赫建利
(中航工業(yè)第一飛機設計研究院飛豹公司,陜西 西安 710089)
微型立式液冷膨脹箱隔板對紊流的消除
赫建利
(中航工業(yè)第一飛機設計研究院飛豹公司,陜西 西安 710089)
航空工業(yè)的快速發(fā)展,使許多機械產品變得更小、更精致。文中通過對某機載產品液冷膨脹箱隔板的改進,使液冷膨脹箱冷卻液紊流現(xiàn)象消除,使液冷傳感器靈敏度提高,極大改善了冷卻液的穩(wěn)定性和順暢性,達到了實驗標準,滿足了使用目地的要求,對微型儲液箱的設計有良好的借鑒意義。
隔板;液冷膨脹箱;紊流
某產品環(huán)控系統(tǒng)采用沖壓回冷逆升壓空氣循環(huán)實現(xiàn)冷源要求。微型立式膨脹箱作為液冷循環(huán)系統(tǒng)中的冷卻液的儲液箱,體積小,制造精度和裝配精度高。采用常規(guī)的加工方法,液冷膨脹箱內無法設計隔板,所以產生了紊流,液冷傳感器無法正常工作,導致液冷系統(tǒng)癱瘓。
因此,通過工藝方法,對回液管口,隔板進行改進,消除紊流,使液冷膨脹箱冷卻液隔 板以上平面冷卻液恢復平穩(wěn)狀態(tài),傳感器靈敏度提高,使膨脹箱達到儲液箱的使用要求。
1.1膨脹箱結構原理
在航空機載產品中,用液冷膨脹箱作為儲液箱。如圖1,罐體由直徑¢114 mm,高是160 mm的圓管氬弧焊焊接。直徑¢114 mm,高24 mm的兩個端蓋組成。由罐體、安全閥、進液口、回液口、加液口、液位顯示管、液位傳感器,七部分組成一個典型的微型立式膨脹箱。體積微小,但結構復雜。液位傳感器隨著膨脹箱液位的高低來傳遞信號,冷卻液缺液時,液冷泵自動停止,顯示器自動報警。傳統(tǒng)的儲液箱一般不設置液位傳感器,液體流經管道的彎頭、接頭、突然變化的截面以及閥口等處時,液體流速的大小和方向將急劇發(fā)生變化,因而會產生旋渦,使膨脹箱的冷卻液劇烈攪動,產生紊流。
1.2隔板設置的目的
設置隔板的目的是將吸、回液管隔開,使液流循環(huán),液流中的氣泡與雜質分離和沉淀。隔板結構有溢流式標準型、回流式及溢流式等幾種。另外還可根據(jù)需要在隔板上安置濾網。
1.3紊流對液位傳感器的影響
冷卻液在冷卻回路流動,隨溫度升高體積膨脹、壓力升高,膨脹箱回液口流出的冷卻液壓力增大,直接沖擊到膨脹箱內壁上,四散分開,沖擊著膨脹箱內的冷卻液,使冷卻液無規(guī)則的翻騰,伴隨著旋渦,沖擊著液位傳感器忽上忽下,左右搖擺,傳感器接觸不良,產生缺液現(xiàn)象,導致液壓泵間歇啟停。致使循環(huán)系統(tǒng)停止,阻礙著電子集成塊的降溫。
2.1回液管的設置
圖1 傳統(tǒng)膨脹箱
圖2 新式膨脹箱
如圖2,回液管的端面制成45度斜斷面,以加大回液管端部的斷面積,使流經此處的冷卻液速度減緩。避免流速過快造成吸液阻力大,吸空及汽蝕現(xiàn)象,另一方面,回液沖濺大,不利于冷卻液沉淀及氣體分離。
2.2隔板改進
圖3 圓形隔板
如圖3,隔板是由¢110 mm,δ 2 mm的鋁板,¢3 mm的孔在鋁板上均布。第一塊隔板垂直平放在離回液管最高位12 mm的位置,隔板與膨脹箱內壁均勻點焊6段5 mm長的焊縫,第二塊隔板垂直平放在距離膨脹箱回液管最高點5 mm的位置,孔位相對第一塊隔板孔位旋轉45度,均勻點焊6段5 mm長的焊縫。隔板與膨脹箱內壁用氬弧焊進行點焊焊接,防止焊接變形。
2.3紊流的消除
如圖4,液冷管路正常工作時,回到膨脹箱的冷卻液一部分被底部的出液口吸走。壓力1的冷卻液沖向隔板2,隔板上無孔的位置卸掉了上沖的3/5壓力,壓力向下面反彈回去,剩余壓力由隔板2上的孔向上沖去,形成了壓力2。壓力2隨著隔板2上的小孔沖向上面的隔板1,由于隔板1和隔板2的孔位錯位45度焊接,隔板1同隔板2一樣就卸掉上沖的1/5壓力,壓力向下反彈。剩余壓力就通過隔板1的小孔向上沖去,形成壓力3,壓力3就無形中消失在膨脹箱的冷卻液中。通過層層消除回液管的壓力,使膨脹箱上部的冷卻液恢復平穩(wěn)狀態(tài)。傳感器靈敏度提高,使膨脹箱達到儲液箱的要求。
通過對某產品液冷系統(tǒng)中膨脹箱隔板的改進,使膨脹箱上部冷卻液紊流的消除,冷卻液恢復了平穩(wěn)狀態(tài),液位傳感器更靈敏,更穩(wěn)定,達到了工作要求,對小環(huán)境狀態(tài)下的微型立式液冷膨脹箱的應用具有推廣意義。
圖4 壓力的消除
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1671-0711(2016)09(下)-0103-02