CN111864518A - 一种低成本激光器冷却系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低成本激光器冷却系统,涉及激光器冷却领域,包括:冷却水装置,其上设有用于连接激光器的进水管路和回水管路;外部热交换器,其设于所述进水管路和回水管路之间;以及冷却水控制单元,其包括水温监测仪、流量调节阀和控制模块;所述水温监测仪设置在所述进水管路上,用于监测所述冷却水装置输出的冷却水的水温,并将生成的水温信号发送至所述控制模块;所述流量调节阀设置在所述进水管路上,并位于所述冷却水装置和外部热交换器之间;所述控制模块基于激光器的功率以及所述水温信号,计算所需的冷却水流量,以调节所述流量调节阀。本发明中的低成本激光器冷却系统能降低投资成本和使用成本。
Description
技术领域
本发明涉及激光器冷却领域,具体涉及一种低成本激光器冷却系统。
背景技术
目前,随着激光技术的发展和激光器价格的进一步降低,由于激光在混合材料连接、同种材料连接方面的优异表现,激光器的应用越来越多。
但是,制造业现在都在倡导绿色制造,而激光器及与激光器配套的水冷机,功率都达到了千瓦级,能耗相当高。在使用过程中成本很高,能源浪费严重,而且水冷机单价普遍在较高,固定资产投资巨大。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷,本发明的目的在于提供一种低成本激光器冷却系统,其能降低投资成本和使用成本。
为达到以上目的,本发明采取的技术方案是:
一种低成本激光器冷却系统,包括:
冷却水装置,其上设有用于连接激光器的进水管路和回水管路;
外部热交换器,其设于所述进水管路和回水管路之间;以及
冷却水控制单元,其包括水温监测仪、流量调节阀和控制模块;
所述水温监测仪设置在所述进水管路上,用于监测所述冷却水装置输出的冷却水的水温,并将生成的水温信号发送至所述控制模块;
所述流量调节阀设置在所述进水管路上,并位于所述冷却水装置和外部热交换器之间;
所述控制模块基于激光器的功率以及所述水温信号,计算所需的冷却水流量,以调节所述流量调节阀。
一些实施例中,所述控制模块包括输入单元、计算单元和输出单元;
所述输入单元用于接收所述激光器的功率和水温信号,并输出至所述计算单元;
所述计算单元基于所述激光器的功率和水温信号计算所需的冷却水流量;
所述输出单元用于将计算的冷却水流量进行信号转换后发送至所述流量调节阀。
一些实施例中,所述冷却水控制单元还包括导电率检测仪,所述导电率检测仪设置在所述进水管路上,用于监测所述冷却水装置输出的冷却水的导电率,并将生成的导电率信号发送至所述控制模块。
一些实施例中,所述冷却水控制单元还包括过滤器,所述过滤器设置在所述进水管路上,并位于所述冷却水装置和导电率检测仪之间。
一些实施例中,所述冷却水控制单元还包括流量监测仪,所述流量监测仪设置在所述进水管路上,并位于所述流量调节阀和外部热交换器之间,所述流量监测仪用于监测经过所述流量调节阀调节后的冷却水的流量,并将生成的流量信号发送至所述控制模块。
一些实施例中,所述冷却水控制单元还包括与所述输出单元相连的温度报警器,所述计算单元基于所述温度信号判断是否超过预设的温度阈值,并将判断结果输出至所述输出单元,以控制所述温度报警器是否报警。
一些实施例中,所述温度阈值为20℃。
一些实施例中,所述冷却水控制单元还包括与所述输出单元相连的导电率报警器,所述输入单元还用于接收并发送所述导电率信号至所述计算单元,所述计算单元基于所述导电率信号判断是否超过预设的导电率阈值,并将判断结果输出至所述输出单元,以控制所述导电率报警器是否报警。
一些实施例中,所述导电率阈值为3US/CM。
一些实施例中,所述冷却水控制单元还包括与所述输出单元相连的流量报警器,所述输入单元还用于接收并发送所述流量信号至所述计算单元,所述计算单元基于所述流量信号判断是否低于预设的流量值,并在低于预设的流量值时,调节所述流量调节阀,且所述计算单元被配置为:在调节流量调节阀预设次数后,若仍然低于预设的流量值,则将判断结果输出至所述输出单元,以控制所述流量报警器报警。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
本发明中的低成本激光器冷却系统,采用冷却水装置代替水冷机,可以很好地降低投资成本和使用成本。采用水温监测仪监测冷却水水温,以及控制模块控制冷却水的流量,能很好地保证激光器的冷却环境。
附图说明
图1为本发明实施例中低成本激光器冷却系统的结构框图;
图2为本发明实施例中控制模块的结构框图;
图3为本发明实施例中导电率信号的判断流程图;
图4为本发明实施例中水温信号的判断流程图;
图5为本发明实施例中流量信号的判断流程图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
