CN215187969U - 一种水冷板 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种采用海水冷却的水冷板，包括板体及流道。利用不同材料的板体及流道，然后通过组合的方式制造水冷板，能够充分利用不同材料的特点，使得水冷板既具有高的冷却效率，又具有优异的耐腐蚀性能，而且重量轻，便于实现轻量化。采用本实用新型水冷板的水冷电阻能够直接用海水冷却，冷却效率好，重量轻，适合在船舶上使用。

Description

一种水冷板

技术领域

本实用新型属于冷却散热技术领域，特别涉及船舶上使用的水冷板。

背景技术

随着现代工业技术的不断更新，在船舶上应用现代技术进行作业的创新也越来越多，许多现代电子控制技术都被陆续搬上了远洋的船舶中；但是随着这些电控技术的上船，对于这些电控技术的器件发热如何冷却，成为了现在需要认真解决的问题，由于船舶是在海上行走，不像在陆地，可以利用地面的冷却水来对发热器件进行冷却，而海上只有可以利用的海水，可是海水成分相当复杂，并具有很强的腐蚀性，如何利用海水来进行电控器件的冷却成为了当今的热门研究课题。

由于船舶的空间有限，现在船舶对电控产品要求体积越来越小，效率越来越高，电阻亦是如此；但是电控产品越小，散热的难度越大，在小体积高热值的电阻器散热时，采用自然风冷电阻效率低，完全达不到要求；采取强迫风冷需要风机，电阻功率越大，冷却风机越大，风机消耗的能量也越多，噪声也越大，而水冷电阻很好的解决了这些问题；可是在海上运行的船舶想用淡水对电阻器进行冷却，没有水源，只有想法利用海水进行水冷，可是海水不同于普通的地面淡水，海水具有很强的腐蚀性，采用一般的材料很容易被腐蚀坏，而且海水具有很强的导电性，直接用海水进行冷却，不仅导致海水带电，导致发生安全事故，而且还会产生电腐蚀现象，导致设备故障。因此不能用海水冷却电阻，而是需要采用去离子水来冷却电阻。导致电阻设备成本高，难以在船舶上应用。

经专利检索，与本实用新型有一定关系的专利主要有以下专利：

1、申请号为“201810860992.3”、申请日为“2018.08.01”、公开号为“CN108987006A”、公开日为“2018.12.11”、名称为“一种耐海水腐蚀的船舶电阻片水冷方法及绝缘水冷电阻器”、申请人为“株洲中车奇宏散热技术有限公司”的中国发明专利，该种耐海水腐蚀的船舶电阻片水冷方法及绝缘水冷电阻器，电阻片的一面或两面贴装耐腐蚀和高导热的绝缘水冷散热器，并让海水通过绝缘水冷散热器腔体，海水从绝缘水冷散热器的一端流入，从另一端流出；使得电阻片的热量通过绝缘水冷散热器传递到绝缘水冷散热器内的冷却海水，再由冷却海水以流动的形式带走电阻片的热量，达到高效散热的目的；所述的绝缘水冷散热器包括绝缘水冷散热器壳体、进水嘴和出水嘴；绝缘水冷散热器壳体由绝缘且耐腐蚀和高导热的材料制作，进水嘴和出水嘴分别安装在上下两体绝缘水冷散热器壳体海水循环流通的流道入口和出口。绝缘水冷散热器既具有高导热性能，同时又具有绝缘性好，耐腐蚀的特性，可以直接利用海水进行冷却。

2、申请号为“201911076064.9”、申请日为“2019.11.06”、公开号为“CN110729262A”、公开日为“2020.01.24”、名称为“用于功率型器件冷却的海水水冷散热板”、申请人为“中国船舶重工集团公司第七0四研究所”的中国发明专利，该发明涉及一种用于功率型器件冷却的海水水冷散热板，包括法兰端盖、散热板本体、后端盖，散热板本体内部设有海水流动的水道，散热板本体两端分别与法兰端盖和后端盖固定密封连接，法兰端盖设置进、出水法兰，所述后端盖为封闭盖；散热板本体表面设有安装螺纹孔，用于安装发热器件；冷却海水从法兰端盖的进水法兰流入，经散热板本体内部的冷却水道，从法兰端盖的出水法兰流出，使发热器件产生的热量沿着散热板本体传递，被循环冷却海水带走，实现散热。该发明的海水水冷散热板的端盖易拆卸和安装，水道堵塞时可以直接拆卸进行检修，维修性高；散热板材料耐海水腐蚀性强，长时间使用，不会出现海水泄漏故障，可靠性高，并具有体积小、冷却效率高的优点。

