CN115555057A - 一种带有新型驱动方式的高低温试验箱 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种带有新型驱动方式的高低温试验箱，包括箱体、液压动力系统、温度控制系统，所述箱体内安装有被测试阀，所述温度控制系统系统安装于箱体内用于调控被测试阀所处的环境温度，所述液压动力系统位于箱体外，液压动力系统的管路伸入箱体内并与被测试阀连接。本发明设计合理，将温度控制系统制冷系统与被测阀的液压动力系统合并在一起，结构紧凑，带有功率回收功能，使用油冷式磁流变离合器，可以实现压缩机的无级变速，进而实现温度控制系统温度的精确控制；同时液压动力系统可以直接对油冷式磁流变离合器进行降温，不需要其他冷却装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种带有新型驱动方式的高低温试验箱。
背景技术
目前各领域对液压阀的要求越来越高，液压阀的工作环境越来越恶劣。包括但不限于军工、航天领域，通常需要液压阀在高温或者低温的并且加载压力很大的环境下能正常运作。如果液压阀的性能不合格，就会在恶劣环境下发生故障，甚至引事故。高低温测试箱是一种为液压阀提供高温和低温测试环境的设备，并且能够提供实际需要测试压力。可以模拟恶劣环境测试液压阀的性能，验证液压阀的质量，减少因液压阀性能问题引发的事故。传统的温度控制系统制冷系统与被测阀的液压动力系统被分隔开，是两套孤立的驱动系统，所用的驱动电机多、所占体积大、功率消耗大。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种带有新型驱动方式的高低温试验箱，解决现有技术存在的问题。
本发明采用以下方案实现：一种带有新型驱动方式的高低温试验箱，包括箱体、液压动力系统、温度控制系统，所述箱体内安装有被测试阀，所述温度控制系统系统安装于箱体内用于调控被测试阀所处的环境温度，所述液压动力系统位于箱体外，液压动力系统的管路伸入箱体内并与被测试阀连接。
进一步的，所述液压动力系统包括油箱、液压泵、液压马达，油箱的输出端经管路与液压泵的输入端连接，液压泵的输出端经管路与被测试阀的输入端连接，被测试阀的输出端经管路与液压马达的输入端连接，液压马达的输出端经管路与油箱的回油口连接；所述温度控制系统包括制冷系统，所述制冷系统包括压缩机、冷凝器、蒸发器，压缩机的输出端经管路与冷凝器的输入连接，冷凝器的输出端经管路与蒸发器的输入连接，蒸发器的输出端经管路与压缩机的输入端连接。
进一步的，所述液压泵、液压马达连接于同一旋转轴的两端，旋转轴由外部电机驱动，所述压缩机的转轴经油冷式磁流变离合器连接有驱动轴，所述驱动轴与旋转轴之间通过齿轮组实现传动。
进一步的，所述箱体内通过分隔板分隔成制冷区、制热区、测试区与通风区，所述制冷区和制热区上均设置有与测试区两通的进气口与出气口，所述通风区设置与外界连通的进通气口、出通气口，所述冷凝器位于通风区内对应出通气口，所述蒸发器位于制冷区内对应进气口，所述温度控制系统包括制热系统，制热系统为热电阻丝，所述热电阻丝安装有于制热区对应进气口，所述制冷区、制热区、通风区内分别对应冷凝器、蒸发器、热电阻丝设置有风机，所述冷凝器输出端与蒸发器输入端之间的管路上安装有膨胀阀。
进一步的，所述液压马达的输出端与油箱的回油口之间的管路上、油箱的输出端与液压泵的输入端之间的管路上均安装有滤油器，所述液压泵的输出端与被测试阀的输入端之间的管路上沿油液运动方向安装有单向阀、减压阀、压力表；所述被测试阀的输出端与液压马达的输入端之间的管路上沿油液运动方向安装有压力表、溢流阀，所述被测试阀的输入端与输出端之间并联有带常开开关阀的管路，所述液压马达的输入端上经带有单向阀的管路连接至油箱上，液压泵的输出端上的单向阀输出口经带有压力表、溢流阀的管路连接至油箱上。
进一步的，所述油冷式磁流变离合器包括定子、转子、输入轴、输出轴，所述转子转动连接于定子内，所述输入轴、输出轴位于定子两侧，输入轴、输出轴的一端与转子连接，输入轴、输出轴的另一端穿出定子并分别与驱动轴、压缩机的转轴连接。
