CN109570786A - 用于激光焊接机的冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通过提供一种用于激光焊接机的冷却系统，包括开设有进风窗和排风窗的机箱，装载在机箱内、储存有冷却水、通过输水管输送冷却水至待冷却设备、通过回水管输送经过待冷却设备的冷却水回到自身的储水箱，以及设置在输水管的路径上以促使输水管内的冷却水与空气发生至少两次热交换的降温子系统；储水箱内的冷却水的温度随着工作时长的推移会有所上升，从而降低对循环使用的冷却水的降温效果，降温子系统对自储水箱流出的冷却水再一次冷却，使其满足待冷却设备的冷却要求；从而实现了在工作时长内均能够保持较佳冷却效果的目的；并且本发明提供的技术方案，对自然风的冷却效果进行了有效利用，减少了能耗，具有节能减排的优点。

Description

用于激光焊接机的冷却系统

技术领域

本发明涉及激光焊接领域，尤其涉及一种用于激光焊接机的冷却系统。

背景技术

激光焊接机，又称作激光焊机或镭射焊机，是激光材料加工用的机器。其工作原理是利用高能量的激光脉冲对材料进行微小区域内的局部加热，激光辐射的能量通过热传导向材料的内部扩散，将材料融化后形成特定熔池。激光焊接是一种新型的焊接方式，主要针对薄壁材料、精密零件的焊接，可实现点焊、对接焊、叠焊、密封焊等，深宽比高，焊缝宽度小，热影响区小，变形小，焊缝平整、美观，焊后无需处理或只需简单处理，焊缝质量高，无气孔，可精确控制，聚焦光点小，定位精度高，易实现自动化，因此激光焊接机在很多领域都得到了广泛的应用。

激光焊接装置上的激光焊头是将激光传输出去作用于焊接处的装置重要部件，而由于激光的高温，使得激光焊头在工作时处于过热状态，为保证激光焊头的稳定运行，必须对激光焊头进行降温处理。

目前对激光焊头的降温处理主要由风冷和水冷两种。其中，风冷一般采用冷风喷嘴对激光焊头的表面进行冷风吹拂的方式，但是因冷风吹佛的方式会使加工中的工件的尘屑在车间内四处弥散，影响车间内工作人员的身体健康，所以目前激光焊接设备更倾向于水冷方式。

采用水冷方式给工作中的激光焊头降温，需保持持续的冷水供应，为提高冷水的利用率，现有技术中一般采取循环使用冷却水的方式。用作给激光焊头降温处理后的冷却水称为回水。而回水具有较高的温度，是不能直接作为冷却水二次使用的，必须先进行冷却处理，使回水的温度降低到满足给激光焊头降温的要求的温度。

公布号为CN104121726A的中国专利文献公开了一种风冷式冷水机，整体呈圆柱形，且采用上下结构，包括位于冷水机的上部的风扇支架，固定在风扇支架上端的中心位置的风扇，位于冷水机的中部并固定在风扇支架的下端侧的散热盘管支架，固定在散热盘管支架上的散热盘管，位于冷水机的底部的储水箱，以及集成并固定在风扇支架的上端、位于风扇的周围的电控系统、另外，风扇支架的底端设置有中心孔，储水箱的上端设置有与中心孔螺纹连接的注水口，且在储水箱与风扇支架螺纹连接的内部设置有通过注水口伸入到储水箱内的水泵。

上述技术方案中，散热盘管封闭在由风扇支架和散热盘管支架形成的横向封闭的纵向过风通道内，工作时，位于顶部的风扇向上抽风，使得散热盘管下方的凉风由下上行通过散热盘管的表面，快速带走散热盘管的表面的热量，实现对流经散热盘管内的回水的一次降温；自散热盘管流入储水箱内的回水，与储水箱内的冷却水进行中和，实现二次降温；水泵从储水箱中将冷却水泵出，用于激光焊头的降温处理，回水经散热盘管再次进入储水箱，从而实现冷却水的循环使用。

但是，上述技术方案中储水箱内的冷却水的温度径多次中和后会有所上升，从而降低对回水的冷却效果；甚至可能出现储水箱内的冷却水的温度无法满足用作给激光焊头降温处理的温度的情况。

