一種適用于電力電子裝置的密封式循環(huán)冷卻系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種適用于電力電子裝置的密封式循環(huán)冷卻系統(tǒng)，包括主循環(huán)回路和并列回路兩部分，主循環(huán)回路上包括雙水泵裝置、水風(fēng)換熱器和主過濾裝置。并列回路上包括穩(wěn)壓裝置、去離子裝置和補液裝置。整個系統(tǒng)由水泵裝置提供動力，保證循環(huán)介質(zhì)在密封管路中的不間斷循環(huán)；主過濾裝置能夠過濾掉循環(huán)介質(zhì)在快速流動中可能沖刷脫落的剛性顆粒，避免其進(jìn)入被冷卻器件。穩(wěn)壓裝置能夠通過氮氣的自動擴張保持密封管路的壓力恒定。去離子回路通過對循環(huán)介質(zhì)中離子的不斷脫除，達(dá)到長期維持極高電阻率的目的。本實用新型避免了循環(huán)介質(zhì)的蒸發(fā)損失和一般水冷系統(tǒng)中出現(xiàn)的因結(jié)垢造成的堵塞或腐蝕，非常適用于大功率電力電子器件發(fā)熱體的降溫。
【專利說明】—種適用于電力電子裝置的密封式循環(huán)冷卻系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明創(chuàng)造屬于循環(huán)冷卻【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種適用于電力電子裝置的密封式循環(huán)冷卻系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前的工業(yè)冷卻基本上都采用了循環(huán)式冷卻系統(tǒng)，而循環(huán)式冷卻系統(tǒng)又包括了敞開式和密封式兩種，敞開循環(huán)式冷卻系統(tǒng)極容易造成循環(huán)介質(zhì)的損失，同時很容易發(fā)生管道的堵塞，損壞率比較高。密封式循環(huán)冷卻系統(tǒng)漸漸成為了應(yīng)用主流。
[0003]目前密封式循環(huán)冷卻系統(tǒng)中，為了避免循環(huán)介質(zhì)將管道中的剛性顆粒帶入被冷卻器件造成器件損壞，大多在主循環(huán)回路上加入了過濾器，隨著使用時間的推移，過濾器中的剛性顆粒堆積過多，會造成主循環(huán)回路的阻塞，此時就需要更換過濾器，目前的更換方式是將整個冷卻系統(tǒng)關(guān)閉后進(jìn)行更換，但是電力電子行業(yè)的器件發(fā)熱量大，如果關(guān)閉冷卻系統(tǒng)的話勢必相應(yīng)的電器件也要停止使用，對于損失是每分鐘按照十萬甚至百萬計算的電力電子行業(yè)來說損失巨大，因此急需一種能夠不影響整個冷卻系統(tǒng)運行也能夠更換過濾器的過濾裝置。
[0004]密封式冷卻系統(tǒng)常會設(shè)置緩沖水罐，用以補充極少的循環(huán)介質(zhì)損失，由于緩沖水罐中的水溫度較低，很容易在回路管道表面形成冷凝水。對于電力電子行業(yè)來說，運行中的器件溫度都非常高，一旦有冷凝水滴到器件上，輕則會造成相應(yīng)器件的損壞，造成整個電力系統(tǒng)的癱瘓，重則會造成爆炸，釀成后患，因此該問題也急需解決。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明創(chuàng)造提供一種適用于電力電子裝置的密封式循環(huán)冷卻系統(tǒng)，能夠解決目前市面上現(xiàn)有的密封式循環(huán)水冷系統(tǒng)無法解決的過濾器合理更換和防止出現(xiàn)冷凝水的問題。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明創(chuàng)造采用的技術(shù)方案是:
[0007]提供一種適用于電力電子裝置的密封式循環(huán)冷卻系統(tǒng)，包括主循環(huán)回路和與之并列連接的并列回路；
[0008]主循環(huán)回路上包括雙水泵裝置、水風(fēng)換熱器和主過濾裝置；并列回路上包括穩(wěn)壓裝置、去離子裝置和補液裝置；所述的主過濾裝置包括兩個并列連接的支路，其中一個支路上設(shè)有開關(guān)閥，另一個支路上設(shè)有兩個開關(guān)、一個過濾器和一個報警器；
[0009]所述的穩(wěn)壓裝置包括緩沖罐和氮氣瓶，緩沖罐外部裝有電加熱器、液位計和報警器。
[0010]進(jìn)一步的，所述的主循環(huán)回路上還設(shè)有兩個傳感器模塊，所述傳感器模塊包括壓力傳感器和溫度傳感器，還包括電導(dǎo)率傳感器、流量傳感器、液位傳感器中的一種或幾種。
[0011]進(jìn)一步的，所述密封式循環(huán)冷卻系統(tǒng)還包括一個三通水量調(diào)節(jié)閥，三通水量調(diào)節(jié)閥一端與水風(fēng)換熱裝置相連，另外兩端連接在主循環(huán)回路中；
[0012]所述水風(fēng)換熱裝置除了與三通水量調(diào)節(jié)閥連接的一端外，另一端連接于主循環(huán)回路中。
[0013]進(jìn)一步的，所述的并聯(lián)回路中還包括精過濾裝置，位于穩(wěn)壓裝置和去離子裝置之間。
[0014]進(jìn)一步的，所述的主過濾裝置中的過濾器包括濾芯、罐體和兩個壓力傳感器；所述濾芯置于罐體之中，所述壓力傳感器位于罐體的兩端。
