CN204301345U - 一种液冷设备的冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种液冷设备的冷却系统，包括制冷循环单元、旁路冷却单元和控制系统；制冷循环单元主要由电机、液压泵、控制阀组、油箱及其附件组成，其中电机由控制器控制，通过电机的变速从而调节泵的出液量；旁路冷却单元包括电机泵组、过滤器、热交换器、压缩机制冷装置，只执行对油箱的冷却，称为旁路冷却。本实用新型提出了一种新型的液压冷却系统，解决了多路冷却的需求，降低了设备体积；降低了设备成本。

Description

一种液冷设备的冷却系统

技术领域

本实用新型属于液冷设备，具体涉及一种液冷设备的冷却系统。

背景技术

液冷属常见的设备冷却方法，一些大型设备的更新换代，其制冷要求也越来越高。譬如随着我国航空和国防事业发展，需冷设备所含功能及性能都有不同程度的提高，其内部电子设备发热逐渐增加。需冷设备在例行检查、检修、或调试时需要外界冷却保障设备对内部电子设备进行冷却，业内称为液冷设备。通常伴随不同型号需冷设备的研制会设计出该型需冷设备的外部液冷设备，即一种机型对应一种液冷设备，但这种情况势必出现很多种机型的液冷设备，通用性不强。所以需要设计一种通用型液冷设备，该液冷设备可分为多种循环回路，分别供应大中小不同型号的需冷设备。

目前液冷设备的冷却方法是采用主管路冷却方法。液冷设备中的冷却液循环通过电机带动液压泵把冷却液输送到冷却器，冷却器把冷却液温度降至规定范围内，已降低温度的冷却液进入需冷设备对需冷设备内电子设备进行冷却。如果采用主管路冷却方式，在应用于多机型使用时，每组管路均需要设置冷却器，冷却设备体积过于庞大，且设备资源重复浪费较大。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提出一种液冷设备的冷却系统，其目的在于采用一套共用的旁路冷却的方式，解决以往多种型号需冷设备采取的多路冷却的问题，为社会解决生产成本和节约能源。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种液冷设备的冷却系统，其特征在于：包括制冷循环单元、旁路冷却单元和控制系统；控制系统包括控制器、控制电源、操作面板、电机驱动电源，控制电源、操作面板、电机驱动电源均与控制器电连接，其中控制电源为控制器供电，操作面板为控制器输入指令，电机驱动电源接收控制器发出的指令；所述制冷循环单元主要由电机、液压泵、控制阀组、油箱及其附件组成，所述电机由电机驱动电源控制连接，所述液压泵泵头与电机输出轴连接，液压泵的入液端与油箱连接，出液端连接去油管路，所述去油管路通往需冷设备的进油口，需冷设备的回油口连接回油管路，回油管路回接至油箱。

在去油管路上，设置有所述控制阀组，还设置有流量计、温度传感器、压力传感器，在回油管路上也设置有温度传感器，所述流量计、温度传感器、压力传感器均与所述控制器连接。

所述旁路冷却单元包括电机泵组、过滤器、热交换器、溢流阀、压缩机制冷装置，电机泵组中的泵的入液端连接到所述油箱，出液端通过管路经过所述过滤器连接到热交换器，流过热交换器的制冷液回到油箱，所述热交换器自身的冷却模块与所述压缩机制冷装置连接，所述压缩机制冷装置由控制器控制连接。

进一步讲，所述控制阀组包括过滤器、电磁换向阀、溢流阀，在去油管路上，制冷液率先经过过滤器，然后经过电磁换向阀流向需冷设备，所述溢流阀设置在溢流管路上，所述溢流管路连接在过滤器后的去油管路与油箱之间。

进一步讲，所述去油管路上的流量计、温度传感器、压力传感器是安装在过滤和溢流之后的管路上。

进一步讲，所述回油管路经过所述电磁换向阀流回所述油箱。

进一步讲，所述压缩机制冷装置包括制冷压缩机、蒸发器、贮液器、气液转换器、气液分离器，热交换器自身的冷却模块通过管路先经过气液分离器后连接到制冷压缩机，制冷压缩机通过管路连接到蒸发器，蒸发器通过管路连接到贮液器，贮液器通过管路连接到气液转换器，气液转换器通过管路连接回热交换器。

进一步讲，所述制冷循环单元有多个，并列设置，各制冷循环单元之间通过带有截止阀的管路并联连接。

本实用新型的主要有益效果是：1、提出了一种新型的液压循环系统，通过电机转速控制流量；2、提出了一种新的冷却循环方式-旁路冷却，只用一组冷却系统，解决了多路冷却需求，降低了设备体积；降低了设备成本。

附图说明

图1是本实用新型的系统结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。

本实用新型所提供的冷却系统，如图1所示，包括制冷循环单元1和旁路冷却单元2，制冷循环单元1为需冷设备提供制冷液，旁路冷却单元2为油箱制冷，制冷循环单元1和旁路冷却单元2中的电控器件都由控制系统3控制，控制系统3包括控制器31、控制电源32、操作面板33、电机驱动电源34。

