CN102570292B - 一种用于清除微通道冷却设备内堵塞物并自我修复的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于清除微通道冷却设备内堵塞物并自我修复的方法，用于微通道冷却设备的冷却系统，该冷却系统包括制冷装置、冷却剂储槽、增压泵、过滤器、微通道冷却设备、两位四通换向电磁阀和控制装置，微通道冷却设备设有上水管路和回水管路，两位四通换向电磁阀的四个通道分别与上水管路、回水管路、微通道冷却设备进、出口相通，上水管路上设有压力传感器，回水管路上设有流量传感器，两位四通换向电磁阀切换不同的工位实现微通道冷却设备进、出口的交换。本发明的优点是：该方法简单易行，由控制装置接收压力和流量信号并驱动两位四通换向电磁阀换向，有效实现微通道冷却设备除污和自我修复，保证冷却系统较长时间的安全运行和良好的循环冷却效果。

Description

一种用于清除微通道冷却设备内堵塞物并自我修复的方法

技术领域

本发明涉及半导体激光器的冷却系统，特别是一种用于清除微通道冷却设备内堵塞物并自我修复的方法。

背景技术

半导体激光器在激光医疗、激光美容以及作为固体激光器的泵浦源等领域得到了广泛的应用。随着技术的进步，半导体激光器的输出功率有极大的提高，大功率半导体激光器采用液冷方式时，普遍采用微通道冷却结构。应用激光系统使用带微通道冷却结构的半导体激光器时，如果循环系统中的冷却剂中有粒度大于10微米的微粒，将极有可能造成微通道部分堵塞。过多的微粒会导致微通道严重堵塞，使半导体激光器中的热量不能及时带走。热量过度集中，温度升高，发生半导体激光器高温烧毁的灾难性后果。这就要求冷却系统中的冷却剂洁净度非常高。常规解决方案是，由冷却系统水箱来的冷却剂经过泵增压，然后经过一个粒度小于5微米的树脂过滤芯，再进入微通道冷却设备，从设备流出后回到制冷机的水箱，将设备产生的热量由制冷系统通过换热器带走。冷却系统中冷却剂通过树脂过滤芯过滤掉比较大的微粒，来保证微通道冷却设备的使用的有效性。

这个冷却系统在一定条件下和比较短的时间内能保证微通道冷却设备正常使用。这个冷却系统能够正常运行的前提条件是：1)过滤芯对微粒的过滤是绝对的，经过过滤芯过滤后的冷却剂绝对不含有大粒度的微粒；2)过滤芯的生产、包装、安装使用的全过程都不会污染过滤芯出口所有的内表面，不会对冷却剂造成二次污染；3)过滤芯之后到微通道之前这部分管道内是非常洁净，也不会对冷却剂造成二次污染。在实际运行中，这三个方面是不可能做到的。过滤芯后的冷却剂中存在大粒度的微粒的可能性非常大，对微通道冷却设备的正常使用存在着很大的风险。为了解决这个问题，实际施工中的通常做法是：整个冷却循环系统装配好后先短接微通道冷却设备的两端，通过冷却系统循环一段时间，使冷却剂、过滤芯的内表面、过滤芯后的管道，得到一定程度的清洁，然后再装配到微通道冷却设备上。即使这样，依然不能从根本上解决微通道冷却冷却设备的堵塞以致不能正常使用。因为，大部分的过滤芯孔径的标注值不是绝对准确的，经过过滤芯后的冷却剂中也存在超过其孔径数值的微粒的可能性。过滤芯及管道的内表面附着的微粒，在短时间内的冲洗不一定能去除，经过冷却剂长时间的浸泡、冲刷，随时都有可能进入冷却剂中。系统在长时间运行后，这些因素都会危及系统的安全，存在很大的风险。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种用于清除微通道冷却设备内堵塞物并自我修复的方法，该方法工艺简单、易于实施，可降低或消除微通道冷却设备内微通道发生堵塞风险。

本发明的技术方案：

一种用于清除微通道冷却设备内堵塞物并自我修复的方法，用于微通道冷却设备的冷却系统，该冷却系统包括制冷系统、冷却剂储槽、增压泵、过滤器、微通道冷却设备、压力传感器、流量传感器、两位四通换向电磁阀和控制装置，制冷系统包括制冷装置和换热器并通过管道构成封闭系统，其中换热器固定于密闭的冷却剂储槽内，冷却剂储槽、增压泵和过滤器通过管道串联连接并构成冷却剂进入微通道冷却设备的上水管路，从微通道冷却设备流出的冷却剂通过管道返回冷却剂储槽构成回水管路，上水管路上设有压力传感器，回水管路上设有流量传感器，两位四通换向电磁阀的四个通道分别与上水管路、回水管路、微通道冷却设备进、出口相通，两位四通换向电磁阀切换不同的工位后实现微通道冷却设备进、出口的交换，压力传感器、流量传感器和两位四通换向电磁阀分别通过导线与控制装置连接。