参见图1所示,本发明实施例提供一种低成本激光器冷却系统,其包括冷却水装置、外部热交换器、冷却水控制单元、压缩机、内部热交换器、内部水箱和多个阀门。
其中,冷却水装置,其上设有用于连接激光器的进水管路和回水管路。本实施例中的冷却水装置通过进水管路和回水管路形成一循环回路,以对激光器进行散热。本实施例中的冷却水装置为工厂现有的冷却水系统,相比采用水冷机的方式给激光器散热,很好地降低了投资成本和使用成本。
外部热交换器,其设于所述进水管路和回水管路之间。
冷却水控制单元,其包括水温监测仪、流量调节阀和控制模块。
水温监测仪设置在所述进水管路上,用于监测所述冷却水装置输出的冷却水的水温,并将生成的水温信号发送至所述控制模块。
流量调节阀设置在所述进水管路上,并位于所述冷却水装置和外部热交换器之间。
控制模块基于激光器的功率以及所述水温信号,计算所需的冷却水流量,以调节所述流量调节阀。
为了能对激光器进行更好的散热,本实施例采用的是通过控制模块控制冷却水流量的方式来实现的。
参见图2所示,作为一个较好地实施方式,本实施例中的控制模块包括输入单元、计算单元和输出单元。
其中,所述输入单元用于接收所述激光器的功率和水温信号,并输出至所述计算单元。
计算单元基于所述激光器的功率和水温信号计算所需的冷却水流量。在本实施例中,计算单元包括RAM、CPU和电源,RAM用来存储控制程序,CPU通过对输入单元的输入信号进行运算,并通过输出单元输出,电源主要是用来给CPU供电。
输出单元用于将计算的冷却水流量进行信号转换后发送至所述流量调节阀。
作为一个较好地实施方式,本实施例中的冷却水控制单元还包括导电率检测仪,所述导电率检测仪设置在所述进水管路上,用于监测所述冷却水装置输出的冷却水的导电率,并将生成的导电率信号发送至所述控制模块。
在设置了导电率检测仪后,便可以对冷却水的导电率进行监控,防止冷却水的导电率过大而带来的危害。
优选地,为了降低冷却水的导电率,本实施例的冷却水控制单元还包括过滤器,所述过滤器设置在所述进水管路上,并位于所述冷却水装置和导电率检测仪之间。本实施例中的过滤器的滤芯可进行更换,保证经过过滤器的冷却水的导电率符合要求。
进一步地,为了便于对冷却水的导电率进行监控,本实施例中的所述冷却水控制单元还包括与所述输出单元相连的导电率报警器,所述输入单元还用于接收并发送所述导电率信号至所述计算单元,所述计算单元基于所述导电率信号判断是否超过预设的导电率阈值,并将判断结果输出至所述输出单元,以控制所述导电率报警器是否报警。
优选地,参见图3所示,本实施例中的导电率阈值为3US/CM,当计算单元判断导电率超过3US/CM时,则输出信号1至输出单元,信号1将使导电率报警器通电报警。若导电率未超过3US/CM,则输出信号0至输出单元,导电率报警器接收到信号0时不会通电报警。
作为一个较好地实施方式,所述冷却水控制单元还包括与所述输出单元相连的温度报警器,所述计算单元基于所述温度信号判断是否超过预设的温度阈值,并将判断结果输出至所述输出单元,以控制所述温度报警器是否报警。
优选地,参见图4所示,本实施例中的温度阈值为20℃,当计算单元判断温度超过20℃时,则输出信号1至输出单元,信号1将使温度报警器通电报警。若温度未超过20℃时,则输出信号0至输出单元,温度报警器接收到信号0时不会通电报警。
作为一个较好地实施方式,所述冷却水控制单元还包括流量监测仪,所述流量监测仪设置在所述进水管路上,并位于所述流量调节阀和外部热交换器之间,所述流量监测仪用于监测经过所述流量调节阀调节后的冷却水的流量,并将生成的流量信号发送至所述控制模块。
本实施例中的流量监测仪主要起到反馈的作用,即当流量调节阀对流量进行调节后,将调节后的结果反馈至控制模块,以便于控制模块明确流量调整是否到位。即本实施例中的冷却水控制单元的流量调节形成一个闭环控制,达到对冷却水流量的精准调节和监控。
优选地,所述冷却水控制单元还包括与所述输出单元相连的流量报警器,所述输入单元还用于接收并发送所述流量信号至所述计算单元,所述计算单元基于所述流量信号判断是否低于预设的流量值,并在低于预设的流量值时,调节所述流量调节阀,且所述计算单元被配置为:在调节流量调节阀预设次数后,若仍然低于预设的流量值,则将判断结果输出至所述输出单元,以控制所述流量报警器报警。
具体而言,参见图5所示,本实施例中的预设次数为三次,在每次调节流量调节阀时,冷却水流量调节值以升或降低0.01L/S为一级。在经过三次检测反馈调节后,如果流量仍然低于预设的流量值,则流量报警器报警将会报警,激光器将会停止工作,此时整个冷却系统需要进行检修。如果三次检测反馈调节中的某一次可使流量达到预设的流量值,则所述流量报警器不会报警,激光器将会继续工作。
下面对本实施例中的激光器冷却系统的原理做出介绍:
