CN108987006B - 一种耐海水腐蚀的船舶电阻片水冷方法及绝缘水冷电阻器 - Google Patents

Abstract

一种耐海水腐蚀的船舶电阻片水冷方法及绝缘水冷电阻器，电阻片的一面或两面贴装耐腐蚀和高导热的绝缘水冷散热器，并让海水通过绝缘水冷散热器腔体，海水从绝缘水冷散热器的一端流入，从另一端流出；使得电阻片的热量通过绝缘水冷散热器传递到绝缘水冷散热器内的冷却海水，再由冷却海水以流动的形式带走电阻片的热量，达到高效散热的目的；所述的绝缘水冷散热器包括绝缘水冷散热器壳体、进水嘴和出水嘴；绝缘水冷散热器壳体由绝缘且耐腐蚀和高导热的材料制作，进水嘴和出水嘴分别安装在上下两体绝缘水冷散热器壳体海水循环流通的流道入口和出口。绝缘水冷散热器既具有高导热性能，同时又具有绝缘性好，耐腐蚀的特性，可以直接利用海水进行冷却。

Description

一种耐海水腐蚀的船舶电阻片水冷方法及绝缘水冷电阻器

技术领域

本发明涉及到一种电阻器的冷却散热方法及装置，尤其是指一种用于海上作业船舶的电阻片的水冷散热方法及绝缘水冷散热器，该种水冷散热方法及绝缘水冷散热器可以直接利用海水进行冷却；属于冷却散热技术领域。

背景技术：

随着现代工业技术的不断更新，在船舶上应用现代技术进行作业的创新也越来越多，许多现代电子控制技术都被陆续搬上了远洋的船舶中；但是随著这些电控技术的上船，对于这些电控技术的器件发热如何冷却，成为了现在需要认真解决的问题，由于船舶是在海上行走，不像在陆地，可以利用地面的冷却水来对发热器件进行冷却，而海上只有可以利用的海水，可是海水成分相当复杂，并具有很强的腐蚀性，如何利用海水来进行电控器件的冷却成为了当今的热门研究课题。

其中，电阻器是电控中一种常用的电控器件，电阻器简称电阻（resistor，通常用“R”表示）是所有电子电路中使用最多的元件。电阻的主要物理特征是变电能为热能，也可说它是一个耗能元件，电流经过它就产生内能。电阻在电路中通常起分压分流的作用，对信号来说，交流与直流信号都可以通过电阻。由于船舶的空间有限，现在船舶对电控产品要求体积越来越小，效率越来越高，电阻亦是如此；但是电控产品越小，散热的难度越大，在小体积稿热值的电阻器散热时，采用自然风冷电阻效率低，完全达不到要求；采取强迫风冷需要风机，电阻功率越大，冷却风机越大，风机消耗的能量也越多，噪声也越大，而水冷电阻很好的解决了这些问题；可是在海上运行的船舶想用淡水对电阻器进行冷却，没有水源，只有想法利用海水进行水冷，可是海水不同于普通的地面淡水，海水具有很强的腐蚀性，采用一般的材料很容易被腐蚀坏，而且海水具有很强的导电性，直接用海水进行冷却，容易出现海水电腐蚀现象，因此如何利用海水进行水冷，很有必要对此加以研究。

通过专利检索没发现有与本发明相同技术的专利文献报道，与本发明有一定关系的专利主要有以下几个：

1、专利号为CN201621478278.0，名称为“一种带有水冷通道的直接敷铜陶瓷基板”，申请人为：南京中江新材料科技有限公司的实用新型专利，该专利公开了一种带有水冷通道的直接敷铜陶瓷基板。其包括纯铜板，所述纯铜板的一侧表面内凹设置有液体冷却通道，所述液体冷却通道的深度小于所述纯铜板的厚度；所述纯铜板的另一侧表面或端面上开设有与所述液体冷却通道分别相连通的液体进口和液体出口；所述纯铜板位于所述液体冷却通道侧的表面形成有氧化面层；所述纯铜板的氧化面层与陶瓷板一侧面烧结，所述陶瓷板的另一侧面烧结铜片。

