CN208949348U - 一种流体冷却装置及系统 - Google Patents

Abstract

一种流体冷却装置及系统，属于冷却领域。流体冷却装置包括：储藏池、真空负压引流罐、泵、冷却器。真空负压引流罐包括罐体、引水管、送水管以及液位计，送水管由第一端至第二端延伸而成，罐体的底部与送水管连接，且送水管的自由端位于储藏池内，罐体设置有送水口，引水管通过第一端连接在罐体的送水口，罐体还设置有连接了阀门的注水口，液位计连接在罐体以指示罐体内的液面高度。泵被构造来提供泵吸动力以将存储于储藏池的流体通过引水管抽出并向下游输送。冷却器用于接收由泵输送的流体并对流体进行冷却。实用新型示例中的流体冷却装置具有更好的工作稳定性和便捷性。

Description

一种流体冷却装置及系统

技术领域

本实用新型涉及冷却领域，具体而言，涉及一种流体冷却装置及系统。

背景技术

在机械锻造行业中，用于对热处理淬火后的锻件的冷却系统无疑是生产设备冷却常用系统之一。

对淬火液的冷却通常为自然冷却或冷却池内循环冷却。其中，自然冷却是随着已加热的产品不断地进入淬火液中，淬火液的温度升高，当其达到规定的上限温度时，必须等到淬火液的温度降至规定范围以内，方可继续工作，这种冷却方式的冷却速度较慢，所需时间较长，尤其是在温度较高的夏天，所需的时间更长。

而冷却池内循环冷却，主要是将冷却水通过密封管引入到淬火液内进行循环冷却。虽然它有一定的冷却效果，但是会导致淬火液的温度一致性差，产品在淬火冷却时受到温度和速度的影响，硬度偏低，质量不稳定。

传统的冷却系统均采用的是在一个半封闭的池子中加入冷却水来进行冷却，由于锻件温度相当高，冷却池中的水没有与外界的水相连通，几次锻件放入冷却池内后，冷却池内水的温度急剧上升，然而在夏天气温较高时，此冷却池内的水的温度更加高，这样下来，对锻件无法进行冷却，而且水温过高也容易对锻件的质量有直接影响。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

为改善、甚至解决现有技术中的至少一个问题，本实用新型提出了一种流体冷却装置及系统。

本实用新型是这样实现的：

在第一方面，本实用新型的示例提供了一种流体冷却装置。

流体冷却装置包括：

储藏池，储藏池被构造来存储待冷却的流体；

真空负压引流罐，真空负压引流罐包括罐体、引水管、送水管以及液位计，送水管由第一端至第二端延伸而成，罐体的底部与送水管连接，且送水管的自由端位于储藏池内，罐体设置有送水口，引水管通过第一端连接在罐体的送水口，罐体还设置有连接了阀门的注水口，液位计连接在罐体以指示罐体内的液面高度；

泵，泵与引水管的第二端连接，泵被构造来提供泵吸动力以将存储于储藏池的流体通过引水管抽出并向下游输送；

冷却器，冷却器用于接收由泵输送的流体并对流体进行冷却。

在其他的一个或多个示例中，送水管的自由端连接有单向阀，且单向阀允许由储藏池至罐体的单向流通。

在其他的一个或多个示例中，连接在注水口的阀门为球阀。

在其他的一个或多个示例中，流体冷却装置还包括支架，支架连接在罐体的底部并使罐体被支撑和举升。

在其他的一个或多个示例中，泵与引水管的第二端之间还设置有用于对流体进行过滤的过滤器。

在其他的一个或多个示例中，过滤器与泵之间还设置有第一阀门。

在其他的一个或多个示例中，泵与冷却器之间还设置有第二阀门。

在其他的一个或多个示例中，流体冷却装置还包括基座，泵通过减震器连接在基座。

在第二方面，本实用新型的示例提供了一种流体冷却系统。

流体冷却系统包括回流管、如上述的流体冷却装置，回流管由进水端至出水端延伸而成，进水端连接在冷却器的出水口，出水端位于储藏池，回流管被构造来将经过冷却器冷却后的流体导回至储藏池。