本发明的工作原理：

该冷却系统在正常工作时，冷却剂储槽中的冷却剂由增压泵增压，经过过滤器过滤后，通过两位四通换向电磁阀进入微通道冷却设备并把热量带走，再通过两位四通换向电磁阀经回水管路返回到冷却剂储槽，通过制冷系统的换热器把热量带走，上水管路上设有压力传感器，回水管路上设有流量传感器。在正常工作状态下，如果因任何原因导致微粒污物使微通道冷却设备内微通道堵塞，这时将严重影响微通道冷却效果，甚至危及系统的安全。这时压力传感器和流量传感器的测量数值会发出相应的变化信号，控制装置对压力和流量信号进行接受后，输出一驱动信号，驱动两位四通换向电磁阀，实现微通道冷却设备进、出口的交换，使冷却剂在微通道冷却设备中的流动方向相反，在该运行状态下微通道冷却设备内微通道中堵塞的微粒被反向冲出，而后通过回水管路返回到冷却剂储槽，随着冷却剂的循环，微粒随冷却剂通过过滤器并被过滤器拦截清除，从而完成对微通道冷却设备功能的修复。当该工作状态发生堵塞后，同样原理驱动两位四通换向电磁阀使系统回到原工作状态，如此反复换向交替，确保冷却系统正常工作。

本发明的优点是：该方法工艺简单、易于实施，通过压力传感器和流量传感器获取变化信号，由控制装置接收信号并驱动两位四通换向电磁阀换向，有效实现微通道冷却设备除污和自我修复，可降低或消除微通道冷却设备的冷却系统的堵塞风险，保证冷却系统较长时间的安全运行和良好的循环冷却效果。

附图说明

附图为该冷却系统流程示意图。

具体实施方式

实施例：

一种用于清除微通道冷却设备内堵塞物并自我修复的方法，用于微通道冷却设备的冷却系统，如附图所示，包括制冷系统、冷却剂储槽、增压泵、过滤器、微通道冷却设备、压力传感器、流量传感器、两位四通换向电磁阀和控制装置，制冷系统包括制冷装置和换热器并通过管道构成封闭系统，其中换热器固定于密闭的冷却剂储槽内，冷却剂储槽、增压泵和过滤器通过管道串联连接并构成冷却剂进入微通道冷却设备的上水管路，从微通道冷却设备流出的冷却剂通过管道返回冷却剂储槽构成回水管路，上水管路上设有压力传感器，回水管路上设有流量传感器，两位四通换向电磁阀的四个通道分别与上水管路、回水管路、微通道冷却设备进、出口相通，其中设备口A、B分别连接微通道冷却设备进、出口，两位四通换向电磁阀切换不同的工位后实现微通道冷却设备进、出口的交换，压力传感器、流量传感器和两位四通换向电磁阀分别通过导线与控制装置连接。

在该实施例中，增压泵的型号及生产厂家为意大利Fluid-o-Tech公司的不锈钢高压力小流量的页片泵PO/PA 611型；过滤器的滤芯为粒度小于10微米的树脂；两位四通换向电磁阀的型号及生产厂家为鞍山电磁阀有限责任公司的直动式两位四通电磁阀A101ED；压力传感器的型号及生产厂家为杭州拓宝科技有限公司的STB-600型压力传感器；流量传感器选用美国Global water公司的SPX-050型；控制装置为公司自主开发的采用ARM核的嵌入式系统。

将该冷却装置应用于铥激光治疗系统，经过一年的时间，总共进行了1500个小时的实际运行实验，整个冷却系统一直处在最佳的工作状态，微通道冷却设备的作用得到安全而有效的发挥。

尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，但对于本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种用于清除微通道冷却设备内堵塞物并自我修复的方法，其特征在于：用于微通道冷却设备的冷却系统，该冷却系统包括制冷系统、冷却剂储槽、增压泵、过滤器、微通道冷却设备、压力传感器、流量传感器、两位四通换向电磁阀和控制装置，制冷系统包括制冷装置和换热器并通过管道构成封闭系统，其中换热器固定于密闭的冷却剂储槽内，冷却剂储槽、增压泵和过滤器通过管道串联连接并构成冷却剂进入微通道冷却设备的上水管路，从微通道冷却设备流出的冷却剂通过管道返回冷却剂储槽构成回水管路，上水管路上设有压力传感器，回水管路上设有流量传感器，两位四通换向电磁阀的四个通道分别与上水管路、回水管路、微通道冷却设备进、出口相通，两位四通换向电磁阀切换不同的工位后实现微通道冷却设备进、出口的交换，压力传感器、流量传感器和两位四通换向电磁阀分别通过导线与控制装置连接。

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