一種換熱介質(zhì)以及安裝該換熱介質(zhì)的冷卻裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種換熱介質(zhì)以及安裝該換熱介質(zhì)的冷卻裝置，換熱介質(zhì)包括中空球體，以及填充在中空球體內(nèi)的相變材料。冷卻裝置，包括殼體，殼體內(nèi)設有電主軸通道，以及沿電主軸通道的外圍分布，用于填充所述換熱介質(zhì)的換熱介質(zhì)通道，冷卻裝置還設有與換熱介質(zhì)通道連接，驅動換熱介質(zhì)運動的驅動機構以及與驅動機構連接的冷卻機構。本發(fā)明的換熱介質(zhì)，能夠防止相變材料從中空球體中泄露出去。本發(fā)明的冷卻裝置通過驅動機構驅動換熱介質(zhì)在各通道中運動，帶走被冷卻對象的熱量，因為采用將相變材料填充至中空球體的換熱介質(zhì)，克服了因現(xiàn)有技術因密封性問題導致冷卻液泄漏，降低冷卻效果和污染工作環(huán)境的問題。
【專利說明】一種換熱介質(zhì)以及安裝該換熱介質(zhì)的冷卻裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及冷卻領域，特別是涉及一種換熱介質(zhì)以及安裝該換熱介質(zhì)的冷卻裝置。

【背景技術】
[0002]近年來,相變材料(PCM-Phase Change Material)在我國已經(jīng)列為國家級研發(fā)利用序列，這種材料一旦在人類生活被廣泛應用，將成為節(jié)能環(huán)保的最佳綠色環(huán)保載體。相變材料是指隨溫度變化而改變物理性質(zhì)并能提供潛熱的物質(zhì)。轉變物理性質(zhì)的過程稱為相變過程，這時相變材料將吸收或釋放大量的潛熱。
[0003]不同相變材料的溶解點和溶解潛熱不同，基于此可通過選擇不同的相變材料來開發(fā)適用于不同場合的冷卻裝置。如水是一種常見的相變材料，在I個大氣壓(TC的情況下，I千克質(zhì)量的冰轉變成同溫度的水，要吸收79.6千卡的熱量；STL37水合鹽相變溫度為28°C;目前可查商品化的相變材料熔點溫度范圍為從_30°C到+117°C。
[0004]電主軸是最近幾年在數(shù)控機床領域出現(xiàn)的將機床主軸與主軸電機融為一體的新技術。高速數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)取消了帶輪傳動和齒輪傳動。機床主軸由內(nèi)裝式電動機直接驅動，從而把機床主傳動鏈的長度縮短為零，實現(xiàn)了機床的“零傳動”。這種主軸電動機與機床主軸“合二為一”的傳動結構形式,使主軸部件從機床的傳動系統(tǒng)和整體結構中相對獨立出來，因此可做成“主軸單元”，俗稱“電主軸”。
[0005]電主軸與直線電機技術、高速刀具技術一起，把高速加工推向一個新時代，在高效加工領域有著舉足輕重的作用。大量研究表明，主軸發(fā)熱是影響其性能(剛度、精度、使用壽命)的最主要因素之一，由其導致的主軸熱誤差是數(shù)控機床等精密加工機械的最大誤差源。因此對電主軸進行冷卻具有重要的意義。
[0006]目前，電主軸冷卻一般采取強制循環(huán)油冷卻的方式對其定子及主軸軸承進行冷卻，即將經(jīng)過油冷卻裝置的冷卻油強制性地在主軸定子外和主軸軸承外循環(huán)，帶走主軸高速旋轉產(chǎn)生的熱量，如申請公布號為CN102862092 A的專利文獻公開了一種基于分形流道的冷卻套，包括依次緊密套接的冷卻套內(nèi)圈、冷卻套中圈和冷卻套外圈；冷卻套內(nèi)圈的外壁沿圓周向設有內(nèi)圈冷卻單元，包括矩形分布的四個內(nèi)圈工字形流道以及與其連通的內(nèi)圈工字形連接流道，內(nèi)圈工字形連接流道與冷卻套的入水口相連；冷卻套中圈沿圓周向設有與內(nèi)圈冷卻單元正對且連通的中圈冷卻單元；冷卻套的入水口與冷卻套的出水口錯開相對設置。