制冷循环单元1其循环管路的承压设计以及流通量设计与需冷设备的型号及制冷量需求相关，制冷循环单元1主要由电机泵组、控制阀组、油箱及其附件组成，控制阀组包括过滤器、换向阀、溢流阀等，附件包括温度传感器、压力传感器、流量计等。

电机11与液压泵12驱动连接，电机11由电机驱动电源34驱动控制，而驱动电源又由控制器提供可变的功率或电压信号，驱动电源通过可变的电信号改变电机的转速，及电机的输出功率。电机11与液压泵12驱动连接，由于电机的输出功率的变化致使液压泵的输出量产生变化。

液压泵12的输出端连接制冷循环管路的去油管路13，去油管路一直通往需冷设备的进油口，需冷设备的回油口连接回油管路14，回油管路接至油箱4。在去油管路上，管路离开液压泵12后率先连接一过滤器15，过滤器15后的高压制冷液经过电磁换向阀16进入需冷设备。液压泵12将集中油箱4内的制冷液加压到一定压力并输出到过滤器15。电磁换向阀16可改变制冷液的流动方向，当不需要向需冷设备供液时制冷液可通过换向阀返回至油箱，当需要向需冷设备供液时换向阀电磁铁得电可将制冷液通向需冷设备。在去油管路13上尤其是接近需冷设备入口处，还设置有流量计17、温度传感器18、压力传感器19，分别用于测量去液流量、温度和压力，都与控制器相连接。去油管路13上也设置溢流管路，若外部负载过大，过滤之后的液体如果压力过大或流量过高，都可以通过溢流管路进行溢流，溢流管路回接至油箱，溢流管路上设置溢流阀20，通过溢流阀20可调节系统压力，系统压力升高到指定压力后压力不再上升，多余的流量将通过溢流阀20返回油箱。这里所测得的流量、温度和压力，是溢流之后的数值，所以流量计17、温度传感器18、压力传感器19，安装在溢流之后的去油管路上。

回油管路14连接至油箱4，在回油管路上设置有温度传感器21，也可以设置流量计和压力传感器，因为回油流回到油箱中，所以一般压力和流量无需控制，只需测量温度，计算进、出油之间的温差，以此判别需冷设备的温度以及制冷是否达到要求等。

以上仅是一个制冷循环单元的结构方式，这样的制冷循环单元可以有多组共用一油箱，在本实用新型所提供的制冷循环单元中，当几个循环单元协同工作时，为更大需求量的需冷设备机型同步提供供给，或当其中某一路液压回路出现故障时，由另一支回路顶替其工作，这种措施可通过在各循环回路的供油主干道之间连接带有截止阀的管路实现，当需要补给时打开截止阀，否则关闭，实现两路或多路回路的相互冗余。由此可见，各制冷循环单元可以共用一个油箱，控制器可以独立控制各制冷循环单元，各制冷循环单元可以只独立为自己的机型供液，也可在这共同的环境下协调作战，这种结构模式可以大大简化系统的构成，为设备节约空间，同时也减少成本，提高了设备的通用性。

旁路冷却单元2为制冷循环单元1提供制冷液。本实用新型旁路冷却技术。本实用新型提供的旁路冷却单元由控制器31控制，可以为整个油箱制冷。旁路冷却单元可根据提供的制冷量信号值进行制冷液制冷。

旁路冷却单元中，包括电机泵组22、过滤器23、热交换器24、溢流阀25。电机泵组抽动油箱内的制冷液至过滤器，经过滤器过滤的制冷液经过热交换器回到油箱。溢流阀设定管路内制冷液的最高压力，当压力超过时溢流回油箱。

热交换器自身的冷却模块连接到一压缩机制冷装置，该装置包括制冷压缩机26、蒸发器27、贮液器28、气液转换器29、气液分离器30，热交换器自身的冷却模块连接到制冷压缩机，制冷压缩机将气态制冷剂压缩成液态制冷剂，气液转换间使液体温度上升，经蒸发器带走液态制冷剂的热量，相对冷的制冷剂经过贮液器至气液转换器，在制冷剂从液态转换成气态过程中，气态制冷剂温度大幅降低，进入热交换器与油箱内的油液进行热交换以降低油箱油液的温度，然后气态制冷剂经气液分离器回到制冷压缩机完成一个制冷循环。控制器完成对制冷压缩机的控制，以此控制油箱内循环液的温度。

控制系统3包括控制器31、控制电源32、操作面板33、电机驱动电源34。控制电源32为控制器31供电，操作面板33为控制器31输入指令，电机驱动电源34接收控制器的变频信号，改变电机的转速。电机11、电磁换向阀16、流量计17、温度传感器18、21、压力传感器19、制冷压缩机26都直接或间接地与控制器电连接。

