CN103216985A

CN103216985A - 一种工业冷水装置

Info

Publication number: CN103216985A
Application number: CN2012100165433A
Authority: CN
Inventors: 王海斗; 徐滨士; 马国政; 张森; 杨大祥
Original assignee: Academy of Armored Forces Engineering of PLA
Current assignee: Academy of Armored Forces Engineering of PLA
Priority date: 2012-01-19
Filing date: 2012-01-19
Publication date: 2013-07-24

Abstract

一种工业冷水装置，主要包括：水箱1、自吸管道泵13、出水水站10、水温水压计11、回水水站9、散热器5、鼓风机8。所述自吸管道泵13的进水口通过出水软管14与所述水箱1连接、水泵出水口通过接管12与所述出水水站10连接，通过出水水站向多台设备提供足够压力和适当温度的冷却水。冷却水流经设备带走其热量后水温升高，热水经过所述回水水站9汇总，并通过联结软管7导入所述散热器5，热水在散热器内流经蛇形布局的散热翅片管，并在鼓风机8的辅助下散热降温，降温后的冷水由散热器5的出水口流出，通过回水软管2流回所述水箱1完成一次循环。该工业冷水装置不需要现有技术中用于给循环水降温的制冷剂循环系统，并具有功耗低，容量大，易操作，简单高效，安全可靠等特点。

Description

一种工业冷水装置

技术领域

本发明属于工业装置的循环水冷却装置技术领域，具体涉及一种简易高效的工业冷水装置。

背景技术

在现代工业生产中，激光加工设备、焊接设备、铣削加工机床、注塑成形设备、电镀设备等设备中的高速转动主轴或高能转换装置都要产生大量的热量，为保障这些工业设备安全稳定运行，常常用循环水来冷却，这就催生了工业冷水机的发展。

工业冷水机的作用主要是根据设备运行需求，将冷却水的温度降低到恒定值并提供给被冷却设备的冷却换热系统，将被冷却设备的热量带走并流回冷水机再进行冷却。工业冷水机组系统常包括三个相互联系的系统：制冷剂循环系统、水循环系统、电气控制系统。机组工作过程大致为：蒸发器中的液态制冷剂吸收水中的热量并开始蒸发，最终制冷剂与水之间形成一定的温度差，液态制冷剂亦完全蒸发变为气态，后被压缩机吸入并压缩(压力和温度增加)，气态制冷剂通过冷凝器(风冷/水冷)吸收热量，凝结成液体，通过膨胀阀(或毛细管)节流后变成低温低压制冷剂进入蒸发器，完成制冷剂循环过程；水循环系统中的水泵负责将水从水箱抽出泵到用户需冷却的设备，冷冻水将热量带走后温度升高，再回到冷冻水箱中；而制冷和水循环过程都在电气自控系统下完成，其中电源部分通过接触器对压缩机、风扇、水泵等供应电源，自动控制部分包括温控器、压力保护、延时器、继电器、过载保护等器件实现水温自动调节和启停，安全保护等功能。

商品化的工业冷水机组具有操作简单，控温精确，故障显示直观等优点。但一般的工业应用环境具有如下特点：对循环水量需求较大，温度控制精度要求不高，机组工作环境比较恶劣。所以，目前商品化的工业冷水机组也具有如下缺点：(1)系统构成复杂，故障率较高；(2)购置和维护成本较高；(3)水箱容积较小。以市售某箱型工业冷水机为例，其出水温度5-20℃可调，冷冻水流量33.5L/min，水泵扬程21m，水箱容积70L，整台机组由压缩机、水泵、热交换器、自控系统等十余项部件系统构成，整机功率5.4KW，外形尺寸为900mm×850mm×1235mm，其市场价格也很高。

发明内容

本发明为了解决现有工业冷水装置系统结构复杂、故障率高、成本高的缺陷，提出一种工业冷水装置，包括：水箱(1)、自吸管道泵(13)、出水水站(10)、回水水站(9)、散热器(5)、鼓风机(8)，其特征在于，所述自吸管道泵(13)的进水口通过出水软管(14)与所述水箱(1)连接、出水口通过接管(12)与所述出水水站(10)连接，向外供水；热水由所述回水水站(9)汇总，所述散热器(5)的进水口通过联结软管(7)与所述回水水站(9)相连、其出水口通过回水软管(2)与水箱(1)相连，所述鼓风机(8)与所述散热器(5)相连以为所述散热器送风，进入所述回水水站(9)的热水在所述鼓风机(8)的辅助下由所述散热器(5)散热降温，通过流回所述水箱(1)完成一次循环。

另外，所述散热器5中设置有散热翅片管4。其中所述鼓风机8以平行于所述散热器5中的散热翅片管4的径向安装。所述散热翅片管4由通水管道19和在通水管道19外缠绕的整体铝扎制螺旋翅片18构成。

