CN109920651A - 一种超级电容水冷系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种超级电容水冷系统，包括依次设置的进水分水模块、主冷却模块以及集水出水模块，所述主冷却模块包括主水道单体以及至少一组主冷却单体，进水分水模块、集水出水模块、主冷却单体以及主水道单体内部均设有过水通道；主水道单体内部过水通道的两端分别连通所述进水分水模块的内部过水通道以及集水出水模块内部的过水通道，主冷却单体设置在主水道单体上，且主冷却单体内部过水通道的两端均与主水道单体内部的过水通道连通，用于实现冷却介质在主水道单体和主冷却单体间的来回流动。本发明的水冷系统整体的结构精简，采用模块化设计，将超级电容的散热方式由传统的风冷方式换成紧贴超级电容的水冷方式散热效率更高。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通装备部件冷却技术领域，具体涉及一种超级电容水冷系统。
背景技术
随着轨道交通行业的快速发展，对高速动车组的集成性、可靠性提出了极高的要求，车辆部件向小型化和轻量化发展，整个装置的功率损耗也急剧增大，所引起的散热问题日益突出。例如针对超级电容的散热冷却，传统的方式是采用风冷，但是由于车辆部件整体向小型化、轻量化方向发展导致车体内部留给散热装置的空间减小以及器件的发热功率越来越大，传统的风冷方式无法满足散热要求，而现有的水冷装置由于体积过大也无法再狭小的空间内部进行安装。
因此，研发高效、轻型的冷却系统已成为当前技术发展的趋势，如何设计出满足未来发展要求的冷却系统已成为国内外冷却系统研究中的热点与难点之一。
综上所述，急需一种超级电容水冷系统以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种超级电容水冷系统，具体技术方案如下：
一种超级电容水冷系统，包括依次设置的进水分水模块、主冷却模块以及集水出水模块，所述主冷却模块包括主水道单体以及至少一组主冷却单体，所述进水分水模块、集水出水模块、主冷却单体以及主水道单体内部均设有过水通道；所述主水道单体内部过水通道的两端分别连通所述进水分水模块的内部过水通道以及集水出水模块内部的过水通道，所述主冷却单体设置在主水道单体上，且主冷却单体内部过水通道的两端均与主水道单体内部的过水通道连通，用于实现冷却介质在主水道单体和主冷却单体间的来回流动。
以上技术方案中优选的，所述主水道单体内部的过水通道包括第一底部水道以及第二底部水道，所述主冷却单体内部过水通道的两端分别与第一底部水道、第二底部水道连通，冷却介质经进水分水模块进入主水道单体后依次经过第一底部水道、主冷却单体、第二底部水道以及集水出水模块。
以上技术方案中优选的，所述主水道单体上设有两条第一底部水道，且两条第一底部水道分别位于第二底部水道的两侧，在第二底部水道和每条第一底部水道之间均设有主冷却单体，多组所述主冷却单体相对于第二底部水道对称设置或错位设置。
以上技术方案中优选的，所述主冷却单体包括侧面集水装置、第二微通道板、顶部集水装置、第三微通道板以及底部集水装置，所述第二微通道板和第三微通道板均竖直设置且二者间位置垂直，在第二微通道板和第三微通道板的顶端设有用于连通二者的顶部集水装置以实现冷却介质在第二微通道板和第三微通道板间的流动，在所述第二微通道板的底端设有用于连通第一底部水道和第二微通道板的侧面集水装置，在所述第三微通道板的底端设有用于连通第二底部水道和第三微通道板的底部集水装置。
以上技术方案中优选的，所述第一底部水道上设有出水口，所述侧面集水装置上设有进水口，所述侧面集水装置设置于第一底部水道上实现出水口和进水口连通。
以上技术方案中优选的，所述侧面集水装置和第一底部水道之间设有密封垫。
