多通道冷却室 |
|||||||
| 申请号 | CN201310016138.6 | 申请日 | 2013-01-16 | 公开(公告)号 | CN103206880B | 公开(公告)日 | 2017-01-18 |
| 申请人 | 波音公司; | 发明人 | K·M·约斯特; G·J·米勒; D·E·鲍德尔; | ||||
| 摘要 | 公开了一种冷却粘结垫（102、200、500）和方法。多个内冷却通道（112）冷却该冷却粘结垫102、200、500）。内流通道（208）被联接到内冷却通道（112），并引导内部冷却剂流（302）至内冷却通道（112）。外流通道（210）引导通过的冷却剂流304）通 过冷 却粘结垫（102、200、500）。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种冷却粘结垫(102、200、500)，其包括： |
||||||
| 说明书全文 | 多通道冷却室技术领域背景技术[0002] 在本领域当前的状态下，由于当前的热防护系统产品没有快速的修复性能，运行中的热防护系统产品不容易被修复。 发明内容[0003] 公开了一种冷却系统和冷却粘结垫(cooling bond pad)的方法。多个内冷却通道冷却该冷却粘结垫。将内流通道与内冷却通道联接，引导内部冷却剂流至内冷却通道。外流通道引导通过的冷却剂流动通过冷却粘结垫。 [0004] 如此，提供一种冷却粘结垫，该冷却粘结垫能够冷却粘结层，并且允许如但不限于粘结层、粘合剂、焊接、超塑性扩散、力学联接之类的中等温度的联接方式，或者用于联接到将在高温环境下使用的物体的其它联接方式。因此，如隔热罩之类的额外的物体被联接到冷却粘结垫。此外，使用冷却粘结垫转移通过冷却粘结垫的冷却剂来冷却隔热罩。 [0005] 在一个实施例中，冷却粘结垫包括内冷却通道，至少一个内流通道，和至少一个外流通道。内冷却通道冷却该冷却粘结垫，而内流通道联接到内冷却通道并引导内部冷却剂流至内冷却通道。外流通道引导通过的冷却剂流通过冷却粘结垫。 [0006] 在另一个实施例中，冷却冷却粘结垫的方法引导内部冷却剂流通过至少一个内流通道至多个内冷却通道。该方法使用内部冷却剂流进一步冷却了冷却粘结垫，并且使用至少一个外流通道，引导通过的冷却剂流通过冷却粘结垫。 [0007] 在又一个实施例中，提供冷却粘结垫的方法提供多个的内流通道，其可被操作以冷却该冷却粘结垫。该方法进一步提供被联接到内冷却通道和可被操作以引导内部冷却剂流至内冷却通道的至少一个内流通道。该方法进一步提供可被操作以引导通过的冷却剂流通过冷却粘结垫的至少一个外流通道。 [0008] 提供本摘要是为了以简化的方式介绍了一些概念，在下面的说明书中对这些概念进行进一步地说明。本摘要不是为了确定要求保护的主题关键特征和基本特征，也不是为了有助于确定要求保护的主题范围。附图说明 [0009] 当连同下列附图被考虑时，通过参考说明书和权利要求，可以完全理解本发明的实施例，其中相似的参考编号参考贯穿附图的相似元件，提供附图为了便于理解本发明，并没有限制本发明的广度、范围、比例或者应用。草图没有必要按照比例绘制。 [0010] 图1依据本发明的实施例用于说明多通道冷却粘结垫系统。 [0011] 图2依据本发明的实施例用于说明图1多通道冷却粘结垫系统的多通道冷却粘结垫，展示了更多的细节。 [0012] 图3依据本发明的实施例用于说明图2多通道冷却粘结垫沿直线A-A和B-B处的横截面，分别展示了内流通道和外流通道。 [0013] 图4依据本发明的实施例用于说明图2多通道冷却粘结垫沿直线A-A和B-B处的横截面的局部放大视图，分别展示了外流通道和内流通道。 [0014] 图5依据本发明的实施例用于说明多通道冷却粘结垫的顶视图，展示了冷却剂流体通过多通道冷却粘结垫内流通道和外流通道的流动。 [0015] 图6依据本发明的实施例用于说明示范的流程图，展示了多通道冷却粘结垫的冷却操作。 [0016] 图7依据本发明的实施例用于说明示范的流程图，展示了用于提出包含多通道冷却粘结垫的组件的过程。 具体实施方式[0017] 以下的说明书本质上是一个示范的说明，不能被认为是限制了本发明或者应用以及本发明的实施例的使用。具体装置、技术和应用的说明仅作为实施例提供。在不违背本发明的精神和范围的情况下，本领域的人可以很容易地理解在此实施例的修改，以及在此确定的基本原理适用于其它实施例和应用。本发明应与权力要求的范围相一致，而不局限于在此说明和展示的实施例。 [0018] 根据功能和/或逻辑块元件以及不同的处理步骤，在此说明本发明的实施例。应当意识到，任意数量的硬件、软件和/或固件可被操作以块元件执行特定功能。为求简练，涉及冷却系统、冷却机制、加工和系统的其它功能方面(和系统的独立工作元件)的传统技术和元件在此可能不做详细说明。此外，本领域的人可以理解本发明的实施例可以结合多种结构体实施，而在此实施例仅仅是本发明事例的示例。 [0019] 在可实施的非限制性应用即飞机的隔热罩的情况下，在此说明本发明的实施例。但公开的实施例不限于飞机隔热罩之类的应用，技术也可以用于其它的应用中。例如但不限于，实施例可应用于熔炉、高炉、火箭喷嘴、等离子发生器、核裂变反应堆、聚变反应堆、太阳能发电塔、窑炉、电冰箱和其它的热应用。 [0020] 本领域的人很容易理解本说明书，以下是本发明的示例和实施例，而不限于依照这些示例工作。其在不违背本发明的示范的实施例范围的情况下，可以使用其它实施例，以及实施结构变化。 [0021] 冷却粘结垫可以由例如但不限于陶瓷泡沫、复合材料、金属、塑料或者其它材料制成。陶瓷泡沫隔热罩是极好的热绝缘体，但运行时易碎并发生变形。因此，有利的是存在如在此描述的多通道冷却粘结系统之类的热表面防热系统，提供了一种可快速置换陶瓷泡沫绝热层的方法。此外，为了增加它的耐受性，多通道冷却粘结系统/材料能主动地被冷却。调整冷却流速度、压力和温度为了保证由于充足的表面冷却和结构体粘结层冷却以适应于变化的操作环境。通过考虑到运行中快速的修复和替换，本发明的实施例充分地解决了与热表面防热有关的维护问题。此外，可置换的绝热部件考虑到了易于使用、修改以及提高耐受性的冷却系统优化。本发明的实施例提供一种带有随着可调整的多通道室冷却而可快速置换绝热层的多通道冷却粘结垫。 [0022] 图1依据本发明示例用于说明多通道冷却粘结垫系统100(系统100)。多通道冷却粘结垫系统包括多通道冷却粘结垫102(冷却粘结垫102)、隔热罩104、隔热罩粘结层106、结构体粘结层116、结构118和冷却剂控制器122。 [0023] 多通道冷却粘结垫102可以包括顶面108、多个内流通道112、底面114和多个冷却孔120。 [0024] 多通道冷却粘结垫102可以由如，但不限于复合材料或者其它材料制成。通过联接方式，多通道冷却粘结垫102可以联接到物体上。例如但不限于，多通道冷却粘结垫102，通过结构体粘结层116结合到如结构体118之类的物体上，以及通过隔热罩粘结层106联接到如隔热罩104之类的物体上。联接方式可以包括，例如但不限于，粘结层、粘合剂、焊接、超塑性扩散、力学联接或者用于联接到物体上的其它的联接方式。物体可以包括，例如但不限于隔热罩、空气动力学主体、结构体或其它的物体。 [0025] 多通道冷却粘结垫102可以被用来为物体和/或联接到此的联接方式提供热保护。