一种耐高温高性能液压油缸

技术领域

本申请涉及液压油缸技术领域，尤其是涉及一种耐高温高性能液压油缸。

背景技术

液压油缸一般指液压缸，液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动（或摆动运动）的液压执行元件，它结构简单、工作可靠，用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。

随着工程机械行业的不断发展，应用的场景也更加多元化，高温环境下液压油缸的适用性是一个重要的研究方向；然而，传统的液压油缸在高温环境下容易出现性能下降，液压油缸需要在高温环境中连续工作，普通液压油缸的缸筒、密封元件无法胜任该高温工况，密封失效影响液压系统正常工作，故有待改善。

发明内容

为了解决普通油缸在高温环境下无法正常工作的问题，本申请提供一种耐高温高性能液压油缸。

本申请提供的一种耐高温高性能液压油缸采用如下的技术方案：

一种耐高温高性能液压油缸，包括缸筒、活塞杆和活塞，所述活塞设置于缸筒内，所述活塞杆的一端连接在活塞上，且所述活塞杆的另一端朝向缸筒外延伸，所述缸筒上开设有第一进油口和第二进油口，所述缸筒外壁上设置有换热单元，所述换热单元包括第一换热管路和第二换热管路，所述第一换热管路和第二换热管路均呈螺旋状分布，所述第一换热管路和第二换热管路均套设在缸筒外壁上，所述第一换热管路与第二换热管路相互交错设置，且所述第一换热管路和第二换热管路中心处位于同一轴线上，所述第一换热管路的进液端布置于第一进油口处，所述第一换热管路的出液端布置于第二进油口处，所述第二换热管路的进液端布置于第二进油口处，所述第二换热管路的出液端布置于第一进油口处，所述第一换热管路与第二换热管路的液体流动方向相反。

由于传统的液压油缸在高温环境下容易出现性能下降，液压油缸需要在高温环境中连续工作，普通液压油缸的缸筒、密封元件无法胜任该高温工况，密封失效影响液压系统正常工作；通过采用上述技术方案，缸筒外壁安装换热单元，换热单元包括第一换热管路和第二换热管路；通过第一换热管路和第二换热管路的设置，第一换热管路和第二换热管路相互交叉布置，增加热交换的接触面积，有效提高热交换效率，减小占用体积，同时第一换热管路和第二换热管路的流动方向相反，有效降低温度梯度，能够进一步增强整体缸筒的冷却效果，实现在某些情况下一个换热管路内的液体在不断换热的过程中温度升高无法进行有效换热时，另一个换热管路仍然可以进行有效的换热，减小缸筒局部过热的可能，保证整个换热效果的稳定性，增强设备的耐高温性能，降低设备在高温下的变形或损坏的可能性，提高其稳定性和使用寿命。

进一步的，所述第一换热管路和第二换热管路内均设置有扰流基片，所述扰流基片分别沿第一换热管路和第二换热管路螺旋方向布置，所述扰流基片的两侧分别布置有若干扰流花边，任一所述扰流花边上均开设有若干流体通孔。

通过采用上述技术方案，扰流基片分别安装在第一换热管路和第二换热管路，扰流基片的两侧分别冲制若干扰流花边，任一扰流花边上均贯穿开设有若干流体通孔；通过扰流基片、扰流花边和流体通孔的设置，有助于增加换热管路内部的流体扰动，破坏流动边界层，增强流体与管壁之间的换热效果，促进热量更迅速地从流体传递到管壁，增强换热效果；同时扰流花边可以打破流体的平滑流动，产生涡旋和湍流，增加流体内部的混合和掺混，流体通孔可以通过产生喷射和抽吸作用，增加流体的紊流度，进一步改善流体的流动性，使得传热系数显著提高，增强设备的热交换效率。

进一步的，所述扰流基片同一侧若干扰流花边相互平行布置，两侧相邻所述扰流花边翻折方向相反，其中一侧所述扰流花边与扰流基片呈20-45°夹角，另一侧所述扰流花边与扰流基片呈135-160°夹角。