以上技术方案中优选的，所述第一底部水道和第二底部水道上均设有第一卡槽，所述底部集水装置通过第一卡槽安装在主水道单体上，所述底部集水装置与第二底部水道之间通过第三连接水管连通。
以上技术方案中优选的，所述进水分水模块包括分水装置本体以及进水接头，所述进水接头设置于分水装置本体上且与分水装置本体内部的过水通道连通；
所述集水出水模块包括出水装置本体以及出水接头，所述出水接头设置于出水装置本体上且与出水装置本体内部的过水通道连通；
所述进水分水模块和集水出水模块相对设置在主水道单体的两端，所述分水装置本体与主水道单体之间以及出水装置本体与主水道单体之间均通过第二连接水管连通。
以上技术方案中优选的，还包括用于实现分水装置本体和出水装置本体间固定连接的连接杆。
以上技术方案中优选的，还包括设置在所述进水分水模块和集水出水模块之间的中间冷却模块，所述中间冷却模块与主冷却单体构成用于放置超级电容的腔体，所述中间冷却模块包括第一连接水管、中间集水装置以及至少一件第一微通道板，所述中间集水装置、第一微通道板内部均设有过水通道，所述中间集水装置设置在第一微通道板的两端且两者之间相互连通，两个中间集水装置上均设置有第一连接水管并通过第一连接水管实现中间冷却模块与进水分水模块以及集水出水模块间的连通。
应用本发明的技术方案，具有以下有益效果：
(1)本发明的超级电容水冷系统包括进水分水模块、主冷却模块以及集水出水模块，所述主冷却模块包括主水道单体以及至少一组主冷却单体，所述进水分水模块、集水出水模块、主冷却单体以及主水道单体内部均设有过水通道。本发明的水冷系统整体的结构精简，采用模块化设计，便于安装，同时可以减小对安装空间的要求，可以适应现有列车上的超级电容散热要求；将超级电容的散热方式由传统的风冷方式换成紧贴超级电容的水冷方式散热效率更高，提高了超级电容的散热效率和工作性能。
(2)本发明的超级电容水冷系统主水道单体上设有两条第一底部水道，两条第一底部水道与第二底部水道平行设置且分别设置在第二底部水道的两侧，所述主冷却单体对称或错位设置在所述主水道单体上，一条第一底部水道与第二底部水道之间以及另一条第一底部水道与第二底部水道之间均设有主冷却单体。多组主冷却单体采用对称或错位的方式设置在主水道单体上，将散热空间的利用率最大化，将超级电容与主冷却单体贴合即可实现散热。
(3)本发明的水冷系统各模块之间采用连接水管(以及快速接头)进行连接，拆卸简单，便于后期对各模块进行维修和更换。
(4)本发明的水冷系统在侧面集水装置和第一底部水道之间设置密封垫，可以提升水冷系统的密封性，设置密封垫之后侧面集水装置和第一底部水道两者采用直接贴合然后用螺栓进行紧固即可实现安装，同时方便后期的拆卸维护。
(5)本发明的水冷系统设有连接杆，所述连接杆设置于主冷却单体的上方用于连接分水装置本体和出水装置本体，连接杆可以增加水冷系统的结构稳定性。
(6)本发明的水冷系统还包括中间冷却模块，中间冷却模块与主冷却单体构成放置超级电容的腔体，设置主冷却模块可以实现中间冷却模块和主冷却单体将超级电容的四周进行贴紧，提高对超级电容的散热效率；主冷却单体采用对称或错位设置，中间冷却模块设置在对称设置的主冷却单体中间，中间冷却模块可以实现对两侧的超级电容进行散热，提高空间利用率，大大提升散热效率。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明实施例1的整体结构示意图；
图2是图1中中间冷却模块的结构示意图；
图3是图1中主冷却模块的(只示意了一组主冷却单体)结构示意图；
图4是图3中主水道单体与侧面集水装置的断面示意图；
