CN207280039U - 防冻冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种防冻冷却系统，涉及冷却控制领域。其中防冻冷却系统包括制冷回路和冷却回路，制冷回路中设有旁通支路，旁通支路的两端分别与制冷回路中冷凝器的入口和所述蒸发器的入口连通，制冷回路中的冷媒与冷却回路中的冷却液进行热交换。通过在制冷支路中增加旁通支路，从而使制冷回路中的部分冷媒不经过冷凝器制冷而直接提供给蒸发器，从而有效避免蒸发器因温度过低而被冻坏。

Description

防冻冷却系统

技术领域

本实用新型涉及冷却控制领域，特别涉及一种防冻冷却系统。

背景技术

在现代制造业中，机床是不可缺少的设备，例如CNC(Computer NumericalControl，数字控制机床)、磨床、线切割机床等。在机床作业的时候，刀具切削加工件、主轴的高速运转都会产生大量的热量，导致机床的导轨、主轴发生热变形，从而降低加工件的加工精度，也降低了刀具、主轴的寿命。因此就有了对机床进行冷却的需求。诸如油冷机(也称之为冷油机)的机床冷却机的作用是有效地降低机床切削产生的热量，提供机床加工精度。

目前的机床冷却机系统如图1所述，在机床冷却机系统中设有制冷回路1和冷却回路2，其中制冷回路1中按照冷媒流动方向依次设置压缩机11、冷凝器12、电子膨胀阀13和蒸发器14，冷凝器12处还设有风机15。冷却回路2中设有泵21，在泵21的作用下，冷却液在冷却回路2上流动，从而将机床所产生的热量通过蒸发器14进行释放。图1中的箭头表示冷却液的流动方向。

目前，蒸发器14通常采用板式换热器。板式换热器具有尺寸小、换热性能佳的优点，但板式换热器也存在容易发生堵塞的缺点。为了避免板式换热器被堵塞，通常会利用过滤器将冷却液进行过滤处理后再提供给板式换热器。

然而，一旦过滤器失效，板式换热器就会发生堵塞，从而会导致蒸发器被冻坏。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种防冻冷却系统，通过在制冷支路中增加旁通支路，从而使部分冷媒不经过冷凝器制冷而直接提供给蒸发器，从而有效避免蒸发器因温度过低而被冻坏。

根据本实用新型的一个方面，提供一种防冻冷却系统，包括制冷回路和冷却回路，制冷回路中设有旁通支路，其中：

制冷回路中的冷媒与冷却回路中的冷却液进行热交换；

旁通支路的两端分别与制冷回路中冷凝器的入口和蒸发器的入口连通。

在一个实施例中，旁通支路上设有旁通阀。

在一个实施例中，上述系统还包括第一温度传感器，其中：

第一温度传感器用于检测经过与冷媒热交换后的冷却液温度。

在一个实施例中，上述系统还包括第二温度传感器，其中：

第二温度传感器用于检测蒸发器内冷媒的温度。

在一个实施例中，上述系统还包括控制装置，其中：

控制装置根据第一温度传感器检测的当前冷却液温度和第二温度传感器检测的当前冷媒温度，对旁通阀的阀门开度、制冷回路中压缩机的工作频率、和/或制冷回路中电子膨胀阀的开度进行调节。

在一个实施例中，蒸发器为同轴套管换热器。

在一个实施例中，冷却回路中的泵为变频泵。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中机床冷却机系统一个实施例的示意图。

图2为本实用新型防冻冷却系统一个实施例的示意图。

图3为本实用新型防冻冷却系统另一实施例的示意图。

图4为本实用新型防冻冷却系统又一实施例的示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图2为本实用新型防冻冷却系统一个实施例的示意图。如图2所示，防冻冷却系统包括制冷回路1和冷却回路2，制冷回路1中设有旁通支路3。其中：