例如，多通道冷却粘结垫102可以被用来为结构体118和/或联接到结构体118的结构体粘结层116提供热保护。再例如，多通道冷却粘结垫102可以被用来为隔热罩104和/或联接到隔热罩104的隔热罩粘结层106提供热保护。多通道冷却粘结垫102的冷却操作增加了联接方式的耐受性。下面对冷却操作进行更加详细地解释。 [0026] 正如下面更加详细地解释，内冷却通道112可被操作以冷却该冷却粘结垫112。在一个实施例中，内冷却通道112位于多通道冷却粘结垫102的顶面和底面之间。内冷却通道112的其它结构和布置也能允许冷却粘结垫102的冷却。 [0027] 隔热罩104可以包括，例如但不限于陶瓷砖、陶瓷泡沫、复合材料或其它的隔热罩。 [0029] 基于不同的操作环境，设定冷却剂控制器122调整冷却剂特性，为多通道冷却垫102提供了以不同的冷却流速度、压力和温度通过内冷却通道112，冷却剂包括例如但不限于空气水或者其它的冷却剂。 [0030] 这样，提供带有可快速置换绝热层的多通道冷却粘结垫102。为了增加多通道冷却粘结垫102的耐受性，它的材料能够主动地被冷却。 [0031] 图2依据本发明的实施例用于说明多通道冷却粘结垫200，展示了图1多通道冷却粘结垫的更多的细节。下面接合图1来说明图2。多通道冷却粘结垫200通常包括多个冷却孔120、多个内冷却通道112，多个内流通道208和外流通道210。 [0032] 设定内流通道208提供适合冷却隔热罩粘结层106和结构体粘结层116的低压的内部冷却剂流302(图3)。对于结构体粘结层，低压冷却在结构上优于高压冷却流体，这是因为低压冷却导致较低的应力。 [0033] 外流通道210不联接到内冷却通道112。设定外流通道210引导通过的冷却剂流304(图3)至隔热罩104。通过的冷却剂流304提供更高压力的冷却流体，该流体被引导以降低隔热罩104的温度。 [0034] 设定冷却孔120(沿直线C-C 206)允许冷却流体从外流通道210流至隔热罩104，正如沿A-A 202处截面所展示的。 [0035] 图3依据本发明的实施例用于说明图2多通道冷却粘结垫200沿直线A-A 202和B-B 204处的横截面，分别展示了外流通道210和内流通道208。如图3所示，内部冷却剂流302和通过的冷却剂流304分别流入内流通道208和外流通道210。 [0036] 图4依据本发明的实施例用于说明图2多通道冷却粘结垫200沿直线A-A 202和B-B 204处的横截面的局部放大视图，分别展示了外流通道210和内流通道208。 [0037] 图5依据本发明的实施例用于说明多通道冷却粘结垫500的顶视图，展示了冷却剂流体通过多通道冷却粘结垫内流通道208和外流通道210的流动。 [0038] 在操作中，被联接到内冷却通道112的内流通道208引导内部冷却剂流302至多通道冷却粘结垫500的内冷却通道112，由此冷却隔热罩粘结层106和结构体粘结层116。这允许中等温度连接方式被使用于其它高温环境中。这样，冷却粘结垫500增加了如上的在隔热罩104和冷却粘结垫102/200/500之间的联接方式的耐受性。 [0039] 外流通道210凭借冷却孔120引导/引导通过的冷却剂流304经过多通道冷却粘结垫500至隔热罩104(图1)，由此冷却隔热罩104。 [0040] 为了保证在隔热罩结层106和结构体粘结层116足够的粘结层冷却的表面冷却，冷却剂控制器122通过内冷却通道112调整冷却流速率、压力和温度。这样，多通道冷却粘结垫500能够被调整以适应变化的操作环境。 [0041] 通过提供多室通道，公开的实施例缓解了与多个冷却条件有关的冷却问题。如内流通道208这样的一个第二套通道实现适合冷却结构体粘结层116的低压冷却。