本發(fā)明屬于高端裝備制造中的釬焊技術，具體涉及一種帶有風冷系統(tǒng)的鈦合金板翅式換熱器真空釬焊設備和應用。

背景技術：

1、由于大尺寸鈦合金板翅式換熱器具有多層組合、層間自遮蔽結構特點，采用傳統(tǒng)的真空釬焊裝備，通常無氣體循環(huán)冷卻系統(tǒng)，采用隨爐冷方式，存在冷卻速度慢的問題，進而導致釬焊工藝周期長，生產(chǎn)效率低的問題。若采用現(xiàn)有氣體循環(huán)冷卻系統(tǒng)結構，普遍采用沿圓周方向360°均布噴氣體冷卻或單向吹風的噴氣體冷卻方式，則難以保證交錯排布的板翅式換熱器結構的冷卻均勻性，往往會導致較大的熱應力變形，嚴重影響焊縫質量，降低高性能板翅換熱器的耐壓強度。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對上述問題，提供了一種帶有風冷系統(tǒng)的鈦合金板翅式換熱器真空釬焊設備和應用，可以實現(xiàn)大尺寸鈦合金板翅式換熱器的快速均勻冷卻。

2、根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種帶有風冷系統(tǒng)的鈦合金板翅式換熱器真空釬焊設備，帶有風冷系統(tǒng)的鈦合金板翅式換熱器真空釬焊設備包括：爐體，用于提供真空環(huán)境和容納待焊接件；真空系統(tǒng)，所述真空系統(tǒng)與所述爐體相連接，所述真空系統(tǒng)用于將所述爐體內氣體排出，獲得真空環(huán)境；爐膽，所述的爐膽設置于爐體內，所述爐膽第一方向設置側進風口和側小隔熱屏，所述爐膽第二方向設置后回風口、后小隔熱屏，所述側進風口和所述后回風口用于引導氣流進出爐膽，所述側小隔熱屏和所述后小隔熱屏用于保持爐膽內高溫狀態(tài)，所述的爐膽為前后開口設置，并設置有爐膽后蓋和爐膽前蓋；氣體循環(huán)冷卻系統(tǒng)，所述氣體循環(huán)冷卻系統(tǒng)與爐體連接構成封閉腔室，所述氣體循環(huán)冷卻系統(tǒng)包括循環(huán)風機、爐膽進風風道、爐膽出風風道和換熱器，循環(huán)風機將低溫氣流經(jīng)爐膽進風風道吹入爐膽和爐體之間，低溫氣流繞過爐膽側小隔熱屏從爐膽側進風口流入，充分冷卻釬焊完成的板翅式換熱器后的高溫氣體經(jīng)爐膽后出風口流出，繞過爐膽后小隔熱屏進入爐膽出風風道，流經(jīng)換熱器被冷卻為低溫氣體，低溫氣體由循環(huán)風機吸入進入下一個強制循環(huán)。

3、進一步地，爐膽進風風道包括前封板、三通和雙進風管道，所述三通主管接口與所述循環(huán)風機連接，所述三通兩個支管接口與所述雙進風管道連接，用以將所述循環(huán)風機低溫氣流通過所述所述三通和所述雙進風管道引入所述爐體，所述的前封板的兩端分別與爐體的內壁和爐膽的外壁相連，所述前封板用于引導低溫氣流繞過爐膽側小隔熱屏從爐膽側進風口流入。

4、進一步地，爐膽出風風道包括依次連接的導風罩、集流器和回風管道，所述換熱器設置于爐膽出風風道內部，所述導風罩設置于所述爐膽外側，所述導風罩與所述換熱器連接，連通爐膽后回風口和集流器，所述回風管道一端與所述循環(huán)風機的進風口連通，所述回風管道另一端與爐體后端中心的出風口連通。

5、進一步地，爐膽內設置有負載熱電偶。

6、進一步地，負載熱電偶設置為多個，分別布置于所述換熱器的表面和心部，當所述負載熱電偶測得的溫差大于設定值時，降低所述循環(huán)風機的旋轉速度或降低爐體內的氣體壓力，從而降低冷卻速度，減小產(chǎn)品心表溫差。

7、進一步地，從雙進風管道進入爐體內的氣流方向平行于爐膽的側壁，垂直于爐膽的后蓋。

8、進一步地，導風罩的長短可調節(jié)，以保證裝配時與爐膽后蓋接觸。

9、進一步地，集流器為錐環(huán)形狀，錐底朝向所述換熱器，錐口內徑大于所述回風管道外徑。

10、進一步地，真空系統(tǒng)包括真空泵、真空閥和管路，所述的真空泵通過管路與爐體連通，且在管路上設置有真空閥。

11、本發(fā)明的一種帶有風冷系統(tǒng)的鈦合金板翅式換熱器真空釬焊設備應用，所述的鈦合金板翅式換熱器真空釬焊設備是在實現(xiàn)心表最大溫差控制在50℃范圍，冷卻時間達到2～3小時，平均冷卻速率350～370℃/h的大尺寸鈦合金板翅式換熱器真空釬焊冷卻中的應用。

12、應用本發(fā)明的技術方案，通過氣體冷卻循環(huán)流場設計，氣體循環(huán)冷卻系統(tǒng)的具體結構，冷卻過程控制的方式提高生產(chǎn)效率。具體而言，相較傳統(tǒng)的真空釬焊裝備增加了氣體循環(huán)冷卻系統(tǒng)，該系統(tǒng)的氣體循環(huán)路徑和方向與板翅式換熱器交錯排布的結構特點高度匹配，既有橫向氣流，又有縱向氣流，可使板翅式換熱器內部各點都能同時冷卻。此外，采用負載熱電偶分別布置于板翅式換熱器的表面和心部，實時測量心表溫度，當溫差大于設定值時，降低循環(huán)風機旋轉速度或降低爐體內的氣體壓力，從而適當降低冷卻速度，減小產(chǎn)品心表溫差。采用上述方案，改變了鈦合金板翅式換熱器只能隨爐慢速冷卻的現(xiàn)狀，解決了強制循環(huán)冷卻條件下交錯排布的板翅式換熱器冷卻均勻性難控制的問題，大大提高了釬焊生產(chǎn)效率，避免了熱應力變形超差嚴重影響釬焊焊縫質量。

