CN109894742A - 冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冷却装置，包括：低温冷却系统，包括制冷组件以及均与制冷组件的冷却水出口连通的低温冷却水出路和调温冷却水出路；常温冷却系统，包括常温水箱和常温冷却水出路；其中，调温冷却水出路与常温水箱的进口连通，常温冷却水出路与常温水箱的出口连通。上述冷却装置用于冷却激光机床时，从制冷组件的冷却水出口流出的冷却水分为两路，一路从低温冷却水出路排出，温度较低可用于冷却激光机床主机；另一路从调温冷却水出路流入常温水箱，与常温水箱中的水混合后从常温冷却水出路流出，温度较高可用于冷却激光机床中的镜片，如此便可产生多种不同温度的冷却水，满足激光机床的冷却需求。

Description

冷却装置

技术领域

本发明涉及机床冷却技术领域，特别是涉及冷却装置。

背景技术

随着国内数控机床数量的逐渐增加，与其配套的机床冷却机逐渐国产化，机床冷却机的市场需求也与日俱增。其中，对于激光机床而言，激光机床主体需要的冷却水温度在20-22℃左右，但镜片需要的冷却水温度与常温水的温度相差不大，在28-30℃左右，激光机床主体和镜片需要不同温度的冷却水。

为了满足激光主体和镜片两种不同的冷却水需求，有些机床系统会配套使用两种机床冷却机，但是这样会产生多占用场地、控制及维护设备的问题，不利于机床冷却机的运行管理。而且，一般的机床冷却机出水温度较为单一，单一的低温冷冻水冷激光机床中的镜片时，会导致镜片结露，甚至会损坏镜片，影响激光机床的寿命和工作效率。传统的机床冷却机，无法为激光机床主体和镜片提供不同的冷却温度，无法满足激光机床的冷却需求。

发明内容

基于此，有必要针对传统的机床冷却机无法满足激光机床冷却需求的问题，提供一种可以满足激光机床冷却需求的冷却装置。

一种冷却装置，所述的冷却装置包括：

低温冷却系统，包括制冷组件以及均与所述制冷组件的冷却水出口连通的低温冷却水出路和调温冷却水出路；

常温冷却系统，包括常温水箱和常温冷却水出路；

其中，所述调温冷却水出路与所述常温水箱的进口连通，所述常温冷却水出路与所述常温水箱的出口连通。

上述冷却装置用于冷却激光机床时，从制冷组件的冷却水出口流出的冷却水分为两路，一路从低温冷却水出路排出，温度较低可用于冷却激光机床主机；另一路从调温冷却水出路流入常温水箱，与常温水箱中的水混合后从常温冷却水出路流出，温度较高可用于冷却激光机床中的镜片。也就是说，经过制冷组件产生的冷却水，一路直接排出温度较低，另一路进入常温水箱中与常温水混合，然后从常温水箱中排出温度较高的冷却水，如此便可产生多种不同温度的冷却水，满足激光机床的冷却需求。

在其中一个实施例中，还包括设于所述调温冷却水出路的流量调节组件，所述流量调节组件调节所述调温冷却水出路中冷却水的流量。

在其中一个实施例中，所述流量调节组件包括一级三通阀，所述一级三通阀设于所述低温冷却水出路和所述调温冷却水出路的交叉处，且与所述制冷组件连通；

所述一级三通阀将所述制冷组件中流出的冷却水，按照多种不同的分隔比例分至所述低温冷却水出路和所述常温冷却水出路。

在其中一个实施例中，所述一级三通阀包括一级阀体和可滑动地设于所述一级阀体内的一级阀芯，所述一级阀体上开设有一级入口、第一出口及第二出口，所述一级入口与所述制冷组件连通，所述第一出口与所述低温冷却水出路连通，所述第二出口与所述调温冷却水出路连通；

所述一级阀芯在所述一级阀体内滑动时，所述第一出口的流量和所述第二出口的流量呈反比例变化。

在其中一个实施例中，所述流量调节组件还包括设于所述调温冷却水出路的二级三通阀，所述二级三通阀位于所述一级三通阀与所述常温水箱之间，所述二级三通阀用于将所述调温冷却水出路中的冷却水，按照多种不同的分隔比例分入所述常温水箱和预备水箱。

在其中一个实施例中，所述二级三通阀包括二级阀体和可滑动地设于所述二级阀体内的二级阀芯，所述二级阀体具有二级入口、第三出口及第四出口，所述二级入口与所述一级三通阀连通，所述第三出口和所述第四出口分别与所述常温水箱和预备水箱连通；所述二级阀芯在所述二级阀体内滑动时，所述第三出口的流量与所述第四出口的流量呈反比例变化。

