CN106673089A - 一种自过滤水冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自过滤水冷系统，包括架体、水冷组件以及电气控制箱，水冷组件包括主循环管路、主循环泵、备用循环泵、电动三通阀、三通过滤组件和去离子水处理回路，去离子水处理回路包括依次串联的离子交换器和自清理精密过滤器，自清理精密过滤器包括壳体、盖体、渗透管、与渗透管表面间隙配合的空心圆柱状滤网、输出轴与滤网固定且同轴的电机，壳体与滤网之间设有过滤通道，盖体和壳体上分别设有连通着过滤通道的进水管和排污管，渗透管的侧壁开有渗透孔，盖体上设有连通着渗透管的出水管，排污管上设有阀门；具有自动清理滤网以及滤网堵塞提醒功能，提高了清洗的效率和及时性，大大降低了维护人员的劳动量。

Description

一种自过滤水冷系统

技术领域

本发明涉及水冷技术领域，更具体地说，它涉及一种自过滤水冷系统。

背景技术

在工业生产中，常常需要给发热量大的设备加装水冷系统为其降温，防止设备因温度过高而损毁。为适应大功率电力电子设备在高电压条件下的使用要求，防止在高电压环境下产生漏电流，冷却介质必须具备极高的电阻率。因此在主循环管路上并联了去离子水处理回路。预设定流量的一部分冷却介质恒定流经去离子水处理回路中的离子交换器，不断净化管路中可能析出的离子，然后通过缓冲罐，与主循环管路冷却介质在循环泵前合流。由于离子交换器在使用过程中会产生破碎的树脂粒，当杂质进入到去离子水处理回路中容易产生管路结、管路腐蚀等不利现象。

在公开号为CN205082123U的中国专利中公开了一种循环水冷却设备,其气水分离器的入水口上设有主机进水管，出水口与主循环泵连通；电动三通阀的入水口与主循环泵连通；加热过滤组件的入水口与电动三通阀的其中一个出水口连通；加热过滤组件的出水口上设有主机出水管；板式换热器的入水口与电动三通阀的另一个出水口连通，板式换热器的出水口与加热过滤组件的入水口连通，板式换热器的外水进出水口与冷却塔连通；所述离子罐的入水口与加热过滤组件的出水口连通，出水口与精密过滤器连通；精密过滤器的出水口与膨胀罐连通；膨胀罐与气水分离器连通；补水泵与气水分离器连通。在精密过滤器使用中需定期从复杂的水冷系统中拆卸下来并打开确认滤网是否堵塞并进行清理，对于维护人员来说费时费力，劳动量大。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种自过滤水冷系统，可以降低维护人员的维护劳动量。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种自过滤水冷系统，包括架体、水冷组件以及电气控制箱，所述水冷组件包括主循环管路、主循环泵、备用循环泵、电动三通阀、三通过滤组件和去离子水处理回路，主循环泵和备用循环泵通过电动三通阀并联后再与三通过滤组件和电加热器依次串联，所述电加热器再串接回主循环管路中，所述去离子水处理回路并联在所述主循环管路中，所述去离子水处理回路包括依次串联的离子交换器和自清理精密过滤器，所述自清理精密过滤器包括壳体、盖体、上端设置在所述盖体上的渗透管、与所述渗透管表面间隙配合的空心圆柱状滤网、输出轴与所述滤网固定且同轴的电机，所述壳体与所述滤网之间设有过滤通道，所述盖体和所述壳体上分别设有连通着所述过滤通道的进水管和排污管，所述渗透管的侧壁开有渗透孔，所述盖体上设有连通着所述渗透管的出水管，所述排污管上设有阀门。

通过采用上述技术方案，通过三通过滤组件可以将主循环管路中的杂质进行初步过滤，降低自清理精密过滤器不易清理的大颗粒杂质，当冷却介质流到与主循环管路并联的去离子水处理回路中，自清理精密过滤器可以对冷却介质进行进一步的精过滤，当滤网外积累一定杂质后，可以通过开启电机和排污管上的阀门，电机的输出轴带动滤网转动，使滤网在冷却介质中冲洗，冷却介质再将杂质从排污管带出，从而可以快捷而方便地清洗掉滤网上的杂质，从而降低了维护人员的工作量。