3、申请号为“202010944539.8”、申请日为“2020.09.10”、公开号为“CN111969793A”、公开日为“2020.11.20”、名称为“一种船用双管冷却器”、申请人为“张家港市恒强冷却设备有限公司”的中国发明专利，该发明涉及一种船用双管冷却器，包括冷却器本体，所述冷却器本体的左侧下方安装设置有进水口，所述冷却器本体的左侧上方安装有出水口，所述冷却器本体的右侧设置有进风口，所述冷却器本体的左侧中央设置有出风口，所述进水口和出水口的外侧均安装有法兰，所述冷却器本体的内部设置有散热片，所述散热片的内侧设置有外管，所述外管的内壁设置有螺纹，所述外管的内部套设有内。该船用双管冷却器，通过水冷管采用的是内管和外管的结构，外管的内壁有内螺旋纹，这样就和内管的外壁之间形成水道，内管的管壁上形成的冷凝水就可以引流到两块管端板形成的间隙，实现引流排出，这样的方式使管壁形成的冷凝水不会被风带入电机内部。

4、申请号为“201921943278 .7”、申请日为“2019 .11 .12”、公开号为“CN210606831 U”、公开日为“2020.05.22”、名称为“一种水冷电阻”、申请人为“西安神电电器有限公司”的实用新型，该实用新型涉及一种电阻，特别涉及一种水冷电阻，解决了现有水冷电阻无法承受瞬时大能量冲击，在瞬时大能量冲击条件下，易发生温度过高烧毁事故，或是结构复杂、加工装配难度大及成本高的问题。该电阻的特殊在于：包括非金属电阻组件及多个水冷板；非金属电阻组件为层状结构，每层包括多个盘式非金属电阻，层与层间设水冷板，且上层顶部和下层底部均设水冷板；盘式非金属电阻上下两个平面为导电电极；非金属电阻组件每层中位于上方的盘式非金属电阻与设在该层上方的水冷板紧密接触，位于下方的盘式非金属电阻与设在该层下方的水冷板紧密接触；水冷板由导电材料制成；水冷电阻通过设在非金属电阻组件上层顶部和下层底部的两个水冷板对外电连接。

但上述专利的技术方案与本实用新型水冷板的技术方案不相同。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术中存在的缺陷，提供一种船舶上使用的、采用海水冷却的水冷板。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案为：一种水冷板，包括：板体及流道，板体采用导热性能优异的材料，流道采用耐腐蚀的材料。水冷板采用不同材料组合的方式制造，充分利用不同材料的性能，使得水冷板既具有高的冷却效率，又具有优异的耐腐蚀性能。

进一步地，板体采用铝合金材料，流道采用钛管。使水冷板重量轻，便于实现轻量化。

进一步地，将钛管放置在熔化的铝合金材料中，通过铸造一体成型，形成水冷板。这种制造方式使钛管与铝合金材料结合紧密，热阻小、传热效率高、制造成本低。

进一步地，板体采用铝合金板，铝合金板上设置有流道凹槽，钛管放置在流道凹槽内。这种制造方式能够随时调整水冷板规格尺寸，制造灵活、简便。

进一步地，钛管采用圆管，设置在铝合金板面上的流道凹槽为半圆形，两块铝合金板上设有流道凹槽的一面对齐贴合，将钛管夹在流道凹槽内。使得钛管能够贴合流道凹槽，以减少热阻。

进一步地，流道凹槽深度小于钛管半径，使得钛管与流道凹槽紧密贴合，以增强冷却效果。

进一步地，所述板体周边分别设置有密封结构，防止水及灰尘进入。

进一步地，所述密封结构包括：密封凸棱及密封凹槽，密封凸棱插入密封凹槽内配合密封。

进一步地，所述密封结构包括：密封凹槽及密封圈，密封圈设置在密封凹槽内。

本实用新型还涉及一种水冷电阻，包括：发热元件及水冷板，所述水冷板采用上述水冷板，这种水冷电阻冷却效果好、制造成本低、重量轻、耐冲击能量性能好，适合船舶上直接采用海水冷却。

本实用新型的有益效果为：利用不同材料的板体及流道，通过组合的方式制造水冷板，能够充分利用不同材料的特点，使得水冷板既具有高的冷却效率，又具有优异的耐腐蚀性能，而且重量轻，便于实现轻量化。采用本实用新型水冷板的水冷电阻能够直接用海水冷却，冷却效率好，重量轻，适合在船舶上使用。

附图说明

图1为水冷板正视示意图，

图2为水冷板侧视示意图，

图3为板体立体结构示意图，

图4为流道示意图，

图5为板体正视示意图，

图6为板体侧视示意图，

图7为图6中C局部放大示意图，

图8为图5中A-A局部是密封凸棱时示意图，

图9为图5中A-A局部是密封凹槽时示意图，

图10为图5中B局部剖视示意图，

图中： 1—板体、11—流道凹槽、12—螺栓孔、13—螺钉孔、14—密封凸棱、15—密封凹槽、16—传感器孔、2—流道、3—分支盒、4—管接头、h—流道凹槽深度、R—钛管半径。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本实用新型做进一步的描述：