对于粘结层，低压冷却在结构上优于高压冷却气体，因为低压冷却导致较低的应力。如外流通道210这样的另一套通道适合高压冷却流体减少热特征。热特征可以包含，例如但不限于空气动力面红外热度、发动机排气喷管热度和其它热特征。 [0042] 图6依据本发明的实施例用于说明示范的流程图，展示了多通道冷却粘结垫102/200/500的冷却操作(过程600)。与过程600有关被执行的任务可以机械地被软件、硬件、固件、具有执行过程方法的计算机可执行指令的计算机可读介质和其中的任意结合。应理解，过程600可以包括任意数量的另外的或可替代的任务，图6所示任务不需按照顺序被执行，并且过程600可以被并入到在这里没有详细说明的更全面的步骤或过程中。为了解释的目的，过程600的以下说明可能涉及上述与图1-5有关的元件。 [0043] 在实际的实施例中，过程600的部分可以被系统100的不同元件执行，诸如顶面108、底面114、冷却孔120、冷却剂控制器122、内冷却通道112、内流通道208、外流通道210，等等。过程600可以具有与图1-5所示实施例相似的功能、材料和结构。因此，共同的特征、功能和元件在此没有重复说明。 [0044] 通过凭借至少一个内流通道208这样的内流通道，引导内部的冷却流302这样的内部冷却剂流至多个内冷却通道112这样的多个内冷却通道(任务602)，过程600得以开始。 [0045] 通过利用内部冷却剂流302，冷却该冷却粘结垫102/200/500这样的冷却粘结垫(任务604)，过程600得以继续。 [0046] 通过利用至少一个外流通道210这样的外流通道，引导通过的冷却剂流304经过冷却粘结垫102/200/500(任务606)，过程600得以继续。 [0047] 通过引导通过的冷却剂流304至被联接到冷却粘结垫102/200/500的隔热罩104这样的隔热罩(任务608)，过程600得以继续。 [0048] 通过使通过的冷却剂流304流入隔热罩104(任务610)，过程600得以继续。 [0049] 通过利用通过的冷却剂流304冷却隔热罩104(任务612)，过程600得以继续。 [0050] 通过利用通过的冷却剂流304减少隔热罩104的热特征(任务614)，过程600继续。 [0051] 通过凭借冷却粘结垫102/200/500的冷却操作，增加隔热罩到冷却粘结垫102/200/500的联接方式的耐受性(任务616)，过程600得以继续。 [0052] 通过凭借冷却粘结垫102/200/500的冷却操作保护空气动力学主体(任务618)，过程600得以继续。空气动力学主体可以部分地包含例如但不限于接触高温的手动和非手动的地面、空中、太空交通工具的一部分。发动机排气喷管、航天器整流罩和航天器机身但不限于此，是空气动力学主体之中的示例。 [0053] 图7依据本发明的实施例用于说明示范的流程图，展示了用于提出包含多通道冷却粘结垫102/200/500的组件的过程700。与过程700有关被执行的任务可以机械地被软件、硬件、固件、具有执行过程方法的计算机可执行指令的计算机可读介质和其中的任意结合。应理解，过程700可以包括任意数量的另外的或可替代的任务，图7所示任务不需按照顺序被执行，并且过程700可以被并入到在这里没有详细说明的更全面的步骤或过程中。为了解释的目的，过程700的以下说明可能涉及上述与图1-5有关的元件。 [0054] 在实际的实施例中，过程700的部分可以被系统100的不同元件执行，诸如顶面108、底面114、冷却孔120、冷却剂控制器122、内冷却通道112、内流通道208、外流通道210，等等。过程700可以具有与图1-5所示实施例相似的功能、材料和结构。