一種電液伺服機(jī)構(gòu)用內(nèi)嵌式冷卻器及冷卻方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種直列管式冷卻器，特別涉及一種電液伺服機(jī)構(gòu)用冷卻器及冷卻方法，該冷卻器可串聯(lián)、內(nèi)嵌于電液伺服機(jī)構(gòu)主體結(jié)構(gòu)中，實(shí)現(xiàn)電液伺服機(jī)構(gòu)工作介質(zhì)油液冷卻，屬于電液伺服機(jī)構(gòu)冷卻技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]電液伺服機(jī)構(gòu)能源部件能量轉(zhuǎn)換或做功過程中都伴隨發(fā)熱，工作時間短或發(fā)熱量小時，一般通過伺服機(jī)構(gòu)金屬基體容熱、散熱；當(dāng)工作時間長且發(fā)熱量巨大時，必須采取措施對伺服機(jī)構(gòu)進(jìn)行溫度控制。
[0003]伺服機(jī)構(gòu)采用渦輪栗能源，伺服機(jī)構(gòu)工作時，發(fā)熱功率超過20kW，單采用金屬基體容熱、散熱，伺服機(jī)構(gòu)工作100s，液壓油溫度就會超過200°C，導(dǎo)致液壓密封失效，伺服機(jī)構(gòu)功能喪失。必須采取措施進(jìn)行溫度控制。
[0004]伺服液壓回路一般采用冷卻器實(shí)現(xiàn)工作介質(zhì)溫度控制，利用冷卻介質(zhì)與被冷卻介質(zhì)間的熱交換將液壓工作介質(zhì)維持在適宜的平衡溫度。
[0005]現(xiàn)有地面伺服液壓回路系統(tǒng)中，一般采用獨(dú)立的冷卻器(板式/管式、水冷/風(fēng)冷)或冷卻設(shè)備(空調(diào))對液壓油進(jìn)行冷卻。冷卻器、冷卻設(shè)備通過外置油路/氣路與液壓系統(tǒng)連接。
[0006]飛機(jī)伺服液壓系統(tǒng)中，采用獨(dú)立的(管式或板式)冷卻器，利用潤滑油對燃油進(jìn)行冷卻。
[0007]地面或飛機(jī)上采用外置的獨(dú)立冷卻器，冷卻器通過外置油路(一般為四路，冷卻介質(zhì)進(jìn)/出管道、被冷卻介質(zhì)進(jìn)/出管道)對液壓系統(tǒng)進(jìn)行連接。對工程產(chǎn)品而言，結(jié)構(gòu)越簡單、可靠性越高，連接冷卻器的四路外置管道無疑降低了冷卻器的可靠性；同時四路管路外置，導(dǎo)致冷卻器外廓尺寸增大、重量增大，而航天產(chǎn)品對外廓尺寸、重量限制異?？量蹋F(xiàn)有的冷卻裝置不能應(yīng)用到火箭配套電液伺服機(jī)構(gòu)中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種電液伺服機(jī)構(gòu)用內(nèi)嵌式冷卻器。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
[0010]一種電液伺服機(jī)構(gòu)用內(nèi)嵌式冷卻器，該冷卻器包括不銹鋼殼體、前端板、折流板、管束、后端板和支撐桿；不銹鋼殼體、前端板、折流板、管束、后端板和支撐桿的材料均為不銹鋼材質(zhì)；