因此，有必要对现有技术做进一步的改进。

发明内容

本发明提供一种用于激光焊接机的冷却系统，，以解决现有技术中所发现之随着工作时长的增加，冷却效果不佳的技术问题。

本发明第一方案提供：一种用于激光焊接机的冷却系统，包括：

机箱，开设有进风窗和排风窗；

储水箱，装载在所述机箱内并用于冷却水的储存；所述冷却水通过输水管输送至待冷却设备，经过所述待冷却设备的所述冷却水通过回水管流回所述储水箱；

以及，

降温子系统，装载在所述机箱内并与所述输水管连通、用于促使经所述输水管流经自身的所述冷却水与空气发生至少两次热交换以使所述冷却水的温度不超过预设阈值。

实施上述技术方案，储水箱内的冷却水通过输水管输送至待冷却设备，经过待冷却设备并与待冷却设备发生热交换后的冷却水通过回水管再次回到储水箱内，与储水箱内的冷却水中和，实现一次热交换；冷却水通过输水管输送至待冷却设备的过程中，流经降温子系统并在降温子系统的作用下与空气发生至少两次热交换，从而使最终到达待冷却设备的冷却水的温度不超过预设阈值。

上述过程中，在工作初始，储水箱内的冷却水的整体温度较低，此时经回水管流回的冷却水与储水箱内的冷却水发生一次热交换，能够达到较佳的冷却效果；随着时间的推移，储水箱内的冷却水的温度有所上升，经一次热交换后的冷却效果有所下降；通过降温子系统使经由输水管输送的冷却水在输送至待冷却设备之前与空气发生至少两次热交换，从而使到达待冷却设备的冷却水的温度不超过预设阈值，满足待冷却设备所需的冷却要求。

综上所述，本技术方案在整个工作时长内均能够保持较佳的冷却效果，较好地解决了现有技术中随着时间的推移，冷却效果随之下降的问题。

本发明第二方案是在第一方案基础上进一步提供：所述降温子系统包括：

第一降温装置，促使流经自身的所述冷却水与空气发生一次热交换以使所述冷却水的温度降低至第一温度；

第二降温装置，促使流经自身的所述冷却水与空气发生二次热交换以使所述冷却水的温度降低至低于所述第一温度的第二温度，且所述第二温度不超过所述预设阈值；

所述第一降温装置和所述第二降温装置沿所述输水管的路径依次设置。

实施上述技术方案，经回水管流回储水箱内的冷却水与储水箱内的冷却水发生一次热交换后，再次经由输水管自储水箱流向待冷却设备，第一降温装置和第二降温装置在冷却水流经自身时，促使冷却水与空气分别发生一次热交换，从而使最终到达待冷却设备的冷却水的温度不超过预设阈值，满足待冷却设备的冷却要求。

本发明第三方案是在第二方案基础上进一步提供：所述第一降温装置为冷凝器；所述第二降温装置为散热毛细管和风扇的组合。

实施上述技术方案，经由输水管流向待冷却设备的冷却水，流经冷凝器并在冷凝器的作用下与空气发生热交换，实现一次降温；而后流经散热毛细管，在风扇的作用下与空气发生热交换，再次实现降温，从而使最终到达待冷却设备的冷却水的温度不超过预设阈值，满足待冷却设备的冷却要求。

本发明第四方案是在第三方案基础上进一步提供：所述降温子系统还包括设置在所述储水箱和所述冷凝器之间、连通所述输水管的冷热交换器。

实施上述技术方案，自储水箱流出的冷却水首先流经冷热交换器，并在冷热交换器的作用下与空气发生热交换，使得流向冷凝器的冷却水的初始温度较低，从而提高冷凝器的冷却效果。

本发明第五方案是在第三方案基础上进一步提供：所述进风窗开设在所述机箱的两侧，所述排风窗开设在所述机箱的顶部。

实施上述技术方案，冷空气从机箱的两侧的进风窗进入到机箱内，并在降温子系统的作用下与输水管内的冷却水发生热交换后形成热空气，排风窗开设在机箱的顶部有效利用了热空气上行的自然原理，提高了热空气排出机箱的效率，从而加快了机箱内外的空气流通，进一步地提高了散热效果。

