CN107940638B - 可切换冷却方式的冷水机组及其自动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可切换冷却方式的冷水机组及其自动控制方法。所述的冷水机组包括：箱体，设于该箱体下部的电控箱和下部一底盘上的压缩机、蒸发器、节流组件。所述冷水机组的冷凝器设于所述箱体的上部并与该箱体的下部隔开，所述冷凝器的冷却方式能在风冷和水冷之间进行切换。本发明冷水机组采用上、下部分层设计的思路，将设于箱体上部的冷凝器及其冷却装置和下部的其它制冷零部件隔离，避免了油污粘附下层零部件，方便清洗维护。还能方便可靠地实施风冷和水冷两种不同冷却方式的自动切换控制，冷却水箱、冷凝器、布水器和轴流风机互不干涉。本发明冷水机组结构简单，安全可靠。

Description

可切换冷却方式的冷水机组及其自动控制方法

技术领域

本发明涉及制冷技术领域，尤其涉及一种可用于加工机床的冷却散热的冷水机组及其冷却方式自动切换的控制方法。

背景技术

机床车间通常工作环境比较恶劣，特别是布置有众多各类加工机床时，车间内的空气含油气浓度高，而机床通常需要与其配套的冷水机组来冷却润滑油，用于对机床主轴等零部件进行散热控温。因此，特别是冷水机组的冷凝器上会粘附很多的油污，则会导致冷凝散热性能下降，冷凝器等零部件粘附油污又涉及到油污清洗等问题。另外车间温度高时又会影响冷水机组的运行的可靠性，而其冷凝器高温度下容易出现保护停机，制冷性能也会下降，因此高室温下冷水机组的制冷输出很难满足机床的高负荷运行。为了解决上述问题可以采用散热性能更好的水冷却方式，这样可以把冷凝器散发的热量通过冷却水携带到室外冷却塔，避免机床车间温度过高导致空调负荷加大。但是在寒冷地带的车间，冷水机组的冷凝器散发的热量排放到车间内循环利用，反而有利于车间的采暖保温，因此单一使用冷却水向外散热不是理想的方式。

因此，开发一种可以方便兼顾冷热地区车间散热的冷水机组或者油冷机是业界亟待解决的问题。

发明内容

本发明为了解决现有冷水机组的冷凝器散发的热量排放不能兼顾冷热地区车间的技术问题，提出一种可方便兼顾冷热地区车间散热的可切换冷却方式的冷水机组及其自动控制方法。

本发明提出的一种可切换冷却方式的冷水机组，包括：箱体，设于该箱体下部的电控箱和下部一底盘上的压缩机、蒸发器、节流组件。所述冷水机组的冷凝器设于所述箱体的上部并与该箱体的下部隔开，所述冷凝器的冷却方式能在风冷和水冷之间进行切换。

较优的，所述箱体的上部设有与其内壁适配的一冷却水箱，该冷却水箱侧壁以及对应的箱体壁上设有通风网孔，冷却水箱下部的侧壁上设有出水口，所述的冷凝器设于所述冷却水箱内高于所述通风网孔的位置，该冷凝器的周边侧板与冷却水箱的内壁面紧密贴合，该冷凝器之上还设有一布水器，该布水器的进水端口穿过所述箱体壁与外部水源连通，所述冷却水箱还设有封闭其顶部的抽风机构。

较优的，所述的箱体可以由四根立柱和前、后、左、右的四面侧板构成矩形柱体；所述的通风网孔设于该箱体的四面侧板上。

较优的，所述的布水器可以包括：喷淋主管、沿该喷淋主管两侧间隔设置的喷淋支管；所述喷淋主管两端的进水端口穿过所述箱体的左、右两侧板与外部水源的冷却水泵连通。

较优的，所述布水器的喷淋主管的进水端口还可以设有三通阀，该三通阀连通所述的外部冷却水泵的同时还连接除污液盒及其开关阀门。

较优的，所述的抽风机构包括封闭所述冷却水箱顶部的风机面板和设于该风机面板上的轴流风机；所述冷却水箱的底板上还设有排污孔。

较优的，所述箱体的底盘下方还设有一冷冻水箱，所述蒸发器为套管式换热器，其出水口与该冷冻水箱连通、而进水口与用冷场所换热返回来的冷冻水连通；所述底盘上还设有一冷冻水泵，其进水口与所述冷冻水箱连通、而出水口与用冷场所连通。

