CN102984928A

CN102984928A - 机载小型液冷装置

Info

Publication number: CN102984928A
Application number: CN2012105939252A
Authority: CN
Inventors: 王小军; 李建民; 赵鹏涛; 焦岗; 黄磊; 刘延亮
Original assignee: XI'AN FEIBAO TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: XI'AN FEIBAO TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2012-12-31
Filing date: 2012-12-31
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2032-12-31
Also published as: CN102984928B

Abstract

本发明公开了一种机载小型液冷装置，包括液冷模块和智能控制模块，液冷模块包括膨胀箱、液体泵、过滤器、流量测量装置、气—液换热器和电动活门；膨胀箱的进液管座与气—液换热器的出液管座相接，膨胀箱的出液管座与液体泵的进液管座相接，液体泵的出液管座与过滤器的进液管座相接，过滤器的出液管座与流量测量装置的进液管座相接，流量测量装置的出液管座与待冷却机载电子设备相接，待冷却机载电子设备的回液管与气—液换热器的进液管座相接，电动活门的进风口连接冲压空气进口，电动活门的出风口与气—液换热器的进风口相连，气—液换热器的出风口与大气相接。本发明结构紧凑，设计新颖合理，体积小，散热效率高，通用性强，冷却效果好。

Description

机载小型液冷装置

技术领域

本发明涉及一种冷却装置，尤其是涉及一种机载小型液冷装置。

背景技术

随着现代军用电子技术的不断发展，电子设备的发热功率也越来越大，体积却变得越来越小，那些小型紧凑的多功能电子控制系统，电子干扰系统等对热和污染是极端敏感的，过热会造成这些敏感电子、电气元件失效，数显系统误显示，控制系统漂移和系统在低于额定负荷的情况下误动作，目前我国一些老的军用飞机及电子设备仍采用自然散热及风冷散热的方式，该散热方式不但冷却效率低，而且在地面上进行试验的过程中会将空气中的灰尘、油污等杂质吸附在电子元件表面上，会降低电子元件的散热效率，利用传统的自然散热或风冷散热已不能满足这些电子设备的散热要求；我国各电子研究所正在研制的一些小型大功率任务电子系统，在研制的过程中都要进行大量的验证试验，这些验证试验需要我国一些老机型作为试飞平台，这些老机型如J7、运8及J8等飞机上未装备环控液冷系统，有的飞机上虽然装有环控液冷系统，但未预留专门用于试验的液冷接口，机上有些电子设备由于受到安装位置的限制，而无法利用机上的环控液冷系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种机载小型液冷装置，其结构紧凑，设计新颖合理，体积小，重量轻，实现及安装使用方便，散热效率高，通用性强，工作可靠性高，实用性强，冷却效果好，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种机载小型液冷装置，其特征在于：包括液冷模块和用于对液冷模块的工作参数进行实时采集及传输并对液冷模块进行控制的智能控制模块，所述液冷模块包括膨胀箱、液体泵、过滤器、流量测量装置、气—液换热器和电动活门，所述液体泵和电动活门均与所述智能控制模块相接；所述膨胀箱上设置有加液口、膨胀箱进液管座和膨胀箱出液管座，所述液体泵上设置有液体泵进液管座和液体泵出液管座，所述过滤器上设置有过滤器进液管座和过滤器出液管座，所述流量测量装置包括流量测量管和连接在流量测量管中间位置处的限流环，所述流量测量管上设置有分别位于所述限流环两侧的第一压力传感器安装管座和第二压力传感器安装管座，所述流量测量管的一端设置有流量测量进液管座，所述流量测量管的另一端设置有流量测量出液管座，所述流量测量管上设置有温度传感器安装管座，所述第一压力传感器安装管座上连接有第一压力传感器，所述第二压力传感器安装管座上连接有第二压力传感器，所述温度传感器安装管座上连接有温度传感器，所述第一压力传感器、第二压力传感器和温度传感器均与所述智能控制模块相接，所述气—液换热器上设置有换热器进液管座、换热器出液管座、换热器进风口和换热器出风口，所述电动活门上设置有电动活门进风口和电动活门出风口；所述膨胀箱进液管座通过导管与换热器出液管座相接，所述膨胀箱出液管座通过导管与液体泵进液管座相接，所述液体泵出液管座通过导管与过滤器进液管座相接，所述过滤器出液管座通过导管与流量测量进液管座相接，所述流量测量出液管座通过导管和第一导管接头与待冷却机载电子设备的进液管相接，所述待冷却机载电子设备的回液管通过导管和第二导管接头与换热器进液管座相接，所述电动活门进风口通过第一风道连接冲压空气进口，所述电动活门出风口通过第二风道与换热器进风口相连，所述换热器出风口通过第三风道与大气相接。