2、专利号为CN201621469440.2，名称为“一种水冷散热式电阻器”，申请人为：东莞市慧芯电子科技有限公司的实用新型专利，该专利公开了一种水冷散热式电阻器，包括导管、盘管、电阻芯和底板，所述盘管的进水端与导管之间通过管套密封连接，所述盘管通过支撑架固定在仪器体的底板上，且盘管的上端与安装板固定连接，所述电阻芯的两端穿过安装柱和仪器体的两侧壁，且仪器体壁体两侧的电阻芯上分别安装有一个紧固螺栓，所述电阻芯的两端均设置有接线孔，所述仪器体底板的外侧面上设置有散热窗和支撑腿，且散热窗设置在支撑腿的内侧。本实用新型通过盘管内流动的水为装置进行散热，可快速的为装置进行散热，且盘管下端的底板上设置有散热窗，进一步的提高装置的散热性能。

3、专利号为CN200810123317.9， 名称为“新型一体式水冷散热晶闸管陶瓷外壳”，申请人为：江阴市赛英电子有限公司的发明专利，该专利公开了一种一体式水冷散热晶闸管陶瓷外壳，包括底座和管盖，底座包括阳极法兰、瓷环、阳极密封环和阳极电极，管盖包括阴极法兰和阴极电极，在阳极电极的下端面设置有阳极散热柱和阳极围壁，在阳极围壁上连接有阳极冷却进水管、阳极冷却出水管和阳极挡水板，在阳极电极下方同心焊接有一阳极盖板；在阴极电极的上端面中间凸出设置有若干个阴极散热柱，在阴极电极的上端面外围凸出设置有一阴极围壁，在阴极围壁上连接有阴极冷却进水管和阴极冷却出水管，在阴极围壁的内壁面径向设置有一阴极挡水板。

通过对上述这些专利的仔细分析，这些专利虽然都涉及到电控器件的散热，也提出了一些改进技术方案，但通过仔细分析，所提出的这些专利都完全没有考虑如何利用海水进行船舶电控器件散热的问题，所以有关船舶电阻器利用海水散热仍有待进一步加以研究。

发明内容

本发明的目的在于针对现有船舶电阻器不能利用海水进行散热的问题，提出一种新型的船舶电阻器利用海水进行散热的方法及装置，该种利用海水进行散热的方法及装置可以有效利用海水对电阻器进行冷却，满足海水运行船舶的电阻器水冷散热的使用需求。

为了达到这一目的，本发明提供了一种耐海水腐蚀的船舶电阻片水冷方法，其特征在于：在电阻片的一面或两面贴装耐腐蚀和高导热的绝缘水冷散热器，并让海水通过绝缘水冷散热器腔体，海水从绝缘水冷散热器的一端流入，从另一端流出；使得电阻片的热量通过绝缘水冷散热器传递到绝缘水冷散热器内的冷却海水，再由冷却海水以流动的形式带走电阻片的热量，达到高效散热的目的。

进一步地，所述的在电阻片的一面或两面贴装耐腐蚀和高导热的绝缘水冷散热器是在电阻片的一面或两面通过高温导热胶贴装陶瓷材料制作的绝缘水冷散热器壳体，使得绝缘水冷散热器外壳整体为绝缘体，避免绝缘水冷散热器内流动的海水与电阻片形成电回路，造成海水对器件的腐蚀加剧。

进一步地，所述的陶瓷材料制作的绝缘水冷散热器壳体是指采用耐海水腐蚀的功能陶瓷制作绝缘水冷散热器壳体。

进一步地，所述的功能陶瓷包括硼化钛陶瓷、氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷和氮化铝陶瓷。

进一步地，所述的让海水通过绝缘水冷散热器体内是在绝缘水冷散热器壳体设有根据电阻片热量分布所设定的冷却散热流道，以保证能很好地将电阻片的热量均匀地通过绝缘水冷散热器带走；在绝缘水冷散热器壳体上通过高温胶安装有，通过进水嘴和出水嘴与循环水道连接。

一种实现上述耐海水腐蚀的船舶电阻片水冷方法的绝缘水冷散热器，包括电阻片，在电阻片的一面或两面贴装有绝缘水冷散热器，所述的绝缘水冷散热器包括绝缘水冷散热器壳体、进水嘴和出水嘴；绝缘水冷散热器壳体由绝缘且耐腐蚀和高导热的材料制作，采用上下两体组合结构，在上下两体绝缘水冷散热器壳体内分别有海水循环流通的流道，上下两体合起来形成带海水流道的绝缘水冷散热器；进水嘴和出水嘴分别安装在上下两体绝缘水冷散热器壳体海水循环流通的流道入口和出口。

