散热装置和具有散热装置的涡轮压裂设备的制作方法

本实用新型涉及一种散热装置和具有这种散热装置的涡轮压裂设备。

背景技术：

目前应用于涡轮压裂设备的散热器形式有立式散热器、卧式散热器和方舱式散热器。其中，立式散热器占用的安装空间小，但是噪音大、吹出的热风会对设备的其他部件造成影响，部分情况下并不适用。卧式散热器吹出的热风向上，不会对其他的部件和设备造成影响，但是由于是芯体式呈多层排布的，每层芯体的散热量相对较低，而且多层芯体的布置使得硅尘土和瓜胶粉的通过性较差，容易堵塞芯体翅片，造成散热量不足，需要经常维保，并且也存在噪音大的缺点。另外对立式散热器和卧式散热器来说，行车过程中飞起的沙石颗粒和树枝等会磕碰芯体造成芯体损坏，从而导致设备使用成本升高。

方舱式散热器虽然可以解决设备布置和防止芯体堵塞的问题，但是仍然存在噪音大的问题。为了解决方舱式散热器的噪音大的问题，一些涡轮压裂设备采取降低散热器风扇转速、将散热器做大、或者是在设备的外部增加降噪舱体等措施，但这些降噪方式又给设备带来了超重的问题。

另一方面，成套压裂设备作业时，设备并排布置，相邻设备之间的间距比较小，常规的吹风式散热器会对相邻两台设备的散热造成影响。

因此，需要提供一种散热装置，以至少部分地解决上述问题。这种散热装置既能用于油田涡轮压裂设备，也能用于其他油田设备的散热系统和发电机散热系统等。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于，提供一种散热装置和具有这种散热装置的涡轮压裂设备。本实用新型所提供的散热装置可以为吸气式散热装置，例如在多个涡轮压裂设备并排作业时每一个涡轮压裂设备的散热装置都不会对其他的散热装置造成影响，可以实现有限的作业空间内更高的作业效率。并且本实用新型的散热装置能够根据目标流体的进口温度而调节气体导引装置的运转速率，能够避免能源浪费和避免造成不必要的噪声。散热装置内部设置有降噪芯体，气体能够流经降噪芯体的流线型曲面，从而在不影响气体流动的前提下实现降噪。

根据本实用新型一个方面，提供了一种散热装置，所述散热装置包括：

舱体，在所述舱体上设置至少一个进气口，在所述舱体上还设置一个出气口；

设置在所述进气口处的散热芯体，所述散热芯体允许气体通过；

设置在所述出气口处的气体导引装置，所述气体导引装置将舱体内的空气向所述出气口方向抽出；以及

降噪芯体，所述降噪芯体设置在所述舱体内，所述降噪芯体为向所述出气口方向逐渐聚拢的结构；

其中，所述散热装置被配置为使得气体从所述进气口进入所述舱体并先后流经所述散热芯体、所述降噪芯体的表面、所述气体导引装置并最终排出所述舱体。

根据本方案，散热装置被构造为能够将气体吸入并在散热之后排出舱体。散热装置内部还设置有降噪芯体，气体能够流经降噪芯体，从而在不影响气体流动的前提下进一步降噪。

在一种实施方式中，所述降噪芯体包括：

芯体基部，所述芯体基部为中空的塔形结构；

冲孔外层结构，所述冲孔外层结构为中空且底部敞开的塔形结构，所述冲孔外层结构套放在所述芯体基部的外侧；以及

芯体降噪材料，所述芯体降噪材料填充在所述芯体基部和所述冲孔外层结构之间。

根据本方案，降噪芯体的结构允许热气流流经冲孔外层结构，并能够经由冲孔外层结构上的孔与位于冲孔外层结构和芯体基部之间的降噪材料接触以实现降噪。降噪芯体例如可以为中空结构，因而不会影响散热装置的整体重量。并且，冲孔板还能够防止降噪材料破碎或者脱落时缠绕到风扇(气体导引装置的一种示例)叶片上损坏风扇的叶片。

在一种实施方式中，所述散热芯体内设置有供目标流体流动的管路，所述散热芯体被构造为允许气体流经所述散热芯体时和所述管路内的目标流体发生热交换。

根据本方案，散热装置具体可以为多种目标流体降温，例如散热装置可以为以油作为目标流体的油散式散热装置或以水作为目标流体的水散式散热装置。

在一种实施方式中，所述散热装置还包括：

温度传感器，所述温度传感器设置在所述管路的进口处并被配置为用于感测进口处的目标流体温度；以及

控制装置，所述控制装置和所述温度传感器、控制所述气体导引装置的马达通信地连接，所述控制装置被配置为能够在确定所述温度传感器感测到的目标流体温度低于预定值时控制所述气体导引装置以小于额定值的运转速率运行。