如图1至2所示：水冷板包括：板体1及流道2，板体1可采用导热性能好的材料，优选采用导热性能好、比重轻的铝合金材料，以减轻重量，实现轻量化。所述流道2采用耐腐蚀材料，优选采用耐海水腐蚀的钛管，所述钛管包括：含钛元素的钛合金管（包括但不限于TA1、TA2等），所述钛管可以是：矩形管、圆管或椭圆管。这种采用不同材料组合制造的水冷板，能够充分利用不同材料的特点，使得水冷板既具有高的冷却效率，又具有优异的耐腐蚀性能，而且重量轻，便于实现轻量化。

水冷板实施例1采用将钛管放置在熔化的铝合金材料中，通过铸造一体成型，形成水冷板。这种制造方式使钛管与铝合金材料结合紧密，热阻小、传热效率高、制造成本低。

水冷板实施例2如图3所示：板体1采用铝合金板，在铝合金板的一侧面上设置流道凹槽11，在流道凹槽11涂刷导热耐高温胶，以减少热阻。将钛管放置在一块铝合金板的流道凹槽11内，然后将另一块铝合金板的流道凹槽11 对齐钛管扣上，两块铝合金板将钛管夹在中间，形成水冷板，流道2采用矩形管。这种矩形槽可以采取铸造和铣削加工的方式，加工容易，制造成本低。

如图4所示：流道2采用圆形钛管，两根钛管与分支盒3焊接，然后与管接头4焊接。由于采用分支盒3将流道分支为较小直径的钛管，既可增加流道2与板体1的接触面积，增加传热效率；同时可以减小板体1的厚度，减少板体1材料，降低成本，以实现轻量化。冷却介质（水或海水）流入管接头4，通过分支盒3流入并联的两根钛管，吸收由发热元件通过板体1及钛管传来的热量，最后经过另一端的分支盒3及管接头4流出。

如图5至7所示：流道2采用圆形钛管，板体1采用两块表面设置有半圆形流道凹槽11的铝合金板。半圆形的流道凹槽11的半径与钛管半径R相同，流道凹槽深度h＜钛管半径R。

两块铝合金板上的半圆形流道凹槽11相向对置，将钛管夹在中间。由于流道凹槽深度h＜钛管半径R，两块铝合金板之间存在间隙，然后用螺钉将两块铝合金板连接，使得两块铝合金板将钛管夹紧，钛管产生弹性变形，最终两块铝合金板相对的表面贴合，使得钛管紧密贴合在流道凹槽11内，以减少热阻，增强冷却效果。同时在流道凹槽11内及还涂刷有导热耐高温胶，以进一步减少热阻。这种半圆形流道凹槽11热阻小、冷却效果好、重量轻、便于轻量化。

如图8至9所示：在板体1设有流道凹槽11一面的周边位置设置有密封部件，所述密封部件可以是相互嵌合的密封凸棱14与密封凹槽15。在一块板体1设置有密封凸棱14，在对置的另一块板体1上设置有密封凹槽15，两块板体1相向对置时，密封凸棱14插入密封凹槽15中，实现密封。同时在密封凹槽15涂刷导热耐高温胶，进一步提高密封性能。

所述密封部件也可以是密封凹槽15及密封圈，两块板体1上都设置有密封凹槽15。两块板体1相向对置时，两块板体1上的密封凹槽15相向对齐，将密封圈夹在中间实现密封。

如图10所示：在板体1的侧面设置有传感器孔16，以便安装温度传感器，用来监控水冷板的温度，确保冷却效果。

采用本实用新型水冷板的水冷电阻能够直接用海水冷却，冷却效率好，重量轻，适合在船舶上使用。

综上所述：本实用新型的有益效果为：利用不同材料的板体及流道，通过组合的方式制造水冷板，能够充分利用不同材料的特点，使得水冷板既具有高的冷却效率，又具有优异的耐腐蚀性能，而且重量轻，便于实现轻量化。而采用本实用新型水冷板的水冷电阻能够直接用海水冷却，冷却效率好，重量轻，适合在船舶上使用。

Claims (5)

1.一种水冷板，包括：板体（1）及流道（2），其特征在于：板体（1）采用导热性能优异的材料，流道（2）采用耐腐蚀的材料；板体（1）采用铝合金板，铝合金板上设置有流道凹槽（11），钛管放置在流道凹槽（11）内；钛管采用圆管，设置在铝合金板面上的流道凹槽（11）为半圆形，两块铝合金板上设有流道凹槽（11）的一面对齐贴合，将钛管夹在流道凹槽（11）内。

2.根据权利要求1所述的水冷板，其特征在于：流道凹槽深度（h）小于钛管半径（R）。

3.根据权利要求1至2任意一项所述的水冷板，其特征在于：所述板体（1）周边分别设置有密封结构。

4.根据权利要求3所述的水冷板，其特征在于：所述密封结构包括：密封凸棱（14）及密封凹槽（15），密封凸棱（14）插入密封凹槽（15）内配合密封。

5.根据权利要求4所述的水冷板，其特征在于：所述密封结构包括：密封凹槽（15）及密封圈，密封圈设置在密封凹槽（15）内。

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