CN101509719A - 一种精确控制冷却液温度的液体冷却机改进装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及需提供高精度冷却液精密加工设备使用的液体冷却机的温度控制装置。一种精确控制冷却液温度的液体冷却机改进装置，压缩机(2)连接冷凝器(4)，经节流装置连接蒸发器(10)再连接回压缩机(2)，在冷凝器(4)的外侧设置散热风机(5)，蒸发器(10)置入水箱(9)中，加工设备的冷却水出水管(11)接入水箱(9)进口，水箱(9)出口经水泵连接加工设备的冷却水进水管(13)，在压缩机(2)的出口设置一个分支旁路连接至蒸发器(10)的入口；在水泵(12)的出水口设置温度传感器(14)，并连接至温度控制器(1)，温度控制器(1)控制连接设置在压缩机(2)出口分支旁路上的电磁阀(3)。本发明解决了液体冷却机精密控制输出冷却液温度变动的问题，能够精确、稳定地控制和保持输出温度的恒定。

Description

一种精确控制冷却液温度的液体冷却机改进装置

(一)技术领域

本发明系液体冷却机的改进结构，特别是涉及应用于需提供高精度冷却液，如激光机、数控机床，加工中心等各类设备使用的液体冷却机的温度控制装置。

(二)背景技术

随着时间的推移，我国精密机械市场以及工业化和城市化的推进，对水冷却机有着巨大的需求和商机，制造也将进入以技术改造、技术创新为主的时代，高新技术产业将进入突飞猛进的发展时期。精密机械行业，为了保持设备的加工精度和设备本身的使用寿命，在运行中必须对温度不断上升的设备进行冷却并达到高精度温度控制，才能使设备更好的发挥作用。

现有技术对精密机械设备液体进行降温的精密机械设备液体冷却系统是如下结构和配置的：

液体冷却机的主要结构和工作过程如下，液体冷却机主要包括了蒸发器、压缩机、冷凝器、节流装置和风机等部件。低温低压的气态制冷剂进过压缩机压缩成高温高压的气体，经过冷凝器，通过冷凝器的风机散热，将冷媒冷却成低温高压的液体，经过节流装置进入蒸发器，制冷剂汽化，吸收冷却水的热量，使冷却水的温度降低。此时的冷媒是低温低压的气体，重新回到前述进入压缩机的流程。

冷却液的工作过程为，精密机械设备的冷却水进入装有蒸发器的水箱，与蒸发盘管进行中的制冷液进行换热降低温度，然后排出水箱，经水泵加压后再送入机械设备。

现有技术的冷却系统能够为精密加工设备提供冷却液，保持相关工作零部件正常运行工作，也防止设备受热引起加工误差和影响设备部件及整机的寿命。但是，由于本技术方案冷却液提供服务的对象是精密加工设备，对于冷却要求特别高，否则些微的温度变化极易影响加工精度，目前的液体冷却机提供的冷却液还不能满足要求，生产现场希望能进一步有所改进和提高。

㈢发明内容

本发明的目的是在原有为精密加工设备提供冷却液的液体冷却机的基础上，进一步提高冷却液的温度控制精度，以满足高端加工机械对冷却液温度控制的要求。

本发明的目的是由如下装置来实现的。

一种精确控制冷却液温度的液体冷却机改进装置，压缩机连接冷凝器，经节流装置连接蒸发器，再连接回压缩机，在冷凝器的外侧设置散热风机，蒸发器置入水箱中，精密加工设备的冷却水出水管接入水箱进口，水箱出口经水泵连接精密加工设备的冷却水进水管，

其特征在于：

在压缩机的出口设置一个分支旁路连接至蒸发器的入口；

在水泵的出水口设置温度传感器，并连接至温度控制器，温度控制器控制连接设置在压缩机出口分支旁路上的电磁阀。

进一步，所述电磁阀为振动型开闭，即在指定的开启时间内，电磁阀显现出的是开和关的速度快慢，控制电磁阀开闭的频率。

进一步，所述电磁阀为直角电磁阀。

进一步，所述温度控制器控制连接散热风机。

本技术方案，由温度传感器测试水泵出水口的温度变化传递给温度控制器，温度控制器按照预设程序指令电磁阀开启的时机和时间，调节热气旁通量。

当检测到水泵出水口的温度差很大时，此时需要对水箱的冷却水进行深度降温，此时指令电磁阀保持常闭状态，不对压缩机出来的高温高压气体从分支旁路接入蒸发器，液体冷却机正常制冷。

当温度传感器检测水泵出水口的温度变化不很大且在向下变化时，说明制冷有过度趋势，温度控制器指令电磁阀开启，将压缩机压缩成高温高压气体中的一部分，从分支旁路不经过冷凝器直接接入蒸发器，与从主路上通过冷凝器风机散热后，变成低温高压的液体，经过节流装置进入蒸发器的冷媒混和，减弱了制冷剂汽化效果，使冷却水的温度降低减弱，以此来控制蒸发器降温效果，从而稳定了水箱中的冷却水温度。当温度的变化越是小，越是接近时，电磁阀的开闭速度越是快，直至温度变化达到一致时关闭电磁阀。当温度传感器检测到水温上升过大时，以上动作反之。

本技术方案在提出的过程中曾尝试对设置在压缩机出口端分支旁路上的电磁阀以开或关间断形式进行控制水温的升降，即温度传感器安装在需要冷却液的设备进水口，随设备的加工负荷、水温会交替频繁地变化，此多变的信号反馈温度控制器，指令液体冷却机启动或停机。由于信号的多变，制冷机系统也频繁、反复地启动，严重增加了对制冷设备的磨损和能源的消耗，而且，此方式信号传递后，制冷设备的启动或关闭后有一个热惯性问题，存在一个传递反应的滞后现象，因此，在实际使用中测试，制冷液的供给冷却水的温度不能准确满足需要，精度较低，会产生造成对加工设备的加工精度受影响，而且长期使用后会影响加工设备的寿命。

