CN203534304U - 闭式循环相变冷却装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种闭式循环相变冷却装置，涉及电气元件技术领域，该装置包括密封柜体、温度传感器、第一电磁阀、控制装置、第一储液瓶、多个喷淋嘴、毛细管道、内置冷却水管道的热交换器、第一泵站和第二储液瓶，控制装置分别与温度传感器和第一电磁阀电连接，第一储液瓶存储有冷却介质液体，第一储液瓶通过第一电磁阀与多个喷淋嘴连通，该多个喷淋嘴位于密封柜体内且均匀布置在电气元件各表面的前方，毛细管道一端与密封柜体连通，另一端通过热交换器与第一泵站的一端连通，第一泵站的另一端与第二储液瓶连通，冷却介质液体为氟碳氢化合物。本装置不会出现漏电事故，不会腐蚀电气元件。
Description
技术领域
本实用新型涉及电气元件技术领域，特别涉及一种闭式循环相变冷却装置。
背景技术
随着电气技术的不断发展，电气元件向着体积更小、集成度更高、工作运行速度更快、功率密度更大的方向发展。这都意味着电气元件在工作时，更大热流密度的产生。然而，电气元件产生的热量不能让它累积在电气元件中，必须有效地散发出去，否则会降低电气元件的性能与工作寿命，甚至可能使电气元件损坏。
传统的散热方式如空冷，气冷、水冷散热，由于散热效率低，安全以及对电气元件的腐蚀、损害等因素，已经不能满足电气技术发展的需求。
为了满足电气技术发展的需求，现有对电气元件一般采取喷雾冷却散热。
在实现本实用新型的过程中，设计人发现现有技术至少存在以下问题：
现有的喷雾散热方式采用的冷却介质液体是水，然而水路的各个接头及密封点由于承受水压而会发生泄漏问题，致使漏电发生，极易造成人身安全事故；水中的氧离子容易与金属发生氧化反应产生氧化物，腐蚀电气元件。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种闭式循环相变冷却装置，能解决现有喷雾散热方式中采用水作为冷却介质液体存在的泄漏问题和腐蚀电气元件的问题。
实现上述目的，本实用新型提供了一种闭式循环相变冷却装置，包括容置电气元件的密封柜体、安装在所述密封柜体内的温度传感器、第一电磁阀、根据所述温度传感器采集的温度控制所述第一电磁阀打开或关闭的控制装置、第一储液瓶、多个喷淋嘴、毛细管道、内置冷却水管道的热交换器、第一泵站和第二储液瓶，所述控制装置分别与所述温度传感器和所述第一电磁阀电连接，所述第一储液瓶存储有冷却介质液体，所述第一储液瓶通过所述第一电磁阀与所述多个喷淋嘴连通，所述多个喷淋嘴位于所述密封柜体内且均匀布置在所述电气元件各表面的前方，所述毛细管道一端与所述密封柜体连通，另一端通过所述热交换器与所述第一泵站的一端连通，所述第一泵站另一端与所述第二储液瓶连通，所述冷却介质液体为氟碳氢化合物。
进一步地，所述冷却介质液体为沸点在55℃～60℃范围内的碳氟氢化合物。
进一步地，所述冷却介质液体为HFC-4310。
进一步地，所述毛细管道的另一端与所述热交换器连通的位置设有分子筛。
进一步地，所述热交换器内的气压为0.1MPa。
进一步地，所述装置还包括第一压力表、第二电磁阀和高压气瓶，所述第一压力表安装在所述热交换器上，所述高压气瓶内存储有所述冷却介质气体，所述高压气瓶通过所述第二电磁阀与所述热交换器连通。
进一步地，所述第一储液瓶的压力保持在0.8MPa。
进一步地，所述装置还包括第二泵站和第二压力表，所述第二泵站的一端与所述第二储液瓶连通，另一端与所述第一储液瓶连通，所述第二压力表安装在所述第一储液瓶上。
进一步地，所述多个喷淋嘴与所述电气元件各表面的距离均为30mm。
本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
作为冷却介质液体的氟碳氢化合物，一方面其液体绝缘性与变压器油相当，因此即使稍有泄露，也不会出现漏电事故，不易发生人身安全事故，另一方面其化学性质稳定、因此不会腐蚀电气元件。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例闭式循环相变冷却装置的示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