[0011]所述的不銹鋼殼體為承力件，不銹鋼殼體為中空圓柱，其一端帶有第一法蘭，另一端帶有第二法蘭，在不銹鋼殼體的側(cè)壁上有加強(qiáng)筋，加強(qiáng)筋內(nèi)部帶有進(jìn)油通道和出油通道，進(jìn)油通道的入口在第一法蘭上，出油通道的出口在第一法蘭上，第一條通道出口在中空圓柱內(nèi)表面且接近第二法蘭處；出油通道入口在中空圓柱內(nèi)表面且接近第一法蘭；第一法蘭和第二法蘭上各有一密封凹槽；所述的不銹鋼殼體通過其兩端的法蘭與伺服機(jī)構(gòu)主體固定連接；
[0012]所述的前端板為一圓盤，圓盤的底盤上分布有若干個毛細(xì)孔；
[0013]所述的折流板為一帶有缺口的圓板，圓板上分布有若干個毛細(xì)孔，圓板的邊緣處有光孔；
[0014]所述的管束為毛細(xì)管；
[0015]所述的后端板為一圓盤，圓盤的底盤上分布有若干個毛細(xì)孔；
[0016]所述的支撐桿為實(shí)心不銹鋼桿，支撐桿的一端焊接在前端板的底盤上，中間穿過折流板并與折流板點(diǎn)焊連接，支撐桿的另一端焊接在后端板的底盤上；
[0017]所述的管束依次穿過前端板、折流板和后端板，管束在前端板和后端板上均突出3_5mm ；
[0018]所述的管束與前端板、后端板均采用釬焊焊接；
[0019]所述的前端板的外表面與不銹鋼殼體的內(nèi)表面相匹配，前端板插入不銹鋼殼體內(nèi)，前端板的上表面距不銹鋼殼體第一法蘭端面8?12mm，前端板的上表面與不銹鋼殼體內(nèi)表面采用氬弧焊角焊焊接；
[0020]所述的后端板的外表面與不銹鋼殼體的內(nèi)表面相匹配，后端板插入不銹鋼殼體內(nèi)，后端板的上表面距不銹鋼殼體第二法蘭端面8?12mm，后端板的上表面與不銹鋼殼體內(nèi)表面也采用氬弧焊角焊焊接；
[0021]從伺服機(jī)構(gòu)主體流出的液壓油首先通過進(jìn)油通道進(jìn)入管束組成的管間腔，經(jīng)折流板的折流，通過折流板上的缺口沿管束的管間腔蜿蜒流動，并經(jīng)出油通道流出；
[0022]所述的不銹鋼殼體的兩端法蘭上的凹槽用于安裝柔性石墨，通過柔性石墨對不銹鋼殼體與伺服機(jī)構(gòu)主體進(jìn)行密封；
[0023]所述的不銹鋼殼體的進(jìn)油通道和出油通道與伺服機(jī)構(gòu)本體的油路通道之間采用密封管進(jìn)行連接，不銹鋼殼體的進(jìn)油通道入口端面上有一凹槽，進(jìn)油通道入口內(nèi)壁上有一凹槽和凸臺，進(jìn)油通道入口內(nèi)壁上的凸臺用于對密封管進(jìn)行定位；進(jìn)油通道入口內(nèi)壁上凹槽安裝密封圈，用于對密封管和進(jìn)油通道進(jìn)行密封；不銹鋼殼體的進(jìn)油通道入口端面上的凹槽安裝密封圈，用于對密封管和進(jìn)油通道進(jìn)行雙重密封；
[0024]所述的管束的毛細(xì)管為氣路通道，管束與伺服機(jī)構(gòu)本體出氣管路連通，氣路通道和出氣管路之間通過柔性石墨進(jìn)行密封。
[0025]不銹鋼殼體采用屈服強(qiáng)度不低于為ΙΙΟΟΜρ的不銹鋼，其厚度為4-5_。
[0026]管束的內(nèi)徑為1.6-3mm，相鄰管束之間的距離為2_5mm，管束呈正三角形布局。
[0027]—種電液伺服機(jī)構(gòu)用內(nèi)嵌式冷卻器的冷卻方法，步驟為:伺服機(jī)構(gòu)做功后的低溫氣體，經(jīng)冷卻器管束通道流動，并排出；同時伺服機(jī)構(gòu)中的高溫液壓油經(jīng)冷卻器進(jìn)油通道進(jìn)入冷卻器，經(jīng)管束與折流板形成的流道蜿蜒流動，并從出油通道流出；過程中，管束內(nèi)部的低溫氣體與管束外部的高溫液壓油通過管束毛細(xì)管外壁實(shí)現(xiàn)低溫氣體與高溫液壓油的熱交換，完成對伺服機(jī)構(gòu)液壓油介質(zhì)的溫度控制。