进一步的，所述转子包括螺栓连接的左转子与右转子，左转子与右转子的外延之间夹设有隔磁环，左转子、右转子、隔磁环围成一内腔，内腔中设置有摩擦盘，内腔内填充有磁流变液，所述定子包括螺栓连接的左定子与右定子，所述左定子与右定子内对应转子安装有电磁线圈装置，所述输入轴的一端与左右其一转子固连，所述输出轴的一端贯穿另一转子并与摩擦板的中部固连。
进一步的，所述定子内设置有用于供转子旋转的容腔A，所述定子内于容腔A的两侧设置供输出轴、输入轴旋转的容腔B，转轴的两侧端面中部均设置有柱形套接件，柱形套接件转动连接于同侧的容腔B内，并分隔容腔A与容腔B，左定子、右定子上分别开设有连通容腔A的入油口、出油口，入油口和出油口呈180度角设置，所述出油口经管路连接至油箱，所述进油口经带有节流阀的管路与液压泵的输出端连接。
进一步的，所述容腔B对应柱形套接件设置有用于防止油液进入的密封圈A，转子上对应输出轴端部外周设置有用于防止磁流变液漏出的密封圈B，所述定子的两侧上螺固有用于封闭容腔B的盖体，所述输入轴、输出轴的一端贯穿同侧的盖体伸出，所述盖体上对应同侧的输入轴或输出轴设置有密封圈C。
与现有技术相比，本发明有以下有益效果：设计合理，将温度控制系统制冷系统与被测阀的液压动力系统合并在一起，结构紧凑，带有功率回收功能，使用油冷式磁流变离合器，可以实现压缩机的无级变速，进而实现温度控制系统温度的精确控制；同时液压动力系统可以直接对油冷式磁流变离合器进行降温，不需要其他冷却装置。
附图说明
图1为本发明实施例的结构、管路示意图；
图2为本发明实施例的油冷式磁流变离合器装配图；
图3为本发明实施例的油冷式磁流变离合器三维半剖示意图；
图4为本发明实施例的左转子与右转子结构示意图。
图中：101-箱体；102-液压动力系统；103-温度控制系统；104-被测试阀；105-油箱；106-液压泵；107-液压马达；108-压缩机；109-冷凝器；110-蒸发器；111-膨胀阀；112-旋转轴；113-外部电机；114-齿轮组；115-油冷式磁流变离合器；116-驱动轴；117-制冷区；118-制热区；119-测试区；120-通风区；121-热进气口；122-冷进气口；123-热出气口；124-冷出气口；125-进通气口；126-出通气口；127-热电阻丝；128-滤油器；129-单向阀；130-减压阀；131-压力表；132-压力表；133-溢流阀；134-常开开关阀；135-单向阀；136-压力表；137-溢流阀；138-定子；139-转子；140-输入轴；141-输出轴；142-左转子；143-右转子；144-隔磁环；145-密封圈D；146-摩擦盘；147-磁流变液；148-电磁线圈架；149-电磁线圈；150-密封圈E；151-容腔A；152-容腔B；153-柱形套接件；154-入油口；155-出油口；156-节流阀；157-密封圈A；158-密封圈B；159-密封圈C；160-风机；161-分隔板；162-圆锥滚子轴承；163-套筒；164-左定子；165-右定子；166-盖体。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
如图1-4所示，一种带有新型驱动方式的高低温试验箱，包括箱体101、液压动力系统102、温度控制系统103，所述箱体内安装有被测试阀104，所述温度控制系统系统安装于箱体内用于调控被测试阀所处的环境温度，所述液压动力系统位于箱体外，液压动力系统的管路伸入箱体内并与被测试阀连接。
