CN104515339B - 冷却系统 - Google Patents

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Abstract

一种冷却系统。该冷却系统包括密封腔体、控制单元以及收容于所述密封腔体内的第一冷却单元、冷却台以及第二冷却单元。所述冷却台用于承载一待冷却物。所述第一冷却单元包括用于冷却所述待冷却物的第一冷却体以及用于调节所述第一冷却体与冷却台之间距离的第一驱动单元。所述第二冷却单元包括用于冷却所述待冷却物的第二冷却体以及调节所述第二冷却体与所述冷却台之间距离的第二驱动单元。所述控制单元用于控制所述第一冷却体与第二冷却体的温度。该冷却系统能够通过第一驱动单元与第二驱动单元控制第一冷却单元与第二冷却单元与待冷却物的距离，从而精确控制待冷却物的冷却温度，并进一步控制降温梯度。

Description

冷却系统
技术领域
本发明涉及一种冷却系统。
背景技术
冷却系统在工业生产中具有重要的作用。通常的冷却系统包括热交换机以及制冷机组等部件，其工作原理为通过上述部件降低冷却腔体的内部温度，从而降低置于冷却腔体内的待冷却物的温度。然而，这种方法不能控制待冷却物的降温梯度，从而无法实现对待冷却物进行缓慢地降低温度。
发明内容
鉴于此，有必要提供一种冷却系统。该冷却系统包括密封腔体、控制单元以及收容于所述密封腔体内的第一冷却单元、冷却台以及第二冷却单元。所述冷却台用于承载一待冷却物。所述第一冷却单元包括用于冷却所述待冷却物的第一冷却体以及用于调节所述第一冷却体与冷却台之间距离的第一驱动单元。所述第二冷却单元包括用于冷却所述待冷却物的第二冷却体以及调节所述第二冷却体与所述冷却台之间距离的第二驱动单元。所述控制单元用于控制所述第一冷却体与第二冷却体的温度。
相较于现有技术，本发明所提供的冷却系统能够通过第一驱动单元与第二驱动单元控制第一冷却单元与第二冷却单元与待冷却物的距离，从而精确控制待冷却物的冷却温度，并进一步控制降温梯度。
附图说明
图1是本发明具体实施方式所提供的冷却系统的示意图。
图2是图1中冷却系统中气体分散层的结构示意图。
图3是本发明第二实施方式所提供的冷却系统的示意图。
主要元件符号说明
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
如图1所述，本发明具体实施方式所提供的冷却系统100包括密封腔体110、第一冷却单元120、冷却台130、第二冷却单元140以及控制单元150。所述第一冷却单元120、冷却台130以及第二冷却单元140收容于所述密封腔体110内。可以理解的是，所述冷却系统100还可以包括其它习知的用于冷却系统100的部件，例如热交换机等，在此不再赘述。所述冷却台130设置于所述第一冷却单元120与第二冷却单元140之间。所述冷却台130用于承载一待冷却物132。所述第一冷却单元120和第二冷却单元140用于降低所述冷却台130上的待冷却物132的温度以达到冷却之目的。所述控制单元150与所述第一冷却单元120与第二冷却单元140相连接以控制所述第一冷却单元120与第二冷却单元140的温度。
所述第一冷却单元120包括第一驱动单元122以及第一冷却体124。所述第一驱动单元122与所述第一冷却体124连接，该第一驱动单元122用于调节所述第一冷却体124与冷却台130之间的距离。在本实施方式中，所述第一冷却体124是风箱124。所述风箱124用于通过热对流的方式降低所述冷却台130上待冷却物132的温度。具体地，所述风箱124向所述冷却台130吹出冷风以冷却所述冷却台130上的待冷却物132。
所述第一驱动单元122位于所述风箱124远离所述冷却台130的一侧。在本实施方式中，所述第一驱动单元122是一单轴向行程之驱动元件。所述单轴向行程是指，该第一驱动单元122可以在单一的轴向上移动。具体地，该第一驱动单元122可以控制所述风箱124沿垂直于冷却台130表面的方向靠近或远离所述冷却台130。所述第一驱动单元122的驱动方式可以是气压式、油压式或伺服马达式。
