CN205490100U - 一种变频器的水冷换热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种变频器的水冷换热装置，包括冷却机构、输水机构和换热器，其中，冷却机构包括水冷板，水冷板安装在变频器的发热元件上，水冷板上设置有流道，流道的两端分别为导热进水口和导热出水口；输水机构包括水泵、第一进水管、第二进水管和出水管，第一进水管连接换热器的出水口和水泵的进水口，第二进水管连接水泵的出水口与导热进水口，出水管连接导热出水口与换热器的进水口。本实用新型变频器的水冷换热装置散热效率高，是传统采用风冷散热效率的20倍以上，所以能保证变频器内各发热元件的运行环境，延长其使用寿命，且维护方便，运行安静。

Description

一种变频器的水冷换热装置

技术领域

本实用新型涉及换热降温的技术领域，具体涉及一种变频器的水冷换热装置。

背景技术

目前，各种高压变频器的工作效率通常为96％～98％，功率损耗为2％～4％，损耗的能量主要是以热量的形式散失在周围的环境中，这会造成变频器外部环境温度不断升高，导致变频器内部元器件无法散热，危及变频器和整套设备的正常使用。

传统高压变频器换热一般采用风冷换热的方式，变频柜内安装有风机，并与变频器闭锁设置，即在风机启动的情况下，变频器才能运行。风机启动，将柜体中的热量带出柜体，外部空气进入柜体内，从而实现变频柜内的降温。为了减少外部空气带入灰尘到变频柜中影响变频器的正常工作，需在变频柜的柜体上设置进风过滤网，因此需人为定期更换、清洗进风过滤网，若在外部空气环境较为恶劣的情况下，进风过滤网若更换、清洗不及时，还会造成进风过滤网堵塞，影响变频器的正常散热，对变频器造成损坏，缩短变频器的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种变频器的水冷换热装置，用于解决现有的变频器一般采用风冷换热的方式，维护程序繁琐，换热效果不理想的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种变频器的水冷换热装置，所述变频器的水冷换热装置包括冷却机构、输水机构和换热器

其中，所述冷却机构包括水冷板，所述水冷板安装在变频器的发热元件上，所述水冷板上设置有流道，所述流道的两端分别为导热进水口和导热出水口；

所述输水机构包括水泵、第一进水管、第二进水管和出水管，所述第一进水管连接所述换热器的出水口和所述水泵的进水口，所述第二进水管连接所述水泵的出水口与所述导热进水口，所述出水管连接所述导热出水口与所述换热器的进水口。

优选地，所述水冷板采用铝材制成。

进一步地，所述变频器的水冷换热装置还包括换热柜，所述水泵、换热器和第一进水管均设置在所述换热柜中，所述换热柜的柜体上开设有通口，所述通口中安装有风机。

优选地，所述输水机构还包括橡胶管，所述第二进水管与所述导热进水口之间、所述出水管与所述导热出水口之间均分别通过橡胶管进行连接。

优选地，所述冷却机构设置在变频器的功率单元柜中。

优选地，所述换热器为板式换热器。

优选地，所述冷却机构、输水机构和换热器中的冷却水为具有高压绝缘性的液体。

相对于现有技术，本实用新型所述的变频器的水冷换热装置具有以下优势：本实用新型在输水机构的作用下，将冷却水输入到冷却机构中，从而带走变频器发热元件产生的热量，冷却机构中冷却水的水温升高后随着输水机构从冷却机构中输出，并输入到换热器中，在换热器中与换热器外界空气进行热量交换从而降温，冷却后的水再循环依次进入输水机构中和冷却机构中，如此循环往复，从而使本实用新型变频器的水冷换热装置达到对变频器发热元件的降温作用。本实用新型变频器的水冷换热装置散热效率高，是传统采用风冷散热效率的20倍以上，所以能保证变频器内各发热元件的运行环境，延长各元件的使用寿命。且无需在变频柜上开设有通风孔和与之配套的过滤网，减少人为定期更换、清洗过滤网的过程。同时，采用本实用新型水冷换热装置应用在变频器中，变频器在运行时更加稳定和安静。同时，采用铝材制成水冷板，又在换热柜上安装风机，均进一步提高了本实用新型变频器的水冷换热装置的散热效率。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本实用新型一种优选实施方式的变频器的水冷换热装置的内部结构示意图；