进一步地，所述的上下两体绝缘水冷散热器壳体结合面之间设有耐热密封胶，通过耐热密封胶将上下两体绝缘水冷散热器壳体合起来形成整体的绝缘水冷散热器。

进一步地，所述的进水嘴和出水嘴设置在绝缘水冷散热器壳体海水流道的入口和出口，并通过耐热密封胶密封固定。

进一步地，所述的进水嘴和出水嘴上分别设有卡环，在上下两体绝缘水冷散热器壳体的出水口和进水口位置分别设有安装进水嘴和出水嘴的卡槽；安装时进水嘴和出水嘴上的卡环分别卡在上下两体绝缘水冷散热器壳体的的卡槽内，形成卡扣定位，再通过耐热密封胶密封固定。

进一步地，所述的流道为环形流道，从入口进去，出口出来；内部的流道形式为任意一种环形结构的紊流流道。

本发明的优点在于：

所述的绝缘水冷散热器由绝缘且耐腐蚀和高导热的材料制作，采用两体组合结构，组合形成带有内腔流道的绝缘水冷散热器；绝缘水冷散热器既具有高导热性能，同时又具有绝缘性好，耐腐蚀的特性，可以直接利用海水进行冷却。有着如下一些优点：

1、能够用于船舶行业，耐腐蚀性好，并且电阻能够直接用海水冷却；

2、高绝缘，水电分离，能够在几千伏高压电上工作；

3、导热性能好，电阻发的热能够很好的通过冷却介质带走；

4、通过叠加的方式，使得组件整体体积更小，布置方式更加灵活，集成性能好；

5、散热功率大，可以满足各种需求

6、电阻在绝缘散热器中间，水直接冷却绝缘散热器，实现了水电分离，安全性高，可靠性好；

7、绝缘散热器用的是特种陶瓷，陶瓷耐腐蚀性很高，可以耐海水腐蚀；

8、结构方面，可以实现多个产品并联组装，集成程度很高。

附图说明

图1是本发明的一个实施例总体结构示意图；

图2是图1的分解示意图；

图3是绝缘水冷散热器的分解示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来进一步阐述本发明。

实施例一

通过附图1可以看出，本发明涉及一种耐海水腐蚀的船舶电阻片水冷方法的绝缘水冷电阻器，包括电阻片1，在电阻片1的一面或两面贴装有绝缘水冷散热器2，所述的绝缘水冷散热器2包括绝缘水冷散热器壳体3、进水嘴4和出水嘴5；绝缘水冷散热器壳体3由绝缘且耐腐蚀和高导热的氮化铝陶瓷材料制作，采用上下两体组合结构，在上下两体绝缘水冷散热器壳体内分别有海水循环流通的流道6，上下两体绝缘水冷散热器壳体合起来形成带海水流道的绝缘水冷散热器2；进水嘴4和出水嘴5分别安装在上下两体绝缘水冷散热器壳体海水循环流通的流道入口7和出口8。

所述的上下两体绝缘水冷散热器壳体3结合面之间设有耐热密封胶11，通过耐热密封胶11将上下两体绝缘水冷散热器壳体合起来形成整体的绝缘水冷散热器2。

所述的进水嘴4和出水嘴5设置在绝缘水冷散热器壳体3海水流道的入口7和出口8的位置，并通过耐热密封胶密封固定。

所述的进水嘴4和出水嘴5上分别设有卡环9，在上下两体绝缘水冷散热器壳体的出水口和进水口位置分别设有安装进水嘴和出水嘴的卡槽10；安装时进水嘴和出水嘴上的卡环分别卡在上下两体绝缘水冷散热器壳体的的卡槽内，形成卡扣定位，再通过耐热密封胶密封固定。