在其他的一个或多个示例中，出水端连接有用于检测经过冷却器冷却并排出的流体的温度的温度传感器。

有益效果：

本实用新型实施例提供的流体冷却装置对空负压引水罐的采用，降低了该系统对泵的技术需求。如果按照常规的系统设计，动力部分多采用真空泵及相关配套设施，但由于该系统的液流量较大，对真空泵的吸程、扬程等各项参数的综合选型要求很高，并且每次开机启动前，都需注水排掉泵吸水口的空气，否则泵无法正常抽取液体。该系统采用真空负压引水罐，只需配备普通的管道离心泵即可，且开机启动系统前，无需每次都往系统的泵吸水口注水排气，只需在首次开机使用前注水排气即可，大大提高了系统的工作稳定性和便捷性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的流体冷却装置的第一视角的结构示意图(未绘出储藏池和冷却器)；

图2为本实用新型实施例提供的流体冷却装置的第二视角的结构示意图(未绘出储藏池和冷却器)；

图3为本实用新型实施例提供的流体冷却装置的第三视角的结构示意图(未绘出储藏池和冷却器)；

图4为图3所示流体冷却装置的D-D面的剖视结构示意图(未绘出储藏池和冷却器)；

图5为本实用新型实施例提供的流体冷却系统的结构示意图(未绘出储藏池)；

图6示出了本实用新型实施例提供的流体冷却系统中的储藏池的结构示意图。

图标：100-流体冷却装置；101-真空负压引流罐；1011-罐体；1012-阀门；1013-引水管；1014-支架；1015-送水管；1016-过滤器；1017-第一阀门；1018-液位计；1019-单向阀；1020-空腔；102-泵；1021-第二阀门；103-基座；104-减震器；200-流体冷却系统；201-回水管；202-出水端；203-冷却器；204-温度传感器；301-储藏池。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。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。

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定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实用新型中，在不矛盾或冲突的情况下，本实用新型的所有实施例、实施方式以及特征可以相互组合。在本实用新型中，常规的设备、装置、部件等，既可以商购，也可以根据本实用新型公开的内容自制。在本实用新型中，为了突出本实用新型的重点，对一些常规的操作和设备、装置、部件进行的省略，或仅作简单描述。

在锻造、冶炼等工艺操作者，常常会涉及到对产品进行淬火。而为了获得更好的淬火效果，常常需要对淬火液进行特别的考察和选择。淬火液即液态淬火介质，是国内外广泛应用的冷却介质。按基本组成可分为水基型和油基型。

其中，矿物油型淬火液主要用于钢铁材料。选用时考虑两个方面：一是要求淬硬后硬度值的高低，要求硬度越高，选用淬火油的冷速越快；二是工件材质及形状，含碳低的钢材难淬硬，应选用冷速快的淬火油，含碳量高的钢材易淬硬，淬火油的冷速可慢些。

相比于矿物油型淬火油，水基淬火液有很多优点，如安全，不燃烧；环境好，车间无油气；冷却速度快，不但可作钢铁淬火，还可作铜、铝等有色金属淬火；冷却速度可通过浓度变化而调节，不需变换淬火油品种；淬火后工件可用水存油污。

在一些示例中，淬火液是由聚醚类高分子材料添加多种表面活性剂制成。通常地，淬火液可以是水、矿物油(机器油、锭子油等)等。PAG精制高分子无机淬火液，无污染，可针对几乎任何钢材的淬火需要，以便获取理想的淬火性能。

由聚醚类高分子材料添加多种表面活性剂制成的淬火液对水有逆溶性的特点，克服了水冷却速度快，易使工件开裂；油品冷却速度慢，淬火效果差且易燃等缺点。在热处理得到广泛应用，使用PAG淬火剂能有效改善工作环境，提高零件的淬火质量，降低生产成本，是一种成熟的热处理淬火介质。

