印工艺用高温排气阀门水冷结构，包括：法兰环；阀芯，所述法兰环内通过多个连接部与所述阀芯连接；侧壁水冷隔套，其设置在所述阀芯环形侧壁内；环形冷却通道，其设置在所述阀芯迎风面内中心处；所述环形冷却通道通过多个水冷通道与所述侧壁水冷隔套连通；所述阀芯内的导流管端部的第一端通过多个连接孔与所述环形冷却通道连通；阀芯冷却水通过阀芯中间导流管汇总到阀芯头部，冷却水在经过环形冷气通道、水冷通道的连接处时，流通面积减小，提高了冷却水流速，增强冷却水的冲击冷却效果，实现了对阀芯迎风面的冷却。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及高温排气阀领域，特别是一种基于3d打印工艺用高温排气阀门水冷结构。

技术介绍

1、燃气轮机是高温、高压、高速旋转的热力叶轮机械，其内部气动热力、流热化固耦合复杂，掌握内部特征依赖于长期试验和数据的积累；燃烧室是燃气轮机的关键部件，是开展燃气轮机科学技术问题、应用和开发研究，进行创新活动的科技基础设施。

2、高温排气阀利用节流背压的原理提高燃烧室压力，以开展燃烧室高压甚至全压差试验研究。燃烧室使用工况高达2000k，在如此高温下，要保证阀门的安全可靠性，必须对高温区进行充分冷却；高温排气阀通过特殊设计，冷却水流道结构复杂，传统加工制造工艺难以实现正常加工，结合增材制造工艺。

3、如图1所示，为常规的高温排气阀迎风面的结构示意图，阀芯内迎风面设置有多条筋20形成扇形的冷却面积，该冷却面积与侧壁水冷隔套连通；这样冷却水在进入该冷却面积时，其截面逐渐增加，导致冷却水的流速降低，冲击冷却效果不明显，对迎风面的冷却也不明显；

4、综上，如何针对阀芯迎风面及高温介质直冲面高温集中区，实现对阀门的冷却，防止高温集中区因高温失效造成阀门损坏。

技术实现思路

1、本技术要解决的技术问题是：如何针对阀芯迎风面及高温介质直冲面高温集中区，实现对阀门的冷却；

2、为解决上述技术问题，本技术采取的技术方案为：

3、本技术是一种基于3d打印工艺用高温排气阀门水冷结构，包括：法兰环；阀芯，所述法兰环内通过多个连接部与所述阀芯连接；侧壁水冷隔套，其设置在所述阀芯环形侧壁内；环形冷却通道，其设置在所述阀芯迎风面内中心处；所述环形冷却通道通过多个水冷通道与所述侧壁水冷隔套连通；所述阀芯内的导流管端部的第一端通过多个连接孔与所述环形冷却通道连通；

4、在本方案中，高温排气阀采用3d技术打印成型；冷却水依次经过导流管、环形冷却通道、水冷通道、侧壁水冷隔套；

5、阀芯冷却水通过阀芯中间导流管汇总到阀芯头部，冷却水在经过环形冷气通道、水冷通道的连接处时，流通面积减小，提高了冷却水流速，增强冷却水的冲击冷却效果，实现了对阀芯迎风面的冷却。

6、为了说明水冷通道的具体结构，本技术采用多个所述水冷通道为弧形结构；

7、弧形结构的冷却通道，延长了冷却通道的长度，提高了冷却水与蒸汽的换热时间。

8、为了说明第一端如何与环形冷却通道连通，本技术采用所述第一端为锥形结构；位于所述第一端中心处设置多个直连接管与所述环形冷却通道连通；相邻两所述直连接管的角度均相同；所述第一端的斜面处设置有多个弯连接管与所述环形冷却通道连通；

9、在本方案中，第一端的中心处与环形冷却通道处于同一平面，因此通过直连接管与环形冷却通道连通，第一端的斜面处与环形冷却通道不处于同一平面，因此通过弯连接管与环形冷却通道连通，这样冷却水经过第一端时，通过直连接管、弯连接管与环形冷却通道连通连通，在此过程中，流通面积较小，冷却水的流速增加。

10、阀芯迎风面拐角处受到高温区的影响，造成高温区阀芯壁面温度较高，为了降低高温区处的阀芯壁面温度，本技术采用所述水冷通道与所述侧壁水冷隔套连接的拐角处的间隙为1mm；

11、芯迎风面拐角处，通过阀芯外壁及内部支撑形成的1mm间隙，提高冷却水流速，冲击拐角处高温区，降低高温区阀芯壁面温度。

12、为了说明水冷通道的具体结构，本技术采用每一所述水冷通道均包括：一总流道，其一端与所述环形冷却通道连通；两分流道，其一端均与所述总流道连通，另一端与所述侧壁水冷隔套连通；其中，所述分流道的截面面积小于所述总流道的截面面积；

13、冷却水先经过总流道，再经过分流道，这样一来能够覆盖阀芯的迎风面，此外冷却水在经过分流道时，由于截面面积较小造成流速的增大，实现了对阀芯迎风面的冷却。

14、本技术的有益效果：本技术是一种基于3d打印工艺用高温排气阀门水冷结构，阀芯冷却水通过阀芯中间导流管汇总到阀芯头部，冷却水在经过环形冷气通道、水冷通道的连接处时，流通面积减小，提高了冷却水流速，增强冷却水的冲击冷却效果，实现了对阀芯迎风面的冷却。

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【技术保护点】

1.一种基于3D打印工艺用高温排气阀门水冷结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于3D打印工艺用高温排气阀门水冷结构，其特征在于，多个所述水冷通道为弧形结构。

3.根据权利要求1所述的一种基于3D打印工艺用高温排气阀门水冷结构，其特征在于，所述第一端为锥形结构；

4.根据权利要求3所述的一种基于3D打印工艺用高温排气阀门水冷结构，其特征在于，所述第一端的斜面处设置有多个弯连接管与所述环形冷却通道连通。

5.根据权利要求1所述的一种基于3D打印工艺用高温排气阀门水冷结构，其特征在于，所述水冷通道与所述侧壁水冷隔套连接的拐角处的间隙为1mm。

6.根据权利要求1所述的一种基于3D打印工艺用高温排气阀门水冷结构，其特征在于，每一所述水冷通道均包括：

【技术特征摘要】

1.一种基于3d打印工艺用高温排气阀门水冷结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于3d打印工艺用高温排气阀门水冷结构，其特征在于，多个所述水冷通道为弧形结构。

3.根据权利要求1所述的一种基于3d打印工艺用高温排气阀门水冷结构，其特征在于，所述第一端为锥形结构；

4.根据权利要求3所述的一种基于3d打印工艺用...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵卫卫，金建云，王学朋，赵诗扬，张保亮，孙玺彪，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：新型
国别省市：