所述的流道为S形的环形流道，从入口进去，出口出来；内部的流道形式为S形的环形结构的紊流流道，在流道内设有紊流装置，防止海水结垢。

所述的紊流装置为紊流齿，在流道的内壁上采取不等分布设有紊流齿，通过紊流齿形成紊流，以防海水在内壁形成结垢，同时增加散热的均匀性。

所述的陶瓷材料制作的绝缘水冷散热器壳体是指采用耐海水腐蚀的功能陶瓷制作绝缘水冷散热器壳体。

所述的功能陶瓷包括硼化钛陶瓷、氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷和氮化铝陶瓷。

实施例二

实施例二的原理与实施例一是一样的，只是所采用的材料和水流流道有所不同，为绝缘水冷电阻器，包括电阻片，在电阻片的一面或两面贴装有绝缘水冷散热器，所述的绝缘水冷散热器包括绝缘水冷散热器壳体、进水嘴和出水嘴；绝缘水冷散热器壳体由绝缘且耐腐蚀和高导热的氧化铝陶瓷或氧化铝-氧化锆复合陶瓷材料制作，采用上下两体组合结构，在上下两体绝缘水冷散热器壳体内分别有海水循环流通的流道，上下两体绝缘水冷散热器壳体合起来形成带海水流道的绝缘水冷散热器；进水嘴和出水嘴分别安装在上下两体绝缘水冷散热器壳体海水循环流通的流道入口和出口。

所述的上下两体绝缘水冷散热器壳体结合面之间设有耐热密封胶，通过耐热密封胶将上下两体绝缘水冷散热器壳体合起来形成整体的绝缘水冷散热器。

所述的进水嘴和出水嘴设置在绝缘水冷散热器壳体海水流道的入口和出口，并通过耐热密封胶密封固定。

所述的进水嘴和出水嘴上分别设有卡环，在上下两体绝缘水冷散热器壳体的出水口和进水口位置分别设有安装进水嘴和出水嘴的卡槽；安装时进水嘴和出水嘴上的卡环分别卡在上下两体绝缘水冷散热器壳体的的卡槽内，形成卡扣定位，再通过耐热密封胶密封固定。

所述的流道为回形流道，从入口进去，出口出来；内部的流道形式为一种类似回字环形结构的紊流流道，在流道壁上设置有紊流齿。

上述所列实施例，只是结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

通过上述实施例的描述，可以得知，本发明还涉及一种耐海水腐蚀的船舶电阻片水冷方法，其特征在于：在电阻片的一面或两面贴装耐腐蚀和高导热的绝缘水冷散热器，并让海水通过绝缘水冷散热器体内，海水从绝缘水冷散热器的一端流入，从另一端流出；使得电阻片的热量通过绝缘水冷散热器传递到绝缘水冷散热器内的冷却海水，再由冷却海水以流动的形式带走电阻片的热量，达到高效散热的目的。

进一步地，所述的在电阻片的一面或两面贴装耐腐蚀和高导热的绝缘水冷散热器是在电阻片的一面或两面通过高温导热胶贴装陶瓷材料制作的绝缘水冷散热器壳体，使得绝缘水冷散热器外壳整体为绝缘体，避免绝缘水冷散热器内流动的海水与电阻片形成电回路，造成海水对器件的腐蚀加剧。

进一步地，所述的陶瓷材料制作的绝缘水冷散热器壳体是指采用耐海水腐蚀的功能陶瓷制作绝缘水冷散热器壳体。

进一步地，所述的功能陶瓷包括硼化钛陶瓷、氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷和氮化铝陶瓷。

进一步地，所述的让海水通过绝缘水冷散热器体内是在绝缘水冷散热器壳体设有根据电阻片热量分布所设定的冷却散热流道，以保证能很好地将电阻片的热量均匀地通过绝缘水冷散热器带走；在绝缘水冷散热器壳体上通过高温胶安装有，通过进水嘴和出水嘴与循环水道连接。

本发明的优点在于：

所述的绝缘水冷散热器由绝缘且耐腐蚀和高导热的材料制作，采用两体组合结构，组合形成带有内腔流道的绝缘水冷散热器；绝缘水冷散热器既具有高导热性能，同时又具有绝缘性好，耐腐蚀的特性，可以直接利用海水进行冷却。有着如下一些优点：