在其中一个实施例中，所述低温冷却系统还包括与所述制冷组件连通的第一进水管路，所述预备水箱设于所述第一进水管路上。

在其中一个实施例中，所述常温冷却系统还包括第一温度检测器和第一控制器，所述第一温度检测器设于所述常温冷却水出路，用于检测所述常温冷却水出路中的第一实际水温，并发送给第一控制器；

所述第一控制器在当前时刻的所述第一实际水温超出第一预设水温范围时，控制所述流量调节组件动作，改变所述调温冷却水出路中低温冷却水的流量，以使下一时刻的所述第一实际水温靠近或进入所述第一预设水温范围。

在其中一个实施例中，所述第一控制器在当前时刻的所述第一实际水温大于所述第一预设水温范围的最大值时，控制所述流量调节组件动作以增大所述调温冷却水出路中冷却水的流量；

所述第一控制器在当前时刻的所述第一实际水温小于所述第一预设水温范围的最小值时，控制所述流量调节组件动作以减小所述调温冷却水出路中冷却水的流量。

在其中一个实施例中，所述第一控制器根据所述当前时刻的第一实际水温，调节所述一级三通阀和/或所述二级三通阀。

在其中一个实施例中，所述制冷组件包括相互首尾连通的压缩机、冷凝器及蒸发器，所述压缩机压缩冷媒，所述冷凝器使压缩后的冷媒与外界空气换热降温，所述蒸发器利用降温后的冷媒对所述低温冷却系统中的水流制冷，所述蒸发器的冷却水出口与所述低温冷却水出路和所述调温冷却水出路均连通。

在其中一个实施例中，所述低温冷却系统还包括第二温度检测器和第二控制器，所述第二温度检测器设于所述低温冷却水出路上，用于检测所述低温冷却水出路中的第二实际水温，并发送至所述第二控制器；

所述第二控制器在当前时刻的所述第二实际水温超出第二预设水温范围时，控制所述压缩机调节压缩频率，以使下一时刻的所述第二实际水温靠近或进入所述第二预设水温范围。

在其中一个实施例中，所述第二控制器在当前时刻的所述第二实际水温大于所述第二预设水温范围的最大值时，控制所述压缩机增大压缩频率；

所述第二控制器在当前时刻的所述第二实际水温小于所述第二预设水温范围的最小值时，控制所述压缩机降低压缩频率。

附图说明

图1为本发明一实施例中冷却装置的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本发明一实施例中，提供一种冷却装置100，可产生至少两种不同水温的冷却水，可对激光机床中的激光机床主体和镜片分别用不同温度的冷却水进行降温，满足激光机床的冷却需求。

冷却装置100包括低温冷却系统10和常温冷却系统30，低温冷却系统10包括制冷组件20以及均与制冷组件20的冷却水出口21连通的低温冷却水出路12和调温冷却水出路14；常温冷却系统30包括常温水箱32和常温冷却水出路33，调温冷却水出路14与常温水箱32的进口连通，常温冷却水出路33与常温水箱32的出口连通。如此，从制冷组件20的冷却水出口21流出的冷却水分为两路，一路从低温冷却水出路12排出，温度较低可用于冷却激光机床主机；另一路从调温冷却水出路14流入常温水箱32，与常温水箱32中的水混合后从常温冷却水出路33流出，温度较高可用于冷却激光机床中的镜片。也就是说，经过制冷组件20产生的冷却水，一路直接排出温度较低，另一路进入常温水箱32中与常温水混合，然后从常温水箱32中排出温度较高的冷却水，如此便可产生多种不同温度的冷却水，满足激光机床的冷却需求。

制冷组件20包括相互首尾连通的压缩机21、冷凝器23及蒸发器25，压缩机21压缩冷媒(氟利昂等)，形成高温高压的冷媒；冷凝器23使压缩后的冷媒与外界空气换热降温，即高温高压的冷媒在冷凝器23中冷凝放热，温度降低；蒸发器25利用降温后的冷媒对低温冷却系统10中的水流制冷，以在蒸发器25中形成冷却水，且蒸发器25的冷却水出口与低温冷却水出路12和调温冷却水出路14均连通，如此冷却水从蒸发器25流出后分为两路流动，分别流向低温冷却水出路12和调温冷却水出路14。

冷却装置100还包括设于调温冷却水出路14的流量调节组件，流量调节组件调节调温冷却水出路14中冷却水的流量，可选择地向常温水箱32中注入不同比例的冷却水，进而可以使常温水箱32中形成多种不同温度的常温冷却水，以满足多种冷却需求。