其中，1、进水分水模块，1.1、进水接头，2、中间冷却模块，2.1、第一连接水管，2.2、中间集水装置，2.3、第一微通道板，3、主冷却模块，3.1、第一底部水道，3.2、第三连接水管，3.3、侧面集水装置，3.4、第二微通道板，3.5、顶部集水装置，3.6、第三微通道板，3.7、底部集水装置，3.8、第二底部水道，3.9、第一卡槽，3.10、出水口，3.11、螺栓，4、集水出水模块，4.1、出水接头，5、第二连接水管，6、紧固螺栓，7、连接杆。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1：
参见图1-4，一种超级电容水冷系统，包括依次设置的进水分水模块1、主冷却模块3(所述主冷却模块用于对超级电容进行散热)以及集水出水模块4，所述主冷却模块3包括主水道单体以及至少一组主冷却单体，所述进水分水模块1、集水出水模块4、主冷却单体以及主水道单体内部均设有过水通道；所述主水道单体内部过水通道的两端分别连通所述进水分水模块1的内部过水通道以及集水出水模块4内部的过水通道，所述主冷却单体设置在主水道单体上，且主冷却单体内部过水通道的两端均与主水道单体内部的过水通道连通，用于实现冷却介质在主水道单体和主冷却单体间的来回流动，即冷却介质从主水道单体进入主冷却单体，然后再流回主水道单体。
参见图3，所述主水道单体内部的过水通道包括第一底部水道3.1以及第二底部水道3.8，所述主冷却单体内部过水通道的两端分别与第一底部水道3.1、第二底部水道3.8连通，冷却介质经进水分水模块1进入主水道单体后依次经过第一底部水道3.1、主冷却单体、第二底部水道3.8以及集水出水模块4。
本领域技术人员可以理解，本发明中的第一底部水道、主冷却单体以及第二底部水道为依次连接(可以理解为串联)，这样的散热效果更好。当然，主水道单体上也可以只设置一条水道，主冷却单体和水道之间采取并联的方式进行连接，同样可以实现冷却介质由主水道单体流入主冷却单体，然后在流入主水道单体。但是从散热效果角度来看，依次连接的散热效果会优于并联方式。
所述主水道单体上设有两条第一底部水道3.1，且两条第一底部水道3.1分别位于第二底部水道3.8的两侧，在第二底部水道3.8和每条第一底部水道3.1之间均设有主冷却单体，多组所述主冷却单体相对于第二底部水道3.8对称设置或错位设置，优选的，本实施例中多组主冷却单体沿着第二底部水道对称设置。
参见图3，所述主冷却单体包括侧面集水装置3.3、第二微通道板3.4、顶部集水装置3.5、第三微通道板3.6以及底部集水装置3.7，所述第二微通道板3.4和第三微通道板3.6均竖直设置且二者间位置垂直，在第二微通道板3.4和第三微通道板3.6的顶端设有用于连通二者的顶部集水装置3.5以实现冷却介质在第二微通道板3.4和第三微通道板3.6间的流动，在所述第二微通道板3.4的底端设有用于连通第一底部水道3.1和第二微通道板3.4的侧面集水装置3.3，在所述第三微通道板3.6的底端设有用于连通第二底部水道3.8和第三微通道板3.6的底部集水装置3.7。
优选的，所述侧面集水装置3.3、第二微通道板3.4、顶部集水装置3.5、第三微通道板3.6以及底部集水装置3.7之间均采用焊接的方式进行连接。
所述第一底部水道3.1上设有出水口3.10，所述出水口3.10具体是设置在第一底部水道远离第二底部水道3.8的侧面上，所述侧面集水装置3.3上设有进水口，所述侧面集水装置3.3设置于第一底部水道3.1上实现出水口和进水口连通。
优选的，所述侧面集水装置3.3和第一底部水道3.1之间设有密封垫，所述侧面集水装置和第一底部水道之间通过螺栓3.11进行紧固。
优选的，所述侧面集水装置3.3和第一底部水道3.1之间还可以通过快速接头和水管实现连接。
所述第一底部水道3.1和第二底部水道3.8上均设有第一卡槽3.9，所述底部集水装置3.7通过第一卡槽3.9安装在主水道单体上，所述底部集水装置3.7与第二底部水道3.8之间通过第三连接水管3.2连通。
所述进水分水模块1包括分水装置本体以及进水接头1.1，所述进水接头1.1设置于分水装置本体上且与分水装置本体内部的过水通道连通；
