CN112524182A - 一种制动盘冷却器 - Google Patents

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CN112524182A CN202011520219.6A CN202011520219A CN112524182A CN 112524182 A CN112524182 A CN 112524182A CN 202011520219 A CN202011520219 A CN 202011520219A CN 112524182 A CN112524182 A CN 112524182A
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阎凯
孙元邦
李峰
王本义
刘俊杰
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CRRC Dalian Institute Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种制动盘冷却器，包括第一板件和第二板件，第一板件和第二板件之间具有冷却腔，冷却腔具有沸腾面和冷凝面，沸腾面为第一板件处于冷却腔中的内侧面，冷凝面设于第一板件和第二板件之间，冷凝面上靠近第一板件的点到制动盘轴线的距离比冷凝面上靠近第二板件的点到制动盘轴线的距离远，冷凝面背向冷却腔的一侧设有散热件。本发明采用沸腾冷却技术，相变工质在沸腾面吸收制动盘的热量而沸腾，气化后的工质在压力作用下向冷凝面流动，并在冷凝面释放热量，凝结成液体，工质释放出来的热量，通过散热件释放到空气中，并由流动空气带走，冷凝的液体在冷却腔内流动，流动至沸腾面，继续吸收热量。

Description

一种制动盘冷却器
技术领域
本发明涉及制动盘领域，尤其涉及一种制动盘冷却器。
背景技术
随着高速列车的快速发展，列车时速不断提高，这对制动盘的散热提出了更苛刻的要求，因此有效地解决高速列车制动盘的散热问题已经成为了高速列车发展必须解决的关键技术。
传统的通风盘式制动盘使用列车走行风对制动盘进行强制风冷冷却，由于结构强度和强制风冷散热方式的限制，散热效果已经无法满足现有列车的制动需求。
发明内容
本发明提供一种制动盘冷却器，以解决上述问题。
一种制动盘冷却器，包括：第一板件和第二板件，所述第一板件紧贴制动盘；
所述第一板件和第二板件之间具有冷却腔，所述冷却腔中有相变工质；
所述冷却腔具有沸腾面和冷凝面，所述沸腾面为所述第一板件处于所述冷却腔中的内侧面，所述冷凝面设于所述第一板件和第二板件之间，所述冷凝面上靠近所述第一板件的点到所述制动盘轴线的距离比所述冷凝面上靠近第二板件的点到所述制动盘轴线的距离远，所述冷凝面背向所述冷却腔的一侧设有散热件。
进一步地，所述制动盘包括两个外侧面和两个内侧面，所述第一板件共有两个，两个所述第一板件分别与不同的内侧面紧贴设置，所述第二板件共有两个，两个所述第二板件相互紧贴设置。
进一步地，所述冷凝面为锥面的一部分，所述锥面母线与所述制动盘轴线的夹角为60°-80°；
所述冷却腔还包括辅助面，所述辅助面设置于所述第一板件和第二板件之间且与所述冷凝面平行。
进一步地，所述第一板件和第二板件之间设有圆盘形的冷却件，所述冷却腔具有多个，多个所述冷却腔周向设置于所述冷却件内；
所述冷却件内侧面为锥形面，所述锥形面设有所述散热件。
进一步地，所述冷却腔具有第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁所在平面和第二侧壁所在平面相交于所述冷却件的轴线，所述第一侧壁和第二侧壁之间的夹角为2°-10°。
进一步地，所述散热件为散热翅片，所述散热翅片为垂直于所述制动盘轴线环形圆片。
本发明公开的一种制动盘冷却器，采用沸腾冷却技术，相变工质在沸腾面吸收制动盘的热量而沸腾，气化后的工质在压力作用下向冷凝面流动，并在冷凝面释放热量，凝结成液体，工质释放出来的热量，通过散热件释放到空气中，并由流动空气带走，冷凝的液体在冷却腔内流动，流动至沸腾面，继续吸收热量。由于冷却腔中的工质，不断的沸腾冷凝，将制动盘的热量高效的传递到环境空气中，从而对制动盘产生了良好的散热效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中公开的一种制动盘冷却器结构示意图；
图2为图1中A部分的放大图；
图3为本发明实施例中公开的冷却腔的放大图；
图4为本发明实施例中公开的冷却件的径向剖视图；
图5为图4中B部分的放大图；
图6为本发明实施例中公开的冷却件整体结构示意图。
图中：1、第一板件；2、第二板件；3、制动盘；31、外侧面；32、内侧面；4、冷却腔；41、沸腾面；42、冷凝面；43、第一侧壁；44、第二侧壁；45、辅助面；5、散热件；6、冷却件。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-3所示，一种制动盘冷却器，包括：第一板件1和第二板件2，所述第一板件1紧贴制动盘3；所述第一板件1和第二板件2之间具有冷却腔4，所述冷却腔4中有相变工质；第一板件1和第二板件2采用容易导热的材料制成，如6063、6061号铝合金等铝制材料或铜质材料。相变工质可以采用水、水和乙二醇混合物、有机工质、新型冷却纳米流体等。