[0028]有益效果
[0029](1)本發(fā)明的低溫氣體是伺服機(jī)構(gòu)做功后的氣體，實(shí)現(xiàn)對伺服機(jī)構(gòu)液壓油的冷卻，不需要外界再引入冷卻介質(zhì)，能源利用率高；
[0030](2)本發(fā)明通過在不銹鋼殼體的外表面上一體成型一個帶有進(jìn)油通道和出油通道的加強(qiáng)筋，使得冷卻器的結(jié)構(gòu)緊湊，且該加強(qiáng)筋可作為通道，不需要額外配置管路通道及接頭附件，使得冷卻器減重效果明顯；
[0031](3)本發(fā)明的不銹鋼殼體為承力件，且兩端帶有法蘭能夠與伺服機(jī)構(gòu)本體連接，使得冷卻器能夠串聯(lián)、內(nèi)嵌于伺服機(jī)構(gòu)本體結(jié)構(gòu)中，作為伺服機(jī)構(gòu)的一部分，承載不小于10t的拉、壓載荷；
[0032](4)本發(fā)明可以通過調(diào)整管束的規(guī)格、數(shù)量改變冷卻器的散熱面積，適用不同伺服機(jī)構(gòu)液壓油冷卻系統(tǒng)的需求，且管束的內(nèi)徑一般為1.6-3mm，相鄰管束之間的距離為2-5mm，使得液壓油的冷卻效果好，
[0033](5)本發(fā)明的管束兩端與前端板和后端板采用釬焊焊接結(jié)構(gòu)形式，前端板和后端板與不銹鋼殼體采用氬弧焊角焊焊接，使得油路通道和氣路通道承受不低于lOMPa液壓壓力，而傳統(tǒng)的冷卻器的強(qiáng)度一般不大于IMPa ;
[0034](6)本發(fā)明的氣路通道采用柔性石墨密封，使用范圍最低可達(dá)到_70°C ;
[0035](7)本發(fā)明的油路通道采用雙重密封結(jié)構(gòu)，使得油路的密封效果好，可靠性高；
[0036](8)本發(fā)明的冷卻器整體冷卻效果好，強(qiáng)度、可靠性高，滿足大功率、長時工作、高可靠性電液伺服機(jī)構(gòu)(系統(tǒng))使用，可推廣應(yīng)用于集成度要求高、工作環(huán)境惡劣、且有熱交換需求的同類產(chǎn)品上。
【附圖說明】
[0037]圖1本發(fā)明的冷卻器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖2不銹鋼殼體示意圖；
[0039]圖3為冷卻器的油-氣換熱結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]—種電液伺服機(jī)構(gòu)用內(nèi)嵌式冷卻器，冷卻器米用一體式不銹鋼列管式結(jié)構(gòu)，殼體為承力件，額定工作載荷為不小于10t的交變拉、壓載荷；管束與兩端隔板采用鎳基釬焊，兩端隔板與殼體采用氬弧焊焊接。冷卻器主要組成部件有:不銹鋼殼體、前/后端板、折流板、管束等。在圓筒形殼體內(nèi)設(shè)置上千根平行管束，冷卻介質(zhì)(低溫氫氣或氦氣)在管內(nèi)流動，被冷卻介質(zhì)(高溫液壓油)在管與外殼組成的空腔內(nèi)流動。
[0041 ] 冷卻器與伺服機(jī)構(gòu)接口分為機(jī)械接口、油路接口和氣路接口。