由于淬火零部件的温度通常是相对较高的，因此，在淬火过程中，淬火液的温度不可避免地会出现较大的幅度的变化(温度升高)。因此，需要对淬火液进行冷却以降低其温度。现有的冷却方式通常是直接添加外部冷媒(如冷水、常温水等)来进行降温。

这样的一种冷却方式，往往为淬火液的再次利用带来或多或少的问题。如淬火液污染，无法再次利用。有鉴于此，提供一种新的用于对淬火液进行冷却的设备是很有必要的。且，相关的冷却设备在使用中还存在设备功率负荷大、设备容易损坏等问题。

实施例中，流体冷却装置100包括储藏池301、真空负压引流罐101、泵102以及冷却器203。其中，储藏池301是用来存储如前述的淬火液的流体的设备。真空负压引流罐101则作为泵102从储藏池301抽取淬火液的一个辅助设备。真空负压引流罐101可以是流体冷却装置100启动更方便，更易于从储藏池301中抽取淬火液，且可以减小对泵102的规格的太高的要求。冷却器203主要用来对被抽出的高温的淬火液进行冷却。

以下结合附图对本实用新型实施例中的流体冷却装置100进行更详细的阐述。

参阅图1至图6。

本实施例提供了一种流体冷却装置100。

流体冷却装置100包括储藏池301、真空负压引流罐101、泵102以及冷却器203。

其中，储藏池301根据不同的应用场合，且可以被以不同的特定的称呼而被命名。例如，当示例中的流体冷却装置100被用来对淬火液进行冷却时，储藏池301可以作为淬火池而被提供。储藏池301可以是采用钢筋混凝土浇筑构成，或者通过不锈钢板焊接固定构成。

在作为淬火池的示例中，根据需要，储藏池301中还可以按需布置用以辅助淬火的设备。

由于储藏池301被构造来存储待冷却的流体，针对不同的流体(如淬火液)的特性，针对性地进行相应的布置是有益的选择。例如，当流体具有一定的腐蚀性时，在储藏池301与流体接触的内壁进行一定程度的防腐处理。例如，在内壁附着防腐层。另外，为了提高储藏池301内流体的一致性，还可以在储藏池301内设置搅拌装置，通过搅拌加速储藏池301内的流体的循环流动。

真空负压引流罐101是用来通过负压将淬火液从储藏池301内吸出。其中的负压主要是通过真空负压引流罐101和外部大气压之间的压差来形成的。真空负压引流罐101包括罐体1011、引水管1013、送水管1015以及液位计1018。

引水管1013、送水管1015以及液位计1018均与罐体1011连接。罐体1011作为流体的中转设备，流体先通过负压进入其中，再随后被泵102抽出。引水管1013是用以将储藏池301内的淬火液引入至罐体1011的构件。送水管1015是将罐体1011内的淬火液输送到泵102的构件。液位计1018可显示罐体1011内的液位(液面高度)。

罐体1011是一个中空的壳体结构。其还是一个承压设备。罐体1011可以采用钢材焊接构成或注塑构成。罐体1011设置有接水口和送水口。接水口用来向内导入流体，送水口用来向外导出流体。罐体1011还设置有连接了阀门1012的注水口。注水口被提供来用以向罐体1011内注入适当量的水，水位高度以液面达到(覆盖、淹没)送水口为限。优选的示例中，连接在注水口的阀门1012选择采用为球阀。

为了方便于泵102的使用和安装，示例中，流体冷却装置100还包括支架1014，支架1014连接在罐体1011的底部并使罐体1011被支撑和举升。支架1014可以使罐体1011远离储藏池301内的流体，并与整个装置中个管道更易于匹配安装。

