CN108760786A - 冷却循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种冷却循环系统，用于冷却光谱仪中的X光管及高压发生器，利用压缩机连接冷却管路，冷却管路设置在双层水箱中，对双层水箱中的高纯水进行冷却，结构简单，所需元件数量少；双层水箱中，外层水箱中设置滤网，将外层水箱分割成上部空间和下部空间，冷却管路设置在下部空间中；内层水箱设置在滤网上，滤网作为内层水箱的底面；内层水箱中设置有阴阳离子交换树脂，将阴阳离子交换树脂和冷却管路物理隔离，防止低温的冷却管路对树脂产生影响。

Description

冷却循环系统

技术领域

本发明涉及冷却装置技术领域，尤其是一种光谱仪中X光管及高压发生器的冷却循环系统。

背景技术

X射线荧光光谱仪(X-Ray Fluorescence spectrometer，简称XRF)根据样品中各元素的特征X射线的强度测定元素含量，近年来，X射线荧光光谱分析在各行业应用范围不断拓展，已经广泛应用于冶金、地质、有色、建材、商检、环保、卫生等各个领域，特别是在检测领域应用最多也最广泛。X射线荧光光谱仪主要包括激发系统(含X光管及高压发生器)、分光系统和探测系统，X光管的灯丝通过电加热，阴极受热发射电子，电子在高压的作用下以高速撞击阳极，使阳极发射初级X射线，在撞击过程中X光管产生的99％以上的能量转换成了热能，因此阳极靶温度非常高，大量的热能需要用循环的高纯度的去离子水进行热交换，使阳极靶降温，使X光管保持在最佳工作温度。

为了解决上述问题，现有技术公开了一种X荧光光谱仪的冷却装置，其结构包括排气风扇、散热风扇、散热翅片、弯头、冷却水泵、宝塔接头、水冷管、机箱、快拧接头、X射线管、进气风扇。上述装置采用排气风扇、散热风扇、散热翅片、水冷管、进气风扇配合，实现水冷散热和空冷散热相结合，进而冷却X射线管，但是，现有技术结构复杂，所需元件数量多，增加设备成本和安装难度，不利于后期维护，并且冷却功率在大功率情况下出现明显不足，导致设备在大功率工作的情况下稳定性有所降低，且在节能方面有所欠缺。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种冷却循环系统，以解决现有技术中的冷却装置结构复杂、所需元件数量多、增加设备成本和安装难度、不利于后期维护的问题，以及冷却功率在大功率情况下明显不足导致的设备大功率工作稳定性降低、节能效果不佳的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种冷却循环系统，包括：X光管、高压发生器、双层水箱、水泵以及冷却装置，高压发生器电连接X光管；

水泵将双层水箱的外层水箱中的高纯水抽出，高纯水通过管路分别进入X光管和高压发生器，在对X光管和高压发生器进行冷却后返回双层水箱的内层水箱中；内层水箱与外层水箱连通；

冷却装置包括：压缩机和冷却管路，压缩机连接冷却管路，冷却管路设置在外层水箱中，对双层水箱中的高纯水进行冷却。

一实施例中，外层水箱中设置滤网，将外层水箱分割成上部空间和下部空间，冷却管路设置在下部空间中；内层水箱设置在滤网上，滤网作为内层水箱的底面；内层水箱中设置有阴阳离子交换树脂，用于制备高纯去离子水。

一实施例中，冷却循环系统还包括：控制器，连接压缩机、水泵以及高压发生器，用于控制压缩机、水泵以及高压发生器工作；

上位机，连接控制器，用于接收控制器上传的数据。

一实施例中，冷却循环系统还包括：水温测量装置，设置于双层水箱中并连接控制器。

一实施例中，冷却循环系统还包括：水质测量装置，连接双层水箱的水质测量出水口，水质测量出水口位于下部空间，水质测量装置连接控制器。

一实施例中，冷却循环系统还包括：流量测量装置，设置在双层水箱的出水口至X光管的入水口和高压发生器的入水口之间的管路中，流量测量装置连接控制器。

一实施例中，冷却循环系统还包括：压力测量装置，设置在双层水箱的出水口至X光管的入水口和高压发生器的入水口之间的管路中，压力测量装置连接控制器。

一实施例中，冷却循环系统还包括：过滤器，设置于双层水箱的出水口至X光管的入水口和高压发生器的入水口之间的管路上。

一实施例中，冷却循环系统还包括：分流阀，一端连接水泵的出水口，另一端连接双层水箱的分流口，双层水箱的分流口位于上部空间。

一实施例中，冷却管路采用金属盘管。

本发明提供的冷却循环系统，采用组合式单循环的设计，通过双层水箱中的冷却管路和压缩机配合，直接对双层水箱中的高纯水进行冷却，结构简单，所需元件数量少，降低设备成本和安装难度，利于后期维护，增加了冷却功率，最大冷却功率可达8kW，增加了设备大功率工作稳定性，节能效果显著。

