CN103331184B - 高低温试验箱 - Google Patents

Abstract

一种高低温试验箱，包括隔温密闭的箱体、对箱体的内部环境进行制冷和/或制热的温度控制系统、设置在箱体上的循环风机，循环风机包括：通过电机座设置在箱体外侧的电机、通过轴承转动连接在箱体上的风扇轴、位于箱体内的多片风叶，风扇轴的一端部与电机的输出轴同轴固定连接，风扇轴的另一端穿过箱体并与多片风叶相连接，风扇轴位于箱体外侧的部分上同轴固定连接有散热翅片，散热翅片与风扇轴导热接触，且散热翅片位于电机座内，电机座上具有与外界相通的散热口。本发明可以加大风扇轴及轴承座的散热量，从而使得在大温差环境下风扇轴及轴承座的温度变化得到较好的控制，这样就解决了大温差环境下轴和轴承座和轴承配合的稳定性和可靠性问题。

Description

高低温试验箱

技术领域

本发明涉及一种高低温试验箱，特别涉及跨大温差进行可靠性测试的试验箱。

背景技术

在一些重要零部件或成品的设计和制造时，为了解产品在极端环境下的工作性能，通常会对产品进行高温至低温测试，以检测产品在极限环境下工作的可靠性。

为了保证试验箱温度的均匀，循环风扇是必不可少的重要部件。由于试验箱温度的变化往往较大,其温度变化较大的可在-100～+200℃之间，因此风扇的机械结构同样要受此大温变的考验，尤其是有配合关系的运动部分，如循环风扇结构中的轴、轴承座和轴承的配合，因为在-100℃的情况下为了保证材料的机械性能一般多采用耐温材料304不锈钢作为轴和轴承座的材料，同时无论使用陶瓷轴承还是高温轴承它们的膨胀系数多小于304不锈钢材料，并有较大的差别。高低温试验箱在工作过程中，由于风扇轴位于温变区内，因此箱内热空气或冷空气直接对风扇轴进行热传递，而对轴承的影响主要是通过风扇轴及轴承座的接触对轴承传递温度，因此它是间接传递，故温度对轴承的影响相对风扇轴及轴承座要小。这就导致了在外界温度的影响下风扇轴及轴承座的温度和轴承温度产生了差异，而这个差异对轴、轴承座和轴承的配合产生了不利影响。使得在同样环境条件下它们之间的膨胀值由于温度的不同而不一致。因此在温度过低时会出现配合轴与轴承的间隙的增大，在温度过高时又会造成配合过盈量过大而导致轴承损坏。

因此如何解决耐高低温试验箱的风扇从极低温度到极高温度之间变化时，风扇轴和轴承的膨胀变形量不同，导致风扇运行不稳定和使用寿命短的问题，一直困扰着技术研发人员。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够将风扇轴的温度快速散发的高低温试验箱。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种高低温试验箱，包括隔温密闭的箱体、对所述的箱体的内部环境进行制冷和/或制热的温度控制系统、设置在所述的箱体上的循环风机，所述的循环风机包括：通过电机座设置在所述的箱体外侧的电机、通过轴承转动连接在所述的箱体上的风扇轴、位于所述的箱体内的多片风叶，所述的风扇轴的一端部与所述的电机的输出轴同轴固定连接，所述的风扇轴的另一端穿过所述的箱体并与多片所述的风叶相连接，所述的风扇轴位于所述的箱体外侧的部分上同轴固定连接有散热翅片，所述的散热翅片与风扇轴导热接触，且所述的散热翅片位于所述的电机座内，所述的电机座上具有与外界相通的散热口。

优选地，所述的散热翅片包括有多个沿径向延伸的扇片。

优选地，所述的风扇轴和所述的电机的输出轴通过联轴器同轴连接，所述的散热翅片固定设置在所述的联轴器上，且所述的散热翅片与所述的联轴器导热接触。

优选地，所述的散热翅片焊接在所述的联轴器的外侧。

优选地，所述的箱体上固定安装有轴承座，所述的风扇轴通过一对所述的轴承转动连接在所述的轴承座内，所述的散热翅片靠近所述的轴承座。

优选地，所述的箱体包括箱体外壁、箱体内壁以及填充于所述的箱体内壁和箱体外壁之间的隔热层，所述的轴承座包括嵌套在所述的隔热层内的轴承座本体和连接在所述的箱体外壁上的法兰，所述的法兰与所述的箱体外壁导热接触。

优选地，所述的风扇轴位于所述的箱体内的部分套设有隔温套。

优选地，所述的隔温套的两端均封闭。

优选地，所述的风扇轴位于所述的箱体内的端部固定连接有风叶座，多片所述的风叶分别固定连接在所述的风叶座上，所述的风叶座上具有轴安装孔，所述的风扇轴的端部插在所述的轴安装孔内，所述的轴安装孔的部分内壁向内凸出并抵紧在所述的风扇轴的外圆周壁上，其余部分内壁则与所述的风扇轴非接触。