流量调节组件包括一级三通阀52，一级三通阀52设于低温冷却水出路12和调温冷却水出路14的交叉处，且与制冷组件20连通；一级三通阀52将制冷组件20中流出的冷却水，按照多种不同的分隔比例分至低温冷却水出路12和调温冷却水出路14。其中，分隔比例是指，假设从制冷组件20中流出的冷却水总量为10，那么分隔比例可以为0:10、1:9、2:8、5:5、10:0等，即将总的冷却水分入两条支路时，通过一级三通阀52改变冷却水在两个分支中的流量，两个分支中的流量比即为上述分隔比例。通过调节一级三通阀52改变冷却水的分隔比例，进而改变冷却水分别流入低温冷却水出路12和调温冷却水出路14中的流量。可以理解地，在其他一些实施例中，也可将一级三通阀52替换为其他流量调节件，能够改变调温冷却水出路14中的水流量即可。

具体地，一级三通阀52包括一级阀体和可滑动地设于一级阀体内的一级阀芯，一级阀体上开设有一级入口、第一出口和第二出口，一级入口与制冷组件20连通，第一出口与低温冷却水出路12连通，第二出口与调温冷却水出路14连通；一级阀芯在一级阀体内滑动时，第一出口的流量和第二出口的流量呈反比例变化。冷却水从一级入口流入一级三通阀52后，通过阀芯的分隔进入低温冷却水出路12和调温冷却水出路14中，而调节阀芯的位置时，便可改变冷却水的分隔比例。并且，一级入口的流量等于第一出口和第二出口的流量总和，所以在流入流量不变时，滑动一级阀芯，第一出口和第二出口的流量按照反比例变化，即第一出口的流量增加时第二出口的流量减小，第一出口的流量减小时第二出口的流量增加。

流量调节组件还包括设于调温冷却水出路14的二级三通阀54，二级三通阀54位于一级三通阀52与常温水箱32之间，二级三通阀54用于将调温冷却水出路14中的冷却水，按照多种不同的分隔比例分入常温水箱32和预备水箱16。其中，分隔比例是指，假设从一级三通阀52中流出的冷却水总量为10，那么分隔比例可以为0:10、1:9、2:8、5:5、10:0等，即将从一级三通阀52中流出的冷却水分入两条支路时，通过一级三通阀52改变冷却水在两个分支中的流量，两个分支中的流量比即为上述分隔比例。如此，通过调节二级三通阀54可以改变流入常温水箱32中的冷却水的流量，进而可以改变常温水箱32中的水温。在调节流入常温水箱32中的冷却水流量时，可以调节一级三通阀52及二级三通阀54，提高调节精度。

具体地，二级三通阀54包括二级阀体和可滑动地设于二级阀体内的二级阀芯，二级阀体具有二级入口、第三出口及第四出口，二级入口与一级三通阀52连通，第三出口和第四出口分别与常温水箱32和预备水箱16连通。由一级三通阀52流入调温冷却水出路14中的冷却水从二级入口进入二级三通阀54，然后经过阀芯的分配后分为两路分别流向第三出口和第四出口，进而进入常温水箱32和预备水箱16。并且，第三出口和第四出口的流量总和，等于二级入口的流入流量，二级阀芯在二级阀体内滑动时，第三出口的流量与第四出口的流量呈反比例变化，即二级阀芯滑动时，第三出口的流量增大，第四出口的流量减小；或者第三出口的流量减小，第四出口的流量增大。

低温冷却系统10还包括与制冷组件20连通的第一进水管路11，预备水箱16设于第一进水管路11上。第一进水管路11用于向制冷组件20中通入水流，水流经过制冷组件20制冷后可流入低温冷却水出路12和/或调温冷却水出路14。预备水箱16设于第一进水管路11上，可以提前储水，在制冷时，直接将预备水箱16中的水通入制冷组件20即可。而且，预备水箱16还与二级三通阀54连通，通过二级三通阀54的调节，可以将调温冷却出路中的部分水流分入预备水箱16，以进一步调节调温冷却水出路14中最终流向常温水箱32的水流量。

常温冷却系统30还包括第二进水管路31，第二进水管路31与常温水箱32连通，用于向常温水箱32中输送水流。而且，第一进水管路11和第二进水管路31相互独立，分别具有第一进水口和第二进水口；或者第一进水管路11和第二进水管路31相互连通，两者共用一个总进水口。