[0015]進(jìn)一步的，所述罐體采用304不銹鋼，所述濾芯采用316不銹鋼。
[0016]本發(fā)明創(chuàng)造具有的優(yōu)點和積極效果是:由于系統(tǒng)中的循環(huán)介質(zhì)在完全封閉的環(huán)境下工作，因此避免了循環(huán)介質(zhì)的蒸發(fā)損失和一般水冷系統(tǒng)中出現(xiàn)的因結(jié)垢、長菌造成的性能下降或阻塞，也不會造成對電力電子器件、水風(fēng)換熱器及管道的腐蝕。同時，由于在主過濾裝置上進(jìn)行了結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改進(jìn)，使過濾器的使用情況更加便于掌控，避免了因過濾器的超期使用出現(xiàn)的管道阻塞問題，同時能夠在不停止整個系統(tǒng)工作的情況下更換過濾器，達(dá)到了節(jié)省系統(tǒng)啟停消耗與節(jié)約電力運行成本的效果。緩沖罐外部的電加熱器也保證了并聯(lián)回路與主循環(huán)回路水溫的一致性，避免了在系統(tǒng)管道外形成冷凝水對電力電子器件使用造成影響。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本密封式循環(huán)冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
[0018]圖2是主循環(huán)過濾器結(jié)構(gòu)示意圖
[0019]圖中:密封式循環(huán)冷卻系統(tǒng)包括主循環(huán)回路和并列回路兩部分，主循環(huán)回路上包括雙水泵裝置、水風(fēng)換熱器、傳感器模塊和主過濾裝置。并列回路上包括穩(wěn)壓裝置、去離子裝置、精過濾裝置和補液裝置。
[0020]主過濾裝置包括兩個并列連接的支路，其中一個支路上設(shè)有開關(guān)閥，另一個支路上設(shè)有兩個開關(guān)、一個過濾器和一個報警器。

【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明創(chuàng)造的具體實施例做詳細(xì)說明。
[0022]循環(huán)介質(zhì)流出待冷卻電力電子器件后，通過傳感器模塊進(jìn)行參數(shù)檢測，根據(jù)檢測的溫度調(diào)節(jié)三通水量調(diào)節(jié)閥的狀態(tài)，如果循環(huán)介質(zhì)達(dá)到極限溫度，全部需要冷卻，則完全打開三通水量調(diào)節(jié)閥與水風(fēng)換熱器相通的一端，完全關(guān)閉與主循環(huán)回路相通的出口一端，使循環(huán)介質(zhì)完全通過水風(fēng)換熱器進(jìn)行換熱；如果循環(huán)介質(zhì)達(dá)到安全溫度，不需要經(jīng)過換熱，則完全關(guān)閉三通水量調(diào)節(jié)閥與水風(fēng)換熱器相通的一端，完全打開與主循環(huán)回路相通的出口一端，使循環(huán)介質(zhì)不通過換熱器直接再次利用，如果循環(huán)介質(zhì)溫度位于極限溫度與安全溫度之間，則可控制三通水量調(diào)節(jié)閥與水風(fēng)換熱器及主循環(huán)回路相通的閥門的開放量，使部分循環(huán)介質(zhì)通過換熱器進(jìn)行冷卻，其余部分直接回到主循環(huán)回路。這樣做的好處是能夠節(jié)省能源，降低冷卻成本。極限溫度與安全溫度可以根據(jù)不同的電力電子器件的冷卻需求設(shè)定。
[0023]當(dāng)循環(huán)介質(zhì)通過水風(fēng)換熱器后，接著通過傳感器模塊進(jìn)行參數(shù)檢測，以確定是否達(dá)到參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，若水風(fēng)換熱器出現(xiàn)故障不能冷卻，此時也可通過相應(yīng)溫度參數(shù)來反映。之后循環(huán)介質(zhì)進(jìn)入了主過濾器裝置，在主過濾裝置中，正常情況下開關(guān)閥支路是關(guān)閉的，循環(huán)介質(zhì)經(jīng)過安裝有過濾器的支路，過濾掉在快速流動中可能沖刷脫落的剛性顆粒，避免其進(jìn)入被冷卻器件，而后循環(huán)介質(zhì)再次流入待冷卻電力電子元件進(jìn)行冷卻，完成整體的循環(huán)冷卻過程。
[0024]當(dāng)過濾器能夠正常使用時，過濾器進(jìn)出口的水流通暢，水壓相同，此時兩個壓力傳感器參數(shù)相同，報警器不會報警；當(dāng)過濾器由于長時間使用堆積了大量結(jié)垢后，由于過濾器的進(jìn)出口水壓不同，則其兩端的壓力傳感器參數(shù)不同，此時報警器報警，提醒技術(shù)人員應(yīng)更換過濾器。在這個時候，技術(shù)人員將過濾器支路的兩個開關(guān)全部關(guān)閉，同時打開開關(guān)閥支路，使循環(huán)介質(zhì)通過開關(guān)閥回路繼續(xù)循環(huán)，保證了在不影響系統(tǒng)整體運行的情況下更換過濾器，由于過濾器的更換時間為幾分鐘，因此不會造成管道內(nèi)的剛性顆粒的堆積，對電力電子元件影響微乎其微。過濾器包括罐體和濾芯，濾芯置于罐體之中，濾芯采用316不銹鋼，罐體采用304不銹鋼。304是一種通用性的不銹鋼，廣泛地用于要求良好耐腐蝕和成型性的設(shè)備和機件。316不銹鋼含有鋁，因而在抗點腐蝕能力大大地優(yōu)于304不銹鋼，非常適合做濾芯材料。