另外，双层水箱中，外层水箱中设置滤网，将外层水箱分割成上部空间和下部空间，冷却管路设置在下部空间中；内层水箱设置在滤网上，滤网作为内层水箱的底面；内层水箱中设置有阴阳离子交换树脂，用于制备高纯去离子水；内层水箱的进水口作为双层水箱的进水口，双层水箱的出水口设置在下部空间中；通过采用该种水箱结构，既集成了水质净化和冷却功能，又将阴阳离子交换树脂和冷却管路物理隔离，防止低温的冷却管路对树脂产生影响，通过滤网防止大颗粒杂质进入高纯水循环中，另外，将双层水箱的出水口设置在下部空间中，有效控制双层水箱输出的高纯水的温度，保证冷却效果。

并且，本发明通过水温测量装置、水质测量装置、流量测量装置、压力测量装置实时监测和控制水温、水质、水压、水流量参数，当任意一项参数异常时，控制器控制压缩机、水泵以及高压发生器停止工作，并将故障信息传输至上位机中，以防止参数异常损坏设备。另外，通过设置分流阀起到保护作用，可以防止主回路受阻后水无法循环。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的冷却循环系统的结构示意图一；

图2为本发明实施例的冷却循环系统中水箱的结构示意图；

图3为本发明实施例的冷却循环系统的结构示意图二。

附图标号：1-X光管；2-双层水箱；3-水泵；4-压缩机；5-冷却管路；6-控制器；7-上位机；8-水温测量装置；9-水质测量装置；10-压力测量装置；11-流量测量装置；13-过滤器；14-分流阀；20-高压发生器；21-内层水箱；22-滤网；23-水箱的出水口；24-水箱的进水口；25-水箱的分流口；26-水箱的水质测量出水口；27-外层水箱；30-阴阳离子交换树脂。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现有技术中的冷却装置包括排气风扇、散热风扇、散热翅片、弯头、冷却水泵、宝塔接头、水冷管、机箱、快拧接头、X射线管、进气风扇，采用排气风扇、散热风扇、散热翅片、水冷管、进气风扇配合，实现水冷散热和空冷散热相结合，进而冷却X射线管，但是，现有技术结构复杂，所需元件数量多，增加了设备成本和安装难度，不利于后期维护，并且冷却功率在大功率情况下出现明显不足，导致设备在大功率工作的情况下稳定性有所降低，且在节能方面有所欠缺，本发明提供的冷却循环系统，通过双层水箱中的冷却管路和压缩机配合，可以直接对双层水箱中的高纯水进行冷却，解决了现有技术中的问题。

图1为本发明实施例的冷却循环系统的结构示意图一。如图1所示，本实施例提供一种冷却循环系统，包括：X光管1、高压发生器20、双层水箱2、水泵3以及冷却装置，高压发生器20电连接X光管1；

双层水箱2的出水口23通过管路连接水泵3的进水口，水泵3的出水口通过管路分别连接X光管1的进水口和高压发生器20的进水口，X光管1的出水口和高压发生器20的出水口均通过管路连接双层水箱2的进水口24；

水泵3将双层水箱2的外层水箱中的高纯水抽出，高纯水通过管路分别进入X光管1和高压发生器20，在对X光管1和高压发生器20进行冷却后返回双层水箱2的内层水箱中；内层水箱与外层水箱连通；

冷却装置包括：压缩机4和冷却管路5，压缩机4连接冷却管路5，冷却管路5设置在外层水箱中，对双层水箱2中的高纯水进行冷却。

其中，高压发生器用于向X光管提供工作电压，高压发生器中设有冷却管，高纯水流过冷却管，将高压发生器中的热量带走，有效保障高压发生器的稳定工作。

本实施例中，冷却循环采用组合式单循环设计，通过在双层水箱中设置冷却管路，利用双层水箱外的压缩机冷却管路，使冷却管路的温度降低，进而利用冷却管路直接冷却双层水箱中的高纯水，采用此种冷却方式，使得冷却装置结构简单，减少了所需元件数量，降低了设备成本和安装难度，利于后期维护，增加了冷却功率，最大冷却功率可达8kW，增加了设备大功率工作稳定性，节能效果显著。

图2为本发明实施例的冷却循环系统中双层水箱的结构示意图。如图2所示，该外层水箱27中设置滤网22，滤网可采用圆形滤网，当然，也可采用其他形状的滤网，只要滤网的形状和水箱的截面形状匹配即可。