控制器实现温度和流量两方面控制。控制器用于接收操作面板信号、采集管路流量、压力、温度等各种传感信号，对液压部分和制冷部分进行模拟量和数字量信号输入，经过逻辑运算后控制液压部分的电机转速和电控阀件，使其产生所需的流量、压力和温度；根据管路流量和温度，控制压缩机的制冷量，使其满足管路油液出口温度的要求。其主要由各PLC模块组成。

流量控制具体的操作方式如下：

1)通过操作面板改变输出流量的目标值；

2)目标值实时输入控制器，同时当前流量值也实时输入控制器；

3)控制器内对目标值和当前流量值进行比较计算，并形成控制电机转速的电控信号；

4)电机转速电控信号输入驱动电源，驱动电源改变电机驱动参数(频率或电压)；

5)驱动电源驱动电机改变其转速；

6)电机通过联轴器带动泵改变转速，从而改变泵的输出流量，系统流量通过控制阀组到达流量计，流量计把流量信息改变为电信号反馈给控制器；

7)当前流量值实时输入控制器；

8)控制器内再对目标值和当前流量值进行比较计算，并形成新的控制电机转速的电控信号；

9)电机转速电控信号再次输入驱动电源，驱动电源改变电机驱动参数(频率或电压)；

10)驱动电源再次驱动电机改变其转速；

11)电机通过联轴器带动泵改变转速，从而改变泵的输出流量，既改变液压系统流量；

12)系统流量通过控制阀组到达流量计，流量计把流量信息改变为电信号反馈给控制器；

13)控制器根据新的流量值再与目标值比较计算生成新的电机转速控制线号；

14)周而复始，进行流量调整，直至当前流量值与目标流量值相同为止。

当遇制冷需要，需要加大制冷剂流量时，系统调整目标流量值，重新循环计算，不断调整电机转速和泵的流出量，直至满足要求为止。

温度控制方法如下：

控制器内设定需冷设备出口的冷却液温度的目标值；通过环境温度传感器检测当前环境温度值，然后计算需冷设备管路出、入口液体温差；通过目标温度与出口温度的差值，以及参考当前环境温度值和管路出入口温差值进行控制器算法编译形成特定制冷控制信号。制冷控制信号控制压缩机执行功率，即控制制冷量；若环境温度高、出入口温差大则制冷量增大；若环境温度底、出入口温差小则制冷量减小。制冷压缩机形成的制冷介质通过热交换器与油箱内制冷液进行热交换，即对油箱内的需冷设备制冷液进行冷却；循环检测温度信号和调整制冷量，至目标温度值与出口温度值温差小于规定范围。

本领域技术人员可以理解，以上所述仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种液冷设备的冷却系统，其特征在于：包括制冷循环单元、旁路冷却单元和控制系统；

所述控制系统包括控制器、控制电源、操作面板、电机驱动电源，控制电源、操作面板、电机驱动电源均与所述控制器电连接，其中控制电源为控制器供电，操作面板为控制器输入指令，电机驱动电源接收控制器发出的指令；

所述制冷循环单元主要由电机、液压泵、控制阀组、油箱及其附件组成，所述电机由电机驱动电源控制连接，所述液压泵泵头与电机输出轴连接，液压泵的入液端与油箱连接，出液端连接去油管路，所述去油管路通往需冷设备的进油口，需冷设备的回油口连接回油管路，回油管路回接至油箱；

在去油管路上，设置有所述控制阀组，还设置有流量计、温度传感器、压力传感器，在回油管路上也设置有温度传感器，所述流量计、温度传感器、压力传感器均与所述控制器连接；

所述旁路冷却单元包括电机泵组、过滤器、热交换器、溢流阀、压缩机制冷装置，电机泵组中的泵的入液端连接到所述油箱，出液端通过管路经过所述过滤器连接到热交换器，流过热交换器的制冷液回到油箱，所述热交换器自身的冷却模块与所述压缩机制冷装置连接，所述压缩机制冷装置由控制器控制连接。

2.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于：所述控制阀组包括过滤器、电磁换向阀、溢流阀，在去油管路上，制冷液率先经过过滤器，然后经过电磁换向阀流向需冷设备，所述溢流阀设置在溢流管路上，所述溢流管路连接在过滤器后的去油管路与油箱之间。

3.根据权利要求2所述的冷却循环系统，其特征在于：所述去油管路上的流量计、温度传感器、压力传感器是安装在过滤和溢流之后的管路上。

4.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于：所述回油管路经过所述电磁换向阀流回所述油箱。

5.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于：所述压缩机制冷装置包括制冷压缩机、蒸发器、贮液器、气液转换器、气液分离器，热交换器自身的冷却模块通过管路先经过气液分离器后连接到制冷压缩机，制冷压缩机通过管路连接到蒸发器，蒸发器通过管路连接到贮液器，贮液器通过管路连接到气液转换器，气液转换器通过管路连接回热交换器。

6.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于：所述制冷循环单元有多个，并列设置，各制冷循环单元之间通过带有截止阀的管路并联连接。