制冷回路1中的冷媒和冷却回路2中的冷却液进行热交换，旁通支路3的两端分别与制冷回路1中冷凝器12的入口和蒸发器14的入口连通。从而冷媒在循环过程中，部分冷媒不通过冷凝器，而是直接通过旁通支路到达蒸发器的入口，从而使得高温高压冷媒和低温低压冷媒进行混合后进入蒸发器。由于这部分冷媒没有经过冷凝器的制冷处理，因此可确保蒸发器温度不至于过低。

例如，制冷回路1中的冷媒和冷却回路2中的冷却液可在制冷回路1的蒸发器14中进行热交换。

可选地，蒸发器14可为同轴套管换热器或桶式换热器等，从而有效克服板式换热器容易发生堵塞、冻坏的缺陷。

基于本实用新型上述实施例提供的防冻冷却系统，通过在制冷支路中增加旁通支路，从而使部分冷媒不经过冷凝器制冷而直接提供给蒸发器，从而有效避免蒸发器因温度过低而被冻坏。

图3为本实用新型防冻冷却系统另一实施例的示意图。如图3所示，在旁通支路3上还设有旁通阀31。通过调整旁通阀31的开度，可调整通过旁通支路的冷媒量，以便调整蒸发器的温度。

图4为本实用新型防冻冷却系统又一实施例的示意图。如图4所示，在防冻冷却系统中还包括第一温度传感器4，用于检测经过与冷媒热交换后的冷却液温度。

此外，在防冻冷却系统中还可包括第二温度传感器5，用于检测蒸发器14内冷媒的温度。

可选地，在防冻冷却系统中还包括控制装置(未在图中示出)。其中，控制装置根据第一温度传感器4检测的当前冷却液温度和第二温度传感器5检测的当前冷媒温度，对旁通阀31的阀门开度、制冷回路1中压缩机11的工作频率、和/或制冷回路1中电子膨胀阀13的开度进行调节。从而避免蒸发器因温度过低而被冻坏。

下面通过一个具体示例，对控制装置的控制方案进行说明。

1)控制装置以预定的时间间隔，判断蒸发器的当前冷却液温度是否大于预设温度值，若当前冷却液温度不大于预设温度值，则关闭压缩机11。

即，若当前冷却液温度小于或等于预设温度值X时，表明当前蒸发器冷媒温度过低，这时可关闭压缩机。

2)控制装置在当前冷却液温度大于预设温度值的情况下，判断蒸发器的当前冷媒温度(以下称为蒸发温度)是否大于第一温度门限T1，若蒸发温度大于第一温度门限T1，则可维持当前压缩机工作频率不变。

3)若蒸发温度不大于第一温度门限T1，则控制装置进一步判断当前蒸发温度在第二温度门限T2至第一温度门限T1区间内的持续时间是否超过温度持续门限，若持续时间超过温度持续门限B，则降低压缩机11的频率，其中第一温度门限T1大于第二温度门限T2。

即，若蒸发器内的冷媒温度在[T2,T1]区间内、且持续时间超过门限B，此时可对压缩机进行降频处理，从而可避免冷媒温度变化过大。

4)控制装置还用于在持续时间未超过温度持续门限B的情况下，进一步判断蒸发器14内冷媒的温降速率是否大于温降速率门限E，若冷媒的温降速率大于温降速率门限E，则增大电子膨胀阀13的开度。

即，若冷媒的温降速度超过门限E，可通过调节电子膨胀阀的开度以减缓冷媒的温降速度。

5)控制装置还用于在冷媒的温降速率不大于温降速率门限E的情况下，判断当前蒸发温度是否大于第二温度门限T2，若当前蒸发温度大于第二温度门限，则进一步判断当前蒸发温度在第二温度门限T2至第一温度门限T1区间的持续时间是否超过温度持续门限B，若持续时间超过温度持续门限，则关闭旁通阀31；若持续时间未超过温度持续门限，则可维持压缩机的当前工作频率不变。