图2示出了图1中换热柜侧面板的结构示意图；以及，

图3示出了图1中冷却机构的结构示意图。

附图标记：

1-冷却机构， 11-水冷板，

12-流道， 121-导热进水口，

122-导热出水口， 2-输水机构，

21-水泵， 22-第一进水管，

23-第二进水管， 24-出水管，

25-橡胶管， 3-换热器，

4-换热柜， 5-风机，

6-功率单元柜。

具体实施方式

本实用新型提供了许多可应用的创造性概念，该创造性概念可大量的体现于具体的上下文中。在下述本实用新型的实施方式中描述的具体的实施例仅作为本实用新型的具体实施方式的示例性说明，而不构成对本实用新型范围的限制。

下面结合附图和具体的实施方式对本实用新型作进一步的描述。

请参阅图1和图3，本实用新型的实施例提供一种变频器的水冷换热装置，包括冷却机构1、输水机构2和换热器3，其中，冷却机构1包括水冷板11，水冷板11安装在变频器的发热元件上，水冷板11上设置有流道12，流道12的两端分别为导热进水口121和导热出水口122；输水机构2包括水泵21、第一进水管22、第二进水管23和出水管24，第一进水管22连接换热器3的出水口和水泵21的进水口，第二进水管23连接水泵21的出水口与导热进水口121，出水管24连接导热出水口122与换热器3的进水口。

发热元件是指变频器在工作状态时自身会发热，向外辐射热量的组成器件。

换热器3是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备，是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到流程规定的指标，以满足工艺条件的需要，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。

水冷板11安装在发热元件上后，发热元件产生的热量会通过热传导作用传递给水冷板11。换热器3中输出的冷却水在水泵21的驱动下以恒定的流速依次经由第一进水管22和第二进水管23，从导热进水口121输送入水冷板11的流道12中，不断吸收水冷板11和发热元件的热量，流道12内的水温升高后，从导热出水口122输出到出水管24中，从而带出发热元件的热量，出水管24中的水又输送到换热器3中，流经换热器3内管道的水与换热器3外的空气实现热量交换从而降温，降温后的水又在水泵21的驱动作用下沿第一进水22和第二进水管23进入冷却机构1中，从而形成封闭的循环冷却系统。在该循环冷却系统中，冷却水循环流动，不断吸热散热，达到对变频器内发热元件的降温作用。且冷却水的流速还可调节，在变频器发热较为严重的情况下，可通过水泵21调大冷却水的流速，在变频器发热不太严重的情况下，可通过水泵21调小冷却水的流速。

本实施例变频器的水冷换热装置的散热效率高，是传统采用风冷散热效率的20倍以上。变频器中发热元件能有效散热，保证了变频器整体良好的运行环境，有效延长了元件的使用寿命。本实施例整体的结构简单、安装使用也非常方便。且本实施例采用水冷换热的方式无需在变频柜上开设有通风孔和安装有过滤网，从而减少了人为定期更换、清洗过滤网的过程。同时，采用水冷的换热方式，相对于风冷的换热方式，大大降低了变频器在运行过程中产生的噪音污染。

进一步，为了提高通过水冷板11的导热率，上述水冷板11采用铝材制成。

铝是热的良导体，它的导热能力比铁大3倍，因此经常作为制造各种热交换器、散热材料和炊具的原料。水冷板11采用铝板，能更快地传导发热元件的热量，从而提升了变频器内各发热元件的散热降温效果。

请参阅图1和图2，变频器的水冷换热装置还包括换热柜4，水泵21、换热器3和第一进水管22均设置在换热柜4中，换热柜4的柜体上开设有与通口，通口中安装有风机5。

换热柜4的设置对换热器3、水泵21等能起到保护作用，同时，本实施例变频器的水冷换热装置中换热柜4与变频柜相邻设置，使得变频器整体的结构更整齐紧凑。另外，为了进一步提高冷却水在换热器3中的换热效率，在换热柜4的柜体面板上开设有连通换热柜4内部空间和外部空间的通口，并在通口中设置有风机5，从而增加换热柜4中的空气流速，实现对换热器3内热流体冷却水的快速降温。风机5是依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械，是一种从动的流体机械。风机5开启时，能将换热器3的热量从换热柜4中排出，并加快换热柜4外空气的进入速度，从而使循环冷却水温度迅速下降。本实施例优选在换热柜4的侧体柜板上安装有风机5，以能使换热器3与风机5产生的空气流最充分地接触，从而最大程度地与换热器3中的热流体实现热量交换。本实施例中风机5优选为轴流风机5，轴流风机5是使气体平行于风机5的轴流动的一种流体机械。