在实验中发现，由于制冷剂的热惯性，在一段时间中的开启或关闭后其效果不灵敏，不能及时发挥体现其效果。比如，当温度传感器感知温度过高而关闭电磁阀，切断分支旁路充入的高温高压气体，蒸发器开始降温达到一致平衡时，其热惯性的冲动又会使蒸发器继续降低而打破了刚达到的平稳。较长期的探索摸索，对电磁阀在一段时间，比如开启时间内以间隙开闭形式来控制制冷剂的部分混和而产生的结果，能比较精密、精确地控制蒸发器散发的温度变化，而且达到平衡后也不易由于液体冷却机的原因破坏平衡状态。

本技术方案采用直角电磁阀，直角电磁阀具有如下优点，比较适宜应用于本发明的技术方案中：只需一个环，使活塞伸展自如，金属活塞与阀腔不产生直接磨檫，活塞寿命长；线圈不易烧毁；密封性能更好，圆弧锥线与平面密封，无泄漏；阀体的安装方向无限制；长期停用后的重新启动、动作灵敏照旧，不会被介质中的杂质卡死而导致活塞不动作，使用寿命长达百万次以上。

本发明的有益效果表现于：在现有技术的基础上，即在现有液体冷却机的结构上增加一个分支旁路，添加温度传感器、温度控制器及电磁阀，便解决了液体冷却机及时反馈、控制输出冷却液温度变动的问题。而且采用控制电磁阀开闭频率的方法，能够精确、稳定地控制和保持输出温度的恒定。

㈣附图说明

图1为本发明精确控制冷却液温度的液体冷却机改进装置的一种实施方式配置在现有技术液体冷却机上的结构示意图；

图2为现有技术液体冷却机的结构示意图。

图中，1是温度控制器，2是压缩机，3是电磁阀，4是冷凝器，5是散热风机，6是干燥器，7是毛细管，8是液位计，9是水箱，10是蒸发器，11是冷却水出水管，12是水泵，13是冷却水进水管，14是温度传感器。

㈤具体实施方法

以下结合附图进一步详细说明本发明的结构。

一种精确控制冷却液温度的液体冷却机改进装置，压缩机2连接冷凝器4，经节流装置连接蒸发器10，再连接回压缩机2，在冷凝器4的外侧设置散热风机5，蒸发器10置入水箱9中，精密加工设备的冷却水出水管11接入水箱9进口，水箱9出口经水泵12连接精密加工设备的冷却水进水管13，在压缩机2的出口设置一个分支旁路连接至蒸发器10的入口；在水泵12的出水口设置温度传感器14，并连接至温度控制器1，温度控制器1控制连接设置在压缩机2出口分支旁路上的电磁阀3。

所述电磁阀3为振动型开闭，即在指定的开启时间内，电磁阀显现出的是开和关的速度快慢，控制电磁阀开闭的频率。

所述电磁阀3为直角电磁阀。所述温度控制器1控制连接散热风机5。

本技术方案将经精密加工设备运行冷却后变热的水送入水箱9中，水箱9中的水与液体冷却机的蒸发器10盘管进行换热，使水箱9中的水降温，水箱9中的水排出进入水泵12，经水泵12加压后进入用户精密加工设备中进行冷却。

在水泵12出水口处安装一个温度传感器14并连接至温度控制器1，温度传感器14接受到水泵12出水温度的变化ΔT，将温度变化ΔT的信号传递给温度控制器1，温度控制器1根据ΔT的大小来调节电磁阀3的开关速度。当ΔT的温度变大时，温度控制器1通过S减慢直角电磁阀的开关速度，以此来减少压缩机2排气气体与毛细管7的排气气体的混合量，降低了蒸发器10的蒸发温度，使ΔT变小。当ΔT的温度变小时，温控器通过S加快直角电磁阀的开关速度，频繁地调整压缩机的排气气体与毛细管的排气气体的混合量，使水泵12的出水温度稳定。

本发明经实测水温控制精度能达到±0.5℃，尤其适用于激光等行业的高精度设备的冷却需要。

Claims (4)

1.一种精确控制冷却液温度的液体冷却机改进装置，压缩机(2)连接冷凝器(4)，经节流装置连接蒸发器(10)，再连接回压缩机(2)，在冷凝器(4)的外侧设置散热风机(5)，蒸发器(10)置入水箱(9)中，精密加工设备的冷却水出水管(11)接入水箱(9)进口，水箱(9)出口经水泵连接精密加工设备的冷却水进水管(13)，其特征在于：

在压缩机(2)的出口设置一个分支旁路连接至蒸发器(10)的入口；

在水泵(12)的出水口设置温度传感器(14)，并连接至温度控制器(1)，温度控制器(1)控制连接设置在压缩机(2)出口分支旁路上的电磁阀(3)。

2.根据权利要求1所述液体冷却机改进装置，其特征在于所述电磁阀(3)为振动型开闭，即在指定的开启时间内，电磁阀显现出的是开和关的速度快慢，控制电磁阀开闭的频率。

3.根据权利要求1所述液体冷却机改进装置，其特征在于所述电磁阀(3)为直角电磁阀。

4.根据权利要求1所述液体冷却机改进装置，其特征在于所述温度控制器(1)控制连接散热风机(5)。

Images