所述工业冷水装置还包括安装于所述出水水站10上用于监控出水的温度和压力的水温水压报警器11。所述工业冷水装置的所述水箱1上还设置有用于补充水的补水口16和用于对所述水箱1进行清洗的清洗排污口15。

所述出水水站10和回水水站9均由主水管22、调压管23、以及多根分水管24组成。其中在所述每根分水管24上都安装有球阀，以便可以对多个需要冷却的设备分别提供冷却水。

本发明所述工业冷水装置相比于市售风冷型工业冷水机，该工业冷水装置不需要现有技术中用于给循环水降温的制冷剂循环系统，使得结构更加简单、高效。本发明所述简易高效工业冷水装置还具有如下显著优点：

(1)换热面积大，风力强劲，散热效果好。例如：样机配备的16根长度400mm，外径36mm的散热翅片管的换热面积就达3.5平方米；而叶轮直径为400mm的轴流风机每小时风量就达5870立方米。

(2)循环水流量大，扬程高，通过分配水站可同时给多台设备供应冷却水。样机中选配的高压自吸式管道泵的扬程高达35m，流量为2m³/h。

(3)低噪音、低能耗，环保和经济效益较好。选用的低噪声风机马达环境污染小，整个装置的能耗小于1KW(370W水泵+550W风机)。

(4)装置工况适应性强、运行稳定、寿命较长，操作维护简单，购置和使用成本较低。因整个装置中器件较少，结构简单，故障率和成本都较低。

附图说明：

图1：本发明的工业冷水装置的系统结构示意图；

图2：本发明的工业冷水装置中的散热器结构示意图；

图3：本发明的工业冷水装置中的出水或回水水站结构示意图。

附图标记：(1)水箱；(2)回水软管；(3)机架；(4)散热翅片管；(5)散热器；(6)机架支脚；(7)联结软管；(8)鼓风机；(9)回水水站；(10)出水水站；(11)水温水压报警器；(12)接管；(13)自吸管道泵；(14)出水软管；(15)清洗排污口；(16)补水口。

具体实施方式：

工业冷水机通常分为水冷型和风冷型。风冷型冷水机使用空气作为热交换的介质，热量通过空气带走。相比于水冷型冷水机，风冷型冷水机不需要安装冷却塔，适合于水源缺乏工况，并且安装容易，移动方便。本发明所述工业冷水装置属于风冷型。

如图1所示，本发明所述工业冷水装置包括：水箱1、散热器5、鼓风机8、回水水站9、出水水站10、水温水压计11、自吸管道泵13。所述自吸管道泵(13)的进水口通过出水软管(14)与所述水箱(1)连接、水泵出水口通过接管(12)与所述出水水站(10)连接，向外供水；热水由所述回水水站(9)汇总，并通过联结软管(7)导入所述散热器(5)，并在鼓风机(8)的辅助下散热降温，降温后的冷水由散热器(5)的出水口流出，通过回水软管(2)流回所述水箱(1)完成一次循环。所述散热器5中设置有散热翅片管4，所述工业冷水装置还包括用于向散热器5送风的鼓风机8，其中鼓风机8以平行于散热器5中的散热翅片管4的径向安装。所述工业冷水装置还包括安装于所述出水水站10上用于监控出水的温度和压力的水温水压报警器11。所述工业冷水装置的水箱1上还设置有用于补充水的补水口16和用于对水箱进行清洗的清洗排污口15，所述清洗排污口15处设置有过滤器。

本发明的工业冷水装置的工作过程如下：在为需要冷却的分子泵、激光发生源等高速运转设备或高能发生装置提供冷却水时，首先打开出水水站10和回水水站9上和设备对应的管路球阀，按下电源按钮启动自吸管道泵13和鼓风机8，在自吸管道泵13的抽力作用下，水流经出水软管14流经自吸管道泵13并加压，高压水由接管12进入出水水站10，后经开启的管路流经生产(实验)设备对设备进行冷却，带走设备热量的高温水通过回水水站9进行汇总，然后进入散热器5，并在由散热翅片管4构成的蛇形水路中不断循环，在鼓风机8的辅助下，热量很快散失，水温降低至室温附近，低温水又经回水软管2流回水箱1，进入下一次循环。在水温过高或水压不足时，报警器11上的指示灯将显示不同颜色并发出蜂鸣报警声。在水量不足时，可通过补水口16补充适量的自来水。在冷水装置使用一段时间后，可通过清洗排污口15对水箱1和过滤器进行清洗并换水，以保证水质清洁。