较优的，所述底盘下部左右两侧的前后两立柱之间还设有水平固定梁，用于固定所述节流组件及冷冻水的进出水管；所述箱体前侧板还设有与所述电控箱电连接的控制面板。

本发明还提出了一种所述冷水机组的自动控制方法，包括如下步骤：

步骤1：当环境温度Tair > 设定的高温值TH时，切换为水冷散热模式，所述布水器给所述冷凝器喷淋十秒钟后，关闭所述的轴流风机；

步骤2：当所述冷却水箱内的水位高于设定的中水位H1时，开启所述的轴流风机；当水位高于设定的高水位H2时，关闭布水器同时维持轴流风机的运行，切换为风冷散热模式；

步骤3：当所述冷却水箱内的水位低于设定的低水位H0时，所述布水器再给所述冷凝器喷淋十秒后，关闭所述的轴流风机，又切换为水冷散热模式；

步骤4：当环境温度Tair < 设定的低温值TL时，再切换为风冷散热方式。

其中，所述设定的水位值：低水位HO < 中水位H1< 高水位H2；

所述设定的温度：低温值TL < 高温值TH。

本发明冷水机组采用上、下部分层设计的思路，将设于箱体上部的冷凝器及其冷却装置和下部的其它制冷零部件隔离，空气中的油污气就不会影响到下层的系统零部件等，避免了油污粘附下层的零部件。清洗维护方便，不涉及风道的检修时，拆卸面板可以不停机。冷却水箱侧壁上开有通风网孔，冷凝器嵌入安装在冷却水箱中上部高于冷却水箱四周的进风网孔，并把冷却水箱隔离成两部分空间，即下部进风或者储水空间、上部出风或者布水空间。冷凝器四周的边板与冷却水箱四周内侧面相互配合固定并实现密封，从而保证进出风或者进出水都只能通过冷凝器。采用风冷方式时，在顶部的轴流风机抽吸作用下，室外冷风通过网孔进入冷却水箱后穿过水平放置的冷凝器，室外冷风被冷凝器加热后，由轴流风机排放到机组上部空间，余热循环利用。采用水冷方式时，轴流风机停机不用，布水器均匀喷洒冷却水到翅片管冷凝器上，冷却水穿过冷凝器后被收集到冷却水箱下部，并通过侧壁出水口引到室外冷却塔散热。还能方便可靠地实现两种不同冷却方式切换控制，冷却水箱、冷凝器、布水器和轴流风机互不干涉。可给布水器添加油污溶解剂，可方便清洗冷凝器上粘附的油污和灰尘，并能通过冷却水箱底部的排污口收集后排放出去。本发明冷水机组结构简单，安全可靠。

附图说明

图1为本发明冷水机组较佳实施例的分解示意图；

图2为图1中冷却水箱的立体示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步的说明。

如图1、图2所示，本发明冷水机组的较佳实施例展示的一种可自动切换风冷散热或者水冷散热的两种冷却方式的冷水机组，其包括：箱体，设于该箱体下部的电控箱5和设于箱体下部一底盘2上的压缩机1、蒸发器、节流组件。冷水机组的冷凝器11设于箱体的上部并与该箱体的下部隔开，冷凝器11的冷却方式能在风冷和水冷之间进行切换。用户根据需要实现风冷散热或者水冷散热两种散热方式，可以灵活应用于不同的工作环境下。