所述集水出水模块4包括出水装置本体以及出水接头4.1，所述出水接头4.1设置于出水装置本体上且与出水装置本体内部的过水通道连通；
所述进水分水模块1和集水出水模块4相对设置在主水道单体的两端，进一步的，所述进水分水模块和集水出水模块分别通过分水装置本体和出水装置本体设置在主水道单体的两端，所述分水装置本体与主水道单体之间以及出水装置本体与主水道单体之间均通过第二连接水管5连通。
本领域技术人员可以理解，在本实施例的水冷系统中，冷却介质经进水接头进入分水装置本体后再进入主水道单体内部，即进入第一底部水道3.1，然后依次经过主冷却单体中的侧面集水装置3.3、第二微通道板3.4、顶部集水装置3.5、第三微通道板3.6以及底部集水装置3.7后流入第二底部水道3.8，冷却介质汇流到第二底部水道3.8之后通过主水道单体内部的过水通道在流入出水装置本体，最后经出水装置本体上的出水接头4.1流出水冷系统。
优选的，所述分水装置本体与主水道单体之间以及出水装置本体与主水道单体之间均通过紧固螺栓6进行连接。
所述超级电容水冷系统还包括连接杆7，所述连接杆7设置于主冷却单体的上方用于固定连接分水装置本体和出水装置本体。
本实施例中，在进水分水模块1以及集水出水模块4之间还设有中间冷却模块2，所述中间冷却模块2和主冷却单体构成用于放置超级电容的腔体，本实施例中所述中间冷却模块设置在对称设置的主冷却单体之间，所述中间冷却模块2内部设有过水通道，冷却介质经进水分水模块1后再进入中间冷却模块，然后在流入集水出水模块4，最后经出水接头流出水冷系统。
所述中间冷却模块2包括第一连接水管2.1、中间集水装置2.2以及至少一件第一微通道板2.3，所述中间集水装置2.2、第一微通道板2.3内部均设有过水通道，所述中间集水装置2.2设置在第一微通道板2.3的两端且两者之间相互连通，两个中间集水装置上均设置有第一连接水管2.1并通过第一连接水管2.1实现中间冷却模块与进水分水模块1以及集水出水模块4间的连通。
所述分水装置本体和出水装置本体上设有卡槽，所述中间冷却模块通过卡接的方式安装在分水装置本体和出水装置本体上，具体是：中间冷却模块两端的中间集水装置卡接在卡槽中。
优选的，所述第一微通道板、第二微通道板以及第三微通道板可直接购买市面上的微通道型材。
应用本实施例的技术方案，具体是：
将超级电容设置在由主冷却单体和中间冷却模块构成的腔体内，使超级电容紧贴主冷却单体和中间冷却模块，通过进水接头通入冷却介质，冷却介质在水冷系统中流动对超级电容进行散热后由出水接头流出，冷却介质在外界经过冷却后重新经进水接头输入到水冷系统中进行循环冷却。
应用本发明的技术方案，效果是：
本发明的水冷系统整体的结构精简，采用模块化设计，便于安装，同时可以减小对安装空间的要求，可以适应现有列车上的超级电容散热要求；将超级电容的散热方式由传统的风冷方式换成紧贴超级电容的水冷方式散热效率更高，提高了超级电容的散热效率和工作性能。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种超级电容水冷系统，其特征在于，包括依次设置的进水分水模块(1)、主冷却模块(3)以及集水出水模块(4)，所述主冷却模块(3)包括主水道单体以及至少一组主冷却单体，所述进水分水模块(1)、集水出水模块(4)、主冷却单体以及主水道单体内部均设有过水通道；所述主水道单体内部过水通道的两端分别连通所述进水分水模块(1)的内部过水通道以及集水出水模块(4)内部的过水通道，所述主冷却单体设置在主水道单体上，且主冷却单体内部过水通道的两端均与主水道单体内部的过水通道连通，用于实现冷却介质在主水道单体和主冷却单体间的来回流动。