上述的机载小型液冷装置，其特征在于：所述膨胀箱上装有安全活门。

上述的机载小型液冷装置，其特征在于：所述膨胀箱上装有液位开关，所述液位开关与所述智能控制模块相接。

上述的机载小型液冷装置，其特征在于：所述膨胀箱上设置有视液镜。

上述的机载小型液冷装置，其特征在于：所述第一压力传感器安装管座上通过导管连接有第一压力传感器，所述第二压力传感器安装管座上通过导管连接有第二压力传感器。

上述的机载小型液冷装置，其特征在于：所述智能控制模块包括微控制器模块以及与微控制器模块相接的数据存储器和用于与机载上位机进行数据通信的数据通信模块，所述微控制器模块的输入端接有A/D转换电路模块，所述第一压力传感器、第二压力传感器、温度传感器和液位开关均与所述A/D转换电路模块的输入端相接。

上述的机载小型液冷装置，其特征在于：所述微控制器模块为8位单片机、16位单片机或32位ARM微处理器。

上述的机载小型液冷装置，其特征在于：所述数据通信模块为RS-485通信电路模块或RS-422通信电路模块。

上述的机载小型液冷装置，其特征在于：所述第一导管接头和第二导管接头均为快卸自密封接头。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明采用了集成化、模块化的设计，结构紧凑，设计新颖合理，体积小，重量轻，实现及安装使用方便。

2、本发明采用液冷散热方式代替风冷散热及自然散热方式，实现了散热的高效性。

3、本发明解决了试验任务电子系统在试飞平台上没有液冷设备，以及液冷设备连接困难的难题。

4、本发明是一种用于对在试飞平台上的新研电子设备及机上现有的电子设备进行冷却的液冷系统，通用性强，工作可靠性高，可使机舱或吊舱内的电子设备处在密闭的环境下，避免外部环境中的高温、粉尘、油污、腐蚀性气体进入机舱内部，从而使电子、电气设备处于理想环境中，使电子、电气设备的使用寿命和稳定性得到有效保证，同时可大副度减小电子设备的体积。

5、本发明的实用性强，冷却效果好，便于推广使用。

综上所述，本实用新型结构紧凑，设计新颖合理，体积小，重量轻，实现及安装使用方便，散热效率高，通用性强，工作可靠性高，实用性强，冷却效果好，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为本发明的后视图。

图3为本发明的工作原理图。

图4为本发明膨胀箱、安全活门和液位开关的连接关系示意图。

图5为本发明液体泵的结构示意图。

图6为本发明过滤器的结构示意图。

图7为本发明流量测量装置的结构示意图。

图8为本发明气—液换热器的结构示意图。

图9为本发明电动活门的结构示意图。

图10为本发明智能控制模块的电路原理框图。

附图标记说明:

1—膨胀箱； 1-1—加液口； 1-2—膨胀箱进液管座；

1-3—膨胀箱出液管座； 1-4—视液镜； 2—安全活门；

3—液位开关； 4—液体泵； 4-1—液体泵进液管座；

4-2—液体泵出液管座； 5—过滤器； 5-1—过滤器进液管座；

5-2—过滤器出液管座； 6—温度传感器； 7—流量测量装置；

7-1—流量测量进液管座； 7-2—温度传感器安装管座；

7-31-第一压力传感器安装管座； 7-32-第二压力传感器安装管座；

7-4-流量测量出液管座； 7-5—流量测量管； 7-6—限流环；

8-1—第一压力传感器； 8-2—第二压力传感器； 9—气—液换热器；

9-1—换热器出液管座； 9-2—换热器进液管座； 9-3—换热器进风口；

9-4—换热器出风口； 10—电动活门； 10-1—电动活门进风口；

10-2—电动活门出风口； 11-1—第一导管接头； 11-2—第二导管接头；

12-1—第一风道； 12-2—第二风道； 12-3—第三风道；

13—智能控制模块； 13-1—微控制器模块； 13-2—数据存储器；

13-3—数据通信模块； 13-4—A/D转换电路模块；

14—待冷却机载电子设备； 15—机载上位机。

具体实施方式

如图1～图9所示，本发明包括液冷模块和用于对液冷模块的工作参数进行实时采集及传输并对液冷模块进行控制的智能控制模块13，所述液冷模块包括膨胀箱1、液体泵4、过滤器5、流量测量装置7、气—液换热器9和电动活门10，所述液体泵4和电动活门10均与所述智能控制模块13相接；所述膨胀箱1上设置有加液口1-1、膨胀箱进液管座1-2和膨胀箱出液管座1-3，所述液体泵4上设置有液体泵进液管座4-1和液体泵出液管座4-2，所述过滤器5上设置有过滤器进液管座5-1和过滤器出液管座5-2，所述流量测量装置7包括流量测量管7-5和连接在流量测量管7-5中间位置处的限流环7-6，所述流量测量管7-5上设置有分别位于所述限流环7-6两侧的第一压力传感器安装管座7-31和第二压力传感器安装管座7-32，所述流量测量管7-5的一端设置有流量测量进液管座7-1，所述流量测量管7-5的另一端设置有流量测量出液管座7-4，所述流量测量管7-5上设置有温度传感器安装管座7-2，所述第一压力传感器安装管座7-31上连接有第一压力传感器8-1，所述第二压力传感器安装管座7-32上连接有第二压力传感器8-2，所述温度传感器安装管座7-2上连接有温度传感器6，所述第一压力传感器8-1、第二压力传感器8-2和温度传感器6均与所述智能控制模块13相接，所述气—液换热器9上设置有换热器进液管座9-2、换热器出液管座9-1、换热器进风口9-3和换热器出风口9-4，所述电动活门10上设置有电动活门进风口10-1和电动活门出风口10-2；所述膨胀箱进液管座1-2通过导管与换热器出液管座9-1相接，所述膨胀箱出液管座1-3通过导管与液体泵进液管座4-1相接，所述液体泵出液管座4-2通过导管与过滤器进液管座5-1相接，所述过滤器出液管座5-2通过导管与流量测量进液管座7-1相接，所述流量测量出液管座7-4通过导管和第一导管接头11-1与待冷却机载电子设备14的进液管相接，所述待冷却机载电子设备14的回液管通过导管和第二导管接头11-2与换热器进液管座9-2相接，所述电动活门进风口10-1通过第一风道12-1连接冲压空气进口，所述电动活门出风口10-2通过第二风道12-2与换热器进风口9-3相连，所述换热器出风口9-4通过第三风道12-3与大气相接。其中，所述冲压空气进口为设置在机舱或吊舱上的充压空气进口。

结合图3和图4，本实施例中，所述膨胀箱1上装有安全活门2，用于根据环境气压的变化调节膨胀箱1内气压。所述膨胀箱1上装有液位开关3，所述液位开关3与所述智能控制模块13相接，液位开关3用于对膨胀箱1内冷却液的液位进行实时检测，避免膨胀箱1内冷却液的液位过低。所述膨胀箱1上设置有视液镜1-4，用于供工作人员观察膨胀箱1内冷却液的液位。

结合图1、图2和图3，本实施例中，所述第一压力传感器安装管座7-31上通过导管连接有第一压力传感器8-1，所述第二压力传感器安装管座7-32上通过导管连接有第二压力传感器8-2。