[0007]此外，還有采用壓縮空氣冷卻的電主軸，如HSPK系列壓縮空氣冷卻電主軸。
[0008]采用上述兩種冷卻方式對主軸冷卻套密封性有嚴格要求，易因密封性問題導致冷卻劑泄漏使冷卻效果下降和污染工作環(huán)境。因此，建立一種新型高效、結構緊湊、清潔環(huán)保的冷卻系統(tǒng)具有十分重要的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明針對上述問題，提出了一種換熱介質(zhì)，解決現(xiàn)有換熱介質(zhì)使用時有較高密封要求的問題。
[0010]本發(fā)明還提出了一種冷卻裝置，解決了現(xiàn)有冷卻系統(tǒng)易因密封性問題導致冷卻劑泄漏使冷卻效果下降和污染工作環(huán)境的問題。
[0011]一種換熱介質(zhì)，包括中空球體，以及填充在中空球體內(nèi)的相變材料。
[0012]通過將相變材料填充至中空球體中，能夠防止相變材料從中空球體中泄露出去，不存在泄露的問題。
[0013]本發(fā)明還提供了一種冷卻裝置，包括殼體，殼體內(nèi)設有換熱介質(zhì)通道，所述換熱介質(zhì)通道內(nèi)填充有如權利要求1所述的換熱介質(zhì)。
[0014]使用時，殼體與被冷卻對象接觸，換熱介質(zhì)在換熱介質(zhì)通道中運動時，與被冷卻對象進行熱交換，換熱介質(zhì)通過將相變材料(即冷卻液)用中空球體包裹起來，克服了現(xiàn)有技術因密封性問題導致冷卻液泄漏，降低冷卻效果和污染工作環(huán)境的問題。
[0015]冷卻裝置可以為各類裝置進行冷卻，作為優(yōu)選，所述殼體內(nèi)設有電主軸通道，所述換熱介質(zhì)通道沿電主軸通道的外圍分布，冷卻裝置還設有與所述換熱介質(zhì)通道連接，驅動換熱介質(zhì)在換熱介質(zhì)通道運動的驅動機構。
[0016]殼體通過電主軸通道與電主軸配合進行換熱，通過驅動機構能夠使換熱介質(zhì)運動，不斷對電主軸進行冷卻。
[0017]作為優(yōu)選，還包括與所述驅動機構連接的冷卻機構。
[0018]冷卻機構能夠對驅動機構或換熱介質(zhì)進行換熱降溫，防止換熱介質(zhì)溫度過高，從而保證冷卻裝置有較高的換熱效率。
[0019]作為優(yōu)選，所述驅動機構中設有溫度傳感器，所述冷卻機構連接有與溫度傳感器連通用于控制冷卻機構啟停的控制器。
[0020]通過溫度傳感器能夠監(jiān)控驅動機構的溫度，當驅動機構溫度高于閥值時，控制器控制冷卻機構開啟，對驅動機構進行冷卻；當驅動機構溫度低于閥值時，冷卻機構處于待機狀態(tài)，通過控制器和溫度傳感器的設計能夠有效減少能耗。
[0021]為了保證有較大的換熱面積，作為優(yōu)選，所述換熱介質(zhì)通道為螺旋狀。
[0022]作為優(yōu)選，所述殼體外壁設有兩個分別與所述換熱介質(zhì)通道兩端連通的進出孔，所述驅動機構包括:
[0023]驅動箱體，內(nèi)部設有絲杠以及用于容納絲杠的絲杠腔；
[0024]驅動通道，設置在驅動箱體內(nèi)，中部與所述絲杠腔的側壁連通，兩端分別與對應的進出孔連通，所述絲杠上的凹槽與進入絲杠腔的換熱介質(zhì)相互配合；
[0025]驅動電機，用于驅動所述絲杠旋轉，帶動換熱介質(zhì)在換熱介質(zhì)通道和驅動通道中做循環(huán)運動。
