CN112904322B - 一种高效自冷却声呐处理机装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于声呐设备技术领域，具体地说，涉及一种高效自冷却声呐处理机装置，其包括：耐压舱、声呐处理器(9)、冷却装置、充气单向阀(16)和水密接插件；所述耐压舱呈封闭式中空圆筒结构，声呐处理器(9)设置在耐压舱内，冷却装置固定在声呐处理器(9)之上，充气单向阀(16)和水密接插件分别设置在耐压舱的两端；本发明的声呐处理机装置结构节凑，可以实现模块化，互换性好，易于维护；冷却无需动力源，节约能源；采用相变冷却，相比于以水为冷媒的系统冷却效果更加高效。

Description

一种高效自冷却声呐处理机装置

技术领域

本发明属于声呐设备技术领域，具体地说，涉及一种高效自冷却声呐处理机装置。

背景技术

声呐处理单元中的电阻、电容、电感、变压器、放大器等元器件的热量得不到及时散发，极容易造成过热损坏；电子元器件在受高温的影响下参数容易发生偏移，可造成系统误差超标或故障；设备温度变化大的环境中，机件材料、导线绝缘保护层、防水密封胶容易老化。为保障声呐处理单元持续正常运转，需要冷却装置将热量及时排出。

随着技术地发展和探测需求地不断增长，声呐技术向着低频、大功率、大基阵方向发展。与此同时，声呐处理机需要处理的数据也越来越大。现有的声呐处理机大多根据处理数据量的大小和安装位置由设计单位自行开发，设计单位设备之间不具备通用性和互换性，扩展性和通用性差。此外，大功率的声呐处理装置的发热量也更大，需要更好地进行散热，现有的冷却方式主要是针对在空气中工作的电器元件冷却而设计，无法直接在海洋环境中使用。

发明内容

为解决现有技术存在的上述缺陷，本发明提出了一种高效自冷却声呐处理机装置，其包括：耐压舱、声呐处理器、冷却装置、充气单向阀和水密接插件；

所述耐压舱呈封闭式中空圆筒结构，声呐处理器设置在耐压舱内，冷却装置固定在声呐处理器之上，充气单向阀和水密接插件分别设置在耐压舱的两端。

作为上述技术方案的改进之一，所述耐压舱包括：耐压壳体、内套、耐压端盖和水密插件端盖；

所述耐压壳体和内套均为封闭式中空圆柱结构，内套套设在耐压壳体内，且内套的外圆周壁固定贴合在耐压壳体的内圆周壁上，内套的轴向长度小于耐压壳体的轴向长度；水密插件端盖和耐压端盖分别固定在耐压壳体的两端；内套的外圆周壁表面上设置螺旋状流道，该螺旋状流道位于内套的外圆周壁与耐压壳体的内圆周壁之间，并形成封闭流道，并在该封闭流道内注入相变工质；耐压端盖上开设压力检测孔，并在该压力检测孔内设置充气单向阀；在垂直于轴线方向上内套内圆周壁的顶部和底部分别设有相对设置的上平面和下平面，下平面固定声呐处理器，上平面固定冷却装置。

作为上述技术方案的改进之一，内套的一端靠近耐压端盖；内套的另一端靠近水密插件端盖，且该内套的另一端上开设两个冷却工质注入孔，将相变工质从其中一个冷却工质注入孔内注入，另外一个冷却工质注入孔作为压力传感器或温度传感器预留安装接口，根据需要加装压力传感器或温度传感器。

作为上述技术方案的改进之一，所述冷却工质注入孔之上设置连接面板，该连接面板上安装航空接插件，水密接插件的一端穿过水密插件端盖、经过航空接插件，与声呐处理器电性连接；水密接插件的另一端向外突出，露在水密插件端盖外。