在一种实施方式中，所述气体导引装置为风扇，所述控制装置被配置为在确定所述温度传感器感测到的目标流体的温度低于预定值时控制所述风扇以小于额定转速的转速运转。

根据上述两种方案，并且本实用新型的散热装置能够根据目标流体的进口温度而调节气体导引装置的运转速率，能够避免能源浪费和避免造成不必要的噪声。

在一种实施方式中，所述控制装置内预存的所述预定值基于如下标准而被设定：在所述散热装置的预定工作周期内的至少一半时长中，所述温度传感器感测到的目标流体的温度低于所述预定值。

根据本方案，在至少一半的工作时间内气体导引装置以低于额定值的运转速率运转，这样的设置既能够节约能源，又能够避免不必要的噪声。

在一种实施方式中，所述散热芯体的外表面设置有百叶防护层，所述百叶防护层具有多个叶片，所述叶片包括叶片防护板、叶片冲孔板和位于所述叶片防护板、所述叶片冲孔板之间的叶片降噪层。

根据本方案，散热芯体的翅片处产生的噪音能够被叶片上的降噪材料吸收。并且，当散热装置工作完成后可将百叶防护层的叶片关闭，以防止下雨时淋湿散热芯体、避免散热芯体粘住空气中悬浮的硅尘土和瓜胶粉、避免因灰尘堆积造成散热芯体的翅片的堵塞。在行车的过程中也可关闭百叶防护层的叶片，防止飞起的沙石颗粒和树枝等杂物对散热芯体造成损坏。

在一种实施方式中，所述舱体的出气口处设置有围绕所述气体导引装置的舱体护板，所述舱体护板包括冲孔板、上护板和填充在所述冲孔板和所述上护板之间的护板降噪材料。

根据本方案，允许气流在流经舱体护板时经由冲孔上的孔和降噪材料接触从而进一步减少噪音。并且，舱体护板的冲孔板的设置能够防止长时间的工作之后，降噪材料破碎和脱落，进而可能对其他部件造成影响。

在一种实施方式中，进气口设置在所述舱体的侧部，所述进气口处设置有至少一个所述散热芯体，每一个所述散热芯体形成为立式的板状结构，且所述散热芯体首尾相接地设置，所述散热芯体允许气体通过。出气口设置在所述舱体的顶部。或者，在舱体的侧部和顶部都设置有进气口，在舱体不设置进气口的侧部设置一个出气口。

根据本方案，能够提升散热装置的散热效率。并且允许生产者根据具体的使用需求设定散热装置的出气口和进气口的位置。

在一种实施方式中，所述降噪芯体的和所述进气口相面对的表面为内凹的形状。

在一种实施方式中，所述降噪芯体的形状为棱锥、圆锥或截圆锥。

根据上述两个方案，给出了几种具体的降噪芯体的形状选择，这些形状的降噪芯体均能够在便于气体流动的同时实现降噪。

在一种实施方式中，所述散热装置为方舱式散热装置或直筒式散热装置。

根据本实用新型的另一个方面，提供了一种涡轮压裂设备，所述涡轮压裂设备包括根据上述方案中任意一项所述的散热装置。

根据本方案，涡轮压裂设备的散热装置内部设置有降噪芯体，气体能够流经降噪芯体，从而在不影响气体流动的前提下实现降噪。

附图说明

为了更好地理解本实用新型的上述及其他目的、特征、优点和功能，可以参考附图中所示的优选实施方式。附图中相同的附图标记指代相同的部件。本领域技术人员应该理解，附图旨在示意性地阐明本实用新型的优选实施方式，对本实用新型的范围没有任何限制作用，图中各个部件并非按比例绘制。