2.根据权利要求1所述的超级电容水冷系统，其特征在于，所述主水道单体内部的过水通道包括第一底部水道(3.1)以及第二底部水道(3.8)，所述主冷却单体内部过水通道的两端分别与第一底部水道(3.1)、第二底部水道(3.8)连通，冷却介质经进水分水模块(1)进入主水道单体后依次经过第一底部水道(3.1)、主冷却单体、第二底部水道(3.8)以及集水出水模块(4)。
3.根据权利要求2所述的超级电容水冷系统，其特征在于，所述主水道单体上设有两条第一底部水道(3.1)，且两条第一底部水道(3.1)分别位于第二底部水道(3.8)的两侧，在第二底部水道(3.8)和每条第一底部水道(3.1)之间均设有主冷却单体，多组所述主冷却单体相对于第二底部水道(3.8)对称设置或错位设置。
4.根据权利要求3所述的超级电容水冷系统，其特征在于，所述主冷却单体包括侧面集水装置(3.3)、第二微通道板(3.4)、顶部集水装置(3.5)、第三微通道板(3.6)以及底部集水装置(3.7)，所述第二微通道板(3.4)和第三微通道板(3.6)均竖直设置且二者间位置垂直，在第二微通道板(3.4)和第三微通道板(3.6)的顶端设有用于连通二者的顶部集水装置(3.5)以实现冷却介质在第二微通道板(3.4)和第三微通道板(3.6)间的流动，在所述第二微通道板(3.4)的底端设有用于连通第一底部水道(3.1)和第二微通道板(3.4)的侧面集水装置(3.3)，在所述第三微通道板(3.6)的底端设有用于连通第二底部水道(3.8)和第三微通道板(3.6)的底部集水装置(3.7)。
5.根据权利要求4所述的超级电容水冷系统，其特征在于，所述第一底部水道(3.1)上设有出水口(3.10)，所述侧面集水装置(3.3)上设有进水口，所述侧面集水装置(3.3)设置于第一底部水道(3.1)上实现出水口和进水口连通。
6.根据权利要求5所述的超级电容水冷系统，其特征在于，所述侧面集水装置(3.3)和第一底部水道(3.1)之间设有密封垫。
7.根据权利要求4所述的超级电容水冷系统，其特征在于，所述第一底部水道(3.1)和第二底部水道(3.8)上均设有第一卡槽(3.9)，所述底部集水装置(3.7)通过第一卡槽(3.9)安装在主水道单体上，所述底部集水装置(3.7)与第二底部水道(3.8)之间通过第三连接水管(3.2)连通。
8.根据权利要求1所述的超级电容水冷系统，其特征在于，所述进水分水模块(1)包括分水装置本体以及进水接头(1.1)，所述进水接头(1.1)设置于分水装置本体上且与分水装置本体内部的过水通道连通；
所述集水出水模块(4)包括出水装置本体以及出水接头(4.1)，所述出水接头(4.1)设置于出水装置本体上且与出水装置本体内部的过水通道连通；
所述进水分水模块(1)和集水出水模块(4)相对设置在主水道单体的两端，所述分水装置本体与主水道单体之间以及出水装置本体与主水道单体之间均通过第二连接水管(5)连通。
9.根据权利要求8所述的超级电容水冷系统，其特征在于，还包括用于实现分水装置本体和出水装置本体间固定连接的连接杆(7)。
10.根据权利要求1-9中任意一项所述的超级电容水冷系统，其特征在于，还包括设置在所述进水分水模块(1)和集水出水模块(4)之间的中间冷却模块(2)，所述中间冷却模块(2)与主冷却单体构成用于放置超级电容的腔体，所述中间冷却模块(2)包括第一连接水管(2.1)、中间集水装置(2.2)以及至少一件第一微通道板(2.3)，所述中间集水装置(2.2)、第一微通道板(2.3)内部均设有过水通道，所述中间集水装置(2.2)设置在第一微通道板(2.3)的两端且两者之间相互连通，两个中间集水装置上均设置有第一连接水管(2.1)并通过第一连接水管(2.1)实现中间冷却模块与进水分水模块(1)以及集水出水模块(4)间的连通。
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