另外，散热器是本发明的工业冷水装置中为保证循环水稳定在所需温度并持续发挥冷却作用的关键部件，其结构如图2所示。散热器5通过支架21固定在机架底板上，其中，散热器进水口20，通过外径57mm的丝口直接与回水水站9的主管道连接，其后水流进入冷却系统。散热器翅片管4是由不锈钢管制作的通水管道19和在通水管道19外缠绕的整体铝扎制螺旋翅片18构成的，优选散热器翅片管4为两排交叉排列，每排8根管道构成循环水路，以快速散热，优选散热器翅片管4的外径36mm，片距3mm，单位换热面积0.57平方米，总换热面积大于3.5平方米。优选在垂直于散热翅片管4的长度方向的方向上安装强力轴流鼓风机8，以风冷方式快速散热，使得水温降低。低温水通过散热器回流口17返回水箱开始下一次循环。

图3为本发明的工业冷水装置中的出水或回水水站结构示意图。如图3所示，水站主要由主水管22，调压管23和多根分水管24组成。该冷水装置可以同时为多台设备提供循环冷却水，每个分水管24上安装有球阀，某台设备停机时直接将对应球阀关闭而不影响其他设备的使用。在出水水站上装有水压继电器和温度传感器，在水压不足或水温过高(阈值可调)时发出报警信号，保证设备运行安全。

在本发明中，优选选用低噪音高压自吸式管道泵13将水箱中的低温水泵至出水水站，供给设备使用。优选配备叶轮直径为400mm，风量5870m³/h的轴流鼓风机8来加速散热，以便使水流在散热翅片管道4内循环过程中冷却至适宜温度。优选本发明装置的机座等采用高压静电喷塑处理，以防止腐蚀并美化其外观。优选机架用方钢焊接而成，为防止锈蚀，机架底座选用不朽钢材料，并安装有滚轮便于搬运和移动。机架底板用来安装水泵，水站，散热器和鼓风机等水循环和水冷却系统，水箱安装在机架上方。

优选本发明的工业冷风装置的水箱侧壁和底板由不锈钢薄板围成，钢板厚度优选为2mm，焊接部位均钝化处理，以防止水箱生锈。为防止水箱涨裂，在各承压面用2cm宽的钢条焊接成笼式框架结构，将水箱嵌入其中。在水箱的底板和侧壁的适当位置留有进、出水口，补水口和清洗排污口。水箱出水口装有水过滤器，以保证水质清洁。水泵选用高压力、大扬程的自吸式管道泵，为循环水提供足够的压力。水泵安装在机架底板上，进水口直接与水箱的出水口用软管相连，出水口连接到出水水站上。

本发明的工业冷水装置主要通过散热翅片和风机进行散热，所以使用环境要求具有良好的通风条件，也不适合在腐蚀性较强的环境中长期放置和使用。此外，应定期检查水箱内水质情况和剩余水量。

Claims

1.一种工业冷水装置，包括：水箱(1)、自吸管道泵(13)、出水水站(10)、回水水站(9)、散热器(5)、鼓风机(8)，其特征在于，所述自吸管道泵(13)的进水口通过出水软管(14)与所述水箱(1)连接、出水口通过接管(12)与所述出水水站(10)连接，向外供水；热水由所述回水水站(9)汇总，所述散热器(5)的进水口通过联结软管(7)与所述回水水站(9)相连、其出水口通过回水软管(2)与水箱(1)相连，所述鼓风机(8)与所述散热器(5)相连以为所述散热器送风，进入所述回水水站(9)的热水在所述鼓风机(8)的辅助下由所述散热器(5)散热降温，通过流回所述水箱(1)完成一次循环。

2.如权利要求1所述的工业冷水装置，其特征在于，所述散热器(5)中设置有蛇形布局的散热翅片管(4)。

3.如权利要求2所述的工业冷水装置，其特征在于，其中所述鼓风机(8)沿平行于所述散热器(5)中的散热翅片管(4)的径向安装。

4.如权利要求3所述的工业冷水装置，其特征在于，所述散热翅片管(4)由通水管道(19)和在通水管道(19)外缠绕的整体铝扎制螺旋翅片(18)构成。

5.如权利要求1所述的工业冷水装置，其特征在于，所述工业冷水装置还包括安装于所述出水水站(10)上用于监控出水的温度和压力的水温水压报警器(11)。

6.如权利要求1-5之一所述的工业冷水装置，其特征在于，所述工业冷水装置的所述水箱(1)上还设置有用于补充水的补水口(16)和用于对所述水箱(1)进行清洗的清洗排污口(15)。

7.如权利要求6所述的工业冷水装置，其特征在于，所述出水水站(10)和回水水站(9)均由主水管(22)、调压管(23)、以及多根分水管(24)组成。

8.如权利要求7所述的工业冷水装置，其特征在于，在所述多根分水管(24)的每一根上都单独安装有球阀。