CN201509149U - 循环冷却装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型所述的循环冷却装置涉及一种热交换装置。其包括泵、热交换器、冷却液补偿箱、冷却液分配器，所述冷却液补偿箱上的补偿出口通过管道与泵的入口连接，排气入口通过管道与冷却液分配器上的高温排气出口和低温排气出口连接；所述冷却液分配器上的高温冷却液入口通过导热管与泵的出口相连，低温冷却液出口与泵的入口连接，高温冷却液出口通过管道与热交换器入口端相连，低温冷却液入口通过管道与热交换器出口端相连。该装置结构简单，在自动为装置补给冷却液的同时，能排放冷却液循环产生的气泡，调节冷却液补偿箱内的压力。该循环冷却装置提高了功率模块的散热效率，改善了功率模块的运行环境，增强了功率模块运行的可靠性。

Description

循环冷却装置

技术领域

本实用新型涉及一种热交换装置，特别涉及变流装置上功率模块冷却装置的冷却液补偿箱、冷却液分配器，具体为循环冷却装置。

背景技术

近些年来，随着交流传动技术的迅猛发展，铁路机车装备和各工业控制领域的电传动系统已经逐步向交流传动过渡和发展，变流装置作为交流传动系统的核心部件。在变流装置设计中，冷却液循环冷却装置对交流传动系统的关键部件-功率模块进行散热，从而提高功率模块的效率，保证功率模块的可靠工作。因此循环冷装置的可靠工作，是功率模块可靠工作、变流器正常工作的前提和保障。目前，国内中小功率的变流装置的冷却装置大多选用自然风冷和强迫风冷两种冷却方式，然而，这两种冷却方式散热效率低、受环境影响大。大功率的变流装置多采用冷却液循环冷却装置来散热，其散热效率高，但对冷却液循环冷却装置的密封性要求很高、其系统结构复杂，国内尚没有进入成熟运用阶段。并且该类型的循环冷却装置中的冷却液补偿箱不具备自动排放冷却液在循环工作过程中产生的气泡的功能，也不具备调节冷却液补偿箱内压力的功能。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有大功率变流装置用的冷却液循环冷却装置系统结构复杂且对密封性要求很高，不能自动排放冷却液在循环工作过程中产生的气泡，也不能调节冷却液补偿箱内的压力等问题，提供一种循环冷却装置。

本实用新型是采用如下技术方案实现的：循环冷却装置，包括泵、热交换器、冷却液补偿箱、冷却液分配器，所述冷却液补偿箱底部设有排气入口、补偿出口；所述冷却液分配器内分成独立的高温腔和低温腔，所述高温腔上设置有高温排气出口、高温冷却液入口、高温冷却液出口，所述低温腔上设置有低温冷却液出口、低温排气出口、低温冷却液入口。

所述冷却液补偿箱底部的补偿出口通过管道与泵的入口连接，冷却液补偿箱底部的排气入口通过管道与冷却液分配器上的高温排气出口和低温排气出口连接；所述冷却液分配器上的高温冷却液入口通过至少一个导热管经功率模块与泵的出口相连，低温腔上的低温冷却液出口通过管道与泵的入口连接，高温腔上高温冷却液出口通过管道与热交换器入口端相连，低温腔上的低温冷却液入口与热交换器出口端相连。

本实用新型所述的循环冷却装置特别适用于变流器，当用于变流器时，功率模块安装在循环冷却装置的水泵与导热管之间，功率模块、导热管的安装数量要根据循环冷却系统的散热能力进行计算确定。功率模块在工作过程中，功率模块发出的热量传导给冷却液，流经功率模块的冷却液由低温变为高温，高温冷却液经导热管流入分配器、热交换器后其温度降低，低温冷却液回流到泵中。在该循环过程中，功率器件发出的热量在热交换器中散发，循环过程产生的气泡由高温排气出口和低温排气出口排到冷却液补偿箱内。

本实用新型所述的循环冷却装置特别适用于变流器领域上的功率模块的散热，该装置具备了现有密封结构的冷却循环装置的冷却效果，且结构简单，在自动为循环冷却装置补给冷却液的同时，也能排放冷却液在工作过程中产生的气泡。该循环冷却装置提高了功率模块的散热效率，改善了功率模块的运行环境，增强了功率模块运行的可靠性，同时降低了系统的整体设计成本和设计风险。该循环冷却装置也可用于了除变流器外的其它领域。

附图及说明

图1为循环冷却装置使用状态的结构示意图；

图2为循环冷却装置中冷却液补偿箱的结构示意图。

附图中：1-双向泄压阀，2-冷却液补偿箱，3-液位仪，4-排气入口，5-补偿出口，6-冷却液分配器，7-高温排气出口，8-高温冷却液入口，9-低温冷却液出口，10-低温排气出口，11-高温冷却液出口，12-低温冷却液入口，13-热交换器，14-功率模块，15-泵的出口，16-泵的入口，17-泵，18-导热管、19-溢流管。

具体实施方式

现结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。

如图1所示，循环冷却装置，包括泵17、热交换器13，所述循环冷却装置还包括冷却液补偿箱2、冷却液分配器6，所述冷却液补偿箱2底部设有排气入口4、补偿出口5；所述冷却液分配器6内分成相互独立的高温腔和低温腔，所述高温腔上设置有高温排气出口7、高温冷却液入口8、高温冷却液出口11，所述低温腔上设置有低温冷却液出口9、低温排气出口10、低温冷却液入口12，

