CN115682496A - 一种用于真空运动系统的水冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于真空运动系统的水冷系统，涉及真空水冷系统领域。所述用于真空运动系统的水冷系统由冷却水循环机、冷水管、波纹管、换热部件、导热带与导热带夹头组成。导热带夹头将导热带与真空运动系统中的发热区域固定在一起，导热带将真空运动系统中的热量传递到换热部件上，换热部件再被冷却水循环机换热降温。本发明的益处是通过导热带—换热部件—冷却水循环机的组合通过直接热传导形式，将腔体内部发热元件产生的热量导走，实现对于设备核心区域的温度控制。通过换热部件的温度—振动解耦设计，避免了冷却水循环机的振动对于真空腔体的影响，提升了装备运行的精度。

Description

一种用于真空运动系统的水冷系统

技术领域

本发明涉及真空水冷系统领域，具体涉及一种用于真空运动系统的水冷系统。

背景技术

在伴随着我国科研水平不断提升、制造业不断朝着高精尖领域的方向迈进，许多的科学实验、加工制造情境下对于仪器与生产设备提出了高真空度的要求。例如芯片封装工艺要求芯片在真空中完成封装，用于光学实验的特殊形状曲面镜需要在真空中进行加工制造，谱学仪器、射线扫描仪器中若使用软射线光源，由于射线则容易被空气吸收削弱，一般需要在真空中进行实验。真空腔体被广泛应用于这些装备之中。而不论是加工设备还是实验仪器，在装备运行的过程之中，伴随着部件运动，电机或是其他传感器/电子电路板等发热元件的运行会产生热量，造成真空腔体内部的温升。物体间热量的传递有三种基本形式，热传导、热对流、热辐射。由于真空中缺少热对流所需的对流介质，且物体间温差量级使然，热辐射的功率在整体传热功率中占比较小。热传导是真空系统中最主要的热量传递方式。真空系统中的运动设备持续的工作产生的温升，会导致运动系统的关键部件产生热变形，进而使关键位置产生热位移。所造成的影响轻则损害运动系统的精度，重则损害设备。而对该类装备进行冷却的常规方法是使用冷却水循环系统。通过合理布置的冷却水流道与换热块，对设备发热部件进行直接的以热传导为主的热交换，从而使设备冷却。而在一些对设备精度要求极高，特别是对于振动影响敏感的装备中，冷却水循环机中循环水泵的振动，会随着外接水管传递到设备之上。因此，设计一种能在真空中能有效地使设备冷却，保持其精度、使之在预定的温度工作点下安全温度地持续运行，又能使冷却水循环机的振动不影响设备主体的方案，是十分必要的。

发明内容

针对上述主要矛盾，发明了一种基于温度—振动解耦设计的用于真空运动系统的水冷系统。具有既可通过冷却水高效地导走腔体内发热元件产生的热量、实现温度控制，又具有温度—振动解耦设计，使换热部件产生的振动不会对装备主体产生影响，保证了装备的精度要求。各部件机械结构简单紧凑，方便安装调试与更换。为了实现上述功能，本发明专利采用以下实施方案。

一种用于真空运动系统的水冷系统，其由冷却水循环机、冷水管、波纹管、换热部件、导热带、导热带压块与导热带夹头组成；另外还有提供安装固定使用的真空法兰。

所述冷却水循环机的具体型号根据真空腔体内仪器发热量定制，冷却水循环机具有使冷却水形成循环流动、控制冷却水温度的功能。

进一步地，所述换热部件留有供导热带与导热带压块伸入的孔洞。

进一步地，所述换热部件内部设有冷却水流道，通过循环的冷却水带走热量。

进一步地，所述导热带压块尺寸根据换热部件孔洞尺寸定制，换热部件与导热带压块配合使用；导热带压块将伸入孔洞的导热带固定压紧。

进一步地，所述导热带是一种由热导率较高的材料，例如铜或碳纤维等通过特殊工艺加工成的柔性导热元件。

进一步地，所述导热带夹头将导热带与运动系统中的电机夹紧连接。

进一步地，所述波纹管是具有柔性的波纹管，通过真空法兰连接在换热部件与真空腔体之间，以保证冷却水循环机运行时循环水泵产生的振动，不会因为冷水管部分传导至换热部件上而传导至真空腔体上同时保证了真空系统的气密性。