作为上述技术方案的改进之一，所述水密插件端盖与连接面板之间设置干燥剂罩，该干燥剂罩内放有干燥剂。

作为上述技术方案的改进之一，内套的一端与耐压端盖之间，耐压端盖沿轴线方向向内延伸两个径向密封沟槽，将两个O型密封圈分别对应地设置于径向密封沟槽内；

内套的另一端与水密插件端盖之间，水密插件端盖沿轴线方向向内延伸两个径向密封沟槽，将两个O型密封圈分别对应地设置于径向密封沟槽内；

耐压壳体两端各设置一个沟槽，分别对应地放置电容压条，并分别对应地与耐压端盖与水密插件端盖贴合。

作为上述技术方案的改进之一，所述冷却装置包括：第一压板、第二压板、第三压板和多个U形热管；

第三压板的一侧开设的多个沟槽，分别与声呐处理器的顶部开设的多个沟槽一一对应，形成多个独立的第一沟槽；

第一压板的一侧开设的多个沟槽，分别与第二压板的一侧开设的多个沟槽一一对应，形成多个独立的第二沟槽；

多个U形热管之间并排设置，每个U形热管设置在第一沟槽和第二沟槽之间，且每个U形热管的其中一侧翼置于第一沟槽内，其另一侧翼置于第二沟槽内；

奇数个U形热管的开口方向是相同的，偶数个U形热管的开口方向是相同的，且奇数个与偶数个U形热管的开口方向是不相同的。

作为上述技术方案的改进之一，每个U形热管内充入相变工质。

作为上述技术方案的改进之一，所述充气单向阀包括：单向阀阀体、锁紧螺母、阀芯、锁紧堵头和垫片；

单向阀阀体为中空圆筒状结构，该圆筒状结构的外圆周壁向外延伸环状结构，并通过螺钉定在耐压端盖的内壁上；锁紧堵头插入单向阀体的一端，并在二者之间增设垫片；阀芯插入单向阀体的另一端，在弹簧力作用下与单向阀阀体贴合；并在单向阀体的另一端安装锁紧螺母。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

本发明的声呐处理机装置结构节凑，可以实现模块化，互换性好，易于维护；冷却无需动力源，节约能源；采用相变冷却，相比于以水为冷媒的系统冷却效果更加高效。

附图说明

图1是本发明的一种高效自冷却声呐处理机装置的结构示意图；

图2是本发明的一种高效自冷却声呐处理机装置的主视图；

图3是图2的A-A的局部放大图；

图4是图2的B-B的局部放大图；

图5是图2的左视图；

图6是本发明的一种高效自冷却声呐处理机装置的单向阀的结构示意图。

附图标记：

1、耐压壳体                 2、内套

3、耐压端盖                 4、水密插件端盖

5、压板1                    6、压板2

7、压板3                    8、U形热管

9、声呐处理器               10、水密接插件

11、电容压条                12、O型密封圈

13、密封堵头                14、干燥剂罩

15、牺牲阳极                16、充气单向阀

17、单向阀阀体              18、锁紧螺母

19、阀芯                    20、锁紧堵头

21、垫片                    22、连接面板

23、航空接插件

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步的描述。

如图1和5所示，本发明提供了一种高效自冷却声呐处理机装置，其包括：耐压舱、声呐处理器9、冷却装置、充气单向阀16和水密接插件10；

所述耐压舱呈封闭式中空圆筒结构，声呐处理器9设置在耐压舱内，冷却装置固定在声呐处理器9之上，充气单向阀16和水密接插件10分别设置在耐压舱的两端。

其中，如图1所示，所述耐压舱包括耐压壳体1、内套2、耐压端盖3和水密插件端盖4；

所述耐压壳体1和内套2均为封闭式中空圆柱结构，内套2套设在耐压壳体1内，且内套2的外圆周壁固定贴合在耐压壳体1的内圆周壁上，内套2的轴向长度小于耐压壳体1的轴向长度；水密插件端盖4和耐压端盖3分别固定在耐压壳体1的两端；内套2的外圆周壁表面上设置螺旋状流道，该螺旋状流道位于内套2的外圆周壁与耐压壳体1的内圆周壁之间，并形成封闭流道，并在该封闭流道内注入相变工质，能够实现高效相变冷却；