通过采用上述技术方案，同一侧扰流花边相互平行，两侧扰流花边翻折反向相反，其中一侧扰流花边与扰流基片呈20-45°夹角，另一侧扰流花边与扰流基片呈135-160°夹角；通过扰流花边布置方式和角度的设置，扰流花边的平行布置可以增加换热管路内部的流体扰动，破坏流动边界层，提高换热效果，两侧扰流花边翻折反向相反可以增加流体的旋涡和湍流，促进热量传递，扰流花边与扰流基片的角度设置可以改变流体的流动方向和速度分布，进一步增强换热效果，一侧扰流花边与扰流基片呈20-45°夹角可以产生射流和抽吸作用，增加流体的紊流度，另一侧扰流花边与扰流基片呈135-160°夹角可以改变流体的流动方向，产生旋涡和湍流，进一步改善流体的流动性。

进一步的，所述缸筒外壁上设置有隔热缸套，所述隔热缸套上开设有第一出口和第二出口，所述第一出口与第一进油口相对应，所述第二出口与第二进油口相对应，且所述第一换热管路和第二换热管路均布置于缸筒与隔热缸套之间。

通过采用上述技术方案，隔热缸套安装在缸筒外壁上，隔热缸套上开设与第一进油口和第二进油口对应的第一出口和第二出口，且第一换热管路和第二换热管路均布置于缸筒与隔热缸套之间；通过隔热缸套的设置，隔热缸套的主要作用是隔热保温，有效地减少缸筒与外界环境之间的热交换，降低热量损失，保持缸筒内部的温度稳定，同时隔热缸套的隔热作用还能降低第一换热管路和第二换热管路受到外界高温等因素对换热效果产生的影响，保证第一换热管路和第二换热管路换热的稳定性。

进一步的，所述隔热缸套内壁上设置有隔热腔室，所述第一换热管路和第二换热管路均布置于隔热腔室内，且所述隔热腔室内开设有供第一换热管路和第二换热管路固定的螺旋槽口。

通过采用上述技术方案，隔热缸套内部形成隔热腔室，且第一换热管路和第二换热管路均布置于隔热腔室的螺旋槽口内；通过隔热腔室和螺旋槽口的设置，隔热腔室的设置进一步增强隔热性能，减少外界环境因素对缸筒换热产生的影响，降低热量传递，提高设备的隔热性能，同时螺旋槽口实现对第一换热管路和第二换热管路安装位置的固定，降低第一换热管路和第二换热管路在换热过程中出现松动的可能，保证稳定持续的进行换热。

进一步的，所述隔热缸套的材质为TP304H，所述隔热缸套内壁表面粗糙度为Ra0.8-1.0。

通过采用上述技术方案，隔热缸套采用TP304H材质制成，且隔热缸套内壁采用表面粗糙度为Ra0.8-1.0；通过隔热缸套材质和表面粗糙度的设置，TP304H是一种不锈钢材质，具有较好的耐腐蚀性能，在高温、高压、腐蚀性强的环境下，采用TP304H材质可以保护隔热缸套不受腐蚀损伤，延长设备的使用寿命，同时表面粗糙度影响耐磨性能，适度的表面粗糙度可以增加摩擦力，提高耐磨性能。

进一步的，所述缸筒的材质为A319，所述缸筒内壁表面粗糙度为Ra0.5-0.8，所述活塞杆的材质为TC4，所述活塞杆内壁表面粗糙度为Ra0.3-0.5，且所述活塞杆表面设置有淬火硬铬层，所述淬火硬铬层厚度为10-20μm。

通过采用上述技术方案，缸筒采用A319材质制成，缸筒内壁表面粗糙度为Ra0.5-0.8，活塞杆采用TC4材质制成，活塞杆内壁表面粗糙度为Ra0.3-0.5，且活塞杆表面设置有淬火硬铬层，淬火硬铬层厚度为10-20μm；通过缸筒和活塞杆材质、表面粗糙度和表面处理方法的设置，A319是一种铝合金材质，具有极佳的强度和耐腐蚀性，通常应用于高压缸区，提高缸筒的耐高温性能，同时缸筒内壁表面粗糙度为Ra0.5-0.8进一步提高缸筒的耐腐蚀性能；TC4是一种钛合金材质，同样具有较高的强度和耐腐蚀性能，活塞杆内壁表面粗糙度为Ra0.3-0.5进一步提高活塞杆耐磨性和耐腐蚀性，同时采用淬火硬铬层的表面处理方法增强活塞杆表面的耐磨性能，减少摩擦磨损，降低维修成本。