图1示出了根据本实用新型的优选实施方式的散热装置的示意图，该图中移除了部分外部结构以用于露出其内部构造；

图2为根据本实用新型的优选实施方式的散热装置的分解示意图；

图3为根据本实用新型的优选实施方式的散热装置的组合示意图；

图4为根据本实用新型的优选实施方式的散热装置的正视图，并且该图中移除了部分外部结构以用于露出其内部构造；

图5为根据本实用新型的优选实施方式的散热装置的降噪芯体的示意图；

图6为根据本实用新型的优选实施方式的散热装置的百叶防护层的示意图；

图7为根据本实用新型的优选实施方式的散热装置的顶部结构的仰视图，其中舱体护板的部分结构被移除以示出其内部的降噪材料；

图8为根据本实用新型的优选实施方式的温度传感器、控制装置和马达的通信关系示意图；以及

图9为根据本实用新型的优选实施方式的两个涡轮压裂设备并排放置的顶表面示意图。

附图标记清单：

100散热装置

1立式框架结构

2舱体护板

21冲孔板

22护板降噪材料

3舱体底座

4散热芯体

41目标流体的进口

42目标流体的出口

5降噪芯体

51芯体基部

52冲孔外层结构

53芯体降噪材料

6气体导引装置

7排尘孔

9舱体底护板

10人孔盖

11爬梯

12风扇防护结构

13马达

14马达座

15百叶防护层

151防护层框架

152叶片

1521叶片冲孔板

1522叶片防护板

1523叶片降噪层

16温度传感器

17控制装置

200第一涡轮压裂设备

201第一发动机

202第一散热装置

300第二涡轮压裂设备

302第二发动机

302第二散热装置

具体实施方式

现在参考附图，详细描述本实用新型的具体实施方式。这里所描述的仅仅是根据本实用新型的优选实施方式，本领域技术人员可以在所述优选实施方式的基础上想到能够实现本实用新型的其他方式，所述其他方式同样落入本实用新型的范围。

本实用新型提供了一种散热装置。图1-图9示出了根据本实用新型的多个优选实施方式。首先需要说明的是，本文所提到的方向性术语仅为示例的目的而非限定的目的，各个方向性术语可以参照图1-图3所示的散热装置而进行理解。例如，本文所提到的“舱体的顶部”可以被理解为是当舱体放置在水平面上时舱体的和水平面相对的一端位置处，其可以具有顶壁也可以不具有顶壁；“舱体的侧部”指的是舱体的连接在其顶部和水平面之间的和外界相面对的位置处。舱体的“顶部和侧部”均为概念性术语，其不一定包括实体结构，例如将在后文所述的，舱体可以为由立柱和横梁构成的框架结构，其侧部为敞开的结构。

散热装置的噪音来源主要分为两部分：一是由于空气流经散热芯体时产生的风啸；二是由于高速旋转的风扇叶尖产生的气动噪音。为了降低这两部分的噪音，本实用新型进行了多处改进。

首先参考图1和图2，以散热装置100为例，散热装置100为方舱式散热装置，其包括由立式框架结构1构成的舱体、散热芯体4、气体导引装置6、降噪芯体5等结构。其中，立式框架结构1可以是立柱形式，通过横梁连接构成大致长方体结构的舱体，例如按图1所示，通过两根平行的横梁分别连接两根相邻的立柱，所述两根横梁之间再连接一根横梁，当然也可以用其他连接方式。在其他未示出的实施方式中，舱体也可以是直筒式舱体或其他形式的舱体。

如图1所示，在本实施方式中，舱体的四个侧部处均设置有进气口，其顶部处设置有出气口。在其他未示出的实施方式中，进气口和出气口的位置可以具有多种选择，例如舱体的顶部也可以设置有进气口，出气口可以设置在舱体的不设置进气口的侧部。进气口和出气口的各种设置方式允许生产者根据实际需要进行选择。

散热芯体4为设置在舱体内位于两根相邻立柱之间并阻挡进气口的立式结构，优选地为图2中所示的立板状结构，散热芯体4上设置有用于为气流降温的翅片。降噪芯体5设置在舱体中央并形成为自其底部向舱体的出气口处(在本实施方式中为朝向顶部)逐渐聚拢的结构，优选地，降噪芯体5面对舱体的进气口(即面对散热芯体4)的表面为整体内凹的流线型曲面。气体导引装置6设置在舱体顶部的出气口处，气体导引装置6例如为风扇，风扇的外部设置有风扇防护结构12，例如护网。马达13通过马达座14安装在风扇防护结构12上以用于对气体导引装置6提供动力。在其他未示出的实施方式中，气体导引装置6还可以是抽风机、真空泵等机构。

继续参考图2，可以看到舱体内每个侧部都设置有散热芯体4，每一个散热芯体4形成为立式的板状结构，且所有散热芯体4首尾相接地设置。在散热装置100作业时，能够将舱体外部气体从其侧面的任何位置处吸入舱体并使得气体流经散热芯体4实现降温。这样的设置能够提升散热装置100的散热效率。当然每个侧部的散热芯体4不限于一个，在舱体的每一侧上可以设置多个散热芯体4，其上下或左右并排布置，芯体首尾连接。