进一步的，所述水冷组件还包括串联在所述主循环管路中的缓冲罐，所述自清理精密过滤器的出水管与所述缓冲罐相连通。

通过采用上述技术方案，将缓冲罐串联在主循环管路中，以实现稳定水冷组件中水冷介质的压力，一方面有利于水冷系统的冷却性能的稳定性；另一方面，使电机在带动滤网冲刷时不易发生缺水而空转，提高了电机的使用寿命。

进一步的，所述壳体的内壁设置有抵接着所述滤网表面的毛刷。

通过采用上述技术方案，当滤网在旋转时，毛刷由于抵接着滤网会将滤网上的杂质刮刷下来，从而达到快速清理滤网上的杂质的目的。

进一步的，在所述电机与所述壳体之间设有橡胶密封圈。

通过采用上述技术方案，提高了电机与壳体之间的密封性。

进一步的，所述阀门为电磁阀，所述电磁阀和所述电机耦接有控制系统，所述控制系统包括：流速检测单元，用于检测所述出水管处的流速，并输出流速检测信号；启闭单元，耦接于所述流速检测单元的信号输出端，当所述流速检测信号低于阈值信号时导通所述电磁阀和所述电机与电源的连接。

通过采用上述技术方案，滤网外杂质较少时液体的流速正常，液体沿进水管进入到过滤通道，液体再经滤网过滤后从渗透孔进入到渗透管内并经出水管流出，达到了过滤杂质的目的；当滤网外杂质较多时，杂质堵塞了滤网，流速检测信号低于阈值信号时，处理单元导通电磁阀和电机与电源的连接，使液体沿进水管进入到过滤通道内，再经电机旋转的输出轴的带动下，滤网在液体中快速旋转，将滤网上的杂质冲刷到液体中，液体再将杂质从排污管带走，从而达到了自动清理自清理精密过滤器的滤网上的杂质的目的，使自清理精密过滤器的滤网上杂质的清理更加及时，而且不用人工启闭电机，进一步降低了维护人员的工作量。

进一步的，所述流速检测单元包括设置在所述出水管内的水流传感器，所述阈值信号为阈值电压信号，当所述流速检测信号低于阈值电压信号时，所述启闭单元导通所述电磁阀和所述电机与电源的连接；当所述流速检测信号高于阈值电压信号时，所述启闭单元断开所述电磁阀和所述电机与电源的连接。

进一步的，所述启闭单元包括：比较电路，耦接于所述流速检测单元的信号输出端，将接收到的所述流速检测信号与所述阈值电压信号相比较输出一控关信号；开关电路，耦接于所述比较电路的信号输出端，用以根据所述控关信号控制所述电磁阀的通断。

进一步的，所述比较电路包括：一阈值电压生成电路，具有一第一电阻R1，其一端耦接于一第一直流电Vout_1，另一端与一第二电阻R2串联后接地，自第一电阻R1和第二电阻R2之间产生所述阈值电压信号；一比较器A，具有一同相输入端、一反相输入端及一输出端，其反相输入端耦接于所述距离检测单元的输出端，同相输入端耦接于第一电阻R1与第二电阻R2的连接点，输出端输出所述控关信号。

进一步的，所述开关电路包括：一NPN三极管Q1，其发射极接地，基极通过一第三电阻R3耦接于所述比较器A输出端并通过一第四电阻R4与发射极共地；常开继电器KM1，其线圈的第一端耦接于一第二直流电Vout_2，其线圈的第二端耦接于NPN三极管Q1的集电极，其常开触点开关S1的第一端耦接于电源且第二端耦接于所述电磁阀和所述电机的电源输入端；第一二极管D1，其正极耦接于常开继电器KM1的线圈的第一端，负极耦接于常开继电器KM1的线圈的第二端。

