[发明专利]一种用于齿轮箱强化传热的周向螺旋水槽冷却装置

说明书

本发明公开了一种用于齿轮箱强化传热的周向螺旋水槽冷却装置，包括圆柱状的外壳，所述外壳的表面开设有进水口和出水口，所述外壳的内部设置有齿轮箱内壳，所述齿轮箱内壳的外表面与所述外壳的内表面贴合，所述齿轮箱内壳的外表面设置有沿着所述齿轮箱内壳延伸方向的螺旋状的翅片，相邻翅片之间的空间为水槽，所述水槽与所述进水口以及出水口连通；在靠近所述出水口的一侧的水槽中设置有扰流结构；该冷却装置通过设置周向螺旋水槽可大幅提高换热面积，另外，水槽中设置的扰流结构可以破坏传热边界层，有效加强了通道内湍流流动，冷却水温度也分布均匀，对流换热系数得以大幅提高。

技术领域

本发明涉及齿轮箱冷却领域，特别涉及一种用于齿轮箱散热的周向螺旋水槽冷却装置。

背景技术

齿轮传动现在广泛用于各行各业。以盾构机中的齿轮箱为研究对象，在运行过程中，由于存在齿轮啮合摩擦、滑动轴承摩擦、齿轮搅油等摩擦损失，所以产生很多热量。传动装置的产热不仅对系统的润滑和冷却有影响，而且对关键结构部件的正常工作也有很大影响，直接影响到传动效果和传动系统的动力性能。齿轮箱依靠周向螺旋水槽结构进行散热，冷却水流经螺旋水槽后将热量带出。为了加大换热面积采用较长的螺旋水槽，首先导致冷却水沿程阻力增大，消耗能量增加；其次导致进水口和出水口温差较大，水槽内温度分布不均，换热效率不断降低，所以加强齿轮箱的散热性能具有相当的重要性和迫切性。因此设计了一种用于齿轮箱强化传热的周向螺旋水槽冷却装置来解决以上问题。

发明内容

本发明提出了一种用于齿轮箱强化传热的周向螺旋水槽冷却装置，目的是解决齿轮箱局部散热不均匀的问题。

为了实现上述功能，本发明提供相关技术方案，具有如下：一种用于齿轮箱强化传热的周向螺旋水槽冷却装置，包括圆柱状的外壳，所述外壳的表面开设有进水口和出水口，所述外壳的内部设置有齿轮箱内壳，所述齿轮箱内壳的外表面与所述外壳的内表面贴合，所述齿轮箱内壳的外表面设置有沿着所述齿轮箱内壳延伸方向的螺旋状的翅片，相邻翅片之间的空间为水槽，所述水槽与所述进水口以及出水口连通；所述齿轮箱内壳靠近所述出水口一侧的端部设置有轴承安装套，所述轴承安装套延伸至所述齿轮箱内壳的内部，且与所述齿轮箱内壳的内表面之间有间隙；在靠近所述出水口的一侧的水槽中设置有扰流结构。由于后半段冷却水温度四周高中间低，所以在水槽的后半段设置有扰流结构，其作用是增加冷却水的扰动使冷却水的温度充分均匀，提高后半段的换热效率。

作为优选的一种技术方案，所述扰流结构所占据的总长度小于所述水槽总长度的一半。

作为优选的一种技术方案，所述扰流结构为扰流肋片，所述扰流肋片为竖直的肋片，所述扰流肋片沿着所述水槽的延伸方向设置，且设置在所述水槽的中部。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述扰流肋片的高度小于所述水槽的深度。

作为优选的一种技术方案，所述扰流结构为多个扰流柱，所述扰流柱沿着所述水槽的延伸方向间隔设置，且设置在所述水槽的中部。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述扰流柱的直径小于所述水槽的宽度，所述扰流柱的高度小于所述水槽的深度。

作为优选的一种技术方案，所述扰流结构为多个U形的扰流件，所述多个U形的扰流件均匀的分布在所述水槽内，所述扰流件的一端与所述水槽的侧壁连接，且所述扰流件的宽度小于所述水槽的宽度；所述扰流件的开口的朝向与水流的方向相反。

作为优选的一种技术方案，每间隔一段距离将所述翅片打断，使相邻的水槽连通。这样使得局部水槽数减少则冷却水路径变短，降低冷却水的沿程阻力。

在上述技术方案的基础上，优选的，打断的长度小于所述外壳内周长的一半。

作为优选的一种技术方案，所述轴承安装套的外表面缠绕有导热管，所述导热管与所述水槽连通。由于轴承安装套处局部散热不佳，最后在轴承安装套处缠绕导热管，导热管与水槽连通，冷却水流经导热管可将轴承安装套处局部热量直接带走，避免局部温度过高。