专利名称：一种密闭式循环水冷系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种大功率设备的冷却装置，具体地说是一种密闭式循环水冷系统。
背景技术：
在工业生产和科学实验中，经常需要对设备在运行过程中产生的热量进行散发， 以保证设备的安全运行和性能的正常发挥。密闭式循环纯水冷却系统自20世纪70年代末 实现工程应用以来，由于其优异的散热效果，以及安全、高效、环保和节能等优点很快就在 高压大功率电力电子装置的冷却系统中得到了广泛的应用。 在对高压大功率电力电子装置中各发热元件进行水冷时，冷却水管路的两端可能 跨越几千伏的高电压，如果此时水中含有某些可溶性杂质，该可溶性杂质在几千伏的高电 压大功率的电子装置中形成离子，该离子通过冷却水路形成元器件之间的漏电流通道，从 而引起不必要的发热，并且可能破坏电路的正常工作。同时，由于冷却循环水中阴阳离子的 存在，再加上金属散热器不同部分的电位不同，管路中出现的漏电流和电解现象对电路造 成腐蚀；此外，水中氯离子、氧气等的存在，还会加剧上述的腐蚀过程。 为了解决上述技术问题，现有技术中，《电工技术杂志》2001年第9期第31 33页 公开了一种密闭式循环水冷却系统，该系统包括冷却水主回路，纯化支路和控制系统，所述 的冷却水主回路由主循环泵、被冷却器件，风水换热器和三通球阀组成。工作时主循环泵通 过加压，使水沿主回路通过被冷却的电子元件将热量带走，并进入换能装置进行循环；主回 路中的电动三通球阀在控制单元的作用下，自动调整进入风水换热器的水的比例，以调节 水温。为了保持循环水的纯度设置纯化支路，该支路由调节阀、离子交换树脂混合床、脱氧 树脂脱氧床，缓冲罐组成。其中，所述离子交换树脂混合床用于去除回路中所含离子，脱氧 树脂脱氧床则用于去除水中的氧气，以降低水中的离子和氧气对系统及阀体的腐蚀。但是， 该现有技术中密闭式循环水冷却装置采于脱氧树脂脱氧床作为除氧装置，由于脱氧树脂只 能脱除循环水中的游离气体，对于溶解性气体束手无策，而溶解性气体的大量存在仍会继 续腐蚀密闭式循环水冷却系统中的装置和阀体，进而破坏电路的正常工作。此外，该现有技 术中的离子交换树脂混合床和脱氧树脂脱氧床相互串联连接于整体工艺路线中，因此，其 中任一装置不能正常工作都将会影响整体密闭式循环水冷却系统的工作效率。
实用新型内容为此，本实用新型所要解决的技术问题在于现有技术中的密闭式循环水冷却装
置中的除氧装置只能脱除循环水中的游离气体，对于溶解性气体束手无策，无法排除的溶
解性气体的存在仍会继续腐蚀密闭式循环水冷却装置中的系统和阀体，破坏电路的正常工
作，进而提供一种可以将溶解性气体和游离状态的气体彻底排出的密闭式循环水冷系统。 本实用新型更进一步要解决的技术问题在于现有技术中的密闭式循环水冷却装
置中离子交换树脂混合床和脱氧树脂脱氧床相互串联连接，容易因其中任一装置不能正常工作而影响整体密闭式循环水冷系统的工作效率，进而提供一种去离子和去氧程序互不干 扰的密闭式循环水冷系统。 为解决上述技术问题，本实用新型所述的一种密闭式循环水冷系统，包括主循环 回路、去离子循环回路和控制系统，其中 所述主循环回路设置有主循环泵、被冷却件、电动三通和冷却器，所述电动三通设
有一个输入端和两个输出端，所述被冷却件的一端与主循环泵的输出端串联连接，另一端
与所述电动三通的输入端相连接，所述电动三通的第一输出端与所述主循环泵的输入端连
接，所述冷却器并联连接在所述电动三通的第一输出端和第二输出端之间； 离子交换器并联于所述主循环泵的两端构成所述去离子循环回路； 所述主循环泵和电动三通的第一输出端之间设置有真空除氧装置。 其中，优选所述真空除氧装置并联设置有第一旁路支管。 所述主循环回路还包括加热器，所述加热器与第二旁路支管并联设置于所述电动 三通的第 一输出端和所述真空除氧装置之间。 所述去离子循环回路还包括补水支路、缓冲罐和氮气罐，所述补水支路由补水罐
和补水泵依次串联，并经所述补水泵连接于离子交换器的输入端；所述离子交换器通过所
述缓冲罐并联连接于所述主循环泵的两端；所述氮气罐连接于所述缓冲罐的顶部。 所述主循环回路还包括主管道过滤器，所述主管道过滤器连接于所述被冷却件和
所述主循环泵之间。 所述补水支路还包括补水支路过滤器，所述补水支路过滤器连接于所述补水泵和 所述离子交换器的输入端之间。 所述去离子循环回路还包括去离子循环回路过滤器，所述去离子循环回路过滤器