通过采用上述技术方案，当所述流速检测信号低于阈值电压信号时，比较器A的输出端输出高电平，经NPN三极管Q1放大后，导通常开继电器KM1，使常开触点开关S1闭合，导通电磁阀和电机与电源的连接，使从液体沿进水管进入到过滤通道内，滤网在电机的输出轴的带动下在液体中快速旋转，滤网表面的杂质被冲刷到在液体中并从排污管排走，从而达到了自动清理自清理精密过滤器的滤网上的杂质的目的；当流速检测信号高于阈值电压信号时，即滤网表面恢复畅通后，处理单元断开电磁阀和电机与电源的连接，减少了过滤过程中液体的浪费。

进一步的，所述控制系统还包括提醒单元，所述提醒单元包括：发光二极管LED1，其正极耦接于比较器A的输出端，其负极接地。

通过采用上述技术方案，当所述流速检测信号低于阈值电压信号时，比较器A的输出端输出高电平，导通发光二极管LED1，用来提醒维护人员滤网正处于堵塞状态，当自清理精密过滤器自动清理干净滤网后，当所述流速检测信号高于阈值电压信号时，比较器A的输出端输出低电平，发光二极管LED1截止，维护人员可以通过观察发光二极管LED1的点亮频率了解到滤网的堵塞频率，当发光二极管LED1的点亮频率过高时，可以及时了解到杂质过多的异常。

与现有技术相比，本发明的优点是：

（1）自清理精密过滤器内设置排污管，通过控制系统控制电磁阀和电机的启闭来自动清理自清理精密过滤器的滤网上的杂质，大大减少了维护人员的清理劳动量，提高了清理的效率和及时性；

（2）壳体的内壁设置有抵接着滤网表面的毛刷，提高了滤网的清理效率；

（3）在电机与壳体之间设有橡胶密封圈，增加了整体的密封性；

（4）设置有提醒单元来使维护人员及时了解到滤网堵塞状态。

附图说明

图1为本实施例的自过滤水冷系统的结构示意图，示出了自过滤水冷系统正面的结构；

图2为本实施例的自过滤水冷系统的结构示意图，示出了自过滤水冷系统背面的结构；

图3为本实施例中去离子水处理回路的结构示意图；

图4为实施例中精密过滤器的内部结构示意图；

图5为本实施例的电路图，示出了流速检测单元、启闭单元和提醒单元的电路图；

图6为本实施例中电源单元的电路图。

附图标记：1、架体；2、电气控制箱；3、主循环管路；4、主循环泵；5、备用循环泵；6、电动三通阀；7、三通过滤组件；8、电加热器；9、缓冲罐；10、去离子水处理回路；11、第一单向止回阀；12、流量调节阀；13、第一汇流箱；132、第二汇流箱；14、离子交换器；15、精密过滤器；16、浮子流量计；17、Y行过滤器；18、补水泵；19、第二单向止回阀；20、进口阀门；21、壳体；22、盖体；23、渗透管；24、滤网；25、电机；26、固定杆；27、过滤通道；28、进水管；29、排污管；30、渗透孔；31、出水管；32、电磁阀；33、控制系统；34、毛刷；35、橡胶密封圈；36、流速检测单元；37、启闭单元；38、电源单元；39、比较电路；40、开关电路；41、阈值电压生成电路；42、提醒单元。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

如图1和图2所示，一种自过滤水冷系统，包括架体1、安装在架体1上的水冷组件以及电气控制箱2，所述水冷组件包括主循环管路3、主循环泵4、备用循环泵5、电动三通阀6、三通过滤组件7、电加热器8、缓冲罐9和去离子水处理回路10，主循环泵4和备用循环泵5通过电动三通阀6并联后再与三通过滤组件7和电加热器8依次串联，所述电加热器8再串接回主循环管路3中，所述去离子水处理回路10并联在所述主循环管路3中。

将缓冲罐9串联在主循环管路3中，以实现稳定水冷组件中水冷介质的压力。主循环泵4和备用循环泵5通过电动三通阀6并联后再串联到主循环管路3中。在实际使用中，通过电动三通阀6实现主循环泵4与备用循环泵5的切换。并且当被冷却装置的环境温度较低和被冷却装置低负荷运行或零负荷时，由电动三通阀6的开关比例调节冷却水的流量，实现冷却水温度的调节与稳定。电动三通阀6再经串联三通过滤组件7和电加热器8后与主循环管路3相连。三通过滤组件7将冷却介质中包含的大于80μm的颗粒全部拦截下来；电加热器8将封闭在主循环管路3内部的冷却介质温度低于设定值时对冷却水温度加温至指定的设定值，进行强制补偿，以保证水冷系统的正常可靠运行。