进一步的，所述活塞上设置有两活塞环，两所述活塞环的宽度小于活塞的宽度三分之一，两所述活塞环均套设在活塞上，且所述活塞上开设有供活塞环安装的环槽，所述活塞杆内部为空心结构。

通过采用上述技术方案，两活塞环通过环槽嵌置在活塞表面，活塞环的宽度小于活塞宽度的三分之一，且活塞杆内部为空心结构；通过活塞环和空心活塞杆的设置，活塞环的宽度小于活塞宽度的三分之一，减小活塞与缸筒内壁之间的接触面积，从而减小摩擦阻力，活塞环的弹性和密封性能，还能够增强活塞与缸筒之间的密封性能，同时空心活塞杆可以作为冷却通道，帮助加快活塞和周围部件的散热，空心活塞杆代替实心活塞杆，以减少活塞杆与缸筒内壁的摩擦阻力。

进一步的，所述缸筒内设置有用于防止液压油泄露的密封装置，所述密封装置包括密封件，所述密封件设置于缸筒的缸盖与活塞杆之间，所述密封件内壁设置有用于与活塞杆密封的密封垫圈。

通过采用上述技术方案，密封装置安装在缸筒内，密封装置包括密封件，密封件内部安装密封垫圈；通过密封件和密封垫圈的设置，密封件和密封垫圈的紧密配合，有效地阻止液压油从缸筒内部通过缸盖与活塞杆之间的间隙泄漏，密封效果得到提高。

进一步的，所述密封装置还包括擦拭器，所述擦拭器设置于缸筒的缸盖处，且所述擦拭器位于密封件远离活塞的一侧。

通过采用上述技术方案，擦拭器安装在缸筒的缸盖处；通过擦拭器的设置，能够在活塞杆工作时对外部灰尘的阻挡，防止外部灰尘进入缸筒内部，保持液压油的清洁和设备的正常运行，减少设备的磨损和堵塞，降低设备维护和更换的频率，提高设备的运行效率和精度。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

通过第一换热管路和第二换热管路的设置，第一换热管路和第二换热管路相互交叉布置，增加热交换的接触面积，有效提高热交换效率，减小占用体积，同时第一换热管路和第二换热管路的流动方向相反，有效降低温度梯度，能够进一步增强整体缸筒的冷却效果，实现在某些情况下一个换热管路内的液体在不断换热的过程中温度升高无法进行有效换热时，另一个换热管路仍然可以进行有效的换热，减小缸筒局部过热的可能，保证整个换热效果的稳定性，增强设备的耐高温性能，降低设备在高温下的变形或损坏的可能性，提高其稳定性和使用寿命；

通过扰流基片、扰流花边和流体通孔的设置，有助于增加换热管路内部的流体扰动，破坏流动边界层，增强流体与管壁之间的换热效果，促进热量更迅速地从流体传递到管壁，增强换热效果；同时扰流花边可以打破流体的平滑流动，产生涡旋和湍流，增加流体内部的混合和掺混，流体通孔可以通过产生喷射和抽吸作用，增加流体的紊流度，进一步改善流体的流动性，使得传热系数显著提高，增强设备的热交换效率；

通过隔热缸套的设置，隔热缸套的主要作用是隔热保温，有效地减少缸筒与外界环境之间的热交换，降低热量损失，保持缸筒内部的温度稳定，同时隔热缸套的隔热作用还能降低第一换热管路和第二换热管路受到外界高温等因素对换热效果产生的影响，保证第一换热管路和第二换热管路换热的稳定性。