在本实施例中，所述液压动力系统包括油箱105、液压泵106、液压马达107，油箱的输出端经管路与液压泵的输入端连接，液压泵的输出端经管路与被测试阀的输入端连接，被测试阀的输出端经管路与液压马达的输入端连接，液压马达的输出端经管路与油箱的回油口连接；所述温度控制系统包括制冷系统，所述制冷系统包括压缩机108、冷凝器109、蒸发器110，压缩机的输出端经管路与冷凝器的输入连接，冷凝器的输出端经管路与蒸发器的输入连接，蒸发器的输出端经管路与压缩机的输入端连接，所述冷凝器输出端与蒸发器输入端之间的管路上安装有膨胀阀111，制冷系统是现有的压缩机、冷凝器、蒸发器三者组合的系统，通过压缩机将制冷剂压缩机压缩成高温高压的气体，并提供制冷剂循环动力，高温高压的气体经过所述冷凝器，通过所述风机的作用，加快与外界的换热，变成液体，外界空气通过所述通风口实现循环，通过膨胀阀的作用，液体的压力变低，液压温度也随着压力降低；液体经过所述蒸发器时，由于液体温度远远低于外界，液体被蒸发，通过所述风机的作用，加快与外界的换热，带走外界大量的热量变成中温低压的气体，流入压缩机进行下一次循环；在蒸发器处的外界空气温度降低，风机将被降温的冷空气通过冷风送风口吹入所述测试区，测试区的空气通过冷风回风口进入制冷区，实现测试区与制冷区的空气循环，从而降低测试区的温度。
在本实施例中，所述液压泵、液压马达连接于同一旋转轴112的两端，旋转轴由外部电机113驱动，外部电机可以是伺服电机，外部电机可以设定固定转速，根据负载的变化而改变伺服电机的输出转矩，旋转轴与外部电机的主轴之间通过齿轮组114实现传动，即外部电机的主轴安装主动齿轮，旋转轴上安装从动齿轮，通过主动齿轮与从动齿轮的啮合实现传动，所述压缩机的转轴经油冷式磁流变离合器115连接有驱动轴116，所述驱动轴与旋转轴之间通过齿轮组实现传动，即驱动轴上安装第四从动齿轮，旋转轴上安装第三从动齿轮，通过主动齿轮与从动齿轮的啮合，带动旋转轴转动，然后通过第三从动齿轮与第四从动齿轮的啮合，实现驱动轴的转动，最后通过油冷式磁流变离合器，将运动传递至压缩机上，在本装置在电机与液压泵、液压马达和压缩机通过机械结构连接，伺服电机在启动时驱动液压泵、液压马达和压缩机；当液压泵输出的高压液压油带动液压马达工作时，液压马达与伺服电机共同驱动液压泵和压缩机，实现功率回收。
在本实施例中，所述箱体内通过分隔板161分隔成制冷区117、制热区118、测试区119与通风区120，所述制冷区和制热区上均设置有与测试区两通的进气口与出气口，进气口与出气口对应制冷区和制热区分别为热进气口121与冷进气口122、热出气口123与冷出气口124，所述通风区设置与外界连通的进通气口125、出通气口126，所述冷凝器位于通风区内对应出通气口，所述蒸发器位于制冷区内对应进气口，所述温度控制系统包括制热系统，制热系统为热电阻丝127，所述热电阻丝安装有于制热区对应进气口，所述制冷区、制热区、通风区内分别对应冷凝器、蒸发器、热电阻丝设置有风机160，本装置中分隔板均采用隔热材料，箱体为不锈钢材料，在制冷区、制热区和测试区外围包裹隔热材料；在所述隔热材料穿过的管道与隔热材料之间设置密封；所述通风区外壳为不锈钢材料，并在不锈钢材料上设置通风口，通风区内的风机对冷凝器施加一个排热的风，将热气从出通气口吹出，制冷区内的风机将蒸发器的温度自出气口带入测试区，然后经由进气口回到制冷区，实现冷风循环，制热区内的风机将热电阻丝的温度自出气口带入测试区，然后经由进气口回到制热区，实现热风循环，使用时，根据需要调整制热系统或制冷系统的启闭，实现降温或升温；热电阻丝通电，将电能转换为热能，通过所述风机的作用，加快与外界的换热；风机将被升温的热空气通过热风送风口吹入所述测试区，测试区的空气通过热风回风口进入制热区，实现测试区与制热区的空气循环，从而升高测试区的温度。
在本实施例中，所述液压马达的输出端与油箱的回油口之间的管路上、油箱的输出端与液压泵的输入端之间的管路上均安装有滤油器128，所述液压泵的输出端与被测试阀的输入端之间的管路上沿油液运动方向安装有单向阀129、减压阀130、压力表131；所述被测试阀的输出端与液压马达的输入端之间的管路上沿油液运动方向安装有压力表132、溢流阀133，所述被测试阀的输入端与输出端之间并联有带常开开关阀134的管路，所述液压马达的输入端上经带有单向阀135的管路连接至油箱上，此单向阀的液体流动方向为：油箱到马达，液压泵的输出端上的单向阀输出口经带有压力表136、溢流阀137的管路连接至油箱上；常开开关阀与所述被测阀并联，当所述被测阀不被测试时，常开开关阀打开，液压油从常开开关阀通过；当被测阀被测试时，常开开关阀关闭，液压油从被测阀通过。