如图1、图2所示，本实施例中，冷水机组箱体的上部设有与箱体内壁适配的一冷却水箱10，该冷却水箱侧壁以及对应的箱体壁上设有通风网孔20，冷却水箱10下部的左右侧壁上和对应的箱体壁上设有可与外部连通的出水口60，冷却水箱的底板上还设有排污孔30。所述的冷凝器11可以采用翅片管冷凝器，将其设于所述冷却水箱内高于所述通风网孔20的位置，该冷凝器的周边侧板与冷却水箱10的内壁面紧密贴合固定，该冷凝器11之上还设有一布水器12，该布水器的进水端口穿过所述箱体壁与外部水源连通。冷凝器11把冷却水箱10分隔为上、下两部分，通风网孔20处于下部分，布水器12处于上部分并且固定安装于冷却水箱10上。冷却水箱10还设有封闭其顶部的抽风机构。所述的箱体可以由四根立柱6和前侧板7、后侧板15、左侧板9、右侧板16四面侧板构成矩形柱体，四面的侧板上开有与冷却水箱10对应的通风网孔20，整机安装后可以顺畅进风，同时上述两块左、右侧板上还开有进出水管的管口、电源线进出口等，前面板7上还设有控制面板8。布水器12包括喷淋主管、沿该喷淋主管两侧间隔设置的喷淋支管。喷淋主管两端的进水端口穿过冷却水箱10左右两侧对称设置的布水器进口50以及箱体的左侧板9、右侧板16与外部水源的冷却水泵连通。抽风机构包括：封闭冷却水箱10顶部的风机面板14和设于该风机面板上的轴流风机13。冷凝器11用于水冷却时的循环水泵不包括在本发明的冷水机组之中，在工程安装时，用户自行配置选用。因为冷却水塔安装位置不定，对应的冷却水的循环水泵选型就不一样，故仅提供冷却水进出管道的连接端口，由用户自行配置冷却水泵循环供水。根据需要，布水器12的喷淋主管的进水端口还可以设有三通阀，该三通阀连通外部水源的冷却水泵的同时还连接一除污液盒及其开关阀门。由于风冷却的风道内所涉及的零部件非常少，灰尘或者油污对冷水机组的影响也就相对较小。通过布水器12进水端口输入除污液，可以很方便地对冷凝器11上的油污或者灰尘进行清洗，并能将清洗后的污水收集到冷却水箱10的底部，从排污口30排出，清洗时不会影响到周围环境和其它零部件。冷却水箱10靠右侧还焊接有两根通孔管道40，用于冷凝器11的制冷剂进出管的进出，制冷剂管从这两个通孔将上、下部之间的冷凝器11和压缩机1、节流组件、蒸发器等制冷零部件连通。

如图1、图2所示，本实施例中，所述箱体的底盘2下方设有一冷冻水箱3，连通两者之间的管道通过设于底盘2上的通孔。如，底盘2上设置的蒸发器，其可以采用套管式换热器，其出水口通过管道与该冷冻水箱3连通、而进水口通过管道与用冷场所换热返回来的冷冻水连通。底盘2上还设有一冷冻水泵4，其进水口通过管道与所述冷冻水箱3连通、而出水口通过管道与用冷场所连通。冷冻水箱3是用来储存套管换热器中流出来的冷冻水，冷冻水通过冷冻水泵4输送到用户用冷场所，返回来的冷冻水进入套管换热器再次冷冻后进入冷冻水箱3，形成循环。冷冻水箱3也可以储存其它液体，并限于水，比如还可以采用乙二醇水溶液，或者加工机床的冷却液或者冷却油等。在冷冻水箱3内部还可以设置辅助电加热器，其电源连接线也要通过底盘2上的通孔到达冷水机组的电控箱5内。底盘2上部左右两侧的前后两立柱6之间还设有水平固定梁70，用于固定所述节流组件及冷冻水的进、出水管组件等零部件，同时可以加强前后两根立柱6的固定。水管组件可以与固定梁70互相垂直并且水平布置，使得水管组件的左、右两侧的进出口分别通过左、右侧板9、16。水管组件左、右两侧的进出口的作用是相同的，实际工作中可以堵住其中一侧板板的水管组件的进出口，只连接另外一侧板上的水管组件进出口使用，主要是方便用户根据现场情况使用选择。水管组件进出管道分别固定在固定梁70的上下两侧；节流组件可以通过管夹把管路固定在固定梁上。电控箱5固定在固定梁70上部并且紧贴前面板7处所在的两根前立柱6上，这两根立柱6与电控箱5之间固定连接。电控箱5上部放置了冷却水箱10，冷却水箱10紧贴在四根立柱6内侧，并且与立柱6之间实现紧固连接。电控箱5与设于前面板7上的控制面板8通过电源线及信号线等实现电连接。左右侧板最下部的小孔可用来引出排污管和通过电源线及信号线等实现电连接。