如图1和图3所示，通过主循环泵4和备用循环泵5使主循环管路3中的冷却介质循环流动，达到输送足够多的被冷却介质去置换被冷却设备的热量。为适应大功率电力电子设备在高电压条件下的使用要求，防止在高电压环境下产生漏电流，冷却介质必须具备极高的电阻率。在主循环管路3上并联着用来提升冷却介质的水质与电导率去离子水处理回路10，使流量的一部分冷却介质恒定流经离子交换器14，不断净化管路中可能析出的离子与杂质。

去离子水处理回路10包括第一单向止回阀11、流量调节阀12、第一汇流箱13、两个离子交换器14、自清理精密过滤器15、浮子流量计16和补液装置。第一单向止回阀11与流量调节阀12串联后通过第一汇流箱13分流到两个离子交换器14。两个离子交换器14再通过第二汇流箱132汇流后连接着自清理精密过滤器15。自清理精密过滤器15再与浮子流量计16串联后再接入到缓冲罐9中。补液装置包括依次串联的Y行过滤器17、补水泵18、第二单向止回阀19、进口阀门20，进口阀门20连接到第一汇流箱13。

通过第一单向止回阀11保证从外部进入的冷却介质均经过去离子水处理回路10，防止停机回流；通过流量调节阀12调节去离子水处理回路10的流量；通过第一汇流箱13将从流量调节阀12和进口阀门20流入的冷却介质汇流后分流到两个离子交换器14进行同时去离子处理，从两个离子交换器14的出液口再通过第二汇流箱132汇流后连接到自清理精密过滤器15中；通过自清理精密过滤器15掉拦截冷却介质中可能破碎的树脂颗粒等杂质，冷却介质通过再通过串联在自清理精密过滤器15与缓冲罐9之间的浮子流量计16对离子水处理回路的流量进行记录与显示；冷却介质再通过缓冲罐9回到主循环管路3中。

如图4和图5所示，自清理精密过滤器15包括壳体21、螺纹连接在壳体21上端的盖体22、上端螺纹连接在盖体22上的渗透管23、与渗透管23表面相套接且间隙配合的空心圆柱状滤网24、安装在壳体21底部的电机25，电机25的输出轴通过固定杆26与滤网24的下端同轴固定，壳体21的直径大于滤网24的直径，在壳体21与滤网24之间产生一过滤通道27，盖体22和壳体21上分别安装有连通着过滤通道27的进水管28和排污管29，渗透管23的侧壁开有渗透孔30，渗透管23的底端封闭，盖体22上安装有连通着渗透管23的出水管31，排污管29安装有电磁阀32，电磁阀32和电机25耦接有控制系统33。

壳体21的内壁固定有抵接着滤网24表面的毛刷34。当滤网24在旋转时，毛刷34由于抵接着滤网24会将滤网24上的杂质刮刷下来，从而达到快速清理滤网24上的杂质的目的。在电机25与壳体21之间垫有橡胶密封圈35提高整体的密封性。

如图5和图6所示，控制系统33包括：流速检测单元36，用于检测出水管31处的流速，并输出流速检测信号；启闭单元37，耦接于流速检测单元36的信号输出端，当流速检测信号低于阈值信号时导通电磁阀32和电机25与电源的连接；以及电源单元38。

电源单元38的电路图如图6所示，其输入端耦接于220V交流电源，经过降压整流滤波后输出第一直流电Vout_1，该第一直流电Vout_1为5V；第二直流电Vout_2，该第二直流电Vout_2为12V，以供控制系统33使用；此外，由电源单元38的输入端直接向电磁阀32和电机25供电，即电磁阀32和电机25的电源为220V交流电源。

如图5和图6所示，流速检测单元36包括设置在出水管31内的水流传感器，阈值信号为阈值电压信号，当流速检测信号低于阈值电压信号时，启闭单元37导通电磁阀32和电机25与220V交流电源的连接；当流速检测信号高于阈值电压信号时，启闭单元37断开电磁阀32和电机25与220V交流电源的连接。

