专利名称：一种热气机用加热器筒体的制作方法
技术领域：
本实用新型是关于加热器部件，尤其是关于热气机加热器部件。
背景技术：
热气机是一种采用外部热源加热的外燃发动机，加热器部件是热气机换热系统的核心部件，起着将外部高温热量传递给热气机工质的作用，工质受热膨胀对活塞做功，实现将热能转化为机械能的功能。对于四缸双作用热气机，一般将热气机的4个加热器呈环形布置，构成一个圆筒形燃烧室，4个缸共用一个燃烧室。加热器部件按加热管的布置方式常分为全管式加热器和支管式加热器两种，申请号为200510030072.1的中国发明专利介绍了该两种布置形式的结构特点，其中支管式加热器具有结构和工艺简单、制造成本低、可靠性高的特点，因此对于布置空间要求不是十分高的场合应用较多。
由于热气机加热器所承受的工质最高压力可达20MPa以上，最高温度达800℃以上，工作条件十分严酷，为保证加热器特别是加热器筒体的工作强度，在结构上，加热器筒体本体和支管常采用耐高温合金钢整体铸造而成，再对其进行机加工，最后将加热管与支管进行钎焊。虽然以上这种形式的加热器筒体能满足其强度和使用要求，但存在如下不足之处(1)由于加热器筒体支管有一个与加热器筒体本体内腔相连通的内腔，该内腔形状比较复杂，且容积较小，因此在铸造时不得不采用陶瓷芯等铸造方式，陶瓷芯的定位困难，铸造难度高，导致成品率低，浇铸质量很难保证；
(2)加热器筒体支管上有多达数十个布置加热管的孔，钻孔工作量大，生产成本较高。
发明内容
为克服现有热气机加热器筒体制造难度和工作量大、质量难以保证、生产成本高的不足，本实用新型提供一种热气机加热器筒体，该结构的加热器筒体具有工艺简单、生产成本低的特点。
本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是一种热气机用加热器筒体，包括筒体本体和支管，支管的内腔与筒体本体的内腔相连通，支管上端面设置有多个与其内腔贯通的、用于插置焊接加热管的孔，所述的支管由一个上端带凹槽的开放式支管本体和一个与之匹配的盖板焊接而成，用于插置焊接加热管的孔位于盖板上。这种结构的加热器筒体与盖板可以分开加工，改变了加热器筒体上支管的浇铸方式，采用支管开放式浇铸，浇铸完成后，将盖板与开放式支管本体焊接在一起。这样支管浇铸无需陶瓷芯，避免了陶瓷芯在浇铸时的定位及由于形状复杂影响浇铸质量等的问题。且这种结构，可以将一组盖板叠加在一起，一次定位钻孔，或采用盖板型材，钻好孔后再线切割成一个个独立的盖板，采用这种批量生产的方式可以大大提高生产效率，降低生产成本。
上述的热气机用加热器筒体，所述的支管纵剖面沿一个近似的1/4圆弧延伸，其上端面的多个孔沿该圆弧大致地等距分布。
上述的热气机用加热器筒体，所述的筒体本体和支管本体为一体式耐热高温合金钢铸件。
上述的热气机用加热器筒体，所述的筒体本体下部有多个用于与热气机机体连接用的螺栓孔。
总之，本实用新型的有益效果是(1)加热器筒体支管采用支管本体与其盖板焊接式连接，大大降低了支管铸造的工艺，提高了成品率，降低了成本，且能满足使用强度要求，如采用这种结构的某型热气机加热器经泵压试验，泵压压力为25MPa，加热器筒体完好无损，强度完全满足使用要求。
(2)加热器筒体支管的盖板，特别是其上的多个孔可以采用批量生产的方式加工，减少加工工作量，降低生产成本。
图1是加热器组件的立体图。
图2是加热器筒体部分的立体图。
图3是加热器筒体支管本体与盖板焊接前的立体图。
具体实施方式
在图1所示的实施例中，是热气机加热器筒体与回热器筒体、加热管1完成集成后的一个加热器组件，适用于四缸双作用热气机，该加热器又称支管式加热器，加热器筒体和回热器筒体采用了分离的结构，之间用众多加热管1连接。加热器的大小、加热管的数量和直径是根据热气机的功率要求进行匹配设计的，如对于一台50kW～100kW的热气机，加热管一般选用直径为5mm～7mm的加热管20～35根即可，如某型燃用天然气的热气机，功率为50kW，每个加热器采用了27根直径为6mm的高温合金加热管。
图2所示是加热器筒体的结构图，加热器筒体由筒体本体3和支管2组成。由于四缸双作用热气机的四个加热器形成一个环型的燃烧室，为便于加热管1的布置，加热器筒体的支管2设计成如图所示的1/4圆弧形，即其支管2的纵剖面沿1/4圆弧延伸。在支管2的上端面沿1/4圆弧还设置有众多用于插置焊接加热管1的孔5，这些孔5沿上述的1/4圆弧大致成等距地分布，加热管1插置在上述的孔5中进行钎焊。支管2的内部有一个与加热器筒体本体3的内腔相连通的空腔，上述的众多孔5均与支管2的内腔相连通，这样加热器筒体的内腔就通过加热管1与回热器的内腔连通起来，形成热气机工质的工作通道。