[0026]絲杠旋轉時能夠帶動與絲杠接觸的換熱介質(zhì)運動，即使得所有的換熱介質(zhì)在換熱介質(zhì)通道和驅動通道做循環(huán)運動。
[0027]為了使絲杠有更好的驅動效果，作為優(yōu)選，所述驅動通道與絲杠腔交叉部分的軸線與絲杠的軸線平行。
[0028]作為優(yōu)選，所述驅動電機為中空電機。絲杠由中空電機驅動，為“零傳動”，結構更加緊湊，效率更高。
[0029]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的換熱介質(zhì)，通過將相變材料填充至中空球體中，能夠防止相變材料從中空球體中泄露出去，不存在泄露的問題。本發(fā)明的冷卻裝置通過驅動機構驅動換熱介質(zhì)在各通道中運動，帶走被冷卻對象的熱量，因為采用將相變材料填充至中空球體的換熱介質(zhì)，克服了因現(xiàn)有技術因密封性問題導致冷卻液泄漏，降低冷卻效果和污染工作環(huán)境的問題；通過相連通的絲杠和驅動通道，使得絲杠能夠帶動換熱介質(zhì)在換熱介質(zhì)通道和驅動通道做循環(huán)運動。

【專利附圖】

【附圖說明】
:
[0030]圖1是本發(fā)明冷卻裝置的結構示意圖；
[0031]圖2是外冷卻套的結構示意圖；
[0032]圖3是內(nèi)冷卻套的結構示意圖；
[0033]圖4是驅動箱體的結構示意圖；
[0034]圖5是圖1中驅動箱體的局部剖視圖；
[0035]圖6是本發(fā)明的換熱介質(zhì)的結構示意圖。
[0036]圖中各附圖標記為:
[0037]1.外冷卻套，2.內(nèi)冷卻套，3.換熱介質(zhì)，4.冷卻箱，5.驅動箱體，6.驅動電機，
7.第一螺紋槽，8.進出孔，9.沉頭孔，10.第二螺紋槽，11.第一軸承座，12.驅動通道，13.通孔，14.絲杠腔，15.第二軸承座，16.中空球體，17.相變材料，18.電主軸通道。

【具體實施方式】
:
[0038]下面結合各附圖，對本發(fā)明做詳細描述。
[0039]如圖1?6所示，一種冷卻裝置，包括:
[0040]換熱介質(zhì)3，包括中空球體16，以及填充在中空球體內(nèi)的相變材料17，見圖6，這能夠防止相變材料從中空球體中泄露出去，不存在泄露的問題；
[0041]外冷卻套1，內(nèi)壁設有第一螺紋槽7，且外冷卻套外壁具有一固定平面，固定平面上設有若干沉頭孔9 ；
[0042]內(nèi)冷卻套2，同軸設置在外冷卻套I的內(nèi)部，且內(nèi)冷卻套的外壁設有與第一螺紋槽7配合的第二螺紋槽10，第一螺紋槽和第二螺紋槽構成供換熱介質(zhì)3運動的螺旋狀的換熱介質(zhì)通道，內(nèi)冷卻套2的內(nèi)壁為電主軸通道18，本實施例中，外冷卻套和內(nèi)冷卻套均為傳熱材質(zhì),且外冷卻套和內(nèi)冷卻套過盈配合構成殼體,本發(fā)明使用時,殼體通過電主軸通道30套設在電主軸單元上，代替電主軸原來的冷卻套；
[0043]兩個進出孔8，設置在外冷卻套的固定平面上，且分別與換熱介質(zhì)通道的兩端連通。
[0044]冷卻裝置還包括驅動機構，驅動機構包括:
[0045]驅動箱體5，上表面設有與沉頭孔配合的通孔13，驅動箱體通過連接件與外冷卻套的固定平面連接，驅動箱體內(nèi)設有絲杠、用于容納絲杠的絲杠腔14以及設置在絲杠腔兩端的第一軸承座11和第二軸承座15 ；
[0046]驅動通道12，設置在驅動箱體內(nèi)，中部與所述絲杠腔的側壁相切連通，兩端分別與對應的進出孔連通，所述絲杠上的凹槽與進入絲杠腔的換熱介質(zhì)3相互配合，本實施例中，驅動通道與絲杠腔交叉部分的軸線與絲杠的軸線平行；