启闭单元37包括：比较电路39，耦接于流速检测单元36的信号输出端，将接收到的流速检测信号与阈值电压信号相比较输出一控关信号；开关电路40，耦接于比较电路39的信号输出端，用以根据控关信号控制电磁阀32的通断。

比较电路39包括：一阈值电压生成电路41，具有一第一电阻R1，其一端耦接于一第一直流电Vout_1，另一端与一第二电阻R2串联后接地，自第一电阻R1和第二电阻R2之间产生阈值电压信号；一比较器A，具有一同相输入端、一反相输入端及一输出端，其反相输入端耦接于距离检测单元的输出端，同相输入端耦接于第一电阻R1与第二电阻R2的连接点，输出端输出控关信号。

上述电路中，第一比较器A为有源电压比较器，电源接入端耦接于第一直流电Vout_1，接地端接地。

开关电路40包括：一NPN三极管Q1，其发射极接地，基极通过一第三电阻R3耦接于比较器A输出端并通过一第四电阻R4与发射极共地；常开继电器KM1，其线圈的第一端耦接于一第二直流电Vout_2，其线圈的第二端耦接于NPN三极管Q1的集电极，其常开触点开关S1的第一端耦接于220V交流电源且第二端耦接于电磁阀32和电机25的220V交流电源输入端；第一二极管D1，其正极耦接于常开继电器KM1的线圈的第一端，负极耦接于常开继电器KM1的线圈的第二端。

控制系统33还包括提醒单元42，提醒单元42包括：发光二极管LED1，其正极耦接于比较器A的输出端，其负极接地。

本实施例的自清理精密过滤器15的实际使用过程如下：

当滤网24外杂质较少时液体的流速正常，液体沿进水管28进入到过滤通道27，液体再经滤网24过滤后从渗透孔30进入到渗透管23内并经出水管31流出，达到了过滤杂质的目的；当滤网24外杂质较多时，杂质堵塞了滤网24，当流速检测信号低于阈值电压信号时，比较器A的输出端输出高电平，经NPN三极管Q1放大后，导通常开继电器KM1，使常开触点开关S1闭合，导通电磁阀32和电机25与220V交流电源的连接，使液体沿进水管28进入到过滤通道27内，再经电机25旋转的输出轴的带动下，滤网24在液体中快速旋转，将滤网24上的杂质冲刷到液体中，液体再将杂质从排污管29带走，从而达到了自动清理自清理精密过滤器15的滤网24上的杂质的目的；当流速检测信号高于阈值电压信号时，即滤网24表面恢复畅通后，比较器A的输出端输出低电平，使NPN三极管Q1截止，使常开触点开关S1断开，从而断开电磁阀32和电机25与220V交流电源的连接，电磁阀32关闭，减少了过滤过程中液体的浪费。

同时当流速检测信号低于阈值电压信号时，比较器A的输出端输出高电平，导通发光二极管LED1，用来提醒维护人员滤网24正处于堵塞状态，当自清理精密过滤器15自动清理干净滤网24后，当流速检测信号高于阈值电压信号时，比较器A的输出端输出低电平，发光二极管LED1截止，维护人员可以通过观察发光二极管LED1的点亮频率了解到滤网24的堵塞频率，当发光二极管LED1的点亮频率过高时，可以及时了解到杂质过多的异常。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种自过滤水冷系统，包括架体(1)、水冷组件以及电气控制箱(2)，其特征在于，所述水冷组件包括主循环管路(3)、主循环泵(4)、备用循环泵(5)、电动三通阀(6)、三通过滤组件(7)和去离子水处理回路(10)，主循环泵(4)和备用循环泵(5)通过电动三通阀(6)并联后再与三通过滤组件(7)和电加热器(8)依次串联，所述电加热器(8)再串接回主循环管路(3)中，所述去离子水处理回路(10)并联在所述主循环管路(3)中，所述去离子水处理回路(10)包括依次串联的离子交换器(14)和自清理精密过滤器(15)，所述自清理精密过滤器(15)包括壳体(21)、盖体(22)、上端设置在所述盖体(22)上的渗透管(23)、与所述渗透管(23)表面间隙配合的空心圆柱状滤网(24)、输出轴与所述滤网(24)固定且同轴的电机(25)，所述壳体(21)与所述滤网(24)之间设有过滤通道(27)，所述盖体(22)和所述壳体(21)上分别设有连通着所述过滤通道(27)的进水管(28)和排污管(29)，所述渗透管(23)的侧壁开有渗透孔(30)，所述盖体(22)上设有连通着所述渗透管(23)的出水管(31)，所述排污管(29)上设有阀门。