常温冷却系统30还包括第一温度检测器和第一控制器，第一温度检测器设于常温冷却水出路33，用于检测常温冷却水出路33中的第一实际水温，并发送给第一控制器；第一控制器在当前时刻的第一实际水温超出第一预设水温范围时，控制流量调节组件动作，改变调温冷却水出路14中低温冷却水的流量，以使下一时刻的第一实际水温靠近或进入第一预设水温范围。通过第一温度检测器检测低温冷却水出路12中的第一实际水温，当第一实际水温不符合冷却需求时，控制器控制流量调节组件动作来改变调温冷却水出路14中的冷却水流量，进而改变流入常温水箱32的冷却水流量，调节常温水箱32中的水温。

具体地，第一控制器在当前时刻的第一实际水温大于第一预设水温范围的最大值时，控制流量调节组件动作以增大调温冷却水出路14中冷却水的流量，让更多的冷却水流入常温水箱32，使常温水箱32中的水温降低，进而使常温冷却水出路33中的第一实际水温降低，达到使下一时刻的第一实际水温靠近或进入第一实际水温范围的目的。

第一控制器在当前时刻的第一实际水温小于第一预设水温范围的最小值时，控制流量调节组件动作以减小调温冷却水路中冷却水的流量，让更少的冷却水流入常温水箱32，使常温水箱32中的水温升高，进而使常温冷却水出路33中的第一实际水温升高，达到使下一时刻的第一实际水温靠近或进入第一实际水温范围的目的。

可选地，控制器实时判断第一实际水温是否位于第一预设温度范围内，及时调节示意实际水温，及时调节第二实际水温，以满足冷却需求。

进一步地，第一控制器根据当前时刻的第一实际水温，调节一级单通阀和/或二级三通阀54。具体地，当第一实际水温大于第一预设水温范围的最大值时，增大一级三通阀52的开度、二级三通阀54的开度不变；或者一级三通阀52的开度不变，减小二级三通阀54的开度；或者增大一级三通发的开度、减小二级三通阀54的开度，让更多的冷却水流入常温水箱32中即可，对于一级三通阀52和二级三通阀54的具体调节方式不做限定。当第一实际水温小于第一预设水温范围的最小值时，减小一级三通发的开度、二级三通发的开度不变；或者一级三通阀52的开度不变、二级三通阀54的开度增大；或者减少一级三通阀52的开度、增大二级三通阀54的开度，让更少的冷却水流入常温水箱32中即可。

低温冷却系统10还包括第二温度检测器和第二控制器，第二温度检测器设于低温冷却水出路12上，用于检测低温冷却水出路12中的第二实际水温，并发送至第二控制器；第二控制器在当前时刻的第二实际水温超出第二预设水温范围时，控制压缩机21调节压缩频率，以使下一时刻的第二实际水温靠近或进入第二预设水温范围。当前时刻的第二实际水温不符合冷却需求时，控制器控制压缩机21增大或降低压缩频率，进而使下一时刻的第二实际水温升高或降低，能够通过调节压缩机21的压缩频率调节第二实际水温，进而使第二实际水温靠近或进入第二实际水温范围，满足冷却需求。

具体地，第二控制器在当前时刻的第二实际水温大于第二预设水温范围的最大值时，控制压缩机21增大压缩频率，以降低下一时刻的第二实际水温，使下一时刻的第二实际水温靠近或进入第二预设水温范围。第二控制器在当前时刻的第二实际水温小于第二预设水温范围的最小值时，控制压缩机21降低压缩频率，以提高下一时刻的第二实际水温，使下一时刻的第二实际水温靠近或进入第二预设水温范围。

可选地，第二控制器实时判断第二实际水温是否位于第二预设水温范围内，及时调节压缩机21的压缩频率，及时调节第二实际水温，以满足冷却需求。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种冷却装置(100)，其特征在于，所述的冷却装置(100)包括：

低温冷却系统(10)，包括制冷组件(20)以及均与所述制冷组件(20)的冷却水出口(21)连通的低温冷却水出路(12)和调温冷却水出路(14)；

常温冷却系统(30)，包括常温水箱(32)和常温冷却水出路(33)；

其中，所述调温冷却水出路(14)与所述常温水箱(32)的进口连通，所述常温冷却水出路(33)与所述常温水箱(32)的出口连通。

2.根据权利要求1所述的冷却装置(100)，其特征在于，还包括设于所述调温冷却水出路(14)的流量调节组件，所述流量调节组件调节所述调温冷却水出路(14)中冷却水的流量。

3.根据权利要求2所述的冷却装置(100)，其特征在于，所述流量调节组件包括一级三通阀(52)，所述一级三通阀(52)设于所述低温冷却水出路(12)和所述调温冷却水出路(14)的交叉处，且与所述制冷组件(20)连通；