所述冷却液补偿箱2底部的补偿出口5通过管道与泵的入口16连接，冷却液补偿箱2底部的排气入口4通过管道与冷却液分配器6上的高温排气出口7和低温排气出口10连接；所述冷却液分配器6上的高温冷却液入口8通过至少一个导热管18与泵的出口15相连，低温腔上的低温冷却液出口9通过管道与泵的入口16连接，高温腔上高温冷却液出口11通过管道与热交换器入口端相连，低温腔上的低温冷却液入口12与热交换器出口端相连。

现以机车变流装置上的功率模块散热为例，该循环冷却装置在使用时，将功率模块14安装在导热管18与泵17之间，如图1所示。功率模块14运行产生的热量传导给导热管18内的冷却液，此时冷却液吸收热量后变为高温冷却液，该高温冷却液流经冷却液分配器6、热交换器13后温度降低，该低温冷却液回流到泵17中供循环使用。

在该循环过程中，功率模块14发出的热量在热交换器13中散发，从而为高温冷却液降温。在导热管18内的冷却液吸收热量变为高温冷却液的过程中产生的气泡由高温排气出口7排到冷却液补偿箱2内；高温冷却液在热交换器13内降温的过程中产生的气泡由低温排气出口10排到冷却液补偿箱2内。当冷却液分配器6内有富裕的冷却液时，也可以同过高温排气出口7或低温排气出口10将该富裕的冷却液排到冷却液补偿箱2内。

该循环冷却装置中的冷却液补偿箱2可以储存一定量的冷却液，该冷却循环装置在工作过程中，冷却液经常被消耗。冷却液补偿箱2底部的补偿出口5通过管道与泵的入口16连接，即冷却液补偿箱2通过管道与循环装置内的冷却液连通、溶为一体，当冷却液被消耗，以及由于温度变化引起冷却液体积缩小时，冷却液补偿箱2中的冷却液通过管道为泵17补偿冷却液，或由于温度变化引起冷却液体积增大时，循环系统内多余的冷却液将溢出储存在补偿箱2中。

为保证冷却液在整个寿命周期内不发生变质和污染，冷却液补偿箱2的所有部件均选用耐腐蚀性能好的不锈钢来加工。冷却液补偿箱2为Φ200的圆桶，其由厚度为3mm的不锈钢板卷绕后焊接，上下底面由3mm的不锈钢板与圆桶焊接，冷却液补偿箱2对外连接的螺柱由不锈钢棒料加工后焊接。冷却液补偿箱2加工完后要进行清洁处理，保证内部干净无焊渣、金属屑等杂质。

为完善循环冷却装置的功能，如图2所示，在冷却液补偿箱2中部安装有液位仪3，上部安装有双向泄压阀1和溢流管19。当循环冷却装置在运行过程中，可以通过液位仪3查看储存冷却液的多少，以便及时补充冷却液。循环冷却装置在运行过程中，冷却液在循环过程中产生的气泡排入到冷却液补偿箱2内，因此冷却液补偿箱2内的气压是变化的。双向泄压阀1用于控制冷却液补偿箱2内部的气压，当冷却液补偿箱2内部的气压和外界的大气压的相对压力值P大于某一特定值或小于某一特定值时，双向泄压阀1打开，从而使冷却液补偿箱2内部气压等于大气压，同时，也可以通过双向泄压阀1和溢流管19将冷却液补偿箱2内的冷却液溢出。

所述液位仪3由密封连接部分、液位指示玻璃管组成，使用温度范围-40℃～80℃。由于使用温度范围很低，液位仪的密封材料和玻璃管都选用耐低温要求很高的材料加工制作。所述双向泄压阀1安装于冷却液补偿箱2的上部，用于控制冷却液补偿箱2内部的气压。当冷却液补偿箱2内部的气压和外界的大气压的相对压力值P＞0.3bar(±0.1bar)或P＜-0.1bar(+0.05/-0.15bar)时，双向泄压阀1打开，使冷却液补偿箱2内部气压等于大气压。同时，也可以通过双向阀将冷却液补偿箱2内溢出的冷却液流出。

Claims (2)

1.一种循环冷却装置，包括泵(17)、热交换器(13)，其特征在于：所述循环冷却装置还包括冷却液补偿箱(2)、冷却液分配器(6)，所述冷却液补偿箱(2)底部设有排气入口(4)、补偿出口(5)；所述冷却液分配器(6)内分成相互独立的高温腔和低温腔，所述高温腔上设置有高温排气出口(7)、高温冷却液入口(8)、高温冷却液出口(11)，所述低温腔上设置有低温冷却液出口(9)、低温排气出口(10)、低温冷却液入口(12)，

所述冷却液补偿箱(2)底部的补偿出口(5)通过管道与泵的入口(16)连接，冷却液补偿箱(2)底部的排气入口(4)通过管道与冷却液分配器(6)上的高温排气出口(7)和低温排气出口(10)连接；所述冷却液分配器(6)上的高温冷却液入口(8)通过至少一个导热管(18)与泵的出口(15)相连，低温腔上的低温冷却液出口(9)通过管道与泵的入口(16)连接，高温腔上高温冷却液出口(11)通过管道与热交换器入口端相连，低温腔上的低温冷却液入口(12)与热交换器出口端相连。

2.根据权利要求1所述可循环冷却装置，其特征在于：所述冷却液补偿箱(2)中部安装有液位仪(3)，上部安装有双向泄压阀(1)和溢流管(19)。

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