本发明采取减小风扇轴和轴承座的温度变化值的方法。即采用使风扇轴和轴承座的温度在高温下降低，在低温时升高的方法来降低轴的温变值。同时采用减少温度对构件影响的措施，如使用隔热套减少温度对风扇轴的影响，通过减小风扇轴的导热接触面和增加其散热面积和效率，等多项措施可大幅降低风扇轴和轴承座的温度变化，从而避免了因温度的剧烈变化对风扇轴和轴承配合的影响，同时改善了轴承的工作环境，甚至可以采用普通轴承来代替陶瓷轴承或高温轴承。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：加大风扇轴及轴承座的散热量，使得被吸收的热量和散发的热量尽量达到平衡状态。从而使得在大温差环境下风扇轴及轴承座的温度变化得到较好的控制，这样就解决了大温差环境下轴和轴承座和轴承配合的稳定性和可靠性问题。

本发明可以改善轴承运行环境，采用本发明的循环风机结构，可以达到不用陶瓷轴承或高温轴承，仅采用普通轴承就能够满足循环风机在大温变环境下的正常运行，取得了良好的效果。

附图说明

附图1为本发明的主剖视图；

附图2为附图1中A-A的截面图；

附图3为附图1中B处的局部放大视图；

以上附图中：1、循环风机；10、电机；101、输出轴；11、风扇轴；110、联轴器；12、轴承座；121、轴承座本体；122、法兰；123、轴承；124、轴承盖；13、隔温套；131、外壳；132、陶瓷纤维；14、风叶座；141、轴安装孔；142、环槽；15、风叶；16、电机座；161、散热口；17、散热翅片；171、扇片；18、平键；

2、箱体；21、箱体外壁；22、箱体内壁；23、保温层；

3、温变区。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步描述（本说明书所述的“上”、“下”方向分别与附图1中所示的上、下位置关系相对应）：

本发明公开了一种高低温试验箱，可以对产品进行极限温度测试以及温度变化的冲击测试。该试验箱包括隔温密闭的箱体2、对所述的箱体2的内部环境进行制冷和/或制热的温度控制系统（图中未显示）、设置在所述的箱体2上的循环风机1。测试时，待测物品放置在箱内的温变区3内，温度控制系统可以在短时间内对温变区3内的环境温度进行制冷或制热，而循环风机1可使温变区3内的空气形成循环，从而使箱内各处温度均匀分布。

所述的箱体2包括箱体外壁21、箱体内壁22以及填充于所述的箱体内壁22和箱体外壁21之间的隔热层23，该箱体外壁21和箱体内壁22选用导热性能良好的不锈钢材料，隔热层23可选用隔热发泡材料。

如图1所示，所述的循环风机1包括：通过电机座16设置在所述的箱体2外侧的电机10、与电机10的输出轴101同轴传动连接的风扇轴11、固定安装在箱体2上的轴承座12、固定连接在风扇轴11末端的风叶座14、锁紧在该风叶座14上的多片风叶15。

为减小环境温度变化对风扇轴与轴承配合的影响，本发明采用了以下措施：

一、利用翅片对风扇轴进行散热，降低风扇轴的温度。

所述的风扇轴11的上端部与所述的电机的输出轴通过联轴器110同轴固定连接，联轴器110的外侧焊接有散热翅片17，散热翅片17与风扇轴11导热接触，当试验启动，电机10通电，风扇轴11转动，带动散热翅片17转动，从而迅速将风扇轴11的温度向外界环境散发。

由于散热翅片17位于电机座16内，为使散热翅片17能尽快散发热量，所述的电机座16上开设有多个散热口161。

本发明的优选实施例中，该散热翅片17包括有多个沿径向延伸的扇片171，其他实施例中，该散热翅片还可以由多种其他形式结构构成。

散热翅片17位于电机10和轴承座12之间，下部靠近轴承座12，因此散热翅片17转动时，还可以对轴承座12降温。

二、增加轴承座与箱体外壁的接触面积，将轴承座的温度通过箱体外壁散发。

如图所示，所述的轴承座12包括嵌套在所述的隔热层23内的轴承座本体121和连接在所述的箱体外壁21上的法兰122，法兰122具有与箱体外壁21平行的导热连接部，所述的法兰122的导热连接部与所述的箱体外壁21导热接触，并通过螺栓与电机座16以及箱体外壁21锁紧固定。

所述的箱体2内侧具有固定安装在所述的轴承座12下端部的轴承盖124，轴承盖124可以进一步减小温变区3对轴承座的热传导，同时避免水汽进入轴承座内。

三、利用隔温套降低隔绝温变区内的温度变化对风扇轴的影响。

如图所示，位于所述的箱体2内的部分风扇轴11的外侧套设有隔温套13。所述的隔温套13包括外壳131和填充在所述的外壳131内的保温材料，所述的保温材料为陶瓷纤维132，所述的外壳131的构成材料为不锈钢。