因此，共同的特征、功能和元件在此没有重复说明。 [0055] 通过提出多个可被操作以冷却该冷却粘结垫102/200/500这样的冷却粘结垫的内冷却通道112这样的内冷却通道，过程700得以开始。 [0056] 通过提出至少一个被联接到内冷却通道112和可被操作以引导内部冷却剂流302这样的内部冷却剂流至内冷却通道112的内流通道208这样的内流通道，过程700得以继续。 [0057] 通过提出至少一个可被操作以引导通过的冷却剂流304这样的通过的冷却剂流经过冷却粘结垫102这样的冷却粘结垫的外流通道210这样的外流通道(任务706)，过程700得以继续。 [0058] 将隔热罩联接到冷却粘结垫102(任务708)，过程700得以继续。 [0059] 将外流通道210联接到隔热罩104(任务710)，过程700得以继续。 [0060] 通过使通过的冷却剂流流入隔热罩104(任务712)，过程700得以继续。 [0061] 通过将冷却粘结垫102联接到空气动力学主体(任务714)，过程700得以继续。空气动力学主体可以部分地包含例如但不限于接触高温的手动和非手动的地面、空中、太空交通工具的一部分。发动机排气喷管、航天器整流罩和航天器机身但不限于此，是空气动力学主体之中的示例。这样，提供了具有快速热置换陶瓷泡沫绝热层的冷却粘结垫102这样的表面防热垫。此外，为了增加它的耐受性，表面防热垫的陶瓷泡沫能主动地被冷却。 [0062] 在正文和附图中，冷却粘结垫102、200、500被公开，包括：多个可被操作以冷却该冷却粘结垫102、200、500的冷却通道112；至少一个被联接到内冷却通道112和可被操作以引导内部冷却剂流302至内冷却通道112的内流通道208；以及至少一个可被操作以引导通过的冷却剂流304经过冷却粘结垫102、200、500的外流通道210。在一种变化中，冷却粘结垫102、200、500进一步包括被联接到冷却粘结垫102、200、500的隔热罩104。在另一种变化中，冷却粘结垫102、200、500进一步包括其中至少一个被联接到隔热罩104的外流通道210。在又一种变化中，冷却粘结垫102、200、500包括其中通过的冷却剂流304冷却隔热罩104。在一个实施例中，冷却粘结垫102、200、500包括其中通过的冷却剂流304冷却隔热罩104，这样隔热罩104的热特征被减少。在另一个实施例中，冷却粘结垫102、200、500进一步包括将冷却粘结垫102、200、500联接到物体上的联接方式。在有一个实施例中，冷却粘结垫102、200、 500包括其中引导内部冷却剂流至内冷却通道增加了联接方式的耐受性。在再一个实施例中，冷却粘结垫102、200、500包括其中物体包隔热罩104、空气动力学主体和结构体118中的至少一个。在一个实施例中，冷却粘结垫102、200、500包括其中联接方式包括粘结层106、 116、粘合剂、焊接、超塑性扩散和力学联接中的至少一个。 [0063] 在一方面，用于冷却该冷却粘结垫102、200、500的方法被公开，包括：通过至少一个内流通道208引导内部冷却剂流302至多个内冷却通道112；利用内部冷却剂流302冷却该冷却粘结垫102、200、500；以及利用至少一个外流通道210引导通过的冷却剂流304经过冷却粘结垫102、200、500。在一种变化中，方法进一步包括通过的冷却剂流304至被联接到冷却粘结垫102、200、500的隔热罩104。在另一种变化中，方法进一步包括使通过的冷却剂流304流入隔热罩104。在一个实施例中，方法进一步包括利用通过的冷却剂流304减少隔热罩的热特征。在另一个实施例中，方法进一步包括通过冷却粘结垫102、200、500的冷却操作增加隔热罩104到冷却粘结垫102、200、500的联接方式的耐受性。