所述风箱124包括风箱水路1241、风箱入水口1242、风箱出水口1243、气体入口1244、气体分散层1245、出风面1246以及第一温度回馈系统。所述风箱水路1241位于所述风箱124所形成的腔体内，并连接所述风箱入水口1242与风箱出水口1243。所述风箱水路1241可以包括在所述风箱124内以任意形状排布的水路。所述风箱入水口1242用于将液体通入所述风箱水路1241中。所述风箱出水口1243用于将所述风箱水路1241中的液体导出。所述气体入口1244用于将气体通入所述风箱124内。在本实施方式中，所述风箱124包括两个气体入口1244，且该两个气体入口1244位于所述第一驱动单元122的两侧。所述气体分散层1245用于将从所述气体入口1244通入的气体分散均匀由出风面1246导出。例如图2所示，在本实施方式中，所述气体分散层1245可以是一具有点状阵列通孔1245a的板材。所述出风面1246面向所述冷却台130。该出风面1246用于将所述风箱124内的气体吹向所述冷却台130以冷却所述冷却台130上的待冷却物132。优选地，所述风箱入水口1242比所述风箱出水口1243更靠近所述风箱124面向所述冷却台130的一侧，这样可以确保所述出风面1246处的温度较低，进而从所述出风面1246吹出的气体温度更低，更有利于冷却。与所述气体分散层1245类似，所述出风面1246也可以具有点状阵列的通孔。所述第一温度回馈系统设置于所述风箱124内或风箱124外，其用于侦测所述风箱124的温度。所述第一温度回馈系统与所述控制单元150电连接，通过所述控制单元150即可显示所述温度回馈系统测得的温度。
所述风箱水路1241可以是与密封腔体110内的其它部件(例如热交换机等)共用的循环水路、与密封腔体110内的其它部件(例如热交换机等)共用的非循环水路、独立的循环水路或独立的非循环水路。所述风箱124内的气体可以是与密封腔体110内的其它部件共用的循环气体、与密封腔体110内的其它部件共用的非循环气体、独立的循环气体或独立的非循环气体。所述液体包括水、油或其它可以用于冷却之液体。所述气体包括纯氮气、纯氩气或其它在1000摄氏度以下不易反应的惰性气体。所述风箱124的冷却速率范围为0.1℃/min～50℃/min。
所述风箱入水口1242设置有第一水路流量控制单元1242a与第一水路温度控制单元1242b。所述第一水路流量控制单元1242a包括液体流量计与阀门。所述液体流量计用于侦测进入所述风箱水路1241的液体的流量。所述阀门用于控制进入所述风箱水路1241的液体的流量。在本实施方式中，所述液体流量计为水量计，所述阀门包括球阀、比例阀等。所述第一水路温度控制单元1242b包括温度计与加热系统。所述温度计用于对进入所述风箱水路1241中液体的温度进行测量。所述温度计包括热阻式温度计或热电偶式温度计。所述加热系统用于对进入所述风箱水路1241中的液体进行加热。藉由所述第一水路温度控制单元1242b能够控制所述风箱水路1241的温度，进而控制通过所述风箱水路1241后吹向所述待冷却物132的气体的温度。所述第一水路温度控制单元1242b与所述控制单元150电连接，所述加热系统被所述控制单元150所控制。
所述气体入口1244设置有气体流量控制单元1244a。所述气体流量控制单元1244a包括气体流量计与阀门。所述气体流量计用于侦测通入所述风箱124的气体的流量。所述阀门用于控制通入所述风箱124的气体的流量。在本实施方式中，所述气体流量计为气量计，所述阀门包括球阀、比例阀等。
所述第二冷却单元140包括第二驱动单元142以及第二冷却体144。所述第二驱动单元142与所述第二冷却体144连接，该第二驱动单元142用于调节所述第二冷却体144与所述冷却台130之间的距离，并进一步控制该第二冷却体144与冷却台130接触的时间。在本实施方式中，所述第二冷却体144是接触式冷却板144。所述接触式冷却板144用于通过热传导的方式降低所述冷却台130上待冷却物132的温度。具体地，所述接触式冷却板144可以与所述冷却台130相接触以使所述冷却台130上的热量传导至所述接触式冷却板144，以冷却所述冷却台130上的待冷却物132。
所述第二驱动单元142位于所述接触式冷却板144远离所述冷却台130的一侧。与所述第一驱动单元122类似，该第二驱动单元142可以控制所述接触式冷却板144沿垂直于冷却台130表面的方向靠近或远离所述冷却台130。所述第二驱动单元142的驱动方式可以是气压式、油压式或伺服马达式。
所述接触式冷却板144包括冷却板水路1441、冷却板入水口1442、冷却板出水口1444以及第二温度回馈系统。所述冷却板水路1441位于所述接触式冷却板144所形成的腔体内，并连接所述冷却板入水口1442与冷却板出水口1444。所述冷却板水路1441可以包括在所述接触式冷却板144内以任意形状排布的水路。所述冷却板入水口1442用于将液体通入所述冷却板水路1441中。所述冷却板出水口1444用于将冷却板水路1441中的液体导出。优选地，所述冷却板入水口1442比所述冷却板出水口1444更靠近所述接触式冷却板144面向所述冷却台130的一侧，这样可以确保所述接触式冷却板144与冷却台130相接触的一侧温度较低，更有利于冷却。所述第二温度回馈系统设置于所述接触式冷却板144内或所述接触式冷却板144外，其用于侦测所述接触式冷却板144的温度。所述第二温度回馈系统与所述控制单元150电连接，通过所述控制单元150即可显示所述温度回馈系统测得的温度。