其中，如图1所示，耐压壳体1和内套2通过焊接连接在一起；水密插件端盖4和耐压端盖3分别固定在耐压壳体1的右、左两端；可选地，沿着圆周方向开通孔，用螺钉紧固到耐压壳体上。

在封闭流道内注入相变工质之前，需要先将该封闭流道内部抽一定真空，然后再注入相变工质，相变工质选用R134a。其中，该螺旋状流道的起始位置和结束位置分别距离内套2的两端均有一定距离；

耐压端盖1上开设压力检测孔，并在该压力检测孔内设置充气单向阀；在垂直于轴线方向上内套2的内圆周壁的顶部和底部分别设有相对设置的上平面和下平面，下平面固定声呐处理器9，上平面固定冷却装置。

其中，如图2和6所示，内套2的一端靠近耐压端盖3，且耐压端盖3开设压力检测孔，并在该压力检测孔内设置充气单向阀16；并利用充气单向阀16检测耐压舱的气密性。具体地，耐压舱在下水前，先通过充气单向阀16向耐压舱内部冲入空气达到指定的压力，保压一段时间后，压力值不变，则满足气密性要求。主要适用于调试者在使用过程中打开耐压端盖3，检修完毕再重新装配后，用来检测气密性，操作简便可靠，也易于发现泄露；

如图3所示，内套2的另一端靠近水密插件端盖4，且该内套2的另一端上开设两个冷却工质注入孔13，将相变工质从其中一个冷却工质注入孔13内注入；在注入完相变工质之后，用密封堵头封堵冷却工质主入孔13。另外一个冷却工质注入孔作为压力传感器或温度传感器预留安装接口，根据需要加装压力传感器或温度传感器。

冷却工质注入孔13之上设置连接面板22，该连接面板22上安装航空接插件23，水密接插件10的一端穿过水密插件端盖4，经过航空接插件23，与声呐处理器9电性连接；水密接插件10的另一端向外突出，露在水密插件端盖4外。

如图3和4所示，水密插件端盖4与连接面板22之间设置干燥剂罩14，该干燥剂罩14内放有干燥剂。如图5所示，耐压端盖3外侧的中部安装牺牲阳极15。其中，干燥剂主要用来吸收密闭空间内产生的冷凝水，保持耐压舱内部环境干燥，防止因水汽短路，腐蚀。

如图2所示，内套2的一端与耐压端盖3之间，耐压端盖3沿轴线方向向内延伸两个径向密封沟槽，将两个O型密封圈12分别对应地设置于径向密封沟槽内，实现密封；可选地，耐压端盖3在周围设置四个顶丝孔，并用螺钉固定，便于拆卸；并设置两个吊环安装孔，便于转运。

内套2的另一端与水密插件端盖4之间，水密插件端盖4沿轴线方向向内延伸两个径向密封沟槽，将两个O型密封圈12分别对应地设置于径向密封沟槽内，实现密封；可选地，在水密插件端盖4周围设置四个顶丝孔，并用螺钉固定，便于拆卸；并设置两个吊环安装孔，便于转运。

耐压壳体1两端各设置一个沟槽，分别对应地放置电容压条11，并分别对应地与耐压端盖3与水密插件端盖4贴合。其中，所安装的电容压条能够更好地屏蔽外部干扰。

如图1所示，所述冷却装置包括：第一压板5、第二压板6、第三压板7和多个U形热管8；

第三压板7的一侧开设的多个沟槽，分别与声呐处理器9的顶部开设的多个沟槽一一对应，形成多个独立的第一沟槽；

第一压板5的一侧开设的多个沟槽，分别与第二压板6的一侧开设的多个沟槽一一对应，形成多个独立的第二沟槽；

多个U形热管8之间并排设置，每个U形热管8设置在第一流道和第二流道之间，且每个U形热管8的其中一侧翼置于第一沟槽内，其另一侧翼置于第二沟槽内；

相邻两个U形热管8的开口方向是不同的；具体地，如图1所示，相邻两个U形热管8的开口方向分别是向左和向右的，奇数个U形热管的开口方向是相同的，偶数个U形热管8的开口方向是相同的，且奇数个与偶数个U形热管8的开口方向是不相同的。