所述冷却腔4具有沸腾面41和冷凝面42，所述沸腾面41为所述第一板件1处于所述冷却腔中的内侧面，所述冷凝面42设于所述第一板件1和第二板件2之间，所述冷凝面42上靠近所述第一板件1的点到所述制动盘3轴线的距离比所述冷凝面42上靠近第二板件2的点到所述制动盘3轴线的距离远，所述冷凝面42背向所述冷却腔的一侧设有散热件5。
在轴向剖视图中，冷凝面42为一条斜向的线，一端与第一板件1相交，另一端与第二板件2相交，与第一板件1相交处距离制动盘轴线更远。
制动盘3在制动过程中，摩擦生热。热量传递给第一板件1，在沸腾面41由相变工质吸收，相变工质吸热，在沸腾面41沸腾，变为气态工质，在蒸气压力下，气态工质向冷凝面42运动，气态工质在冷凝面42释放热量，热量通过冷凝面42背侧的散热件释放到空气中，气态工质放热后，冷凝为液态工质，液态工质在离心力的作用下回到沸腾面，如此往复循环。
所述制动盘3包括两个外侧面31和两个内侧面32，所述第一板件1共有两个，两个所述第一板件1分别与不同的内侧面32紧贴设置，所述第二板件2共有两个，两个所述第二板件2相互紧贴设置。
一个制动盘包括两片，使制动盘朝外的两个面成为工作面，本实施例中，将摩擦制动的工作面成为外侧面，两片制动盘片之间，设置两个制动盘冷却器，对两个工作面分别冷却。
所述冷凝面42为锥面的一部分，所述锥面母线与所述制动盘轴线的夹角为60°-80°；将冷凝面42设置为锥面，可以增大冷凝面的面积，提高散热效果。
所述冷却腔4还包括辅助面45，所述辅助面45设置于所述第一板件1和第二板件2之间且与所述冷凝面42平行。
辅助面45使冷却腔4轴向剖面的形状为平行四边形，这样可以使相变工质更易于集中在沸腾面41，吸热效率更高，同等量的相变工质，与沸腾面41的接触面积更大。
如图4所示，所述第一板件1和第二板件2之间设有圆盘形的冷却件6，所述冷却腔4具有多个，多个所述冷却腔4周向设置于所述冷却件6内；
所述冷却件6内侧面为锥形面，如图6所示，所述锥形面设有所述散热件5。
如图5所示，所述冷却腔4具有第一侧壁43和第二侧壁44，所述第一侧壁43所在平面和第二侧壁44所在平面相交于所述冷却件6的轴线，所述第一侧壁43和第二侧壁44之间的夹角为2°-10°。
本实施例中，第一侧壁43和第二侧壁44之间的夹角为5°，一个冷却件6周向设置36个冷却腔。所述散热件5为散热翅片，所述散热翅片为垂直于所述制动盘3轴线环形圆片。本实施例中翅片厚度为1mm，翅片间距为1mm。
本发明公开的一种制动盘冷却器，利用相变工质的沸腾冷却技术，液态工质在沸腾面受热沸腾，汽化后的工质在压力作用下向冷凝面流动，并在冷凝面凝结形成液体，液体工质在离心力的作用下流动回沸腾面。由于在冷却器中不断沸腾冷凝，将制动盘的热量高效传递到环境空气中，从而对制动盘产生良好的冷却效果。
本发明充分利用工质沸腾的汽化潜热，吸收制动盘产生的热量，大大提升了制动盘冷却器的换热能力，并改善了制动盘的散热效果。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种制动盘冷却器，其特征在于，包括：第一板件(1)和第二板件(2)，所述第一板件(1)紧贴制动盘(3)；
所述第一板件(1)和第二板件(2)之间具有冷却腔(4)，所述冷却腔(4)中有相变工质；
所述冷却腔(4)具有沸腾面(41)和冷凝面(42)，所述沸腾面(41)为所述第一板件(1)处于所述冷却腔中的内侧面，所述冷凝面(42)设于所述第一板件(1)和第二板件(2)之间，所述冷凝面(42)上靠近所述第一板件(1)的点到所述制动盘(3)轴线的距离比所述冷凝面(42)上靠近第二板件(2)的点到所述制动盘(3)轴线的距离远，所述冷凝面(42)背向所述冷却腔的一侧设有散热件(5)。
2.根据权利要求1所述的一种制动盘冷却器，其特征在于，所述制动盘(3)包括两个外侧面(31)和两个内侧面(32)，所述第一板件(1)共有两个，两个所述第一板件(1)分别与不同的内侧面(32)紧贴设置，所述第二板件(2)共有两个，两个所述第二板件(2)相互紧贴设置。
3.根据权利要求1所述的一种制动盘冷却器，其特征在于，所述冷凝面(42)为锥面的一部分，所述锥面母线与所述制动盘轴线的夹角为60°-80°；
所述冷却腔(4)还包括辅助面(45)，所述辅助面(45)设置于所述第一板件(1)和第二板件(2)之间且与所述冷凝面(42)平行。
4.根据权利要求1所述的一种制动盘冷却器，其特征在于，所述第一板件(1)和第二板件(2)之间设有圆盘形的冷却件(6)，所述冷却腔(4)具有多个，多个所述冷却腔(4)周向设置于所述冷却件(6)内；
所述冷却件(6)内侧面为锥形面，所述锥形面设有所述散热件(5)。
5.根据权利要求4所述的一种制动盘冷却器，其特征在于，所述冷却腔(4)具有第一侧壁(43)和第二侧壁(44)，所述第一侧壁(43)所在平面和第二侧壁(44)所在平面相交于所述冷却件(6)的轴线，所述第一侧壁(43)和第二侧壁(44)之间的夹角为2°-10°。
6.根据权利要求1所述的一种制动盘冷却器，其特征在于，所述散热件(5)为散热翅片，所述散热翅片为垂直于所述制动盘(3)轴线环形圆片。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113565905A (zh) * 2021-07-06 2021-10-29 中车工业研究院有限公司 轴装制动盘及轨道车辆

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