在本实施例中，所述油冷式磁流变离合器包括定子138、转子139、输入轴140、输出轴141，所述转子转动连接于定子内，所述输入轴、输出轴位于定子两侧，输入轴、输出轴的一端与转子连接，输入轴、输出轴的另一端穿出定子并分别与驱动轴、压缩机的转轴连接。
在本实施例中，所述转子包括螺栓连接的左转子142与右转子143，左转子与右转子的外延之间夹设有隔磁环144，左转子、右转子、隔磁环通过螺栓固连围成一内腔，隔磁环的端面与左转子和右转子的外延面内侧上设置有密封圈D145，进行静密封，内腔中设置有摩擦盘146，内腔内填充有磁流变液147，所述定子包括螺栓连接的左定子164与右定子165，所述左定子与右定子内对应转子安装有电磁线圈装置，所述输入轴的一端与左右其一转子固连，所述输出轴的一端贯穿另一转子并与摩擦盘的中部固连，固连的方式为现有的螺固，电磁线圈装置包括套固于内腔的环形的电磁线圈架148，电磁线圈架上缠绕电磁线圈149，电磁线圈架环设于转子外周，电磁线圈架与内腔内壁面之间通过密封圈E150之间，实现进行静密封，隔绝冷却油接触线圈。
在本实施例中，所述定子内设置有用于供转子旋转的容腔A151，所述定子内于容腔A的两侧设置供输出轴、输入轴旋转的容腔B152，转轴的两侧端面中部均设置有柱形套接件153，柱形套接件转动连接于同侧的容腔B内，并分隔容腔A与容腔B，左定子、右定子上分别开设有连通容腔A的入油口154、出油口155，入油口和出油口呈180度角设置，所述出油口经管路连接至油箱，此时油箱的油为冷却作用，所述进油口经带有节流阀156的管路与液压泵的输出端连接，用所述节流阀控制流入油冷式磁流变离合器的流量，避免大流量的高速液压油对油冷式磁流变离合器施加过大冲击力，引发油冷式磁流变离合器的损坏，输入轴、输出轴通过现有的圆锥滚子轴承162、套筒163的方式转动连接于同侧的容腔B内，所述定子与转子之间的容腔A，液压油通过入油口流入容腔A，通过出油口流出容腔A；所述液压油可以带走转子因摩擦产生的热量，实现油冷的目的。
在本实施例中，所述左转子和右转子外表面设置翅片，增加换热面积。
在本实施例中，所述容腔B对应柱形套接件设置有用于防止油液进入的密封圈A157，密封圈A可以是对应同侧的输入、输出轴设置也可以是对应柱形套接件设置，转子上对应输出轴端部外周设置有用于防止磁流变液漏出的密封圈B158，即与输出轴固连的一侧转子上，开设有与内腔连通的贯穿孔，贯穿孔内壁上安装有密封圈B，进行动密封，所述定子的两侧上螺固有用于封闭容腔B的盖体166，所述输入轴、输出轴的一端贯穿同侧的盖体伸出，所述盖体上对应同侧的输入轴或输出轴设置有密封圈C159，即盖体上设置有供输入轴、输出轴伸出的穿孔，穿孔内壁上安装密封圈C，进行动密封。
在本实施例中，转子依靠磁流变液的剪切力带动摩擦盘旋转，摩擦盘与输出轴固定在一起；油冷式磁流变离合器可以通过改变所述电磁线圈的控制电压的大小，改变磁流变液的粘性从而改变油冷式磁流变离合器的输出转矩，进一步实现压缩机的启停与无极变速，进一步实现温度控制。
在本实施例中，所述液压动力系统给被测阀提供液压油与压力测试环境，同时给所述油冷式磁流变离合器降温与驱动所述制冷系统，实现一个系统多种功能；所述温度控制系统给被测阀提供温度测试环境。
上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。
本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系例如“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利，而不是指示或暗示所指的装置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专利的限制，且上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的形状。
本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (9)