所述冷却板水路1441可以是与密封腔体110内的其它部件(如热交换机等)共用循环水路、与密封腔体110内的其它部件(如热交换机等)共用非循环水路、独立循环水路或独立非循环水路。所述液体包括水、油或其它可以用于冷却之液体。所述接触式冷却板144的材质为在1000摄氏度以下不易变形之单一材质或复合材质。所述接触式冷却板144的冷却速率范围为0.1℃/min～600℃/min。
所述冷却板入水口1442设置有第二水路流量控制单元1442a与第二水路温度控制单元1442b。所述第二水路流量控制单元1442a包括液体流量计与阀门。所述液体流量计用于侦测进入所述冷却板水路1441的液体的流量。所述阀门用于控制进入所述冷却板水路1441的液体的流量。在本实施方式中，所述液体流量计为水量计，所述阀门包括球阀、比例阀等。所述第二水路温度控制单元1442b包括温度计与加热系统。所述温度计用于对进入所述冷却板水路1441中的液体的温度进行测量。所述温度计包括热阻式温度计或热电偶式温度计。所述加热系统用于对进入所述冷却板水路1441中的液体进行加热。藉由所述加热系统能够在所述接触式冷却板144温度过低的时候加热所述接触式冷却板144，进而实现对所述接触式冷却板144的温度的精确控制。所述第二水路温度控制单元1442b与所述控制单元150电连接，所述加热系统被所述控制单元150所控制。
在所述风箱124通过热对流、所述接触式冷却板144通过热传导的方式降低所述冷却台130上待冷却物132温度的同时，所述待冷却物132的温度还会通过热辐射的形式发散。所述热辐射是指用电磁辐射的形式把热能向外散发的热传方式，它不依赖任何外界条件而进行，即所述待冷却物132的温度同时还会自然降低。
本发明所提供的冷却系统100通过第一驱动单元122控制风箱124与待冷却物132的距离、第二驱动单元142控制接触式冷却板144与冷却台130所接触的时间的方式能够精确控制待冷却物132的冷却温度，并进一步控制降温梯度。配合所述风箱124以及接触式冷却板144中的加热系统，更有利于对冷却的温度进行控制。
如图3所示，为本发明所提供的第二实施方式的冷却系统200的示意图。该冷却系统200与第一实施方式的冷却系统100相似，也就是说，对于该冷却系统100的描述基本上都可以用于该冷却系统200，特别是，密封腔体210、第一冷却单元220与冷却台230的结构与第一实施方式的密封腔体110、第一冷却单元120与冷却台130的结构基本相同，此处就不再赘述。然而，该冷却系统200与第一实施方式的冷却系统100的主要区别在于：在该第二实施方式中，该第二冷却单元240可以被第一冷却单元220所替代。也就是说，该第二冷却单元240包括风箱224与第二驱动单元242。同过位于冷却台230两侧的风箱224同样能够精确控制待冷却物的冷却温度，并进一步控制降温梯度。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (19)

1.一种冷却系统，包括密封腔体、控制单元以及收容于所述密封腔体内的第一冷却单元、冷却台以及第二冷却单元，所述冷却台用于承载一待冷却物，所述第一冷却单元包括用于冷却所述待冷却物的第一冷却体以及用于调节所述第一冷却体与冷却台之间距离的第一驱动单元，所述第二冷却单元包括用于冷却所述待冷却物的第二冷却体以及调节所述第二冷却体与所述冷却台之间距离的第二驱动单元，所述控制单元用于控制所述第一冷却体与第二冷却体的温度，所述第一冷却体是风箱，所述风箱包括风箱水路、用于将液体通入所述风箱水路的风箱入水口、用于将风箱水路中的液体释出的风箱出水口、用于将气体通入所述风箱内的气体入口、用于将从所述气体入口通入的气体分散均匀的气体分散层、用于将风箱内的气体向所述冷却台释放的出风面以及用于侦测所述风箱的温度的第一温度回馈系统，所述风箱水路位于所述风箱所形成的腔体内，并连接所述风箱入水口与风箱出水口，所述出风面面向所述冷却台。
2.如权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述第一驱动单元位于所述风箱远离所述冷却台的一侧，所述第一驱动单元是单轴向行程之驱动元件，所述第一驱动单元能够控制所述风箱靠近或远离所述冷却台。
3.如权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述风箱入水口比所述风箱出水口更靠近所述风箱面向所述冷却台的一侧。