在将冷却水装置通过进水管路和回水管路与激光器连接成循环回路后,冷却水装置将通过进水管路提供冷却水,随着冷却水流动,水温监测仪将会监测冷却水的水温,并将水温信号发送至所述控制模块。若水温超过预设的温度阈值,温度报警器将会报警。同时导电率检测仪也会监测冷却水的导电率,并将导电率信号发送至控制模块。若导电率超过预设的导电率阈值,导电率报警器将会报警。
控制模块在收到水温信号和激光器当前的功率后,便会计算冷却激光器所需要的冷却水流量,然后进行信号转换后,将需求发送至流量调节阀,流量调节阀开始调节,在调节完成后,流量监测仪开始工作,将调节后的冷却水的流量的相关信息以信号方式发送至控制模块,由控制模块再次判断,形成循环。采用这种闭环控制的方式,以达到对冷却水流量的精准调节和监控。在经过冷却水控制单元的调控后,冷却水将会流向外部热交换器,通过外部热交换器将内部热交换器传递出来的热量带走。压缩机的热循环系统是单独一个系统,是依靠氟利昂的气化/液化过程,通过外/内热交换器的热量交换,将激光器产生的废弃热量带走。最终实现冷却水装置冷却激光器的目的。综上所述,本发明中的低成本激光器冷却系统,其采用冷却水装置代替水冷机,可以很好地降低投资成本和使用成本。采用水温监测仪监测冷却水水温,以及采用导电率检测仪检测冷却水的导电率,能很好地保证激光器的冷却环境。此外,通过控制模块与流量监测仪的闭环控制,可以对冷却水流量进行精准调节和监控。
在本申请的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是,在本申请中,诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式,使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种低成本激光器冷却系统,其特征在于,包括:
冷却水装置,其上设有用于连接激光器的进水管路和回水管路;
外部热交换器,其设于所述进水管路和回水管路之间;以及
冷却水控制单元,其包括水温监测仪、流量调节阀和控制模块;
所述水温监测仪设置在所述进水管路上,用于监测所述冷却水装置输出的冷却水的水温,并将生成的水温信号发送至所述控制模块;
所述流量调节阀设置在所述进水管路上,并位于所述冷却水装置和外部热交换器之间;
所述控制模块基于激光器的功率以及所述水温信号,计算所需的冷却水流量,以调节所述流量调节阀。
2.如权利要求1所述的一种低成本激光器冷却系统,其特征在于:所述控制模块包括输入单元、计算单元和输出单元;
所述输入单元用于接收所述激光器的功率和水温信号,并输出至所述计算单元;
所述计算单元基于所述激光器的功率和水温信号计算所需的冷却水流量;
所述输出单元用于将计算的冷却水流量进行信号转换后发送至所述流量调节阀。
3.如权利要求2所述的一种低成本激光器冷却系统,其特征在于:所述冷却水控制单元还包括导电率检测仪,所述导电率检测仪设置在所述进水管路上,用于监测所述冷却水装置输出的冷却水的导电率,并将生成的导电率信号发送至所述控制模块。
4.如权利要求3所述的一种低成本激光器冷却系统,其特征在于:所述冷却水控制单元还包括过滤器,所述过滤器设置在所述进水管路上,并位于所述冷却水装置和导电率检测仪之间。
5.如权利要求3所述的一种低成本激光器冷却系统,其特征在于:所述冷却水控制单元还包括流量监测仪,所述流量监测仪设置在所述进水管路上,并位于所述流量调节阀和外部热交换器之间,所述流量监测仪用于监测经过所述流量调节阀调节后的冷却水的流量,并将生成的流量信号发送至所述控制模块。
6.如权利要求2所述的一种低成本激光器冷却系统,其特征在于:所述冷却水控制单元还包括与所述输出单元相连的温度报警器,所述计算单元基于所述温度信号判断是否超过预设的温度阈值,并将判断结果输出至所述输出单元,以控制所述温度报警器是否报警。
7.如权利要求6所述的一种低成本激光器冷却系统,其特征在于:所述温度阈值为20℃。
8.如权利要求3所述的一种低成本激光器冷却系统,其特征在于:所述冷却水控制单元还包括与所述输出单元相连的导电率报警器,所述输入单元还用于接收并发送所述导电率信号至所述计算单元,所述计算单元基于所述导电率信号判断是否超过预设的导电率阈值,并将判断结果输出至所述输出单元,以控制所述导电率报警器是否报警。
9.如权利要求8所述的一种低成本激光器冷却系统,其特征在于:所述导电率阈值为3US/CM。
10.如权利要求5所述的一种低成本激光器冷却系统,其特征在于:所述冷却水控制单元还包括与所述输出单元相连的流量报警器,所述输入单元还用于接收并发送所述流量信号至所述计算单元,所述计算单元基于所述流量信号判断是否低于预设的流量值,并在低于预设的流量值时,调节所述流量调节阀,且所述计算单元被配置为:在调节流量调节阀预设次数后,若仍然低于预设的流量值,则将判断结果输出至所述输出单元,以控制所述流量报警器报警。
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