连接于所述离子交换器和所述缓冲罐之间。 其中，所述主管道过滤器的过滤网孔径等于200iim。 所述去离子循环回路过滤器的过滤网孔径小于或等于15 ii m。 本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点 —、本实用新型所述的密闭式循环水冷系统，除包括主循环回路、去离子循环回 路、补水支路和控制系统之外，还包括真空除氧装置，所述真空除氧装置利用真空脱气的原 理，依据亨利分压定律，在不改变水温的情况下通过在真空除氧装置产生真空，将循环水中 的溶解性气体释放出来，对释放出的溶解性气体和游离气体进行脱除，这样不仅能脱除循 环水中本身的游离气体，同时也能脱除已经溶解于循环水中的溶解性气体，在很大程度上 实现了对循环水中气体的脱除，确保密闭式循环水冷系统中的装置和阀体不会被循环水中 的溶解性气体(尤其是氧气)所腐蚀，进而确保被冷却件的正常工作。 二、本实用新型所述的密闭式循环水冷系统中，去离子循环回路和真空除氧装置 并联在主循环回路上，互不干扰，从而避免了其中任一装置不能正常工作时对另一装置及 整体密闭式循环水冷系统的工作产生干扰和影响，保证了生产效率。 三、本实用新型所述的密闭式循环水冷系统的主循环回路包括主管道过滤器，所 述去离子循环回路包括去离子循环回路过滤器，所述补水支路包括补水支路过滤器，即在 每个回路或支路上都设置了过滤器，用于去除循环水中的不可溶性杂质，从而确保了循环 水的纯度，避免上述杂质在高电压的作用下发生电解，产生破坏电路正常运行的离子，保证了生产的安全。
为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施
例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中 图1是本实用新型所述密闭式循环水冷系统的结构示意图； 图2是本实用新型所述带有第一旁路支管的密闭式循环水冷系统的结构示意图； 图3是本实用新型所述带加热器的密闭式循环水冷系统的结构示意图； 图4是本实用新型所述带补水支路的密闭式循环水冷系统的结构示意图； 图5是本实用新型所述带过滤器的密闭式循环水冷系统的结构示意图。 图中附图标记表示为1-主循环泵，2-主管道过滤器，3-被冷却件，4-电动三通，
5-冷却器，6-加热器，7-真空除氧装置，8-离子交换器，9-去离子循环回路过滤器，10-补
水支路过滤器，11-缓冲罐，12-氮气罐，13-补水罐，14-补水泵。
具体实施方式实施例1 本实用新型所述的一种密闭式循环水冷系统，包括主循环回路、去离子循环回路 和控制系统，其中所述主循环回路设置有主循环泵1、被冷却件3、电动三通4和冷却器5， 所述电动三通4设有一个输入端和两个输出端，所述被冷却件3的一端与主循环泵1的输 出端串联连接，另一端与所述电动三通4的输入端相连接，所述电动三通4的第一输出端与 所述主循环泵1的输入端连接，所述冷却器5并联连接在所述电动三通4的第一输出端和 第二输出端之间；离子交换器8并联于所述主循环泵1的两端构成所述去离子循环回路，实 现对循环水中离子的去除；所述主循环泵1和电动三通4的第一输出端之间串联设置有真 空除氧装置7，用于脱除循环水中的游离气体或者溶解性气体；上述密闭式循环水冷系统 的结构示意图如图l所示。
上述所述密闭式循环水冷系统的工作流程如下 第一、本发明所述的密闭式循环水冷系统工作时，其中的控制系统要实时检测被 冷却件3的温度，当显示循环水进入被冷却件3的入口温度高于需要通过循环水对被冷却 件3进行冷却的第一设定温度Tl时，主循环回路的工作流程如下主循环泵1 —被冷却件 3 —电动三通4的第二输出端一冷却器5 —真空除氧装置7 —主循环泵1。 系统开启主循环泵l，循环水即在主循环泵1的动力作用下，通过被冷却件3，并将 被冷却件工作产生的大量热量带走，此时循环水的温度升高； 升温后的循环水通过冷却器5进行冷却处理；所述冷却处理需要通过控制冷却器 5的冷却风扇的转速实现对冷却器5冷却风量的控制，利用冷却风对升温后的循环水进行 冷却； 为了避免金属管道及被冷却件3吸氧腐蚀，循环水中的含氧量必须很低，所以要 将冷却后的循环水通过真空除氧装置7进行真空除氧，真空除氧装置7在不改变水温的情 况下通过在其内部产生真空，将循环水中的游离气体和溶解性气体释放出来，脱气后的循 环水经真空除氧装置7流入主循环泵1，经主循环泵1后的循环水一部分继续进入被冷却件3对其进行循环冷却，另一部分则进入去离子循环回路。 