滤网22将外层水箱27分割成上部空间和下部空间；

冷却管路设置在下部空间中；内层水箱21设置在滤网22上，滤网22作为内层水箱21的底面；内层水箱21中设置有阴阳离子交换树脂30，用于制备高纯去离子水。

内层水箱21的进水口作为双层水箱2的进水口24，双层水箱2的出水口23设置在下部空间中。

可选地，内层水箱和外层水箱的顶面可以重合，也可以相隔一定距离，当相隔一定距离时，水管穿过外层水箱后连通内层水箱，形成双层水箱的入水口。

其中，通过设置滤网，防止上部空间中的大颗粒杂质进入下部空间，进而防止大颗粒杂质进行冷却循环回路中，并且通过滤网，使得阴阳离子交换树脂和冷却盘管物理隔离，防止低温的冷却管路对树脂产生影响，另外，通过将双层水箱的出水口设置在下部空间中，使得出水口临近冷却盘管，有利于降低出水口附近高纯水的温度，进而优化了冷却效果。

图3为本发明实施例的冷却循环系统的结构示意图二。如图3所示，冷却循环系统除了包括图1中所示的X光管1、高压发生器20、双层水箱2、水泵3、压缩机4、冷却管路5之外，还可以包括：控制器6及上位机7，控制器6连接压缩机4、水泵3以及高压发生器20，控制器6控制压缩机4、水泵3以及高压发生器20工作。上位机7连接控制器6，用于接收控制器6上传的数据。

其中，双层水箱结构如图2所示，在此不再赘述。

优选地，冷却循环系统还可以包括：水温测量装置8，水温测量装置8包括但不限于热电偶、热电阻、热敏电阻、双金属温度计、水银温度计温包，水温测量装置8设置于双层水箱2中，监控双层水箱2中高纯水的温度，并将监控的数据传输至控制器6，控制器6在水温过高时控制压缩机4、水泵3和高压发生器20停止工作，并将故障信号上传至所述上位机7。

优选地，冷却循环系统还可以包括：水质测量装置9，水质测量装置9包括但不限于电导率测定仪、水质传感器、水质采样器、水质离子测定仪，水质测量装置9连接所述双层水箱2的水质测量出水口26，所述水质测量出水口26位于所述下部空间，所述水质测量装置9连接所述控制器6，用于监控下部空间的水质，并将数据传输给控制器6，控制器6在接收到的水质监控数据异常时，控制压缩机4、水泵3和高压发生器20停止工作，并将故障信号上传至所述上位机7。

优选地，冷却循环系统还可以包括：流量测量装置11，可以是各种流量计，设置在所述双层水箱2的出水口23至所述X光管1的入水口和所述高压发生器20的入水口之间的管路中，所述流量测量装置11连接所述控制器6，用于测量循环水回路中的水流量，并将测量数据传输至控制器6，控制器6在测量的水流量异常时，控制压缩机4、水泵3和高压发生器20停止工作，并将故障信号上传至所述上位机7。

优选地，冷却循环系统还可以包括：压力测量装置10，可以是压力表，设置在双层水箱2的出水口23至X光管1的入水口和高压发生器20的入水口之间的管路中，并且压力测量装置10连接控制器6，用于测量水压，并将水压测量数据传输给控制器6，控制器6在水压测量数据异常时，控制压缩机4、水泵3和高压发生器20停止工作，并将故障信号上传至所述上位机7。

优选地，冷却循环系统还可以包括：过滤器13，设置于双层水箱2的出水口23至X光管1的入水口和高压发生器20的入水口之间的管路上，用于过滤循环管路中的高纯水，起到二次保护的作用，防止水质不好引起X光管1损坏。

优选地，冷却循环系统还包括：分流阀14，一端连接水泵3的出水口，另一端连接双层水箱2的分流口25，双层水箱2的分流口25位于上部空间，用于在水泵3与X光管1之间的管路、X光管1与双层水箱2之间的管路或者X光管1自身产生阻塞后，实现高纯水的循环。

优选地，冷却管路5采用金属盘管，最优选采用紫铜盘管。

其中，双层水箱2中的水被水泵3抽出，流经流量测量装置11后，流到二次保护用的过滤器13，而后从过滤器13流入X光管1的进水口和高压发生器20的进水口，后经X光管1的出水口和高压发生器20的出水口流出，流回双层水箱2当中。高纯水在X光管1和高压发生器20中进行热交换，从而冷却X光管1和高压发生器20。水温测量装置、水质测量装置、流量测量装置、压力测量装置将采集到的数据传输给控制器6，控制器6对压缩机4、水泵3、高压发生器20进行控制，从而保证双层水箱2中的水温、水质、流量、压力合格，同时控制器6将工作状态和采集数据传输给上位机7。