1.一种带有新型驱动方式的高低温试验箱，其特征在于，包括箱体、液压动力系统、温度控制系统，所述箱体内安装有被测试阀，所述温度控制系统系统安装于箱体内用于调控被测试阀所处的环境温度，所述液压动力系统位于箱体外，液压动力系统的管路伸入箱体内并与被测试阀连接。
2.根据权利要求1所述的高低温试验箱，其特征在于，所述液压动力系统包括油箱、液压泵、液压马达，油箱的输出端经管路与液压泵的输入端连接，液压泵的输出端经管路与被测试阀的输入端连接，被测试阀的输出端经管路与液压马达的输入端连接，液压马达的输出端经管路与油箱的回油口连接；所述温度控制系统包括制冷系统，所述制冷系统包括压缩机、冷凝器、蒸发器，压缩机的输出端经管路与冷凝器的输入连接，冷凝器的输出端经管路与蒸发器的输入连接，蒸发器的输出端经管路与压缩机的输入端连接。
3.根据权利要求2所述的高低温试验箱，其特征在于，所述液压泵、液压马达连接于同一旋转轴的两端，旋转轴由外部电机驱动，所述压缩机的转轴经油冷式磁流变离合器连接有驱动轴，所述驱动轴与旋转轴之间通过齿轮组实现传动。
4.根据权利要求3所述的高低温试验箱，其特征在于，所述箱体内通过分隔板分隔成制冷区、制热区、测试区与通风区，所述制冷区和制热区上均设置有与测试区两通的进气口与出气口，所述通风区设置与外界连通的进通气口、出通气口，所述冷凝器位于通风区内对应出通气口，所述蒸发器位于制冷区内对应进气口，所述温度控制系统包括制热系统，制热系统为热电阻丝，所述热电阻丝安装有于制热区对应进气口，所述制冷区、制热区、通风区内分别对应冷凝器、蒸发器、热电阻丝设置有风机，所述冷凝器输出端与蒸发器输入端之间的管路上安装有膨胀阀。
5.根据权利要求2所述的高低温试验箱，其特征在于，所述液压马达的输出端与油箱的回油口之间的管路上、油箱的输出端与液压泵的输入端之间的管路上均安装有滤油器，所述液压泵的输出端与被测试阀的输入端之间的管路上沿油液运动方向安装有单向阀、减压阀、压力表；所述被测试阀的输出端与液压马达的输入端之间的管路上沿油液运动方向安装有压力表、溢流阀，所述被测试阀的输入端与输出端之间并联有带常开开关阀的管路，所述液压马达的输入端上经带有单向阀的管路连接至油箱上，液压泵的输出端上的单向阀输出口经带有压力表、溢流阀的管路连接至油箱上。
6.根据权利要求3所述的高低温试验箱，其特征在于，所述油冷式磁流变离合器包括定子、转子、输入轴、输出轴，所述转子转动连接于定子内，所述输入轴、输出轴位于定子两侧，输入轴、输出轴的一端与转子连接，输入轴、输出轴的另一端穿出定子并分别与驱动轴、压缩机的转轴连接。
7.根据权利要求6所述的高低温试验箱，其特征在于，所述转子包括螺栓连接的左转子与右转子，左转子与右转子的外延之间夹设有隔磁环，左转子、右转子、隔磁环围成一内腔，内腔中设置有摩擦盘，内腔内填充有磁流变液，所述定子包括螺栓连接的左定子与右定子，所述左定子与右定子内对应转子安装有电磁线圈装置，所述输入轴的一端与左右其一转子固连，所述输出轴的一端贯穿另一转子并与摩擦板的中部固连。
8.根据权利要求7所述的高低温试验箱，其特征在于，所述定子内设置有用于供转子旋转的容腔A，所述定子内于容腔A的两侧设置供输出轴、输入轴旋转的容腔B，转轴的两侧端面中部均设置有柱形套接件，柱形套接件转动连接于同侧的容腔B内，并分隔容腔A与容腔B，左定子、右定子上分别开设有连通容腔A的入油口、出油口，入油口和出油口呈180度角设置，所述出油口经管路连接至油箱，所述进油口经带有节流阀的管路与液压泵的输出端上的单向阀输出口上。
9.根据权利要求8所述的高低温试验箱，其特征在于，所述容腔B对应柱形套接件设置有用于防止油液进入的密封圈A，转子上对应输出轴端部外周设置有用于防止磁流变液漏出的密封圈B，所述定子的两侧上螺固有用于封闭容腔B的盖体，所述输入轴、输出轴的一端贯穿同侧的盖体伸出，所述盖体上对应同侧的输入轴或输出轴设置有密封圈C。
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