微型立式液冷膨脹箱隔板對紊流的消除

赫建利

（中航工業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

（中航工業第一飛機設計研究院飛豹公司，陜西 西安 710089）

航空工業的快速發展，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象消除，使液冷傳感器靈敏度提高，極大改善了冷卻液的穩定性和順暢性，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

0 引言

某產品環控系統采用沖壓回冷逆升壓空氣循環實現冷源要求。微型立式膨脹箱作為液冷循環系統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狀態，傳感器靈敏度提高，使膨脹箱達到儲液箱的使用要求。

1　傳統立式膨脹箱的結構與制造工藝

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，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，產生缺液現象，導致液壓泵間歇啟停。致使循環系統停止，阻礙著電子集成塊的降溫。

2　改進后膨脹箱的結構與制造工藝

2.1回液管的設置

圖1　傳統膨脹箱

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狀態。傳感器靈敏度提高，使膨脹箱達到儲液箱的要求。

3　結束語

通過對某產品液冷系統中膨脹箱隔板的改進，使膨脹箱上部冷卻液紊流的消除，冷卻液恢復了平穩狀態，液位傳感器更靈敏，更穩定，達到了工作要求，對小環境狀態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

[1]韓桂華，時玄宇，樊春波.液壓系統設計技巧與禁忌[M].第二版.北京：化學工業出版社，2014:211.

[2]成大先，機械設計手冊液壓傳動[M].第五版.北京：化學工業出版社，2010:722.

[3]王強，工程機械液壓傳動[M].北京：國防工業出版社，2013:28.2.4.3.

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1671-0711（2016）09（下）-0103-02