即，在蒸发器的当前冷媒温度大于T2且持续时间超过B，可关闭旁通阀，即但前的冷媒温度适宜，无需制冷回路中的冷媒进行旁通处理。

6)若当前蒸发温度不大于第二温度门限T2，则进一步判断当前蒸发温度是否大于第三温度门限T3，若当前蒸发温度不大于第三温度门限T3，则开启旁通阀31，其中第三温度门限T3小于第二温度门限T2。

即，在蒸发器的当前冷媒温度过低时，开启旁通阀，以便在制冷回路中实现不同温度冷媒的混合。

7)控制装置还用于在当前蒸发温度大于第三温度门限T3的情况下，进一步判断蒸发器14内冷媒的温降速率是否大于温降速率门限E，若冷媒的温降速率大于温降速率门限E，则开启旁通阀31，若冷媒的温降速率不大于温降速率门限E，则降低压缩机11的频率。

即，在蒸发温度还不处于过低的情况下，但温降速度超过门限E，为保护系统，此时也可开启旁通阀。

8)控制装置还进一步在开启旁通阀31后，判断当前蒸发温度是否大于第四温度门限T4，若蒸发温度不大于第四温度门限T4，则关闭压缩机，其中第四温度门限T4小于第三温度门限T3。

例如，T4可小于零度，T3可略高于零度。

即，在开启旁通阀后，蒸发温度仍然过低，此时为保护系统安全，可将压缩机关闭。

9)控制装置还在当前蒸发温度大于第四温度门限T4的情况下，

进一步判断当前蒸发温度在第四温度门限T4至第三温度门限T3的持续时间是否超过温度持续门限，若持续时间未超过温度持续门限B，则重复执行判断当前蒸发温度是否大于第一温度门限的步骤，以便进行循环处理；若持续时间超过温度持续门限B，则关闭压缩机。

即，若蒸发温度虽然不算过低，但在[T4,T3]这个区间内的持续时间超过门限B，表明开通旁通支路并没有提高蒸发温度，这时为保护系统安全，可关闭压缩机。

此外，还可通过将冷却回路2中的泵21设为变频泵，从而可在冷却剂温度较低时，加大泵21的频率，以增大冷却剂的流量，以便提高蒸发器中冷媒的温度。

通过实施本实用新型，可以得到以下有益效果：

1)在制冷回路中增加旁通支路，并根据蒸发温度、经过与冷媒热交换后的冷却液温度等参数协同控制压缩机频率、旁通阀开关、电子膨胀阀开度来降低蒸发器冻坏的概率。

2)蒸发器使用同轴套管换热器，进一步降低冻坏的可能性。

本实用新型的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (7)

1.一种防冻冷却系统，其特征在于，包括制冷回路(1)和冷却回路(2)，所述制冷回路(1)中设有旁通支路(3)，其中：

所述旁通支路(3)的两端分别与所述制冷回路(1)中冷凝器(12)的入口和蒸发器(14)的入口连通；

所述制冷回路(1)中的冷媒与所述冷却回路(2)中的冷却液进行热交换。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述旁通支路(3)上设有旁通阀(31)。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括第一温度传感器(4)，其中：

所述第一温度传感器(4)用于检测经过与冷媒热交换后的冷却液温度。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，还包括第二温度传感器(5)，其中：

所述第二温度传感器(5)用于检测所述蒸发器(14)内冷媒的温度。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，还包括控制装置，其中：

所述控制装置根据所述第一温度传感器(4)检测的当前冷却液温度和所述第二温度传感器(5)检测的当前冷媒温度，对所述旁通阀(31)的阀门开度、所述制冷回路(1)中压缩机(11)的工作频率、和/或所述制冷回路(1)中电子膨胀阀(13)的开度进行调节。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的系统，其特征在于，

所述蒸发器(14)为同轴套管换热器。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的系统，其特征在于，

所述冷却回路(2)中的泵(21)为变频泵。