进一步地，所述换热部件与导热带压块材料选用铜，其中优选紫铜。

综上所述，本发明专利的有益效果为：

通过导热带—换热部件—冷却水循环机的组合通过直接热传导形式，将腔体内部发热元件产生的热量导走，实现对于设备核心区域的温度控制。

通过换热部件的温度—振动解耦设计，避免了冷却水循环机的振动对于真空腔体的影响。提升了装备运行的精度。

附图说明

图1为一种真空运动系统的水冷系统方案的立体示意图。

图2为正视方向的剖切视图。

图3为图2中A区域俯视剖切视图。

附图标记：1为真空腔体，2为波纹管，3为换热部件，4为冷水管，5为冷却水循环机，6为换热部件支架，7为真空法兰，8为支撑钢板，9为大理石，10为运动系统组合，11为电机与导热带夹头组合，12为导热带，13为导热带压块。

具体实施方式

如图1所示，本发明专利的一种实施方式中，所述的真空运动系统由真空腔体1与内部的运动系统组合10组成。换热部件3安装在换热部件支架6上，并落在支撑钢板8上。

如图2所示，真空腔体1通过支脚安装在支撑钢板8上，内部的运动系统组合10装在一块铟钢板上，其支撑柱从腔体下方伸出，落在大理石9上。实现了腔体与运动系统的振动解耦。换热部件3一端与波纹管2的一端连接，波纹管2的另一端与真空腔体1 外侧的真空法兰7相连接，形成了一个真空管道组合。换热部件3内部有冷却水流道，冷却水循环机5通过冷水管4将冷却水送入换热部件3进行冷却水循环，导走导热带12传递来的运动系统中发热元件的热量。冷却水循环机5安置在设备周围的空地上。

如图3所示，此实施例中的运动系统由多个运动台组成的运动系统组合10，其主要的发热部件为驱动运动台的步进电机。导热带12的一端由导热带夹头夹紧并紧密贴合在步进电机外壳四周，形成电机与导热带夹头组合11，另一端通过由真空法兰7和波纹管2组成的真空管道引出，并安装在换热部件6上，再由导热带压块13压紧，使之紧密贴合，以形成良好的热接点。由此，运动系统组合10、真空腔体1、换热部件6实现了任意两两之间的温度—振动解耦。

以上所述仅为本发明专利的较佳实施例，并不用以限制本发明专利，凡在本发明专利的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在发明专利的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于真空运动系统的水冷系统，其特征在于所述用于真空运动系统的水冷系统由冷却水循环机、冷水管、波纹管、换热部件、导热带、导热带压块与导热带夹头组成；另外还有提供安装固定使用的真空法兰。

2.如权利要求1所述的一种用于真空运动系统的水冷系统，其特征在于：所述换热部件留有供导热带与导热带压块伸入的孔洞。

3.如权利要求2所述的一种用于真空运动系统的水冷系统，其特征在于：所述换热部件内部设有冷却水流道。

4.如权利要求1所述的一种用于真空运动系统的水冷系统，其特征在于：所述导热带压块尺寸根据换热部件孔洞尺寸定制，换热部件与导热带压块配合使用。

5.如权利要求1所述的一种用于真空运动系统的水冷系统，其特征在于：所述导热带由热导率较高的材料制成，材料选用铜或者碳。

6.如权利要求1所述的一种用于真空运动系统的水冷系统，其特征在于：所述导热带夹头将导热带与运动系统中的电机夹紧连接。

7.如权利要求1所述的一种用于真空运动系统的水冷系统，其特征在于：所述波纹管是具有柔性的波纹管，通过真空法兰连接在换热部件与真空腔体之间。

8.如权利要求1所述的一种用于真空运动系统的水冷系统，其特征在于：所述换热部件与导热带压块，材料选用铜。

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