2.根据权利要求1所述的一种自过滤水冷系统，其特征在于，所述水冷组件还包括串联在所述主循环管路(3)中的缓冲罐(9)，所述自清理精密过滤器(15)的出水管(31)与所述缓冲罐(9)相连通。

3.根据权利要求1所述的一种自过滤水冷系统，其特征在于，所述壳体(21)的内壁设置有抵接着所述滤网(24)表面的毛刷(34)。

4.根据权利要求1所述的一种自过滤水冷系统，其特征在于，在所述电机(25)与所述壳体(21)之间设有橡胶密封圈(35)。

5.根据权利要求1所述的一种自过滤水冷系统，其特征在于，所述阀门为电磁阀(32)，所述电磁阀(32)和所述电机(25)耦接有控制系统(33)，所述控制系统(33)包括：

流速检测单元(36)，用于检测所述出水管(31)处的流速，并输出流速检测信号；

启闭单元(37)，耦接于所述流速检测单元(36)的信号输出端，当所述流速检测信号低于阈值信号时导通所述电磁阀(32)和所述电机(25)与电源的连接。

6.根据权利要求5所述的一种自过滤水冷系统，其特征在于，所述流速检测单元(36)包括设置在所述出水管(31)内的水流传感器，所述阈值信号为阈值电压信号，当所述流速检测信号低于阈值电压信号时，所述启闭单元(37)导通所述电磁阀(32)和所述电机(25)与电源的连接；当所述流速检测信号高于阈值电压信号时，所述启闭单元(37)断开所述电磁阀(32)和所述电机(25)与电源的连接。

7.根据权利要求6所述的一种自过滤水冷系统，其特征在于，所述启闭单元(37)包括：比较电路(39)，耦接于所述流速检测单元(36)的信号输出端，将接收到的所述流速检测信号与所述阈值电压信号相比较输出一控关信号；开关电路(40)，耦接于所述比较电路(39)的信号输出端，用以根据所述控关信号控制所述电磁阀(32)的通断。

8.根据权利要求7所述的一种自过滤水冷系统，其特征在于，所述比较电路(39)包括：

一阈值电压生成电路(41)，具有一第一电阻R1，其一端耦接于一第一直流电Vout_1，另一端与一第二电阻R2串联后接地，自第一电阻R1和第二电阻R2之间产生所述阈值电压信号；

一比较器A，具有一同相输入端、一反相输入端及一输出端，其反相输入端耦接于所述距离检测单元的输出端，同相输入端耦接于第一电阻R1与第二电阻R2的连接点，输出端输出所述控关信号。

9.根据权利要求8所述的一种自过滤水冷系统，其特征在于，所述开关电路(40)包括：

一NPN三极管Q1，其发射极接地，基极通过一第三电阻R3耦接于所述比较器A输出端并通过一第四电阻R4与发射极共地；

常开继电器KM1，其线圈的第一端耦接于一第二直流电Vout_2，其线圈的第二端耦接于NPN三极管Q1的集电极，其常开触点开关S1的第一端耦接于电源且第二端耦接于所述电磁阀(32)和所述电机(25)的电源输入端；

第一二极管D1，其正极耦接于常开继电器KM1的线圈的第一端，负极耦接于常开继电器KM1的线圈的第二端。

10.根据权利要求9所述的一种自过滤水冷系统，其特征在于，所述控制系统(33)还包括提醒单元(42)，所述提醒单元(42)包括：发光二极管LED1，其正极耦接于比较器A的输出端，其负极接地。