CN111688129B - 热流道系统的流体循环机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了热流道系统的流体循环机构，包括内设有空腔的缸体，所述空腔内设有与缸体配合的活塞，所述活塞将空腔分为上腔体与下腔体，所述缸体上端密封配合安装有缸盖，所述缸盖开设有连通上腔体的上槽口，所述缸体设有连通下腔体的下槽口，所述缸盖内壁与缸体外壁之间留有与上槽口连通的间隙，所述缸体的壁体上设有连通空腔与间隙的通槽，当活塞上行至行程顶部时，所述下腔体、通槽、间隙与上槽口相互连通，通过上述设置，将缸体组内部吸收的热量通过通槽输送至外部，降低缸体组的温度。

Description

热流道系统的流体循环机构

技术领域

本发明涉及热流道系统的技术领域，特别涉及热流道系统的流体循环机构。

背景技术

由于热流道长期处于高温工况，目前用于热流道的液压缸和气动缸（以下统称为缸体组）均须通过冷却水降低温度以提升可靠性。尽管这种方案已经在市面上得到的广泛的应用，但随着时间的推移，许多不足之处渐渐暴露。

现在所采用的冷却水方案需要在缸体组上建立冷却回路通道，并且还需采用管路和接头将它们与外部的冷却设备连接，这将导致加工成本增加且结构变得复杂；更重要的是，当应用在水质较硬的北方或水质较差的场合时，缸体组上的冷却通道十分容易堵塞，使得原本的冷却设计失效，缸体组的可靠性因此大大降低；除了堵塞的问题外，冷却回路各部位连接的可靠性，也存在泄漏的隐患。

发明内容

本发明的目的是提供热流道系统的流体循环机构，将缸体组内部吸收的热量通过通槽输送至外部，降低缸体组的温度。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：热流道系统的流体循环机构，包括内设有空腔的缸体，所述空腔内滑移设有与缸体配合的活塞，所述活塞将空腔分为上腔体与下腔体，所述缸体上端密封配合安装有缸盖，所述缸盖开设有连通上腔体的上槽口，所述缸体设有连通下腔体的下槽口，所述缸盖内壁与缸体外壁之间留有与上槽口连通的间隙，所述缸体的壁体上设有连通空腔与间隙的通槽，当活塞上行至行程顶部时，所述下腔体、通槽、间隙与上槽口相互连通。

进一步地，所述缸体内凸设有凸缘，所述活塞设有延伸至凸缘内的下筒部，所述凸缘内安装有与下筒部密封配合的密封圈，密封圈用于密封下腔体。

进一步地，所述凸缘内安装有与下筒部导向配合的导向环，通过设置导向环，使得活塞能更加稳定地在空腔内滑移，同时可避免下筒部与凸缘直接接触，防止下筒部长时间滑移造成磨损而降低使用寿命。

进一步地，所述导向环设有一缺口，该导向环上设置有一缺口，使得导向环能产生一定形变，进而便于安装于凸缘内。

进一步地，所述活塞周壁开设有环槽，所述环槽内安装有弹性环，所述弹性环的外周设有与缸体密封配合的密封环，通过上述设置，由于活塞在空腔内频繁运动，使得密封环与缸体内壁频繁摩擦，造成密封环磨损而造成直径变小，通过增设弹性环，将密封环向外扩展，补偿活塞直径磨损，进而保证活塞的密封效果与使用寿命。

进一步地，所述缸体的下部设有隔热槽,所述隔热槽设置于导向环(162)的下端，所述隔热槽用于切断从分流板传递的热量，进而减少热量对设置于空腔内的部件产生影响。

进一步地，所述活塞的上端面设有沟槽，所述沟槽与上槽口对应设置，通过设置沟槽，当流体从上槽口流入时，流体将优先填充沟槽，并驱动活塞向下运动而不会通过溢流孔发生卸荷，保证活塞向下驱动能瞬间完成。

进一步地，所述活塞的上端面开设有的避空孔，通过设置避空孔， 使得活塞吸收更少的热能并减少热传递。

进一步地，所述缸盖设有用于开启或密封通槽的封堵件，通过上述设置，客户可选择地关闭或开启通槽。

进一步地，所述通槽为溢流孔，且所述溢流孔的直径为0.2-0.3mm，通过上述设置，当活塞运行到行程顶部时，流体将通过溢流孔和间隙向上腔体输送低压流体，由于这个输送过程是持续的，因此流体在空腔内持续流动，有助于带走凸缘、活塞以及整个空腔的热量，进而降低缸体内部的温度，同时相对于开设水路，该结构提高了降温的可靠性。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

在下槽口内输入流体时，流体直接对该凸缘进行冷却，所述缸体通过开设通槽，当活塞上行至行程顶部时，流体通过通槽和缸体和缸盖之间的间隙向上腔体输送低压流体，由于这个输送过程是持续的，因此流体在空腔内持续流动，有助于将凸缘、活塞以及整个空腔的热量输送至外部，降低缸体组的温度，该结构提高了降温的可靠性；同时由于不需要额外的冷却回路通道，使得整体结构更加紧凑高效，有助于降低成本。