4.如权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述气体分散层由具有点状阵列通孔的板材所形成。
5.如权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述风箱水路选自与密封腔体内的其他部件共用的循环水路、与密封腔体内的其它部件共用的非循环水路、独立的循环水路以及独立的非循环水路其中之一，所述风箱内的气体选自与密封腔体内的其他部件共用的循环气体、与密封腔体内的其他部件共用的非循环气体、独立的循环气体以及独立的非循环气体之一。
6.如权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述液体包括水、油或其他能够用于冷却之液体，所述气体包括纯氮气、纯氩气或其它在1000摄氏度以下不易反应的惰性气体。
7.如权利要求2所述的冷却系统，其特征在于，所述风箱的冷却速率范围为0.1℃/min～50℃/min。
8.如权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述风箱入水口设置有第一水路流量控制单元与第一水路温度控制单元，所述第一水路流量控制单元包括用于侦测进入所述风箱水路的液体流量的液体流量计以及用于控制进入所述风箱水路的液体流量的阀门，所述第一水路温度控制单元包括用于对进入所述风箱水路中液体的温度进行测量的温度计以及用于对所述进入风箱水路中的液体进行加热的加热系统，所述加热系统被所述控制单元所控制。
9.如权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述气体入口设置有气体流量控制单元，所述气体流量控制单元包括用于侦测通过所述风箱的气体流量的气体流量计以及用于控制通入所述风箱的气体流量的阀门。
10.如权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述第二冷却体是接触式冷却板，所述第二驱动单元位于所述接触式冷却板远离所述冷却台的一侧，所述第二驱动单元是单轴向行程之驱动元件，所述第二驱动单元能够控制所述接触式冷却板靠近或远离所述冷却台。
11.如权利要求10所述的冷却系统，其特征在于，所述接触式冷却板包括冷却板水路、用于将液体通入所述冷却板水路的冷却板入水口、用于将冷却板水路中的液体释出的冷却板出水口以及用于侦测所述接触式冷却板的温度的第二温度回馈系统，所述冷却板水路位于所述接触式冷却板所形成的腔体内，并连接所述冷却板入水口与冷却板出水口。
12.如权利要求11所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却板入水口比所述冷却板出水口更靠近所述接触式冷却板面向所述冷却台的一侧。
13.如权利要求11所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却板水路选自与密封腔体内的其他部件共用的循环水路、与密封腔体内的其它部件共用的非循环水路、独立的循环水路以及独立的非循环水路其中之一。
14.如权利要求11所述的冷却系统，其特征在于，所述液体包括水、油或其他能够用于冷却之液体。
15.如权利要求10所述的冷却系统，其特征在于，所述接触式冷却板的材质为在1000摄氏度以下不易变形之单一材质或复合材质。
16.如权利要求10所述的冷却系统，其特征在于，所述接触式冷却板的冷却速率范围为0.1℃/min～600℃/min。
17.如权利要求11所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却板入水口设置有第二水路流量控制单元与第二水路温度控制单元，所述第二水路流量控制单元包括用于侦测进入所述冷却板水路的液体流量的液体流量计以及用于控制进入所述冷却板水路的液体流量的阀门，所述第二水路温度控制单元包括用于对进入所述冷却板水路中液体的温度进行测量的温度计以及用于对所述进入冷却板水路中的液体进行加热的加热系统，所述加热系统被所述控制单元所控制。
18.如权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述第一驱动单元与所述第二驱动单元的驱动方式是气压式、油压式或伺服马达式。
19.如权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述第二冷却单元还包括风箱，所述第二驱动单元位于所述风箱远离所述冷却台的一侧，所述第二驱动单元是单轴向行程之驱动元件，所述第二驱动单元能够控制所述风箱靠近或远离所述冷却台。
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