本发明第六方案是在第五方案基础上进一步提供：所述风扇装载在所述机箱的排风窗处。

实施上述技术方案，风扇向上抽风，加快了热空气从排风窗排出机箱的速度。

本发明第七方案是在第四方案基础上进一步提供：连通所述储水箱和所述冷热交换器的所述输水管上设置有过滤器。

实施上述技术方案，待冷却设备上的加工件的碎屑会随经由回水管回到储水箱的冷却水回到储水箱，并随冷却水经由输水管流至冷热交换器以及降温子系统，造成冷热交换器及降温子系统内的装置的堵塞；过滤器能够起到阻拦加工件的碎屑的作用，从而起到改善冷热交换器及降温子系统的堵塞现象。

本发明第八方案是在第一三至第七任意一项方案基础上进一步提供：连通所述散热毛细管以将经过所述散热毛细管的冷却水输送至所述待冷却设备的所述输水管上设置有水温计。

实施上述技术方案，对输送到待冷却设备的冷却水的温度进行实时监测。

本发明第九方案是在第八方案基础上进一步提供：所述输水管上设置有流量开关。

实施上述技术方案，待冷却设备在工作状态下，必须保持有持续的冷却水供应，流量开关即起到监测输水管内有无冷却水流通的作用；流量开关可以耦接有报警装置，在监测到输水管内无冷却水流通时，触发报警装置发出告警通知工作人员；流量开关也可以耦接待冷却设备的工作电路，在监测到输水管内无冷却水流通时，直接断开待冷却设备的工作电路。

本发明第十方案是在第九方案基础上进一步提供：连通所述散热毛细管以将经过所述散热毛细管的冷却水输送至所述待冷却设备的所述输水管上还设置有压力感应器。

实施上述技术方案，压力感应器起到监测输水管内的冷却水的水压作用，因在水压不足的情况下，从输水管喷出的冷却水容易出现滴落现象，降低了冷却水的利用率；压力感应器可以耦接有报警装置，在监测到输水管内的冷却水的水压不足时，触发报警装置发出告警通知工作人员。

有益效果：

通过提供一种用于激光焊接机的冷却系统，包括开设有进风窗和排风窗的机箱，装载在机箱内、储存有冷却水、通过输水管输送冷却水至待冷却设备、通过回水管输送经过待冷却设备的冷却水回到自身的储水箱，以及设置在输水管的路径上以促使输水管内的冷却水与空气发生至少两次热交换的降温子系统；储水箱内的冷却水的温度随着工作时长的推移会有所上升，从而降低对循环使用的冷却水的降温效果，降温子系统对自储水箱流出的冷却水再一次进行降温，使其温度不超过预设阈值，满足待冷却设备的冷却要求；从而使用于激光焊接机的冷却系统在工作时长内均能够保持较佳的冷却效果；并且本发明涉及提供的技术方案，有效利用了自然风的冷却效果，减少了能耗，具有节能减排的优点。

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是本发明示例实施例的结构示意图；

图2是本发明示例实施例的内部结构示意图；

图3是图1中细节A的放大图

图4是用于展示本发明示例实施例中的过滤器、流量开关、水温计及压力感应器的安装位置的示意图；

图5是水温计、流量开关、压力感应器与控制板的信号传递逻辑图；

图6是综合报警电路的信号传递逻辑示意图。

附图标记：11、机箱；12、控制板；13、风扇；14、进风窗；15、排风窗；21、输水管；22、回水管；23、储水箱；24、水泵；25、冷热交换器；26、冷凝器；27、散热毛细管；28、固定架；31、进风孔；41、过滤器；42、流量开关；43、水温计；44、压力感应器；51、第一报警电路；52、第二报警电路；53、第三报警电路；54、综合报警电路；61、第一比较子电路；62、第二比较子电路；63、第三比较子电路；64、或逻辑子电路；65、报警子电路。

具体实施方式

在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便于对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好地理解。