当然，也可在换热柜4的顶部柜板上开设有通口并安装风机5，该种设置方式中风机5优选为离心式风机，但其散热效果没有将风机5安装在侧体柜板上的散热效果好。

请继续参阅图1，输水机构2还包括橡胶管25，第二进水管23与导热进水口121之间、出水管24与导热出水口122之间均分别通过橡胶管25进行连接。

本实施例优选采用硬质材料制成的第二进水管23和出水管24，例如PVC或不锈钢等，其能提高输水机构2的整体硬度且便于在变频柜中进行固定。但是，第二进水管23的出水口、出水管24的进水口分别与导热进水口121或导热出水口122的连接时，其连接工艺会较为繁琐，且若固定连接后在水冷换热装置出现故障时也难以拆除，故本实施例优选采用橡胶管25连接第二进水管23与导热进水口121、出水管24与导热出水口122。橡胶管25易拆卸，故通过拆卸橡胶管25能将冷却机构1和输水机构2分离出来，从而方便对水冷换热装置进行整体的检测和维修，同时，单个冷却机构1或单个输水机构2还能在多个变频器中循环利用。

此外，对于不同变频器的发热元件，其安装在水冷板11上的位置不固定，为了提升水冷效果，通常将流道12按照发热元件的位置进行设置，因此，各水冷板11上的导热进水口121和导热出水口122的位置不定，采用橡胶管25连接能使各种水冷板11的应用范围更广，不必局限于输水机构2中第二进水管23和出水管24位置的设定。

需要说明的是，上述冷却机构1设置在变频器的功率单元柜6中。

众所周知，变频器中最主要的发热元件为功率单元，变频柜中的散热通常指的都是对功率单元的散热。所以，本实施例优选将冷却机构1安装在功率单元柜6中并与功率单元柜6中的发热元件固定连接，以传导吸收发热元件的热量，保证功率单元的正常工作。

值得一提的是，上述换热器3为板式换热器。

板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器，各种板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换。其具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、安装清洗方便、使用寿命长的特点，应用在变频器中使得变频器的使用和维护更方便快捷。且板式换热器与风机5配合使用，风机5启动能够加速板式换热器金属片外侧的空气流速，从而更好地提高板式换热器的换热效率。

冷却机构1、输水机构2和换热器3中的冷却水既可以是普通的水，也可以是具有高压绝缘性的液体。用高压绝缘性的液体做冷却水时，与普通水相比，即使有泄漏，由于液体的高压绝缘性，不会造成变频器或功率单元的短路，提高了系统的可靠性。

应该注意的是，上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

Claims (7)

1.一种变频器的水冷换热装置，其特征在于，所述变频器的水冷换热装置包括冷却机构(1)、输水机构(2)和换热器(3)，

其中，所述冷却机构(1)包括水冷板(11)，所述水冷板(11)安装在变频器的发热元件上，所述水冷板(11)上设置有流道(12)，所述流道(12)的两端分别为导热进水口(121)和导热出水口(122)；

所述输水机构(2)包括水泵(21)、第一进水管(22)、第二进水管(23)和出水管(24)，所述第一进水管(22)连接所述换热器(3)的出水口和所述水泵(21)的进水口，所述第二进水管(23)连接所述水泵(21)的出水口与所述导热进水口(121)，所述出水管(24)连接所述导热出水口(122)与所述换热器(3)的进水口。

2.根据权利要求1所述的变频器的水冷换热装置，其特征在于，所述水冷板(11)采用铝材制成。

3.根据权利要求1所述的变频器的水冷换热装置，其特征在于，所述变频器的水冷换热装置还包括换热柜(4)，所述水泵(21)、换热器(3)和第一进水管(22)均设置在所述换热柜(4)中，所述换热柜(4)的柜体上开设有通口，所述通口中安装有风机(5)。

4.根据权利要求1所述的变频器的水冷换热装置，其特征在于，所述输水机构(2)还包括橡胶管(25)，所述第二进水管(23)与所述导热进水口(121)之间、所述出水管(24)与所述导热出水口(122)之间均分别通过橡胶管(25)进行连接。

5.根据权利要求1所述的变频器的水冷换热装置，其特征在于，所述冷却机构(1)设置在变频器的功率单元柜(6)中。

6.根据权利要求1～5中任意一项所述的变频器的水冷换热装置，其特征在于，所述换热器(3)为板式换热器。

7.根据权利要求1～5中任意一项所述的变频器的水冷换热装置，其特征在于，所述冷却机构(1)、输水机构(2)和换热器(3)中的冷却水为具有高压绝缘性的液体。