附图说明

图1是本申请实施例中一种耐高温高性能液压油缸的结构示意图。

图2是本申请实施例中一种耐高温高性能液压油缸的剖视图。

图3为图2的部分放大图。

图4是本申请实施例中用于体现扰流基片与扰流花边的结构示意图。

附图标记说明：1、缸筒；11、第一进油口；12、第二进油口；2、活塞杆；3、活塞；31、活塞环；32、环槽；4、换热单元；41、第一换热管路；42、第二换热管路；5、扰流基片；51、扰流花边；52、流体通孔；6、隔热缸套；61、第一出口；62、第二出口；63、隔热腔室；631、螺旋槽口；7、密封装置；71、密封件；711、密封垫圈；72、擦拭器。

实施方式

为了详细阐述本发明为达到预定技术目的而所采取的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例，并且，在不付出创造性劳动的前提下，本发明的实施例中的技术手段或技术特征可以替换，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种耐高温高性能液压油缸。参照图1和图2，耐高温高性能液压油缸包括缸筒1、活塞杆2和活塞3，活塞3布置于缸筒1内，缸筒1内部与活塞3之间形成有第一油腔和第二油腔，活塞杆2的一端固定连接在活塞3上，活塞杆2的另一端延长出缸筒1外部，且缸筒1上开设有第一进油口11和第二进油口12，第一进油口11连通至第一油腔内，第二进油口12连通在第二进油腔内，通过第一油腔和第二油腔的进出油实现液压油缸的不同动作。

参照图1和图2，本实施例中缸筒1采用A319材质制成，缸筒1内壁表面粗糙度为Ra0.5-0.8，优选的缸筒1内壁表面粗糙度为Ra0.5，具有极佳的强度和耐腐蚀性，提高缸筒1的耐高温性能和耐腐蚀性能；且本实施例中活塞杆2内部为空心结构，活塞杆2采用TC4材质制成，活塞杆2内壁表面粗糙度为Ra0.3-0.5，优选的活塞杆2内壁表面粗糙度为Ra0.3，且活塞杆2采用淬火硬铬层的表面处理，淬火硬铬层厚度为10-20μm，优选的淬火硬铬层厚度为20μm，具有较高的强度和耐腐蚀性能，提高活塞杆2耐磨性和耐腐蚀性，减少摩擦磨损，降低维修成本。

参照图2和图3，活塞3上安装有两个活塞环31，本实施例中活塞环31的宽度小于活塞3宽度的三分之一，活塞3上开设有环槽32，环槽32沿活塞3的圆周方向设置，且环槽32的数量与活塞环31的数量一致，活塞环31嵌设在相应的环槽32内，本实施例中活塞环31可采用橡胶材质制成，用以减小活塞3与缸筒1内壁之间的接触面积，从而减小摩擦阻力，活塞环31的弹性和密封性能，能够增强活塞3与缸筒1之间的密封性能。

参照图2和图3，缸筒1内安装有密封装置7，密封装置7包括密封件71，密封件71布置在缸筒1的缸盖与活塞杆2之间，本实施例中密封件71可以为O型圈或其他密封结构，密封件71内壁上安装有密封垫圈711，本实施例中密封垫圈711通常是一种金属或合成材料的薄片，它被放置在O型圈的内侧，以增强密封效果并防止液压油的泄漏，有密封垫圈711通常具有较高的压缩性和回弹性，能够在压力作用下紧密地贴合在活塞杆2表面。

参照图2和图3，密封装置7还包括擦拭器72，擦拭器72布置于缸筒1的缸盖处，擦拭器72的布置位置位于密封件71远离活塞3的一侧，能够在活塞杆2工作时对外部灰尘的阻挡，防止外部灰尘进入缸筒1内部，保持液压油的清洁和设备的正常运行，减少设备的磨损和堵塞，降低设备维护和更换的频率，提高设备的运行效率和精度。

