一種電液伺服機構用內嵌式冷卻器及冷卻方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種直列管式冷卻器，特別涉及一種電液伺服機構用冷卻器及冷卻方法，該冷卻器可串聯、內嵌于電液伺服機構主體結構中，實現電液伺服機構工作介質油液冷卻，屬于電液伺服機構冷卻技術領域。
【背景技術】
[0002]電液伺服機構能源部件能量轉換或做功過程中都伴隨發熱，工作時間短或發熱量小時，一般通過伺服機構金屬基體容熱、散熱；當工作時間長且發熱量巨大時，必須采取措施對伺服機構進行溫度控制。
[0003]伺服機構采用渦輪栗能源，伺服機構工作時，發熱功率超過20kW，單采用金屬基體容熱、散熱，伺服機構工作100s，液壓油溫度就會超過200°C，導致液壓密封失效，伺服機構功能喪失。必須采取措施進行溫度控制。
[0004]伺服液壓回路一般采用冷卻器實現工作介質溫度控制，利用冷卻介質與被冷卻介質間的熱交換將液壓工作介質維持在適宜的平衡溫度。
[0005]現有地面伺服液壓回路系統中，一般采用獨立的冷卻器(板式/管式、水冷/風冷)或冷卻設備(空調)對液壓油進行冷卻。冷卻器、冷卻設備通過外置油路/氣路與液壓系統連接。
[0006]飛機伺服液壓系統中，采用獨立的(管式或板式)冷卻器，利用潤滑油對燃油進行冷卻。
[0007]地面或飛機上采用外置的獨立冷卻器，冷卻器通過外置油路(一般為四路，冷卻介質進/出管道、被冷卻介質進/出管道)對液壓系統進行連接。對工程產品而言，結構越簡單、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，導致冷卻器外廓尺寸增大、重量增大，而航天產品對外廓尺寸、重量限制異常苛刻，現有的冷卻裝置不能應用到火箭配套電液伺服機構中。
【發明內容】
[0008]本發明解決的技術問題是:克服現有技術的不足，提出一種電液伺服機構用內嵌式冷卻器。
[0009]本發明的技術解決方案是:
[0010]一種電液伺服機構用內嵌式冷卻器，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；
[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，在不銹鋼殼體的側壁上有加強筋，加強筋內部帶有進油通道和出油通道，進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表面且接近第二法蘭處；出油通道入口在中空圓柱內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構主體固定連接；
[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孔，圓板的邊緣處有光孔；
[0014]所述的管束為毛細管；
[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孔；
[0016]所述的支撐桿為實心不銹鋼桿，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表面相匹配，前端板插入不銹鋼殼體內，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表面相匹配，后端板插入不銹鋼殼體內，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表面也采用氬弧焊角焊焊接；
[0021]從伺服機構主體流出的液壓油首先通過進油通道進入管束組成的管間腔，經折流板的折流，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構主體進行密封；
[0023]所述的不銹鋼殼體的進油通道和出油通道與伺服機構本體的油路通道之間采用密封管進行連接，不銹鋼殼體的進油通道入口端面上有一凹槽，進油通道入口內壁上有一凹槽和凸臺，進油通道入口內壁上的凸臺用于對密封管進行定位；進油通道入口內壁上凹槽安裝密封圈，用于對密封管和進油通道進行密封；不銹鋼殼體的進油通道入口端面上的凹槽安裝密封圈，用于對密封管和進油通道進行雙重密封；
[0024]所述的管束的毛細管為氣路通道，管束與伺服機構本體出氣管路連通，氣路通道和出氣管路之間通過柔性石墨進行密封。
[0025]不銹鋼殼體采用屈服強度不低于為ΙΙΟΟΜρ的不銹鋼，其厚度為4-5_。
[0026]管束的內徑為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]—種電液伺服機構用內嵌式冷卻器的冷卻方法，步驟為:伺服機構做功后的低溫氣體，經冷卻器管束通道流動，并排出；同時伺服機構中的高溫液壓油經冷卻器進油通道進入冷卻器，經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，管束內部的低溫氣體與管束外部的高溫液壓油通過管束毛細管外壁實現低溫氣體與高溫液壓油的熱交換，完成對伺服機構液壓油介質的溫度控制。
[0028]有益效果
[0029](1)本發明的低溫氣體是伺服機構做功后的氣體，實現對伺服機構液壓油的冷卻，不需要外界再引入冷卻介質，能源利用率高；
[0030](2)本發明通過在不銹鋼殼體的外表面上一體成型一個帶有進油通道和出油通道的加強筋，使得冷卻器的結構緊湊，且該加強筋可作為通道，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)本發明的不銹鋼殼體為承力件，且兩端帶有法蘭能夠與伺服機構本體連接，使得冷卻器能夠串聯、內嵌于伺服機構本體結構中，作為伺服機構的一部分，承載不小于10t的拉、壓載荷；
[0032](4)本發明可以通過調整管束的規格、數量改變冷卻器的散熱面積，適用不同伺服機構液壓油冷卻系統的需求，且管束的內徑一般為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)本發明的管束兩端與前端板和后端板采用釬焊焊接結構形式，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，而傳統的冷卻器的強度一般不大于IMPa ;
[0034](6)本發明的氣路通道采用柔性石墨密封，使用范圍最低可達到_70°C ;
[0035](7)本發明的油路通道采用雙重密封結構，使得油路的密封效果好，可靠性高；
[0036](8)本發明的冷卻器整體冷卻效果好，強度、可靠性高，滿足大功率、長時工作、高可靠性電液伺服機構(系統)使用，可推廣應用于集成度要求高、工作環境惡劣、且有熱交換需求的同類產品上。
【附圖說明】
[0037]圖1本發明的冷卻器的結構示意圖；
[0038]圖2不銹鋼殼體示意圖；
[0039]圖3為冷卻器的油-氣換熱結構示意圖。
【具體實施方式】
[0040]—種電液伺服機構用內嵌式冷卻器，冷卻器米用一體式不銹鋼列管式結構，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。在圓筒形殼體內設置上千根平行管束，冷卻介質(低溫氫氣或氦氣)在管內流動，被冷卻介質(高溫液壓油)在管與外殼組成的空腔內流動。
[0041 ] 冷卻器與伺服機構接口分為機械接口、油路接口和氣路接口。