下面将结合附图，对本发明实施例的技术方案进行描述。

如图1所示，本发明示例实施例涉及提供一种用于激光焊接机的冷却系统，包括呈矩形并开设有进风窗14和排风窗15的机箱11，如图2所示，装载在机箱11内并用于冷却水的存储的储水箱23，用于自储水箱23输送冷却水至待冷却设备的输水管21，输送经过待冷却设备的冷却水回储水箱23的回水管22，以及装载在机箱11内并连通输水管21、促使经输水管21流经自身的冷却水与空气发生至少两次热交换以使冷却水的温度不超过预设阈值的降温子系统。

具体地，降温子系统包括沿输水管21的路径依次设置的第一降温装置和第二降温装置；第一降温装置促使流经自身的冷却水与空气发生一次热交换以使冷却水的温度降至第一温度，第二降温装置促使流经自身的冷却水与空气发生二次热交换以使冷却水的温度降低至低于第一温度的第二温度，且第二温度不超过预设阈值。

本示例实施例中的第一降温装置为冷凝器26，第二降温装置为散热毛细管27和风扇13的组合。本示例实施例具体地运行过程如下：

储水箱23内的冷却水经输水管21输送至待冷却设备，经过待冷却设备的冷却水经回水管22输送回储水箱23，并与储水箱23内的冷却水发生热交换；储水箱23内的冷却水再次经输水管21向待冷却设备输送，并依次流经冷凝器26和散热毛细管27。其中，冷却水在流经冷凝器26时，在冷凝器26的作用下与空气发生热交换以实现一次降温，冷却水的温度降低至第一温度；尔后初始温度为第一温度的冷却水流经散热毛细管27，并在风扇13的作用下与空气发生热交换以实现二次降温，冷却水的温度降低至第二温度。

更优选地，本示例实施例中，在储水箱23和冷凝器26之间还设置有与输水管21连通的冷热交换器25。冷热交换器25在冷却水自储水箱23流向冷凝器26之前，先对冷却水作降温处理，使得流向冷凝器26的冷却水的初始温度有所降低，从而提高冷凝器26的降温效果。

具体地，本示例实施例中的储水箱23，冷热交换器25，冷凝器26和散热毛细管27在机箱11内的安装位置及安装方式为，储水箱23，冷热交换器25，冷凝器26和散热毛细管27形成上下结构，其中储水箱23位于机箱11的底部，冷热交换器25位于储水箱23的上方，冷凝器26位于冷热交换器25的上方，散热毛细管27位于冷热交换器25的上方。机箱11内焊接有在竖直方向上具有间距的固定架28，冷热交换器25和冷凝器26放置在固定架28上，并通过螺钉与固定架28固定连接。储水箱23直接放置在机箱11的底板上，并通过螺钉与机箱11固定连接。散热毛细管27为刚性的不锈钢管。

另外，本示例实施例中的输水管21对冷却水的输送驱动力来自于装载在机箱11内的水泵24。具体地，水泵24放置在储水箱23的顶部并通过螺钉与储水箱23固定连接，水泵24的进水管通过开设在储水箱23上的进水口伸入储水箱23内，水泵24的出水管与输水管21连通。

另外，本示例实施例中，排风窗15开设有两个，且并排开设在机箱11的顶部，风扇13即安装在机箱11的顶部并覆盖排风窗15。

如图1所示，进风窗14开设在机箱11的两侧，具体地，如图3所示，进风窗14由贯穿机箱11的侧表面开设的进风孔31形成，本示例实施例中的进风孔31形状采用六边形；一方面，六边形的散热孔能够使机箱11的侧表面同时满足具有较大的开孔率和保持较佳的强度的要求；另一方面，六边形的进风孔31还能有效阻止机箱11内部的电磁辐射。

六边形进风孔31起到阻止机箱11内部的电磁辐射的作用的原理是，电磁波与水纹一样，是一圈一圈往外散布的，普通的圆形进风孔31，能够使电磁波顺利挤出机箱11外，而六边形的进风孔31的各条边均能够对电磁波起到一定的阻挡，从而使渗透到机箱11外的电磁波大幅减少。