为防止试验箱内的水汽影响陶瓷纤维的保温效果，所述的隔温套的两端均封闭。进一步地说，所述的外壳131的上端沿径向向所述的风扇轴的轴心线延伸并将所述的隔温套13的上端部封闭，这样可以避免潮气对陶瓷纤维隔热层导热系数的影响。而隔温套13的下端与风叶座14紧密连接，风叶座14的上端部开设有与隔温套13的外径相匹配的环槽142，所述的隔温套13卡在该环槽142内，从而避免水汽从隔温套的下端部进入陶瓷纤维。

由于风扇轴位于温变区内的绝大部分区域都被隔温套覆盖，因此，大大降低了风扇轴与温变区内的气体进行传热接触的接触面，从而达到减小风扇轴温变的目的。

四、减小风扇轴与风叶座的导热接触面积。

如图3所示，所述的风叶座14上具有轴安装孔141，所述的风扇轴11的下端部插在所述的轴安装孔内，所述的轴安装孔的部分内壁向内凸出并抵紧在所述的风扇轴11的外圆周壁上，轴安装孔的其余部分内壁则与所述的风扇轴11不接触。由于风叶座14和风叶15都直接暴露在温变区3内，因此其温度随试验温度变化较快，而风叶座14与风扇轴11直接接触就会将热量直接传递给风扇轴11，减小两者接触面积以后，可以减小导热速度。优选地，所述的风扇轴11的外圆周壁与所述的轴安装孔的内壁相接触的面积小于非接触的面积。

本实施例中，所述的风扇轴11与所述的风叶座14通过键连接。所述的轴安装孔内与所述的风扇轴11相接触的区域有两部分，且两部分区域分别位于所述的轴安装孔的上、下两端。

综合上述介绍，本发明一是采用风扇轴隔温套将裸露在温变区的风扇轴下端和温变区进行隔离，改变温度对风扇轴的直接传递状态，减少温度对风扇轴的传递。二是减小风叶座同风扇轴安装连接的接触面积，使得温度的传递通道变小，有效的减弱温度对风扇轴的影响。三是通过在风扇轴上端的联轴器外壁焊接散热翅片，使得风扇在高速旋转过程中一方面把风扇轴的温度通过联轴器及散热翅片快速的传递到周围环境，另一方面散热翅片的高速旋转加快了空气的流动，使得能够通过电机座将轴承座的温度向周围环境传递的效率得到提高。最后，轴承座的法兰安装在箱体外壁，同钢板紧密的接触同样可以将轴承座的温度通过箱体大面积钢板快速的传递到环境空间。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高低温试验箱，包括隔温密闭的箱体、对所述的箱体的内部环境进行制冷和/或制热的温度控制系统、设置在所述的箱体上的循环风机，所述的循环风机包括：通过电机座设置在所述的箱体外侧的电机、通过轴承转动连接在所述的箱体上的风扇轴、位于所述的箱体内的多片风叶，多片所述的风叶和部分风扇轴位于箱体内的温变区内，所述的风扇轴的一端部与所述的电机的输出轴同轴固定连接，所述的风扇轴的另一端穿过所述的箱体并与多片所述的风叶相连接，其特征在于：所述的风扇轴位于所述的箱体外侧的部分上同轴固定连接有散热翅片，所述的散热翅片与风扇轴导热接触，且所述的散热翅片位于所述的电机座内，所述的电机座上具有与外界相通的散热口。

2.根据权利要求1所述的高低温试验箱，其特征在于：所述的散热翅片包括有多个沿径向延伸的扇片。

3.根据权利要求1所述的高低温试验箱，其特征在于：所述的风扇轴和所述的电机的输出轴通过联轴器同轴连接，所述的散热翅片固定设置在所述的联轴器上，且所述的散热翅片与所述的联轴器导热接触。

4.根据权利要求3所述的高低温试验箱，其特征在于：所述的散热翅片焊接在所述的联轴器的外侧。

5.根据权利要求1所述的高低温试验箱，其特征在于：所述的箱体上固定安装有轴承座，所述的风扇轴通过一对所述的轴承转动连接在所述的轴承座内，所述的散热翅片靠近所述的轴承座。

6.根据权利要求1所述的高低温试验箱，其特征在于：所述的箱体包括箱体外壁、箱体内壁以及填充于所述的箱体内壁和箱体外壁之间的隔热层，所述的轴承座包括嵌套在所述的隔热层内的轴承座本体和连接在所述的箱体外壁上的法兰，所述的法兰与所述的箱体外壁导热接触。

7.根据权利要求1所述的高低温试验箱，其特征在于：所述的风扇轴位于所述的箱体内的部分套设有隔温套。

8.根据权利要求7所述的高低温试验箱，其特征在于：所述的隔温套的两端均封闭。

9.根据权利要求1所述的高低温试验箱，其特征在于：所述的风扇轴位于所述的箱体内的端部固定连接有风叶座，多片所述的风叶分别固定连接在所述的风叶座上，所述的风叶座上具有轴安装孔，所述的风扇轴的端部插在所述的轴安装孔内，所述的轴安装孔的部分内壁向内凸出并抵紧在所述的风扇轴的外圆周壁上，其余部分内壁则与所述的风扇轴非接触。