为了便于结构的说明，送水管被叙述为由第一端至第二端延伸而成。罐体1011的底部与送水管1015连接(当然的，送水管1015的管腔与罐体1011的液体存储内腔是相通)，且送水管1015的自由端位于储藏池301内。即送水管以一端与罐体1011(接水口)连接，另一端伸入到储藏池301的液面以下。基于使用的安全性和稳定性考虑，在改进的示例中，送水管1015的自由端连接有单向阀1019，且单向阀1019允许由储藏池301至罐体1011的单向流通。如此，流体仅可以由储藏池301进入真空负压引水罐的罐体1011的空腔1020内。

引水管1013通过第一端连接在罐体1011的送水口，且引水管1013的第二端还将如在下文会被述及的与泵102连接。

液位计1018连接在罐体1011以指示罐体1011内的液面高度，本领域技术人员可以根据需要自行选择期望采用的液位计1018。

作为一种动力源，泵102可以选择具有各种适当结构的设备。作为一种示例，泵102可采用为管道离心泵102。当然，其他结构的如真空泵102也可以被使用。泵102(主要是指进水接口)与引水管1013的第二端连接。泵102被构造来提供泵102吸动力以将存储于储藏池301的流体通过引水管1013抽出并向下游输送。这样的示例中，泵102具有进水接口，相应地也具有排水接口。

通常地，泵102工作时具有相对较大的震动，这对管道连接部以及其他的零部件可能会存在一定的损伤。因此，流体冷却装置100可配备基座103，泵102通过减震器104连接在基座103。

基于检修、维护装置考虑，以及安全方便的原因，泵102与引水管1013的第二端之间还设置有用于对流体进行过滤的过滤器1016。对于流体内固体杂质较多、且体积较大的情况。对流体进行粉碎和滤除是有很有必要的。过滤器1016可以采用滤网来实现。进一步地，过滤器1016与泵102之间还设置有第一阀门1017，以控制整个装置流体的流量和流速。

用以对流体进行冷却的冷却器203接收由泵102输送的流体，并通过适当的冷却机构、设备和系统对流体进行冷却。冷却器203主要由换热设备构成。作为优选的方案，在泵102的进口侧和出口侧均设置阀门1012将是显著有利地的，因此，在，在前述已经设置第一阀门1017的情况下，同时在泵102与冷却器203之间设置第二阀门1021，可以提高的容错率、改进使用的便利性。

基于以上的流体冷却装置100，示例中还提供了一种流体冷却系统200。

流体冷却系统200包括回流管、流体冷却装置100。其中，回流管由进水端至出水端202延伸而成。回流管的进水端连接在冷却器203的出水口，出水端202位于储藏池301。回流管被构造来将经过冷却器203冷却后的流体导回至储藏池301。其中，流体冷却装置100的数量可以被根据布置，以满足不同处理量的淬火液的需要。在本实施例中，流体冷却装置100的数量为4个。

通过这样的流体冷却装置100被冷却后的流体可以直接地通入到淬火池进行循环利用，从而使流体冷却系统200可以长期地工作，而不至于因为淬火液不足而停车。

作为一种改进，出水端202连接有用于检测经过冷却器203冷却并排出的流体的温度的温度传感器204。通过设置在回水管201的出口端的温度传感器204，操作者或使用者可以获得冷却器203排出的经过冷却后的流体的温度，从而便于根据需要调节冷却器203的功率，以节约能量、降低功耗。更优地，流体冷却系统200可以配置控制器，实现系统对液温的闭环反馈控制，通过反馈的液温，由控制系统自行计算并控制调节液温，满足工艺要求。控制器可以是各种能够进行一定数据处理的电子器件。例如，中央处理器(CPU)、微控制单元(MCU)、可编辑逻辑控制器(PLC)、可编程自动化控制器(PAC)、工业控制计算机(IPC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)等等。

对于需要进行淬火处理的工厂中，通过将热交换器在厂房外集中布局配置，达到对淬火液集中冷却的目的。如此，不但可以提高了设备使用效率，节省了能源损耗，并且由于在厂房外布置热交换器，避免了热交换器散发出的大量水汽，对厂房内部结构和电气设施的影响。