附图说明

图1是热流道系统的整体结构示意图；

图2是热流道系统的A处剖视图；

图3是本发明气源从上槽口流入的示意图；

图4是本发明气源从下槽口流入的示意图；

图5是本发明的B处放大图；

图6是本发明液压油从上槽口流入的示意图；

图7是本发明液压油从下槽口流入的示意图；

图8是本发明的通槽打开状态的示意图；

图9是本发明的通槽密封状态的示意图；

图10是本发明的缸体的结构示意图；

图11是本发明的导向环的结构示意图。

图中：1、缸体；11、空腔；12、下槽口；13、外台阶；14、通槽；15、内台阶；16、凸缘；161、密封圈；162、导向环；1621、缺口；17、密封平面；18、隔热槽；2、活塞；21、下筒部；22、环槽；23、密封环；24、弹性环；25、沟槽；26、避空孔；27、凸起部；3、缸盖；31、上槽口；32、圆柱头螺丝；33、间隙；4、封堵件；5、支撑座；6、分流板；61、加热器；62、阀销；7、喷嘴；8、气源；81、消声器；82、两位五通换向阀；83、两位四通换向阀；84、油箱；85、溢流阀；86、液压泵；87、冷却器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1-11所示，在本发明的描述中，需要理解的是，图2中的缸盖3为上端，上槽口31为右端，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

热流道系统的流体循环机构，该流体循环机构通过支撑座5安装于分流板6，所述分流板6的下部设有喷嘴7，所述分流板6上安装有加热器61，所述分流板6内设有阀销62。

所述流体循环机构包括缸体组，所述缸体组包括缸体1、活塞2与缸盖3，所述缸体1内设有空腔11，所述活塞2滑移安装于空腔11内且与缸体1密封配合，使得活塞2将空腔11密封分为上腔体与下腔体，所述阀销62上端与活塞2连接，所述阀销62的下端延伸至喷嘴7口。

所述缸盖3开设有连通上腔体的上槽口31，所述缸体1设有连通下腔体的下槽口12，通过在上槽口31或下槽口12输入带有压力的流体驱动活塞2在空腔11内做活塞2运动，所述流体介质可采用气体或液压油，本发明中以气体为例，上槽口31与下槽口12通过两位五通换向阀82连接气源81，所述两位五通换向阀82连接有消声器81；流体介质为液压油时的回路，与气体工作原理一致，上槽口31与下槽口12通过两位四通换向阀83连接油箱84，所述两位四通换向阀83与油箱84连接有溢流阀85、液压泵86与冷却器87。

所述缸盖3下部与缸体1密封配合，具体地，该缸体1的上端设有外台阶13，所述缸盖3底部抵接外台阶13并通过四个竖直向下的四个圆柱头螺丝32将缸盖3与缸体1锁紧为一体，使得该外台阶13端面形成较强的压强，另一方面，缸盖3的下底面向上倾斜，减少与外台阶13的接触面，进一步增大了压强，以防止介质从间隙33流至缸体1外。

所述缸盖3内壁与缸体1外壁之间留有与上槽口31连通的间隙33，所述缸体1的壁体上设有连通空腔11与间隙33的通槽14，所述通槽14为溢流孔，且所述溢流孔的直径为0.2-0.3mm，当活塞2上行至行程顶部时，所述下腔体、通槽14、间隙33与上槽口31相互连通，当活塞2下行至行程底部时，上腔体、通槽14、间隙33与上槽口31相互连通，具体地，所述活塞2的上端面中心设有凸起部27，所述缸体1内部设有内台阶15，当活塞2上行至行程顶部时，凸起部27抵接于缸盖3，当活塞2下行至行程底部时，活塞2抵接于内台阶15，通过上述设置，气源通过两位五通换向阀向下槽口12输入气体，活塞2向上运动，上腔体通过消声器将腔内气体排出，但这个过程并不会随着活塞2上行至行程顶部而终止；结合视图4，当活塞2上行至行程顶部时，下腔体通过溢流孔和间隙33与上腔体连通；此时气源仍然在往下腔体内持续地输入压力气体，由于通槽14直径只有0.2-0.3mm，根据伯努利定理可知气体将快速流过溢流孔到达另外一侧，而另外一侧即间隙33侧的气压低于下腔体，所以活塞2将始终保持在空腔11顶部位置；通过通槽14流出的气体将通过上槽口31再通过消声器排出，因此气源将持续地向下腔体补充气体，构成一个流动的回路；在补充气体的过程中气体将环绕凸缘16、缸体1、活塞2及凸缘16内的组件并将温度通过上述途径排出，进而降低缸体1内部的温度，同时相对于开设水路，该结构提高了降温的可靠性。