参考图1，本实施例闭式循环相变冷却装置，包括容置电气元件666的密封柜体140、安装在该密封柜体140内的温度传感器110、第一电磁阀120、根据该温度传感器110采集的温度控制该第一电磁阀120打开或关闭的控制装置（图未视）、第一储液瓶130、多个喷淋嘴150、毛细管道160、内置冷却水管道170的热交换器171、第一泵站180和第二储液瓶190。该控制装置分别与该温度传感器110和该第一电磁阀120电连接，该第一储液瓶130存储有冷却介质液体，该冷却介质液体为氟碳氢化合物，该第一储液瓶130通过该第一电磁阀120与该多个喷淋嘴150连通，该多个喷淋嘴150位于该密封柜体140内且均匀布置在该电气元件666各表面的前方，该毛细管道160一端与该密封柜体140连通，另一端通过该热交换器171与第一泵站180的一端与连通，第一泵站180的另一端与该第二储液瓶190连通。该冷却水管道170存储有冷却水。
工作原理是：密封柜体140内的电气元件666工作时，电气元件666发热，温度传感器110采集密封柜体140内的温度，控制装置根据温度传感器110采集的温度判断出密封柜体140内的温度上升时，控制第一电磁阀120打开，第一储液瓶130中的冷却介质液体通过喷淋嘴150喷出，在电气元件666的表面形成一层均匀冷却液薄膜，冷却液薄膜吸热汽化，密封柜体140内汽化形成的冷却介质气体通过毛细管道160进入到热交换器171。在热交换器171内，冷却介质气体与冷却水管道170内的冷却水进行热量交换，冷却介质气体快速降温，当冷却介质气体的温度降到其沸点以下时，冷却介质气体开始液化（由气态向液态转变）。热交换器171内液化形成的冷却介质液体在第一泵站180的抽吸作用下，快速回流到第二蓄液瓶190。在本实施例中，该冷却介质液体为氟碳氢化合物。
在本实施例中，可以理解地，冷却水管道170的一端通过供水电磁阀172与外界的冷却水供应装置连接，另一端与回水管道173连接。这样，供水电磁阀172打开后，冷却水供应装置中的冷却水流入冷却水管道170，然后流回至回水管道173以进行回收。
进一步地，该冷却介质液体为沸点在55℃～60℃范围内的碳氟氢化合物。
进一步地，该冷却介质液体为HFC-4310（十氟戊烷）。
进一步地，该毛细管道160的另一端与该热交换器171连通的位置设有分子筛210。
分子筛可以吸附密封柜体140内汽化形成的冷却介质气体，使得冷却介质气体从密封柜体140内快速通过毛细管道160进入热交换器171。
进一步地，该热交换器171内的气压为0.1MPa。
经过试验证明，当热交换器171内的气压在0.1MPa及以上时，冷却介质气体的液化过程快，液化充分；而当热交换器171内的气压在0.1MPa以下的压力值时，冷却介质气体的液化过程慢，液化不充分。而维持热交换器171内的气压大于0.1MPa，相比于维持热交换器171内的气压为0.1MPa，可以理解地，前者需要的成本较高，因此综合考虑，该热交换器171内的气压为0.1MPa，既能保证液化速度和液化充分，也能减小本装置的成本。
进一步地，该闭式循环相变冷却装置还包括第二电磁阀310、高压气瓶320和第一压力表330，该高压气瓶320内存储有冷却介质气体，该高压气瓶320通过该第二电磁阀310与该热交换器171连通，该第一压力表330安装在该热交换器171上，该冷却介质气体为碳氟氢化合物。较佳地，该冷却介质气体为沸点是55℃～60℃的碳氟氢化合物，最好为HFC-4310。
工作原理是，当第一压力表330检测到热交换器171内的气压小于0.1MPa时，打开第二电磁阀310，此时高压气瓶320内的冷却介质气体进入热交换器171，热交换器171内的气压升高，当第一压力表330检测到热交换器171内的气压达到0.1MPa时，关闭第二电磁阀310，以保证该热交换器171内的气压维持在0.1MPa。
进一步地，该第一储液瓶130的压力保持在0.8MPa。