在一种实施方式中，散热芯体4内设置有供目标流体流动的管路，散热芯体4被构造为允许气体流经散热芯体4时和管路内的目标流体发生热交换，从而使目标流体降温。参考图2，散热芯体4的管路的进口41可以设置在散热芯体4的底部处，散热芯体4的目标流体的出口42可以设置在散热芯体4的顶部处。例如，目标流体可以为油，这样的散热装置为油散式散热装置。或者，目标流体可以为水，散热装置可以为水散式散热装置。或者，散热装置内还可以设置允许其他目标流体流经的通路。并且优选地，散热芯体4的外表面还设置有翅片以增大散热芯体4和气体的接触面积。

气流流经散热装置100的流动路径在图4中由箭头示出。参考图4，热气流能够从舱体的进气口进入舱体，并先后流经降噪芯体5的平滑的流线型曲面、气体导引装置6并最终排出舱体。由于散热装置100为吸气式散热装置，因而其作业时不会对位于其周围的其他的散热装置造成影响。而气体通过流经降噪芯体5的流线型曲面，从而实现在不影响气体流动的前提下进一步降噪。

散热装置100还包括温度传感器16和控制装置17，温度传感器16、控制装置17以及马达13的通信关系在图8中示出，图8中的箭头表示信号的传递方向。具体地，温度传感器16设置在散热芯体4的油路的进口41处并被配置为用于感测进口处的目标流体的温度，温度传感器16能够将包含感测温度信息的传感器信号传递至控制装置17。控制装置17和温度传感器16、控制气体导引装置6的马达13通信地连接，控制装置17在接收到来自温度传感器16的信号后能够确定温度传感器16感测到的目标流体的温度是否低于预定值，在确定温度传感器16感测到的目标流体的温度低于预定值时向马达13发送控制信号，以控制气体导引装置6以小于额定值的运转速率运转。当气体导引装置6为风扇时，控制装置17能够在确定温度传感器16感测到的目标流体的温度低于预定值时控制风扇以小于额定转速的转速运转。

可以理解，若进口处的目标流体的温度高于或等于预定值时，则需要加大抽气力度以加大空气的流动才能起到达到预定降温目的，因而在进口的目标流体的温度高时增大气体导引装置6的运行功率，在进口处的目标流体的温度较低时则没必要使气体导引装置6以大功率运行。使气体导引装置6以较低的运转速率运转(例如使风扇以较小的转速转动)能够尽可能地减少噪声。

优选地，控制装置17内预存的预定值基于如下标准而被设定：在散热装置100的预定工作周期内的至少一半时长中，温度传感器16感测到的进气温度低于预定值。这样的设置使得在至少一半的工作时间内气体导引装置6以低于额定值的运转速率运转，这样的设置既能够节约能源，又能够避免不必要的噪声。

同样优选地，参考图5，降噪芯体5包括芯体基部51、冲孔外层结构52和芯体降噪材料53。芯体基部51为中空的塔形结构；冲孔外层结构52为中空且底部敞开的塔形结构。该塔形结构的表面可以是整体圆滑的曲面，也可以由多个棱面构成，冲孔外层结构52每个朝外的表面优选均形成整体内凹的形状，冲孔外层结构52形状适配地套放在芯体基部51的外侧。当然冲孔外层结构52与芯体基部51不必形状适配，芯体基部51可以是任意形状，只要与冲孔外层结构52形成中空结构即可。芯体降噪材料53填充在芯体基部51和冲孔外层之间。这样的结构允许热气流流经冲孔外层结构52的流线型曲面，并能够经由冲孔外层结构52上的孔与芯体降噪材料53接触以实现降噪。降噪芯体5为中空结构，因而不会明显增加散热装置100的整体重量。参考图2和图3，散热芯体4的外表面设置有用于保护散热芯体4的百叶防护层15。

百叶防护层15的具体结构在图6中示出。百叶防护层15包括防护层框架151和安装在防护层框架151内的多个平行的叶片15，叶片15包括叶片防护板1522、叶片冲孔板1521和位于叶片防护板1522、叶片冲孔板1521之间的叶片降噪层1523。当散热装置作业时，叶片15打开，通常呈相对于竖直线小于90度的角度，所述降噪材料斜对着散热芯体4。散热芯体4的翅片处产生的噪音能够被叶片15上的降噪材料吸收。并且，叶片冲孔板1521的设置能够防止长时间的工作之后，降噪材料破碎和脱落而被吸到散热芯体4的翅片的间隙之间并堵塞散热芯体4。