在有一个实施例中，方法进一步包括通过冷却粘结垫102、200、500的冷却操作保护空气动力学主体。 [0064] 在一个方面，用于冷却该冷却粘结垫102、200、500的方法被公开，包括：提出多个可被操作以冷却该冷却粘结垫102、200、500内冷却通道112；提出至少一个被联接到内冷却通道112和可被操作以引导内部冷却剂流302至内冷却通道112的内流通道208；以及至少一个可被操作以引导通过的冷却剂流304经过冷却粘结垫102、200、500的外流通道210。在一个实施例中，方法进一步包括将隔热罩104联接到冷却粘结垫102、200、500在另一个实施例中，方法包括将至少一个外流通道210联接到隔热罩104。在又一个实施例中，方法进一步包括将冷却粘结垫102、200、500联接到空气动力学主体上。 [0065] 当在上述说明书中至少一个实施例已经被介绍时，应理解大量的变化存在。也应理解，在此说明的实施方式和实施例绝不是为了限制主体的范围、应用或结构。相反，上述说明书为本领域的人实施实施方式或实施例提供了便利的说明。应理解，不违背权利要求确定的范围，可对元件的功能和装置做出多种修改，包括在提出本专利申请期间所知的等同修改和可预知的等同修改。 [0066] 上述说明涉及“被连接”或“被联接”在一起的元件或结点或特征。T正如在此使用的，除非另作特别说明，“被连接”是指一个元件/结点/特征被直接连接到(或直接地联系)另一个元件/结点/特征，不一定是机械地。同样，除非另作特别说明，“被联接”是指一个元件/结点/特征被直接或间接地连接到(或直接地或间接地联系)另一个元件/结点/特征，不一定是机械地。因此，尽管图1-5说明了元件的示例装置，但在发明的实施例中可以介绍另外插入的元件、装置、特征和组件。 [0067] 在本文件中使用的术语和短语以及他们的变化形式，除非另作特别说明，应当被理解为无限制的。作为前文的示例：术语“包括”应当被解释为“包括，但不局限于”或相似的意义；术语“实施例”被用来提供讨论中项目的示范的实施例，不是详尽的或限制性的列表；以及诸如“常规的”、“传统的”、“正常的”、“标准的”、“所知的”和相似意义的术语，不应被理解为限制到特定时间段被描述的项目或截至特定时间可用的项目。反而应被理解为包括现在或者将来可用的或所知的常规的、传统的、正常的或标准的技术。 [0068] 同样地，被连接词“和”连接的一组项目不应被理解为需要组中这些项目中的每一项都必须出现，反而应被理解为“和/或”，除非另作特别说明。类似地，同样地，被连接词“或”连接的一组项目不应被理解为需要在组中相互排斥，反而应被理解为“和/或”，除非另作特别说明。此外，尽管本发明的项目、元件和组件可以以单数形式被说明和被要求权利保护，但是复数形式也被考虑到范围内，除非单数的限制被明确说明。在一些实施例中，诸如“一个或多个”、“至少”、“但不限于”或其它相似的短语之类加宽词汇或短语的出现，不应被理解为意味着在没有这样的加宽短语出现的实施例中狭义示例是有意的和必须的。 [0069] 正如在此使用的，除非另作特别说明，“可操作的”是指能够被使用、适合或准备用或运行、可用于具体用途，以及能够执行在此说明的涉及系统和装置，术语“可操作的”是指系统和/或装置是完全可用的和已校准的，包含用于和满足应用操作条件的元件，当它被激活时执行被陈述的功能。涉及系统和电路，术语“可操作的”是指系统和/或装置是完全可用的和已校准的，包含用于和满足应用操作条件的逻辑，当它被激活时执行被陈述的功能。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