根据要求，可以选用本发明所述结构的冷水机组来制备油冷机。只需要把冷冻水更换为冷却油，并同步把冷冻水泵更换为冷冻油泵。

实际工作时，可以由冷水机组的控制面板8选定某种散热方式，比如选择风冷或者水冷单一冷却方式时，冷水机组不会自动切换散热方式。仅当选择自动切换模式下，才会根据环境温度和冷水机组的运行情况判断是否实施风冷散热或水冷散热两种冷却方式的自动切换。而自动切换模式是否可以选择，通过电控箱内的冷却水泵是否实现了正常接线来判断：用户外接的冷却水循环泵接线到电控箱内，控制器自动判断接线正常，可以实现自动切换模式的选择性；当电控箱内冷却水循环泵的接线处于出厂默认的开路接线时（包括用户水泵开路故障），则自动切换模式无法实现选择，机组只能进行风冷冷却运行模式。

本发明提供的自动切换模式下的冷水机组的自动控制方法，步骤如下（参阅图1、2）：

1：当温度传感器感测到环境温度Tair > 设定的高温值TH时，电控箱5中的控制器切换为水冷散热模式。布水器12给冷凝器11喷淋十秒钟后，关闭轴流风机13。高温值TH可以通过控制器设置一个固定的高温度值，或由用户设置，也可以采用机组默认的设置值。

2：当设于冷却水箱10内的水位传感器测得水箱的水位高于设定的中水位H1时，控制器开启轴流风机13；当水位传感器测得水箱的水位高于设定的高水位H2时，关闭布水器12的同时维持轴流风机13的运行，控制器切换为风冷散热模式。

3：当传感器测得冷却水箱10内的水位低于设定的低水位H0时，布水器12再给冷凝器11喷淋十秒后，关闭轴流风机13，控制器又切换为水冷散热模式。

本发明通过水位传感器判断冷却水箱10内的冷却水流量是否正常，从而实现控制不同的冷却模式转换。当布水器12的进水流量小于出水口60的流量时，冷却水箱10内的水位就会不断下降，直到水位会低于设定的低水位H0，从而可以判断供水量不足；反过来，供水量过大有可能会造成冷却水箱10内的水上升，因此会有高水位H2的控制。

4：当温度传感器感测环境温度Tair < 设定的低温值TL时，控制器再切换为风冷散热方式。低温值TL可以通过控制器设置一个固定的温度值，或由用户设置，也可以采用机组默认设置值。

当环境温度在TL和TH之间时，如果冷水机组刚开机，则不会进入水冷散热方式，因为需要Tair>TH才会进入水冷散热方式；如果机组正在运行水冷散热方式，则会再根据冷却水箱10内的水位高低来决定后续的散热方式。