所述一级三通阀(52)将所述制冷组件(20)中流出的冷却水，按照多种不同的分隔比例分至所述低温冷却水出路(12)和所述常温冷却水出路(33)。

4.根据权利要求3所述的冷却装置(100)，其特征在于，所述一级三通阀(52)包括一级阀体和可滑动地设于所述一级阀体内的一级阀芯，所述一级阀体上开设有一级入口、第一出口及第二出口，所述一级入口与所述制冷组件(20)连通，所述第一出口与所述低温冷却水出路(12)连通，所述第二出口与所述调温冷却水出路(14)连通；

所述一级阀芯在所述一级阀体内滑动时，所述第一出口的流量和所述第二出口的流量呈反比例变化。

5.根据权利要求3所述的冷却装置(100)，其特征在于，所述流量调节组件还包括设于所述调温冷却水出路(14)的二级三通阀(54)，所述二级三通阀(54)位于所述一级三通阀(52)与所述常温水箱(32)之间，所述二级三通阀(54)用于将所述调温冷却水出路(14)中的冷却水，按照多种不同的分隔比例分入所述常温水箱(32)和预备水箱(16)。

6.根据权利要求5所述的冷却装置(100)，其特征在于，所述二级三通阀(54)包括二级阀体和可滑动地设于所述二级阀体内的二级阀芯，所述二级阀体具有二级入口、第三出口及第四出口，所述二级入口与所述一级三通阀(52)连通，所述第三出口和所述第四出口分别与所述常温水箱(32)和预备水箱(16)连通；所述二级阀芯在所述二级阀体内滑动时，所述第三出口的流量与所述第四出口的流量呈反比例变化。

7.根据权利要求5所述的冷却装置(100)，其特征在于，所述低温冷却系统(10)还包括与所述制冷组件(20)连通的第一进水管路(11)，所述预备水箱(16)设于所述第一进水管路(11)上。

8.根据权利要求5所述的冷却装置(100)，其特征在于，所述常温冷却系统(30)还包括第一温度检测器和第一控制器，所述第一温度检测器设于所述常温冷却水出路(33)，用于检测所述常温冷却水出路(33)中的第一实际水温，并发送给第一控制器；

所述第一控制器在当前时刻的所述第一实际水温超出第一预设水温范围时，控制所述流量调节组件动作，改变所述调温冷却水出路(14)中低温冷却水的流量，以使下一时刻的所述第一实际水温靠近或进入所述第一预设水温范围。

9.根据权利要求8所述的冷却装置(100)，其特征在于，所述第一控制器在当前时刻的所述第一实际水温大于所述第一预设水温范围的最大值时，控制所述流量调节组件动作以增大所述调温冷却水出路(14)中冷却水的流量；

所述第一控制器在当前时刻的所述第一实际水温小于所述第一预设水温范围的最小值时，控制所述流量调节组件动作以减小所述调温冷却水出路(14)中冷却水的流量。

10.根据权利要求8所述的冷却装置(100)，其特征在于，所述第一控制器根据所述当前时刻的第一实际水温，调节所述一级三通阀(52)和/或所述二级三通阀(54)。

11.根据权利要求1-10任意一项所述的冷却装置(100)，其特征在于，所述制冷组件(20)包括相互首尾连通的压缩机(21)、冷凝器(23)及蒸发器(25)，所述压缩机(21)压缩冷媒，所述冷凝器(23)使压缩后的冷媒与外界空气换热降温，所述蒸发器(25)利用降温后的冷媒对所述低温冷却系统(10)中的水流制冷，所述蒸发器(25)的冷却水出口与所述低温冷却水出路(12)和所述调温冷却水出路(14)均连通。

12.根据权利要求11所述的冷却装置(100)，其特征在于，所述低温冷却系统(10)还包括第二温度检测器和第二控制器，所述第二温度检测器设于所述低温冷却水出路(12)上，用于检测所述低温冷却水出路(12)中的第二实际水温，并发送至所述第二控制器；

所述第二控制器在当前时刻的所述第二实际水温超出第二预设水温范围时，控制所述压缩机(21)调节压缩频率，以使下一时刻的所述第二实际水温靠近或进入所述第二预设水温范围。

13.根据权利要求12所述的冷却装置(100)，其特征在于，所述第二控制器在当前时刻的所述第二实际水温大于所述第二预设水温范围的最大值时，控制所述压缩机(21)增大压缩频率；

所述第二控制器在当前时刻的所述第二实际水温小于所述第二预设水温范围的最小值时，控制所述压缩机(21)降低压缩频率。