1、能够用于船舶行业，耐腐蚀性好，并且电阻能够直接用海水冷却；

2、高绝缘，水电分离，能够在几千伏高压电上工作；

3、导热性能好，电阻发的热能够很好的通过冷却介质带走；

4、通过叠加的方式，使得组件整体体积更小，布置方式更加灵活，集成性能好；

5、散热功率大，可以满足各种需求

6、电阻在绝缘散热器中间，水直接冷却绝缘散热器，实现了水电分离，所以电阻片温降速度可以提高许多；

7、绝缘散热器用的是特种陶瓷，陶瓷耐腐蚀性很高，可以耐海水腐蚀；

结构方面，可以实现多个产品并联组装，集成程度很高。

Claims (7)

1.一种耐海水腐蚀的船舶电阻片水冷方法，其特征在于：在电阻片的两面贴装耐腐蚀和高导热的绝缘水冷散热器，并让海水通过绝缘水冷散热器体内，海水从绝缘水冷散热器的一端流入，从另一端流出；电阻片在绝缘水冷散热器中间，水直接冷却绝缘水冷散热器，实现了水电分离，使得电阻片的热量通过绝缘水冷散热器传递到绝缘水冷散热器内的冷却海水，再由冷却海水以流动的形式带走电阻片的热量，达到高效散热的目的；所述的在电阻片的两面贴装耐腐蚀和高导热的绝缘水冷散热器是在电阻片的两面通过高温导热胶贴装陶瓷材料制作的绝缘水冷散热器壳体，使得绝缘水冷散热器外壳整体为绝缘体，避免绝缘水冷散热器内流动的海水与电阻片直接接触，造成海水对器件的腐蚀；所述的陶瓷材料制作的绝缘水冷散热器壳体是指采用耐海水腐蚀的功能陶瓷制作绝缘水冷散热器壳体。

2.如权利要求1所述的耐海水腐蚀的船舶电阻片水冷方法，其特征在于：所述的功能陶瓷包括硼化钛陶瓷、氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷和氮化铝陶瓷。

3.如权利要求1所述的耐海水腐蚀的船舶电阻片水冷方法，其特征在于：所述的让海水通过绝缘水冷散热器体内是在绝缘水冷散热器壳体设有根据电阻片热量分布所设定的冷却散热流道，以保证能很好地将电阻片的热量均匀地通过绝缘水冷散热器带走；在绝缘水冷散热器壳体上通过高温胶安装有，通过进水嘴和出水嘴与循环水道连接。

4.一种实现权利要求1所述耐海水腐蚀的船舶电阻片水冷方法的绝缘水冷电阻器，包括电阻片，其特征在于：在电阻片的两面贴装有绝缘水冷散热器，电阻片在绝缘水冷散热器中间，水直接冷却绝缘水冷散热器，实现了水电分离；所述的绝缘水冷散热器包括绝缘水冷散热器壳体、进水嘴和出水嘴；绝缘水冷散热器壳体由绝缘且耐腐蚀和高导热的陶瓷材料制作，采用上下两体组合结构，在上下两体绝缘水冷散热器壳体内分别有海水循环流通的流道，上下两体合起来形成带海水流道的绝缘水冷散热器；进水嘴和出水嘴分别安装在上下两体绝缘水冷散热器壳体海水循环流通的流道入口和出口；所述的上下两体绝缘水冷散热器壳体结合面之间设有耐热密封胶，通过耐热密封胶将上下两体绝缘水冷散热器壳体合起来形成整体的绝缘水冷散热器。

5.如权利要求4所述耐海水腐蚀的船舶电阻片水冷方法的绝缘水冷电阻器，其特征在于：所述的进水嘴和出水嘴设置在绝缘水冷散热器壳体海水流道的入口和出口，并通过耐热密封胶密封固定。

6.如权利要求4所述耐海水腐蚀的船舶电阻片水冷方法的绝缘水冷电阻器，其特征在于：所述的进水嘴和出水嘴上分别设有卡环，在上下两体绝缘水冷散热器壳体的出水口和进水口位置分别设有安装进水嘴和出水嘴的卡槽；安装时进水嘴和出水嘴上的卡环分别卡在上下两体绝缘水冷散热器壳体的的卡槽内，形成卡扣定位，再通过耐热密封胶密封固定。

7.如权利要求4所述耐海水腐蚀的船舶电阻片水冷方法的绝缘水冷电阻器，其特征在于：所述的流道为环形流道，从入口进去，出口出来；内部的流道形式为任意一种环形结构的紊流流道。

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