所述缸盖3设有用于开启或密封通槽14的封堵件4，具体地，所述封堵件4包括可调节安装于缸盖3的螺钉及连接于螺钉的螺母，通过上述设置，客户可选择地关闭或开启通槽14，所述缸体1周壁设有位于外台阶13上部的密封平面17，所述密封平面17与缸体1一体成型，当操作者需要密封通槽14时，封堵件4的端面与密封平面17接触实现密封。

所述缸体1内设有凸缘16，本发明中，所述凸缘16向下延伸至支撑座5的内腔，所述活塞2设有延伸至凸缘16内的下筒部21，所述凸缘16内安装有与下筒部21密封配合的密封圈161，所述密封圈161采用U型密封圈161，所述密封圈161用于密封下腔体。

所述凸缘16内安装有与下筒部21导向配合的导向环162，所述导向环162位于密封圈161的下端，本发明中所述导向环162采用硬质呢绒材质， 通过设置导向环162，使得活塞2能更加稳定地在空腔11内滑移，同时可避免下筒部21与凸缘16直接接触，防止下筒部21长时间滑移造成磨损而降低使用寿命，该导向环162上设置有一缺口1621，使得导向环162能产生一定形变，进而便于安装于凸缘16内，所述缺口1621倾斜设置，使得下筒部21的周壁与导向环162实现整圆接触。

所述缸体1的下部设有隔热槽18,所述隔热槽18设置于导向环162的下端，所述隔热槽18用于切断从分流板6传递的热量，进而减少热量对设置于空腔11内的部件产生影响。

所述活塞2周壁开设有环槽22，所述环槽22内安装有与缸体1内壁密封配合的密封环23，通过上述设置，使得活塞2将空腔11密封分割成上腔体与下腔体，所述环槽22内安装有弹性环24，所述弹性环24位于密封环23的内圈用于将弹性环24向外扩展，通过上述设置，由于活塞2在空腔11内频繁运动，使得密封环23与缸体1内壁频繁摩擦，造成密封环23磨损而造成直径变小，通过增设弹性环24，将密封环23向外扩展，补偿活塞2直径磨损，进而保证活塞2的密封效果与使用寿命。

所述活塞2的上端面设有沟槽25，当活塞2上行至行程顶部时，所述上槽口31与沟槽25连通，通过设置沟槽25，当流体从上槽口31流入时，流体将优先填充沟槽25，并驱动活塞2向下运动而不会通过溢流孔发生卸荷，保证活塞2向下驱动能瞬间完成。

所述活塞2的上端面开设有的避空孔26，通过设置避空孔26， 使得活塞2吸收更少的热能并减少热传递。

以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (7)

1.热流道系统的流体循环机构，包括内设有空腔(11)的缸体(1)，所述空腔(11)内设有与缸体(1)配合的活塞(2)，所述活塞(2)将空腔(11)分为上腔体与下腔体，所述缸体(1)上端密封配合安装有缸盖(3)，所述缸盖(3)开设有连通上腔体的上槽口(31)，所述缸体(1)设有连通下腔体的下槽口(12)，其特征在于：所述缸盖(3)内壁与缸体(1)外壁之间留有与上槽口(31)连通的间隙(33)，所述缸体(1)的壁体上设有连通空腔(11)与间隙(33)的通槽(14)，当活塞(2)上行至行程顶部时，所述下腔体、通槽(14)、间隙(33)与上槽口(31)相互连通；所述活塞(2)周壁开设有环槽(22)，所述环槽(22)内安装有弹性环(24)，所述弹性环(24)的外周设有与缸体(1)密封配合的密封环(23)；所述活塞(2)的上端面设有沟槽(25)，所述沟槽(25)与上槽口(31)对应设置；所述活塞(2)的上端面开设有避空孔(26)。

2.根据权利要求1所述的热流道系统的流体循环机构，其特征在于：所述缸体(1)内设有凸缘(16)，所述活塞(2)设有延伸至凸缘(16)内的下筒部(21)，所述凸缘(16)内安装有与下筒部(21)密封配合的密封圈(161)。

3.根据权利要求2所述的热流道系统的流体循环机构，其特征在于：所述凸缘(16)内安装有与下筒部(21)导向配合的导向环(162)。

4.根据权利要求3所述的热流道系统的流体循环机构，其特征在于：所述导向环(162)设有一缺口(1621)。

5.根据权利要求3所述的热流道系统的流体循环机构，其特征在于：所述缸体(1)的下部设有隔热槽(18),所述隔热槽(18)设置于导向环(162)的下端。

6.根据权利要求1所述的热流道系统的流体循环机构，其特征在于：所述缸盖(3)设有用于开启或密封通槽(14)的封堵件(4)。

7.根据权利要求1所述的热流道系统的流体循环机构，其特征在于：所述通槽(14)为溢流孔，且所述溢流孔的直径为0.2-0.3mm。

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