进风窗14和排风窗15的位置排布有效利用了热空气自身具有的上行特性，即冷空气从机箱11两侧的进风窗14进入到机箱11的内部，并在与冷却水发生热交换后形成热空气，热空气上行，装载在机箱11顶部的风扇13向上抽风，进一步加快热空气的上行速度，从而起到加快机箱11内外的冷热空气流动的作用。

更优选地，如图2所示，散热毛细管27位于近进风窗14的上方位置，从进风窗14进入机箱11内的冷空气在自下向上运动的过程中，与散热毛细管27充分接触，提高散热毛细管27的散热效率。

另外，如图4所示，输水管21上安装有过滤器41，水温计43，流量开关42，以及压力感应器44，其中，过滤器41安装在连通储水箱23和冷热交换器25的输水管21上，水温计43安装在连通散热毛细管27以将经过散热毛细管27的冷却水输送至待冷却设备的输水管21上，流量开关42安装在连通冷凝器26和散热毛细管27的输水管21上，压力感应器44安装在连通散热毛细管27以将经过散热毛细管27的冷却水输送至待冷却设备的输水管21上。

本示例实施例中的冷却水实现了循环使用，而经过待冷却设备经回水管22糊掉储水箱23内的水中带入了待冷却设备上的加工件的碎屑，碎屑会引起冷热交换器25和冷凝器26的堵塞。过滤器41起到了阻挡碎屑进入冷热交换器25和冷凝器26的作用。

如图5所示，本示例实施例中的水温计43，流量开关42和压力感应器44均分别与安装在机箱11上的控制板12电性连接。具体地，水温计43把检测到的冷却水的温度转化为与冷却水的温度相对应的电信号传输给控制板12，流量开关42把检测到的输水管21内的冷却水的流量转化为与冷却水的流量相对应的电信号传输给控制板12，压力感应器44把检测到的输水管21内的冷却水的水压转化为与冷却水的水压相对应的电信号传输给控制板12。控制板12内集成有预置有水温基准信号的第一报警电路51，预置有水流量基准信号的第二报警电路52，以及预置有水压基准信号的第三报警电路53。

其中，水温基准信号对应的冷却水的温度即为预设阈值。

具体地工作过程为，控制板12将接收自水温计43的电信号与水温基准信号比较，并在来自水温计43的电信号高出水温基准信号时触发第一报警电路51发出报警；同理，控制板12将接收自流量开关42的电信号与水流量基准信号比较，并在来自流量开关42的电信号低于水流量基准信号时触发第二报警电路52发出报警；控制板12将接收自压力感应器44的电信号与水压基准信号比较，并在来自压力感应器44的电信号低于水压基准信号时触发第三报警器发出报警。

更优选地，本示例实施例中，第一报警电路51、第二报警电路52和第三报警电路53集成为综合报警电路54。具体地，如图6所示，综合报警电路54包括预置有水温基准信号的第一比较子电路61，预置有水流量基准信号的第二比较子电路62，预置有水压基准信号的第三比较子电路63，输入端同时与第一比较子电路61的输出端、第二比较子电路62的输出端、第三比较子电路63的输出端电性连接的或逻辑子电路64，以及输入端与或逻辑子电路64的输出端电性连接的报警子电路65。

或逻辑子电路64在第一比较子电路61输出对应于接收自水温计43的电信号高出水温基准信号的电信号，或第二比较子电路62输出对应于接收自流量开关42的电信号低于水流量基准信号的电信号，或第三比较子电路63输出对应于接收自压力感应器44的电信号低于水压基准信号的电信号或两者的组合或三者的组合时，均输出触发报警子电路65发出报警的电信号。

本示例实施例中的水温基准信号，水流量基准信号和水压基准信号是基于满足待冷却设备的冷却要求设定的。

另外，冷却水在循环使用的过程中，存在水分的蒸发现象，所以每隔一定的时间间隔需要向储水箱23内添加冷却水。储水箱23上开设有加水口，且在加水口处连通有穿出机箱11外的加水管，添加的冷却水即经由加水管流入储水箱23内。