其中，每个U形热管8内充入相变工质。如图1所示，声呐处理器9上方通过U形热管8来散热。

如图6所示，所述充气单向阀16包括：单向阀阀体17、锁紧螺母18、阀芯19、锁紧堵头20和垫片21；

单向阀阀体17为中空圆筒状结构，该圆筒状结构的外圆周壁向外延伸环状结构，并通过螺钉定在耐压端盖3的内壁上；锁紧堵头20插入单向阀体17的一端，并在二者之间增设垫片21；阀芯19插入单向阀体17的另一端，在弹簧力作用下与单向阀阀体17弹性贴合；并在单向阀体17的另一端安装锁紧螺母18。

其中，利用充气单向阀16能够检测耐压舱的气密性；具体地，打开气源，将气源高压气体通过充气单向阀16充入耐压舱内，充气单向阀16受到气源高压气体作用，阀芯19右移，充气单向阀16打开，当达到预先设定的压力值时，关闭气源；阀芯19在弹簧力作用下和耐压舱内的气源高压气体压力作用下，与单向阀阀体17弹性贴合，能够保证耐压舱内的气源高压气体的压力值不变，实现保压，并根据该压力值是否变化来检测耐压舱的气密性；其中，由于耐压舱内充入气源高压气体，在本发明的装置入水后，如果发生漏气，也易于及时发现。

本发明的声呐处理机装置实现自冷却的工作原理如下：

声呐处理器9工作时会产生热量，其端部所产生的热量会通过耐压壳体1的外侧壁和耐压端盖3传递到海水中；声呐处理器9之上设置的冷却装置，将声呐处理器9的上表面产生的热量，通过多个U形热管8吸收热量，并将热量传递到内套2的上平面，再通过耐压壳体1将热量传递至海水中。其中，U形热管一次吸收的热量有限，主要是转运的功能，热端吸收热量在冷端及时释放出去，不断重复此过程，主要优势在于转运的效率高(比金属或者水高很多)。其中，所述U形热管内部在真空状态下充入相变工质，吸热迅速汽化，吸收热量，在压力作用下相变工质向U形热管8的另一侧翼流动，在冷端液化释放热量。声呐处理器9的下表面产生的热量传递到内套2的下平面，内套2与耐压壳体1之间的封闭流道中充入了相变工质，受热汽化，吸收热量，并沿流道流动，遇冷液化，释放热量，将释放的热量传递至海水中。由于相变工质发生相变时所吸收的热量是水的几十、上百倍，冷却效果更为高效。

在其他具体实施例中，所述声呐处理机装置可以作为一个基础模块，在大功率声呐中可根据需要，采用多个声呐处理机装置进行简单地叠加使用即可。多个声呐处理机装置之间状态和结构一致，互换性好，可拆卸，且维护方便。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种高效自冷却声呐处理机装置，其特征在于，其包括：耐压舱、声呐处理器(9)、冷却装置、充气单向阀(16)和水密接插件(10)；

所述耐压舱呈封闭式中空圆筒结构，声呐处理器(9)设置在耐压舱内，冷却装置固定在声呐处理器(9)之上，充气单向阀(16)和水密接插件(10)分别设置在耐压舱的两端；