经过试验证明，第一储液瓶130的压力在0.8MPa及以上时，第一储液瓶130内的冷却介质液体才能以雾化状态喷出，然而，维持第一储液瓶130内的压力大于0.8MPa，相比于维持第一储液瓶130内的气压为0.8MPa，可以理解地，前者需要的成本较高，因此综合考虑，该第一储液瓶130的压力保持在0.8MPa，既可以使冷却介质液体成雾化状态喷出，也能减小本装置的成本。
进一步地，该闭式循环相变冷却装置还包括第二泵站410和第二压力表420，该第二泵站410的一端与该第二储液瓶190连通，另一端与该第一储液瓶130连通，该第二压力表420安装在该第一储液瓶130上。
工作原理是，当第二压力表420检测到第一储液瓶130内的压力不足0.8MPa时，启动第二泵站410工作，此时，在第二泵站410的抽吸作用下，第二储液瓶190内的冷却介质液体流入到第一储液瓶130中，当第二压力表420监测到第一储液瓶达到0.8MPa时，第二泵站410不工作。
需要说明的是，上述第二泵站410为加压泵，能使第二储液瓶190内的冷却介质液体以一定压力流入到第一储液瓶130中，该一定压力是0.8MPa或以上的压力。
进一步地，该多个喷淋嘴150与该电气元件666各表面的距离均为30mm。
经过试验证明，30mm左右的距离时，喷淋嘴150喷出的冷却介质液可以及时、高效地带走电气元件666所产生的的热量，且不会造成冷却介质液的浪费。
本实用新型是实施例具有如下优点：作为冷却介质液体的氟碳氢化合物，一方面其液体绝缘性与变压器油相当，因此即使稍有泄露，也不会出现漏电事故，不易发生人身安全事故，另一方面其化学性质稳定、因此不会腐蚀电气元件。另外，氟碳氢化合物还具有灭火灭弧的能力，能避免引发大事故。
以上该仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，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 (9)
1.一种闭式循环相变冷却装置，包括容置电气元件的密封柜体、安装在所述密封柜体内的温度传感器、第一电磁阀、根据所述温度传感器采集的温度控制所述第一电磁阀打开或关闭的控制装置、第一储液瓶、多个喷淋嘴、毛细管道、内置冷却水管道的热交换器、第一泵站和第二储液瓶，所述控制装置分别与所述温度传感器和所述第一电磁阀电连接，所述第一储液瓶存储有冷却介质液体，所述第一储液瓶通过所述第一电磁阀与所述多个喷淋嘴连通，所述多个喷淋嘴位于所述密封柜体内且均匀布置在所述电气元件各表面的前方，所述毛细管道一端与所述密封柜体连通，另一端通过所述热交换器与所述第一泵站的一端连通，所述第一泵站的另一端与所述第二储液瓶连通，其特征在于，所述冷却介质液体为氟碳氢化合物。
2.如权利要求1所述的闭式循环相变冷却装置，其特征在于，所述冷却介质液体为沸点在55℃～60℃范围内的碳氟氢化合物。
3.如权利要求2所述的闭式循环相变冷却装置，其特征在于，所述冷却介质液体为HFC-4310。
4.如权利要求2或3所述的闭式循环相变冷却装置，其特征在于，所述毛细管道的另一端与所述热交换器连通的位置设有分子筛。
5.如权利要求2或3所述的闭式循环相变冷却装置，其特征在于，所述热交换器内的气压为0.1MPa。
6.如权利要求5所述的闭式循环相变冷却装置，其特征在于，还包括第一压力表、第二电磁阀和高压气瓶，所述第一压力表安装在所述热交换器上，所述高压气瓶内存储有所述冷却介质气体，所述高压气瓶通过所述第二电磁阀与所述热交换器连通。
7.如权利要求2或3所述的闭式循环相变冷却装置，其特征在于，所述第一储液瓶的压力保持在0.8MPa。
8.如权利要求7所述的闭式循环相变冷却装置，其特征在于，还包括第二泵站和第二压力表，所述第二泵站的一端与所述第二储液瓶连通，另一端与所述第一储液瓶连通，所述第二压力表安装在所述第一储液瓶上。
9.如权利要求2或3所述的闭式循环相变冷却装置，其特征在于，所述多个喷淋嘴与所述电气元件各表面的距离均为30mm。
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