进一步地，整个流体冷却系统200，在厂房内的部分，采用埋入地下式的设计。该埋入地下的部分包括泵102、淬火池、真空负压引水罐等。这些设备及相应的管道设施全部安装在预先设计施工好的地基内，并采用加装地面盖板的形式，将所有管道设施封盖在地基内。仅在需要检修的时候打开盖板进行检修作业。因此整套系统在车间内不占用过多的地面空间，给与之配套的生产线留下了足够的工艺设备安装布置的空间，极大地提高了生产线的工艺布局的合理性。

为了使本领域技术人员更易于实施本实用新型，以下将对本实用新型示例中的流体冷却系统200的工作原理进行说明。

首次使用时，打开引水罐(罐体1011)上端的阀门1012，并通过该阀门1012口向罐内注淬火液。通过液位计1018观察液位，当罐内液位超过泵102吸水口，即可启动泵102进行工作。当泵102把罐内的液体抽走，并连带把空气抽干的过程中，靠罐内外大气压差将淬火池内的淬火液持续不断地吸入罐内，保证泵102吸水口始终有充足的淬火液，满足泵102工作的需要。

泵102将淬火池内温度比较高的淬火液抽出，通过管道系统进入热交换器。温度较高的淬火液在热交换器内进行降温处理，通过在热交换器出水口管道安装温度传感器204，可将出水口的液温闭环反馈给控制系统，由控制系统调节热交换器工作功率，达到精确控制淬火液温度的目的，从而满足工艺要求。

经过降温处理的淬火液，通过管道系统回到淬火池进行循环再利用，从而满足产品淬火热处理工艺的要求。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种流体冷却装置，其特征在于，包括：

储藏池，所述储藏池被构造来存储待冷却的流体；

真空负压引流罐，所述真空负压引流罐包括罐体、引水管、送水管以及液位计，所述送水管由第一端至第二端延伸而成，所述罐体的底部与所述送水管连接，且所述送水管的自由端位于所述储藏池内，所述罐体设置有送水口，所述引水管通过所述第一端连接在所述罐体的所述送水口，所述罐体还设置有连接了阀门的注水口，所述液位计连接在所述罐体以指示罐体内的液面高度；

泵，所述泵与所述引水管的所述第二端连接，所述泵被构造来提供泵吸动力以将存储于所述储藏池的所述流体通过所述引水管抽出并向下游输送；

冷却器，所述冷却器用于接收由所述泵输送的所述流体并对所述流体进行冷却。

2.根据权利要求1所述的流体冷却装置，其特征在于，所述送水管的自由端连接有单向阀，且所述单向阀允许由所述储藏池至所述罐体的单向流通。

3.根据权利要求1所述的流体冷却装置，其特征在于，连接在所述注水口的阀门为球阀。

4.根据权利要求1所述的流体冷却装置，其特征在于，所述流体冷却装置还包括支架，所述支架连接在所述罐体的底部并使所述罐体被支撑和举升。

5.根据权利要求1所述的流体冷却装置，其特征在于，所述泵与所述引水管的所述第二端之间还设置有用于对所述流体进行过滤的过滤器。

6.根据权利要求5所述的流体冷却装置，其特征在于，所述过滤器与所述泵之间还设置有第一阀门。

7.根据权利要求1所述的流体冷却装置，其特征在于，所述泵与所述冷却器之间还设置有第二阀门。

8.根据权利要求1所述的流体冷却装置，其特征在于，所述流体冷却装置还包括基座，所述泵通过减震器连接在所述基座。

9.一种流体冷却系统，其特征在于，包括回流管、如根据权利要求1～8中任意一项所述的流体冷却装置，所述回流管由进水端至出水端延伸而成，所述进水端连接在所述冷却器的出水口，所述出水端位于所述储藏池，所述回流管被构造来将经过所述冷却器冷却后的流体导回至所述储藏池。

10.根据权利要求9所述的流体冷却系统，其特征在于，所述出水端连接有用于检测经过所述冷却器冷却并排出的流体的温度的温度传感器。