当散热装置100工作时，百叶防护层15的叶片15处于打开状态，以便进气畅通。当散热装置100工作完成后可将百叶防护层15的叶片15关闭，以防止下雨时淋湿散热芯体4、避免散热芯体4粘住空气中悬浮的硅尘土和瓜胶粉、避免因灰尘堆积造成散热芯体4的翅片的堵塞。在行车的过程中也可关闭百叶防护层15的叶片15，防止飞起的沙石颗粒和树枝等杂物对散热芯体4造成损坏。

散热装置100的顶部处也可以设置降噪结构，散热装置100的顶部结构的优选实施方式在图7中示出，图7示出了顶部结构的仰视图。散热装置100包括舱体护板2，舱体护板2包括位于其底表面的冲孔板21、位于其顶表面的上护板和位于冲孔板21、上护板之间的护板降噪材料22。为了示意的目的，图7中的舱体护板2的部分冲孔板21被移除从而露出护板降噪材料22。这样的设置使得气流在流经舱体护板2时经由冲孔板21上的孔和降噪材料接触从而进一步减少噪音。并且，冲孔板21还能够固定住降噪材料，防止降噪材料破碎或者脱落时缠绕到气体导引装置6叶片15上损坏气体导引装置6的叶片15。

另一方面，由于散热装置100底部比较容易产生集尘，且下雨时，底部比较容易产生积水，因而需要定期对散热装置100进行维保。如图1和图2所示，本实施方式在舱体底座3上安装有舱体底护板9，舱体底护板9上设置有排尘孔7，并在舱体护板2上设置人孔，人孔上覆盖人孔盖10，在人孔和底护板之间可以连接有爬梯11。维保时维保人员通过人孔和爬梯11进入到舱体内，通过底护板上的维保通道可以对整个散热装置100内部进行维保，将内部的积水、灰尘和杂物可以通过排尘孔7将杂物清理出去。

降噪芯体5因在舱体内的底部中心，比较容易在表面产生集尘堵塞降噪材料，降低降噪效果，而将降噪芯体5设置为前述的装配结构能够使得降噪芯体5方便维保，在进行维保时只需要对降噪材料定期进行吹扫和更换即可，因而这样的设置大大降低了维保的时间和成本。

除了上述的具体结构，散热装置100可以具有其他图中未示出的替代性结构。例如，降噪芯体5可以被设置为棱锥、圆锥、截圆锥等结构，也可以是不规则的形状。同样地，马达13可以为液压驱动的马达、电动马达、气动马达等。并且，上述的散热装置100可以为润滑油散热器，也可以为集成发动机的水散和其他类型的散热装置。

本实用新型还提供一种具有上述散热设备的涡轮压裂设备。多个涡轮压裂设备可以成套设置，例如，如图9所示，两个涡轮压裂设备可以并排设置在地面。其中，两个涡轮压裂设备中的第一涡轮压裂设备200包括布置在其鹅颈部的第一发动机201和第一散热装置202，第二涡轮压裂设备300包括布置在其鹅颈部的第二发动机301和第二散热装置302。第一散热装置202和第二散热装置302为图1-图7中所示的方舱散热设备，因而第一散热装置202和第二散热装置302均从侧面吸入热气流并将降温后的气流从顶部排出，气体被吸入时的流动方向在图9中以箭头示出。可以看到，由于第一散热装置202和第二散热装置302为吸气式散热装置，在多个涡轮压裂设备并排作业时每一个涡轮压裂设备的散热装置都不会对其他的散热装置造成影响，可以实现有限的作业空间内更高的作业效率。

本实用新型所提供的散热装置设置有多种降噪手段。其中，散热装置能够根据进气温度而调节气体导引装置的功率，能够避免能源浪费和避免造成不必要的噪声。散热装置内部还设置有降噪芯体，气体能够流经降噪芯体的外表面，从而在不影响气体流动的前提下进一步降噪。并且，散热装置为吸气式散热装置，在多个涡轮压裂设备并排作业时每一个涡轮压裂设备的散热装置都不会对其他的散热装置造成影响，可以实现有限的作业空间内更高的作业效率。

本实用新型的多种实施方式的以上描述出于描述的目的提供给相关领域的一个普通技术人员。不意图将本实用新型排他或局限于单个公开的实施方式。如上，以上教导的领域中的普通技术人员将明白本实用新型的多种替代和变型。因此，虽然具体描述了一些替代实施方式，本领域普通技术人员将明白或相对容易地开发其他实施方式。本实用新型旨在包括这里描述的本实用新型的所有替代、改型和变型，以及落入以上描述的本实用新型的精神和范围内的其他实施方式。