技術特征：

1.一種帶有風冷系統(tǒng)的鈦合金板翅式換熱器真空釬焊設備，其特征在于，所述帶有風冷系統(tǒng)的鈦合金板翅式換熱器真空釬焊設備包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的一種帶有風冷系統(tǒng)的鈦合金板翅式換熱器真空釬焊設備，其特征在于，所述爐膽進風風道(42)包括前封板(421)、三通(422)和雙進風管道(423)，所述三通(422)主管接口與所述循環(huán)風機(41)連接，所述三通(422)兩個支管接口與所述雙進風管道(423)連接，用以將所述循環(huán)風機(41)低溫氣流通過所述所述三通(422)和所述雙進風管道(423)引入所述爐體(10)，所述的前封板(421)的兩端分別與爐體(10)的內壁和爐膽(30)的外壁相連，所述前封板(421)用于引導低溫氣流繞過爐膽(30)側小隔熱屏(32)從爐膽(30)側進風口(31)流入。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種帶有風冷系統(tǒng)的鈦合金板翅式換熱器真空釬焊設備，其特征在于，所述的爐膽出風風道(43)包括依次連接的導風罩(431)、集流器(432)和回風管道(433)，所述換熱器(44)設置于爐膽出風風道(43)內部，所述導風罩(431)設置于所述爐膽(30)外側，所述導風罩(431)與所述換熱器(44)連接，連通爐膽后回風口(33)和集流器(432)，所述回風管道(433)一端與所述循環(huán)風機(41)的進風口連通，所述回風管道(433)另一端與爐體(10)后端中心的出風口連通。

4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的一種帶有風冷系統(tǒng)的鈦合金板翅式換熱器真空釬焊設備，其特征在于所述的爐膽(30)內設置有負載熱電偶(50)。

5.根據(jù)權利要求4所述的一種帶有風冷系統(tǒng)的鈦合金板翅式換熱器真空釬焊設備，其特征在于負載熱電偶(50)設置為多個，分別布置于所述換熱器(44)的表面和心部，當所述負載熱電偶(50)測得的溫差大于設定值時，降低所述循環(huán)風機(41)的旋轉速度或降低爐體(10)內的氣體壓力，從而降低冷卻速度，減小產(chǎn)品心表溫差。

6.根據(jù)權利要求2所述的一種帶有風冷系統(tǒng)的鈦合金板翅式換熱器真空釬焊設備，其特征在于，從雙進風管道(423)進入爐體(10)內的氣流方向平行于爐膽(30)的側壁，垂直于爐膽(30)的后蓋。

7.根據(jù)權利要求3所述的一種帶有風冷系統(tǒng)的鈦合金板翅式換熱器真空釬焊設備，其特征在于，所述導風罩(431)的長短可調節(jié)，以保證裝配時與爐膽后蓋接觸。

8.根據(jù)權利要求3所述的一種帶有風冷系統(tǒng)的鈦合金板翅式換熱器真空釬焊設備，其特征在于所述集流器(432)為錐環(huán)形狀，錐底朝向所述換熱器(44)，錐口內徑大于所述回風管道(433)外徑。

9.根據(jù)權利要求1所述的一種帶有風冷系統(tǒng)的鈦合金板翅式換熱器真空釬焊設備，其特征在于所述真空系統(tǒng)(20)包括真空泵(21)、真空閥(22)和管路(23)，所述的真空泵(21)通過管路(23)與爐體(10)連通，且在管路(23)上設置有真空閥(22)。

10.如權利要求1所述的一種帶有風冷系統(tǒng)的鈦合金板翅式換熱器真空釬焊設備的應用，其特征在于所述的鈦合金板翅式換熱器真空釬焊設備是在實現(xiàn)心表最大溫差控制在50℃范圍，冷卻時間達到2～3小時，平均冷卻速率350～370℃/h的大尺寸鈦合金板翅式換熱器真空釬焊冷卻中的應用。

技術總結
一種帶有風冷系統(tǒng)的鈦合金板翅式換熱器真空釬焊設備和應用，它涉及釬焊領域，本發(fā)明設備包括爐體，用于提供真空環(huán)境和容納待焊接件；真空系統(tǒng)，真空系統(tǒng)用于將所述爐體內氣體排出，獲得真空環(huán)境；爐膽，爐膽設置于爐體內；氣體循環(huán)冷卻系統(tǒng)，氣體循環(huán)冷卻系統(tǒng)與爐體連接構成封閉腔室進行冷卻。本發(fā)明通過氣體冷卻循環(huán)流場設計，氣體循環(huán)冷卻系統(tǒng)的具體結構，冷卻過程控制的方式提高生產(chǎn)效率。解決了強制循環(huán)冷卻條件下交錯排布的板翅式換熱器冷卻均勻性難控制的問題，大大提高了釬焊生產(chǎn)效率，避免了熱應力變形超差嚴重影響釬焊焊縫質量。

技術研發(fā)人員：杜春輝,叢培武,陸文林,劉俊祥,何龍祥,李勇,陳旭陽,馬靖博,姚佳偉,胡圣華,路鳴君,晉墩順
受保護的技術使用者：中國機械總院集團北京機電研究所有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19