结合图10，本实施例中，所述智能控制模块13包括微控制器模块13-1以及与微控制器模块13-1相接的数据存储器13-2和用于与机载上位机15进行数据通信的数据通信模块13-3，所述微控制器模块13-1的输入端接有A/D转换电路模块13-4，所述第一压力传感器8-1、第二压力传感器8-2、温度传感器6和液位开关3均与所述A/D转换电路模块13-4的输入端相接。具体地，本实施例中，所述微控制器模块13-1为8位单片机、16位单片机或32位ARM微处理器。所述数据通信模块13-3为RS-485通信电路模块或RS-422通信电路模块。

本实施例中，所述第一导管接头11-1和第二导管接头11-2均为快卸自密封接头。

本发明的工作原理及工作过程是：利用液体泵4从膨胀箱1内抽取冷却液并对冷却液进行增压后送入过滤器5，通过过滤器5对冷却液进行过滤以防止杂质进入待冷却机载电子设备14的冷板内，冷却液在进入待冷却机载电子设备14的冷板内前先经过流量测量装置7，第一压力传感器8-1和第二压力传感器8-2分别对位于所述限流环7-6两侧的流量测量管7-5内冷却液的压力进行实时检测并将所检测到的信号实时输出给智能控制模块13，温度传感器6对流过所述流量测量管7-5的冷却液的温度进行实时检测并将所检测到的信号实时输出给智能控制模块13，冷却液流经流量测量装置7后进入待冷却机载电子设备14的冷板内，对待冷却机载电子设备14进行冷却降温，冷却液吸收待冷却机载电子设备14所散发的热量后温度升高，然后再进入气—液换热器9与流经气—液换热器9的空气进行热交换，利用环境空气将其中的热量带出机舱外部；同时，液位开关3对膨胀箱1内冷却液的液位进行实时检测并将所检测到的信号实时输出给智能控制模块13，智能控制模块13中的A/D转换电路模块13-4对所述第一压力传感器8-1、第二压力传感器8-2、温度传感器6和液位开关3所检测到的信号进行A/D转换处理后输出给微控制器模块13-1，微控制器模块13-1根据第一压力传感器8-1和第二压力传感器8-2模块检测到的位于限流环7-6两侧的流量测量管7-5内冷却液的压力，调用压差流量计算模块计算出流过流量测量管7-5内冷却液的流量，微控制器模块13-1将实时流量数据、实时温度数据和实时液位数据存储到数据存储器13-2中，并将实时流量数据、实时温度数据和实时液位数据与预先设定的流量阈值、温度阈值和液位阈值进行比对，当实时流量数据达不到流量阈值时，发出流量超阈报警信号并通过数据通信模块13-3将报警信号传输给机载上位机15，机载上位机15对报警信号进行显示，提醒工作人员需要对导管进行检查清洗；当实时温度数据超过温度阈值时，微控制器模块13-1控制电动活门10增加进气量，当实时温度数据超过温度阈值时，微控制器模块13-1控制电动活门10减少进气量；当实时液位数据低于液位阈值时，发出液位过低报警信号并通过数据通信模块13-3将报警信号传输给机载上位机15，机载上位机15对报警信号进行显示，提醒工作人员需要通过加液口1-1给膨胀箱1中加入冷却液。另外，微控制器模块13-1还能将其检测到的数据通过数据通信模块13-3将数据实时传输给机载上位机15，供进一步分析处理和查看使用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims

1.一种机载小型液冷装置，其特征在于：包括液冷模块和用于对液冷模块的工作参数进行实时采集及传输并对液冷模块进行控制的智能控制模块（13），所述液冷模块包括膨胀箱（1）、液体泵（4）、过滤器（5）、流量测量装置（7）、气—液换热器（9）和电动活门（10），所述液体泵（4）和电动活门（10）均与所述智能控制模块（13）相接；所述膨胀箱（1）上设置有加液口（1-1）、膨胀箱进液管座（1-2）和膨胀箱出液管座（1-3），所述液体泵（4）上设置有液体泵进液管座（4-1）和液体泵出液管座（4-2），所述过滤器（5）上设置有过滤器进液管座（5-1）和过滤器出液管座（5-2），所述流量测量装置（7）包括流量测量管（7-5）和连接在流量测量管（7-5）中间位置处的限流环（7-6），所述流量测量管（7-5）上设置有分别位于所述限流环（7-6）两侧的第一压力传感器安装管座（7-31）和第二压力传感器安装管座（7-32），所述流量测量管（7-5）的一端设置有流量测量进液管座（7-1），所述流量测量管（7-5）的另一端设置有流量测量出液管座（7-4），所述流量测量管（7-5）上设置有温度传感器安装管座（7-2），所述第一压力传感器安装管座（7-31）上连接有第一压力传感器（8-1），所述第二压力传感器安装管座（7-32）上连接有第二压力传感器（8-2），所述温度传感器安装管座（7-2）上连接有温度传感器（6），所述第一压力传感器（8-1）、第二压力传感器（8-2）和温度传感器（6）均与所述智能控制模块（13）相接，所述气—液换热器（9）上设置有换热器进液管座（9-2）、换热器出液管座（9-1）、换热器进风口（9-3）和换热器出风口（9-4），所述电动活门（10）上设置有电动活门进风口（10-1）和电动活门出风口（10-2）；所述膨胀箱进液管座（1-2）通过导管与换热器出液管座（9-1）相接，所述膨胀箱出液管座（1-3）通过导管与液体泵进液管座（4-1）相接，所述液体泵出液管座（4-2）通过导管与过滤器进液管座（5-1）相接，所述过滤器出液管座（5-2）通过导管与流量测量进液管座（7-1）相接，所述流量测量出液管座（7-4）通过导管和第一导管接头（11-1）与待冷却机载电子设备（14）的进液管相接，所述待冷却机载电子设备（14）的回液管通过导管和第二导管接头（11-2）与换热器进液管座（9-2）相接，所述电动活门进风口（10-1）通过第一风道（12-1）连接冲压空气进口，所述电动活门出风口（10-2）通过第二风道（12-2）与换热器进风口（9-3）相连，所述换热器出风口（9-4）通过第三风道（12-3）与大气相接。

2.按照权利要求1所述的机载小型液冷装置，其特征在于：所述膨胀箱（1）上装有安全活门（2）。

3.按照权利要求1所述的机载小型液冷装置，其特征在于：所述膨胀箱（1）上装有液位开关（3），所述液位开关（3）与所述智能控制模块（13）相接。

4.按照权利要求1所述的机载小型液冷装置，其特征在于：所述膨胀箱（1）上设置有视液镜（1-4）。

5.按照权利要求1所述的机载小型液冷装置，其特征在于：所述第一压力传感器安装管座（7-31）上通过导管连接有第一压力传感器（8-1），所述第二压力传感器安装管座（7-32）上通过导管连接有第二压力传感器（8-2）。

6.按照权利要求3所述的机载小型液冷装置，其特征在于：所述智能控制模块（13）包括微控制器模块（13-1）以及与微控制器模块（13-1）相接的数据存储器（13-2）和用于与机载上位机（15）进行数据通信的数据通信模块（13-3），所述微控制器模块（13-1）的输入端接有A/D转换电路模块（13-4），所述第一压力传感器（8-1）、第二压力传感器（8-2）、温度传感器（6）和液位开关（3）均与所述A/D转换电路模块（13-4）的输入端相接，所述液体泵（4）和电动活门（10）均与所述微控制器模块（13-1）的输出端相接。

7.按照权利要求6所述的机载小型液冷装置，其特征在于：所述微控制器模块（13-1）为8位单片机、16位单片机或32位ARM微处理器。

8.按照权利要求6所述的机载小型液冷装置，其特征在于：所述数据通信模块（13-3）为RS-485通信电路模块或RS-422通信电路模块。

9.按照权利要求1所述的机载小型液冷装置，其特征在于：所述第一导管接头（11-1）和第二导管接头（11-2）均为快卸自密封接头。