优选地，冷却循环系统还可以包括报警器，控制器6采用PLC和触摸屏配合进行控制。PLC连接触摸屏、报警装置和上位机7。控制器6通过RS232/RS485串行接口与上位机7通信连接。控制器6将接收的测量数据传输至报警器和上位机7，报警器在测量数据超过预设阈值时发出报警信号，控制器6根据报警信号控制水泵3、压缩机4、高压发生器20工作。触摸屏还可以用于显示测量数据。

本领域内的技术人员应明白，在上述各实施例中，冷却管路5可以是实现冷却功能的多种实施方式，包括但不限于金属盘管、金属冷却片、冷却螺旋管等。

本发明提供的冷却循环系统，通过双层水箱中的冷却管路和压缩机配合，直接对双层水箱中的高纯水进行冷却，结构简单，所需元件数量少，降低了设备成本和安装难度，利于后期维护，增加了冷却功率，最大冷却功率可达8kW，增加了设备大功率工作稳定性，节能效果显著。

另外，双层水箱中，外层水箱中设置滤网，将外层水箱分割成上部空间和下部空间，冷却管路设置在下部空间中；内层水箱设置在滤网上，滤网作为内层水箱的底面；内层水箱中设置有阴阳离子交换树脂，用于制备高纯去离子水；内层水箱的进水口作为双层水箱的进水口，双层水箱的出水口设置在下部空间中；通过采用该种水箱结构，既集成了水质净化和冷却功能，又将阴阳离子交换树脂和冷却管路物理隔离，防止低温的冷却管路对树脂包产生影响，通过滤网防止大颗粒杂质进入高纯水循环中，另外，将双层水箱的出水口设置在下部空间中，有效控制双层水箱输出的高纯水的温度，保证冷却效果。

并且，本发明通过水温测量装置、水质测量装置、流量测量装置、压力测量装置实时监测和控制水温、水质、水压、水流量参数，当任意一项参数异常时，控制器控制压缩机、水泵以及高压发生器停止工作，并将故障信息传输至上位机中，以防止参数异常损坏设备。另外，通过设置分流阀起到保护作用，可以防止主回路受阻后水无法循环。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种冷却循环系统，其特征在于，包括：X光管、高压发生器、双层水箱、水泵以及冷却装置，所述高压发生器电连接所述X光管；

所述水泵将所述双层水箱的外层水箱中的高纯水抽出，所述高纯水通过管路分别进入所述X光管和所述高压发生器，在对所述X光管和所述高压发生器进行冷却后返回所述双层水箱的内层水箱中；所述内层水箱与外层水箱连通；

所述冷却装置包括：压缩机和冷却管路，所述压缩机连接所述冷却管路，所述冷却管路设置在所述外层水箱中，对所述双层水箱中的高纯水进行冷却。

2.根据权利要求1所述的冷却循环系统，其特征在于，所述外层水箱中设置滤网，将所述外层水箱分割成上部空间和下部空间，所述冷却管路设置在所述下部空间中；所述内层水箱设置在所述滤网上，所述滤网作为所述内层水箱的底面；所述内层水箱中设置有阴阳离子交换树脂，用于制备高纯去离子水。

3.根据权利要求2所述的冷却循环系统，其特征在于：还包括：

控制器，连接所述压缩机、所述水泵以及所述高压发生器，用于控制所述压缩机、所述水泵以及所述高压发生器工作；

上位机，连接所述控制器，用于接收所述控制器上传的数据。

4.根据权利要求3所述的冷却循环系统，其特征在于：还包括：水温测量装置，设置于所述双层水箱中并连接所述控制器。

5.根据权利要求4所述的冷却循环系统，其特征在于：还包括：水质测量装置，连接所述双层水箱的水质测量出水口，所述水质测量出水口位于所述下部空间，所述水质测量装置连接所述控制器。

6.根据权利要求5所述的冷却循环系统，其特征在于：还包括：流量测量装置，设置在所述双层水箱的出水口至所述X光管的入水口和所述高压发生器的入水口之间的管路中，所述流量测量装置连接所述控制器。

7.根据权利要求6所述的冷却循环系统，其特征在于：还包括：压力测量装置，设置在所述双层水箱的出水口至所述X光管的入水口和所述高压发生器的入水口之间的管路中，所述压力测量装置连接所述控制器。

8.根据权利要求7所述的冷却循环系统，其特征在于：还包括：过滤器，设置于所述双层水箱的出水口至所述X光管的入水口和所述高压发生器的入水口之间的管路上。

9.根据权利要求2所述的冷却循环系统，其特征在于：还包括：分流阀，一端连接所述水泵的出水口，另一端连接所述双层水箱的分流口，所述双层水箱的分流口位于所述上部空间。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的冷却循环系统，其特征在于：所述冷却管路采用金属盘管。