实施本示例实施例能够达到如下预期效果：

经过待冷却设备的冷却水通过回水管22输送回储水箱23，与储水箱23内储存的冷却水发生热交换，实现了降温；储水箱23内的冷却水被水泵24泵出并输入输水管21，冷却水经由输水管21依次流经冷热交换器25、冷凝器26和散热毛细管27，冷热交换器25、冷凝器26和散热毛细管27分别依次对冷却水进行降温处理，使得从散热毛细管27流向输水管21的冷却水的温度不超过预设阈值；并且实现了在待冷却设备的工作时长内均能保持较佳的冷却效果的功能。

另外，通过水温计43、流量开关42和压力感应器44实现了对输送至待冷却设备的冷却水的温度、流量和压力的监测，使得在待冷却设备的工作时长内保持有持续的满足冷却要求的冷却水有效的被输送到待冷却设备。

另外，申请人通过试验发现，现有技术中一台4.8千瓦的冷水机每小时需用电4.5度以上，本发明示例实施例的每小时用电量在1度左右。因此，本发明示例实施例还具有节约能耗、减少排放的优点。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对发明的保护范围进行限制。显然，所描述的实施例仅仅是本发明部分实施例，而不是全部实施例。基于这些实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明所要保护的范围。尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域普通技术人员依然可以在不冲突的情况下，不作出创造性劳动对本发明各实施例中的特征根据情况相互组合、增删或作其他调整，从而得到不同的、本质未脱离本发明的构思的其他技术方案，这些技术方案也同样属于本发明所要保护的范围。

Claims (10)

1.一种用于激光焊接机的冷却系统，其特征在于，包括：

机箱(11)，开设有进风窗(14)和排风窗(15)；

储水箱(23)，装载在所述机箱(11)内并用于冷却水的储存；所述冷却水通过输水管(21)输送至待冷却设备，经过所述待冷却设备的所述冷却水通过回水管(22)流回所述储水箱(23)；

以及，

降温子系统，装载在所述机箱(11)内并与所述输水管(21)连通、用于促使经所述输水管(21)流经自身的所述冷却水与空气发生至少两次热交换以使所述冷却水的温度不超过预设阈值。

2.如权利要求1所述的用于激光焊接机的冷却系统，其特征在于，所述降温子系统包括：

第一降温装置，促使流经自身的所述冷却水与空气发生一次热交换以使所述冷却水的温度降低至第一温度；

第二降温装置，促使流经自身的所述冷却水与空气发生二次热交换以使所述冷却水的温度降低至低于所述第一温度的第二温度，且所述第二温度不超过所述预设阈值；

所述第一降温装置和所述第二降温装置沿所述输水管(21)的路径依次设置。

3.如权利要求2所述的用于激光焊接机的冷却系统，其特征在于，所述第一降温装置为冷凝器(26)；所述第二降温装置为散热毛细管(27)和风扇(13)的组合。

4.如权利要求3所述的用于激光焊接机的冷却系统，其特征在于，所述降温子系统还包括设置在所述储水箱(23)和所述冷凝器(26)之间、连通所述输水管(21)的冷热交换器(25)。

5.如权利要求3所述的用于激光焊接机的冷却系统，其特征在于，所述进风窗(14)开设在所述机箱(11)的两侧，所述排风窗(15)开设在所述机箱(11)的顶部。

6.如权利要求5所述的用于激光焊接机的冷却系统，其特征在于，所述风扇(13)装载在所述机箱(11)的排风窗(15)处。

7.如权利要求4所述的用于激光焊接机的冷却系统，其特征在于，连通所述储水箱(23)和所述冷热交换器(25)的所述输水管(21)上设置有过滤器(41)。

8.如权利要求3至7任意一项所述的用于激光焊接机的冷却系统，其特征在于，连通所述散热毛细管(27)以将经过所述散热毛细管(27)的冷却水输送至所述待冷却设备的所述输水管(21)上设置有水温计(43)。

9.如权利要求8所述的用于激光焊接机的冷却系统，其特征在于，所述输水管(21)上设置有流量开关(42)。

10.如权利要求9所述的用于激光焊接机的冷却系统，其特征在于，连通所述散热毛细管(27)以将经过所述散热毛细管(27)的冷却水输送至所述待冷却设备的所述输水管(21)上还设置有压力感应器(44)。