由于加热器筒体的工作强度非常高，加热器筒体本体3和支管2常采用耐高温合金钢铸造而成，并铸造成一体。在支管2上布置有多达数十根的加热管1，因此支管2常设计成细长的形状，且为变截面分布，另外为保证热气机的效率，需要尽可能地减少热气机工作腔的余隙容积，要求支管1内腔的容积设计的很小，因此支管部分特别是内腔的铸造难度非常大，在铸造时支管2内腔不得不采用陶瓷芯等特殊铸造方式，且陶瓷芯在浇铸时定位难度很大，这都增加了浇铸难度，导致铸造质量很难保证，造成成品率低，成本居高不下。
为解决上述加热器支管铸造难度大的问题，图3提供了一种实施例，该实施例改变了加热器筒体支管2的浇铸方式，采用了支管开放式浇铸，即支管2由支管本体6和一个与之匹配的盖板7组成，支管本体6上端有一个与盖板7相匹配的凹槽，盖板7和支管本体6加工完成后，再焊接在一起。采用这种结构，支管本体6就成了开放式，铸造时无需陶瓷芯，避免了陶瓷芯在浇铸时的定位及由于形状复杂影响浇铸质量等问题，大大降低了铸造难度，提高了成品率，显著降低了成本。用于插置焊接加热管1的众多孔5都位于盖板7上，由于这些孔5多达数十个，钻孔工作量很大，生产成本高，加工周期长，采用这种分离式的结构后，可以采用将多个盖板7叠加装夹在一起，一次定位，一次钻孔加工完成，进行批量生产；还可以采用盖板形状的型材，所有的孔5加工完成后，再线切割成一个个独立的盖板7，以上两种方式都可以大大提高盖板7的生产效率，且可以保证加工精度，缩短加工周期，降低生产成本。当然以上的盖板也可以与支管本体焊接完成后，再进行钻孔，但这种方式效率较低。以上的分离式盖板和支管本体结构在简化浇铸方式的基础上，满足了设计要求，达到了耐高压的目的，且非常适合批量生产。
加热器筒体下端与热气机机体相连接，一般采用螺栓连接方式，因此在加热器筒体本体3上有若干螺栓孔4，一般为6～10个，当然也可以采用采用螺纹连接形式，即在加热器筒体或回热器筒体与机体之间采用一个过渡环形压紧螺母进行连接。
本实用新型不局限以上的形式，还可以变换成其他的形式，但只要采用了分离式的加热器筒体支管本体和盖板分离加工再焊接连接的结构，都将落入本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种热气机用加热器筒体，包括筒体本体(3)和支管(2)，所述支管(2)的内腔与筒体本体(3)的内腔相通，支管(2)上端面设置有多个与其内腔贯通的、用于插置焊接加热管(1)的孔(5)，其特征在于所述的支管(2)由一个上端带凹槽的开放式支管本体(6)和一个与之匹配的盖板(7)焊接而成，所述的孔(5)位于盖板(7)上。
2.根据权利要求1所述的热气机用加热器筒体，其特征在于所述的支管(2)纵剖面沿一个近似的1/4圆弧延伸，其上端面的多个孔(5)沿该圆弧大致地等距分布。
3.根据权利要求1或2所述的热气机用加热器筒体，其特征在于所述的筒体本体(3)和支管本体(6)为一体式耐热高温合金钢铸件。
4.根据权利要求1或2所述的热气机用加热器筒体，其特征在于所述的筒体本体(3)下部有多个用于与热气机机体连接用的螺栓孔(4)。
5.根据权利要求3所述的热气机用加热器筒体，其特征在于所述的筒体本体(3)下部有多个用于与热气机机体连接用的螺栓孔(4)。
专利摘要本实用新型公开了一种热气机用加热器筒体，包括筒体本体(3)和支管(2)，支管(2)的内腔与筒体本体(3)的内腔相连通，支管(2)上端面设置有多个与其内腔贯通的、用于插置焊接加热管(1)的孔(5)，所述的支管(2)由一个上端带凹槽的开放式支管本体(6)和一个与之匹配的盖板(7)焊接而成，所述的孔(5)位于盖板(7)上。这种结构的加热器筒体，大大降低了加热器筒体的铸造难度，提高了成品率，显著降低了成本，且保证了加热器筒体的强度要求，可以满足批量生产要求。
文档编号F02G1/055GK2854106SQ200520046600
公开日2007年1月3日 申请日期2005年11月17日 优先权日2005年11月17日
发明者朱辰元, 薛飞, 汪海贵, 单宏兵 申请人:上海齐耀动力技术有限公司