[0047]驅動電機6，用于驅動絲杠旋轉，帶動換熱介質(zhì)在驅動滾道和換熱介質(zhì)通道中做循環(huán)運動，本實施例中，驅動電機為中空電機；
[0048]冷卻裝置還包括用于對驅動箱體5進行冷卻的冷卻機構，本實施例中，冷卻機構為冷卻箱4。
[0049]驅動箱體5中設有溫度傳感器，冷卻箱4連接有與溫度傳感器連通的，用于控制冷卻箱啟停的控制器。
[0050]大量實驗表明，一般電主軸發(fā)熱溫度在20_80°C左右，因此，針對特定電主軸可采用相應熔點的相變材料來實現(xiàn)冷卻。
[0051]本發(fā)明的換熱介質(zhì)，通過將相變材料填充至中空球體中，能夠防止相變材料從中空球體中泄露出去，不存在泄露的問題。本發(fā)明的冷卻裝置通過驅動機構驅動換熱介質(zhì)在各通道中運動，帶走被冷卻對象的熱量，因為采用將相變材料填充至中空球體的換熱介質(zhì)，克服了因現(xiàn)有技術因密封性問題導致冷卻液泄漏，降低冷卻效果和污染工作環(huán)境的問題；通過相連通的絲杠和驅動通道，使得絲杠能夠帶動換熱介質(zhì)在換熱介質(zhì)通道和驅動通道做循環(huán)運動。
[0052]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此即限制本發(fā)明的專利保護范圍，凡是運用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結構變換，直接或間接運用在其他相關的【技術領域】，均同理包括在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種換熱介質(zhì)，其特征在于，包括中空球體，以及填充在中空球體內(nèi)的相變材料。
2.—種冷卻裝置，包括殼體，殼體內(nèi)設有換熱介質(zhì)通道，其特征在于，所述換熱介質(zhì)通道內(nèi)填充有如權利要求1所述的換熱介質(zhì)。
3.如權利要求2所述的冷卻裝置，其特征在于，所述殼體內(nèi)設有電主軸通道，所述換熱介質(zhì)通道沿電主軸通道的外圍分布，冷卻裝置還設有與所述換熱介質(zhì)通道連接，驅動換熱介質(zhì)在換熱介質(zhì)通道運動的驅動機構。
4.如權利要求3所述的冷卻裝置，其特征在于，還包括與所述驅動機構連接的冷卻機構。
5.如權利要求4所述的冷卻裝置，其特征在于，所述驅動機構中設有溫度傳感器，所述冷卻機構連接有與溫度傳感器連通用于控制冷卻機構啟停的控制器。
6.如權利要求3所述的冷卻裝置，其特征在于，所述換熱介質(zhì)通道為螺旋狀。
7.如權利要求3所述的冷卻裝置，其特征在于，所述殼體外壁設有兩個分別與所述換熱介質(zhì)通道兩端連通的進出孔，所述驅動機構包括: 驅動箱體，內(nèi)部設有絲杠以及用于容納絲杠的絲杠腔； 驅動通道，設置在驅動箱體內(nèi)，中部與所述絲杠腔的側壁連通，兩端分別與對應的進出孔連通，所述絲杠上的凹槽與進入絲杠腔的換熱介質(zhì)相互配合； 驅動電機，用于驅動所述絲杠旋轉，帶動換熱介質(zhì)在換熱介質(zhì)通道和驅動通道中做循環(huán)運動。
8.如權利要求7所述的冷卻裝置，其特征在于，所述驅動通道與絲杠腔交叉部分的軸線與絲杠的軸線平行。
【文檔編號】B23Q11/12GK104227495SQ201410374198
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年7月31日 優(yōu)先權日:2014年7月31日
【發(fā)明者】欒叢叢, 姚鑫驊, 傅建中, 賀永, 陳子辰, 夏晨暉 申請人:浙江大學