参照图2和图3，缸筒1外壁上安装有隔热缸套6，隔热缸套6上开设有第一出口61和第二出口62，本实施例中第一出口61和第二出口62分别对第一进油口11和第二进油口12相对应，隔热缸套6采用TP304H材质制成，隔热缸套6内壁表面粗糙度为Ra0.8-1.0，优选的隔热缸套6内壁表面粗糙度为Ra0.8，用以隔热保温，有效地减少缸筒1与外界环境之间的热交换，降低热量损失，保持缸筒1内部的温度稳定，同时材质和表面粗糙度选用具有较好的耐腐蚀性能，在高温、高压、腐蚀性强的环境下，采用TP304H材质可以保护隔热缸套6不受腐蚀损伤，延长设备的使用寿命，同时表面粗糙度影响耐磨性能，适度的表面粗糙度可以增加摩擦力，提高耐磨性能。

参照图2和图3，隔热缸套6内壁上形成有隔热腔室63，隔热腔室63内安装有换热单元4，换热单元4包括第一换热管路41和第二换热管路42，本实施例中第一换热管路41和第二换热管路42均呈螺旋状分布，第一换热管路41和第二换热管路42相互交错布置，且第一换热管路41和第二换热管路42均套设在缸筒1的外壁上，且第一换热管路41和第二换热管路42中心处位于同一轴线上，且第一换热管路41和第二换热管路42的进出液端均延伸出隔热缸套6外部，第一换热管路41的进液端布置于第一进油口11处，第一换热管路41的出液端布置于第二进油口12处，第二换热管路42的进液端布置于第二进油口12处，第二换热管路42的出液端布置于第一进油口11处，第一换热管路41与第二换热管路42的液体流动方向相反，用以增加热交换的接触面积，有效提高热交换效率，减小占用体积，有效降低温度梯度，能够进一步增强整体缸筒1的冷却效果，增强设备的耐高温性能。

参照图2和图3，隔热腔室63内开设有两条螺旋槽口631，两条螺旋槽口631与第一换热管路41和第二换热管路42的螺旋方向相同，用以实现对第一换热管路41和第二换热管路42安装位置的固定，降低第一换热管路41和第二换热管路42在换热过程中出现松动的可能，保证稳定持续的进行换热。

参照图4，第一换热管路41和第二换热管路42内均安装有扰流基片5，两扰流基片5分别沿第一换热管路41和第二换热管路42的管路方向布置，每一扰流基片5的两侧分别冲制有若干扰流花边51，同一侧的扰流花边51相互平行布置，两侧相邻扰流花边51翻折方向相反，本实施例中其中一侧扰流花边51与扰流基片5呈20-45°夹角，另一侧扰流花边51与扰流基片5呈135-160°夹角，且任一扰流花边51上均贯穿开设有若干流体通孔52，用以增加换热管路内部的流体扰动，破坏流动边界层，增强流体与管壁之间的换热效果，促进热量更迅速地从流体传递到管壁，增强换热效果；同时扰流花边51可以打破流体的平滑流动，产生涡旋和湍流，增加流体内部的混合和掺混，流体通孔52可以通过产生喷射和抽吸作用，增加流体的紊流度，进一步改善流体的流动性，使得传热系数显著提高，增强设备的热交换效率。

本申请实施例一种耐高温高性能液压油缸的实施原理为：当液压油缸处于高温环境下工作时，分别接通第一换热管路41和第二换热管路42，第一换热管路41和第二换热管路42分别通入液体，液体在第一换热管路41和第二换热管路42内流体，扰流基片5对流体进行扰流，使得液体不断对缸筒1进行降温；通过第一换热管路41和第二换热管路42的设置，第一换热管路41和第二换热管路42相互交叉布置，增加热交换的接触面积，有效提高热交换效率，减小占用体积，同时第一换热管路41和第二换热管路42的流动方向相反，有效降低温度梯度，能够进一步增强整体缸筒1的冷却效果，实现在某些情况下一个换热管路内的液体在不断换热的过程中温度升高无法进行有效换热时，另一个换热管路仍然可以进行有效的换热，减小缸筒1局部过热的可能，保证整个换热效果的稳定性，增强设备的耐高温性能，降低设备在高温下的变形或损坏的可能性，提高其稳定性和使用寿命。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。