所述冷却装置包括：第一压板(5)、第二压板(6)、第三压板(7)和多个U形热管(8)；

第三压板(7)的一侧开设的多个沟槽，分别与声呐处理器(9)的顶部开设的多个沟槽一一对应，形成多个独立的第一沟槽；

第一压板(5)的一侧开设的多个沟槽，分别与第二压板(6)的一侧开设的多个沟槽一一对应，形成多个独立的第二沟槽；

多个U形热管(8)之间并排设置，每个U形热管(8)设置在第一沟槽和第二沟槽之间，且每个U形热管(8)的其中一侧翼置于第一沟槽内，其另一侧翼置于第二沟槽内；

奇数个U形热管(8)的开口方向是相同的，偶数个U形热管(8)的开口方向是相同的，且奇数个与偶数个U形热管(8)的开口方向是不相同的；

所述耐压舱包括：耐压壳体(1)和内套(2)；

所述耐压壳体(1)和内套(2)均为封闭式中空圆柱结构，内套(2)套设在耐压壳体(1)内，且内套(2)的外圆周壁固定贴合在耐压壳体(1)的内圆周壁上；内套(2)的外圆周壁表面上设置螺旋状流道，该螺旋状流道位于内套(2)的外圆周壁与耐压壳体(1)的内圆周壁之间，形成封闭流道，并在该封闭流道内注入相变工质；在垂直于轴线方向上内套(2)内圆周壁的顶部和底部分别设有相对设置的上平面和下平面，下平面固定声呐处理器(9)，上平面固定冷却装置。

2.根据权利要求1所述的高效自冷却声呐处理机装置，其特征在于，所述耐压舱还包括耐压端盖(3)和水密插件端盖(4)；

内套(2)的轴向长度小于耐压壳体(1)的轴向长度；水密插件端盖(4)和耐压端盖(3)分别固定在耐压壳体(1)的两端；耐压端盖(3)上开设压力检测孔，并在该压力检测孔内设置充气单向阀(16)。

3.根据权利要求2所述的高效自冷却声呐处理机装置，其特征在于，内套(2)的一端靠近耐压端盖(3)；内套(2)的另一端靠近水密插件端盖(4)，且该内套(2)的另一端上开设两个冷却工质注入孔(13)，将相变工质从其中一个冷却工质注入孔(13)内注入，另外一个冷却工质注入孔作为压力传感器或温度传感器预留安装接口。

4.根据权利要求3所述的高效自冷却声呐处理机装置，其特征在于，所述冷却工质注入孔(13)之上设置连接面板(22)，该连接面板(22)上安装航空接插件(23)，水密接插件(10)的一端穿过水密插件端盖(4)、经过航空接插件(23)，与声呐处理器(9)电性连接；水密接插件(10)的另一端向外突出，露在水密插件端盖(4)外。

5.根据权利要求4所述的高效自冷却声呐处理机装置，其特征在于，所述水密插件端盖(4)与连接面板(22)之间设置干燥剂罩(14)，该干燥剂罩(14)内放有干燥剂。

6.根据权利要求2所述的高效自冷却声呐处理机装置，其特征在于，内套(2)的一端与耐压端盖(3)之间，耐压端盖(3)沿轴线方向向内延伸两个径向密封沟槽，将两个O型密封圈(12)分别对应地设置于径向密封沟槽内；

内套(2)的另一端与水密插件端盖(4)之间，水密插件端盖(4)沿轴线方向向内延伸两个径向密封沟槽，将两个O型密封圈(12)分别对应地设置于径向密封沟槽内；

耐压壳体(1)两端各设置一个沟槽，分别对应地放置电容压条(11)，并分别对应地与耐压端盖(3)与水密插件端盖(4)贴合。

7.根据权利要求1所述的高效自冷却声呐处理机装置，其特征在于，每个U形热管(8)内充入相变工质。

8.根据权利要求1所述的高效自冷却声呐处理机装置，其特征在于，所述充气单向阀(16)包括：单向阀体(17)、锁紧螺母(18)、阀芯(19)、锁紧堵头(20)和垫片(21)；

单向阀体(17)为中空圆筒状结构，该圆筒状结构的外圆周壁向外延伸环状结构，并通过螺钉定在耐压端盖(3)的内壁上；锁紧堵头(20)插入单向阀体(17)的一端，并在二者之间增设垫片(21)；阀芯(19)插入单向阀体(17)的另一端，在弹簧力作用下与单向阀体(17)贴合；并在单向阀体(17)的另一端安装锁紧螺母(18)。

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