其中，所述设定的水位值：低水位HO < 中水位H1< 高水位H2；所述设定的温度：低温值TL < 高温值TH。

本发明冷水机组采用上、下部分层设计的思路，将设于箱体上部的冷凝器及其冷却装置和下部的其它制冷零部件隔离，避免了油污粘附下层零部件，方便清洗维护。还能方便可靠地实施两种风冷和水冷不同冷却方式自动切换控制，冷却水箱、冷凝器、布水器和轴流风机互不干涉。本发明冷水机组结构简单，安全可靠。

以上所述实施例主要是为了说明本发明的创作构思，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种可切换冷却方式的冷水机组，包括箱体，设于该箱体下部的电控箱（5）和下部一底盘（2）上的压缩机（1）、蒸发器、节流组件，其特征在于，所述冷水机组的冷凝器（11）设于所述箱体的上部并与该箱体的下部隔开，所述冷凝器（11）的冷却方式能在风冷和水冷之间进行切换；

其中，所述的箱体由四根立柱（6）和前侧板（7）、后侧板（15）、左侧板（9）、右侧板（16）的四面侧板构成矩形柱体，该箱体的上部设有与其内壁适配的一冷却水箱（10），该冷却水箱侧壁以及对应的箱体壁上设有通风网孔（20），冷却水箱下部的侧壁上设有出水口（60），所述的冷凝器（11）设于冷却水箱内高于所述通风网孔（20）的位置，该冷凝器的周边侧板与冷却水箱的内壁面紧密贴合，该冷凝器（11）之上还设有一布水器（12），该布水器的进水端口穿过所述箱体壁与外部水源连通，所述冷却水箱（10）还设有封闭其顶部的抽风机构。

2.如权利要求1所述的冷水机组，其特征在于，所述的布水器（12）包括喷淋主管、沿该喷淋主管两侧间隔设置的喷淋支管；所述喷淋主管两端的进水端口穿过所述箱体的左、右两侧板（9、16）与外部水源的冷却水泵连通。

3.如权利要求2所述的冷水机组，其特征在于，所述布水器（12）的喷淋主管的进水端口设有三通阀，该三通阀连通所述外部冷却水泵的同时还连接除污液盒及其开关阀门。

4.如权利要求1所述的冷水机组，其特征在于，所述的抽风机构包括封闭所述冷却水箱（10）顶部的风机面板（14）和设于该风机面板上的轴流风机（13）；所述冷却水箱（10）的底板上还设有排污孔（30）。

5.如权利要求1所述的冷水机组，其特征在于，所述箱体的底盘（2）下方设有一冷冻水箱（3），所述蒸发器为套管式换热器，其出水口与该冷冻水箱连通、而进水口与用冷场所换热返回来的冷冻水连通；所述底盘（2）上还设有一冷冻水泵（4），其进水口与所述冷冻水箱（3）连通、而出水口与用冷场所连通。

6.如权利要求5所述的冷水机组，其特征在于，所述底盘（2）下部左右两侧的前后两立柱（6）之间还设有水平固定梁（70），用于固定所述节流组件及冷冻水的进出水管；所述箱体前侧板（7）还设有与所述电控箱（5）电连接的控制面板（8）。

7.一种如权利要求4所述冷水机组的自动控制方法，包括如下步骤：

步骤1：当环境温度Tair > 设定的高温值TH时，切换为水冷散热模式，所述布水器给所述冷凝器喷淋十秒钟后，关闭所述的轴流风机；

步骤2：当所述冷却水箱内的水位高于设定的中水位H1时，开启所述的轴流风机；当水位高于设定的高水位H2时，关闭布水器同时维持轴流风机的运行，切换为风冷散热模式；

步骤3：当所述冷却水箱内的水位低于设定的低水位H0时，所述布水器再给所述冷凝器喷淋十秒后，关闭所述的轴流风机，又切换为水冷散热模式；

步骤4：当环境温度Tair < 设定的低温值TL时，再切换为风冷散热方式；

其中，所述设定的水位值：低水位HO < 中水位H1< 高水位H2；

所述设定的温度：低温值TL < 高温值TH。

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