[0025]當(dāng)主循環(huán)回路中的循環(huán)介質(zhì)因少量外滲或電解而損失時，并聯(lián)回路穩(wěn)壓裝置中氮氣瓶的氮氣擴張，把緩沖罐中的循環(huán)介質(zhì)壓入主循環(huán)管路系統(tǒng)，以保持系統(tǒng)的壓力恒定和冷卻介質(zhì)的飽滿。緩沖罐的電加熱器可緩沖補入的循環(huán)介質(zhì)因溫度變化而產(chǎn)生的容量變化，同時避免冷凝水對電力電子元件造成影響。在緩沖罐外側(cè)裝有液位計可顯示緩沖罐中的液位，當(dāng)液位低時，報警器發(fā)出報警信號，提示操作人員啟動補液裝置。當(dāng)液位超低時，報警器發(fā)出跳閘報障信號，提示操作人員檢修系統(tǒng)。
[0026]去離子裝置包括混床離子交換器及相關(guān)配件，對循環(huán)介質(zhì)進(jìn)行純化。通過對循環(huán)介質(zhì)中離子的不斷脫除，達(dá)到長期維持極低電導(dǎo)率的目的。當(dāng)補液裝置啟動后，補液裝置中的水進(jìn)入去離子裝置進(jìn)行去離子，然后通過精過濾器進(jìn)入穩(wěn)壓裝置中的緩沖水罐。
[0027]系統(tǒng)中的循環(huán)介質(zhì)可以是純水，但是在冬天等嚴(yán)寒條件下，為了防止管道系統(tǒng)凍結(jié)，可以加入防凍劑，防凍劑可以是乙二醇，推薦配比為70%純水及30%乙二醇。
[0028]以上對本發(fā)明創(chuàng)造的一個實施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明創(chuàng)造的實施范圍。凡依本發(fā)明創(chuàng)造申請范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明創(chuàng)造的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種適用于電力電子裝置的密封式循環(huán)冷卻系統(tǒng)，包括主循環(huán)回路和與之并列連接的并列回路； 主循環(huán)回路上包括雙水泵裝置、水風(fēng)換熱器和主過濾裝置；并列回路上包括穩(wěn)壓裝置、去離子裝置和補液裝置；其特征在于:所述的主過濾裝置包括兩個并列連接的支路，其中一個支路上設(shè)有開關(guān)閥，另一個支路上設(shè)有兩個開關(guān)、一個過濾器和一個報警器； 所述的穩(wěn)壓裝置包括緩沖罐和氮氣瓶，緩沖罐外部裝有電加熱器、液位計和報警器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于電力電子裝置的密封式循環(huán)冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述的主循環(huán)回路上還設(shè)有兩個傳感器模塊，所述傳感器模塊包括壓力傳感器和溫度傳感器，還包括電導(dǎo)率傳感器、流量傳感器、液位傳感器中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于電力電子裝置的密封式循環(huán)冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述密封式循環(huán)冷卻系統(tǒng)還包括一個三通水量調(diào)節(jié)閥，三通水量調(diào)節(jié)閥一端與水風(fēng)換熱裝置相連，另外兩端連接在主循環(huán)回路中； 所述水風(fēng)換熱裝置除了與三通水量調(diào)節(jié)閥連接的一端外，另一端連接于主循環(huán)回路中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的適用于電力電子裝置的密封式循環(huán)冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述的并聯(lián)回路中還包括精過濾裝置，位于穩(wěn)壓裝置和去離子裝置之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的適用于電力電子裝置的密封式循環(huán)冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述的主過濾裝置中的過濾器包括濾芯、罐體和兩個壓力傳感器；所述濾芯置于罐體之中，所述壓力傳感器位于罐體的兩端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的適用于電力電子裝置的密封式循環(huán)冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述罐體采用304不銹鋼，所述濾芯采用316不銹鋼。
【文檔編號】H05K7/20GK203840691SQ201420244704
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年5月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月13日
【發(fā)明者】李濤 申請人:瑟帕斯（天津）水系統(tǒng)科技有限公司