主循环回路上从主循环泵1流出的一部分循环水流经离子交换器8，通过离子交 换器8不断净化循环水回路中析出的离子，该净化后的循环水与主循环回路的循环水在主 循环泵1输入端汇合，一起流入主循环泵l，完成一次去离子循环，如此反复循环，以消除循 环回路中的离子；从而实现对循环水中离子的去除，从而使得循环水具备极高的电阻率，防 止被冷却件3在高电压环境下产生漏电流。 第二、上述循环水不断对所述被冷却件3进行循环冷却，直至循环水进入被冷却 件3入口的温度降至等于或者低于第一设定温度Tl ;此时就不需要对循环水进行冷却，主 循环回路的工作流程如下主循环泵1 —被冷却件3 —电动三通4的第一输出端一真空除 氧装置7—主循环泵l。 那么经被冷却件3后的循环水不再进入所述冷却器5的支路，而是直接由电动三 通4的第一输出端进入真空除氧装置7，经真空除氧装置7后的循环水的工作流程同前述第
一部分所述。 实施例2 在实施例1的基础上，本发明所述的密闭式循环水冷系统中的所述真空除氧装置 7并联设置有第一旁路支管，其结构示意图如图2所示。 上述所述密闭式循环水冷系统的工作流程如下 第一、本发明所述的密闭式循环水冷系统工作时，其中的控制系统要实时检测被 冷却件3的温度，当显示循环水进入被冷却件3的入口温度高于需要通过循环水对被冷却 件3进行冷却的第一设定温度Tl时，主循环回路的工作流程如下主循环泵1 —被冷却件 3 —电动三通4的第二输出端一冷却器5 —第一旁路支管或真空除氧装置7 —主循环泵1。 系统开启主循环泵l，循环水即在主循环泵1的动力作用下，通过被冷却件3，并将 被冷却件工作产生的大量热量带走，此时循环水的温度升高； 升温后的循环水通过冷却器5进行冷却处理；所述冷却处理需要通过控制冷却器 5的冷却风扇的转速实现对冷却器5冷却风量的控制，利用冷却风对升温后的循环水进行 冷却； 冷却后的循环水一部分参与主循环回路循环经第一旁路支管直接进入主循环泵 1 ， 一部分流入真空除氧装置7，在不改变水温的情况下对循环水进行真空除氧，之后流入主 循环泵l，经真空除氧后的部分循环水与主循环回路中未经真空除氧装置7的循环水在主 循环泵1输入端汇合，脱除气体后不饱和的循环水会吸收密闭式循环水冷循环系统中的气 体来寻求水气平衡，经过多次循环可将密闭式循环水冷循环系统中的气体脱除。在本实施 例中，所述真空除氧装置7并联设置有第一旁路支管，因此，其在不影响循环水对冷却件及 时冷却的前提下，又能对密闭式循环水冷系统中的循环水进行除氧，从而提高了整个密闭 式循环水冷系统的工作效率。 经主循环泵1后的循环水一部分继续进入被冷却件3对其进行循环冷却，另一部 分则进入去离子循环回路。 主循环回路上从主循环泵1流出的一部分循环水流经离子交换器8，通过离子交 换器8不断净化循环水回路中析出的离子，该净化后的循环水与主循环回路的循环水在主 循环泵1输入端汇合，一起流入主循环泵l，完成一次去离子循环，如此反复循环，以消除循
6环回路中的离子；从而实现对循环水中离子的去除，从而使得循环水具备极高的电阻率，防 止被冷却件3在高电压环境下产生漏电流。 第二、上述循环水不断对所述被冷却件3进行循环冷却，直至循环水进入被冷却 件3的入口处温度降至等于或者低于第一设定温度Tl ;此时就不需要对循环水进行冷却， 主循环回路的工作流程如下主循环泵1 —被冷却件3 —电动三通4的第一输出端一第一 旁路支管或真空除氧装置7 —主循环泵1。 那么经被冷却件3后的循环水不再进入所述冷却器5的支路，而是直接由电动三 通4的第一输出端进入第一旁路支管或真空除氧装置7，经第一旁路支管或真空除氧装置7
后的循环水的工作流程同本实施例前述第一部分所述。 实施例3 在实施例2的基础上，本发明所述的密闭式循环水冷系统的主循环回路中还包括 加热器6，所述加热器6与第二旁路支管并联设置于所述电动三通4的第一输出端和所述真 空除氧装置7之间，其结构示意图如图3所示。 所述加热器的启用是在对循环水进入被冷却件3入口温度低于第二设定温度凝 露点T2时才由控制系统控制进行的。那么所述密闭式循环水冷系统工作时，循环水将不再 经过冷却器5，而是通过电动三通4的第一输出端直接进入主循环回路，之后一部分循环水 经第二旁路支管进入第一旁路支管或者真空除氧装置7，另一部分循环水进入加热器6中 进行升温处理进行强制补偿，经强制补偿后的这部分循环水在进入第一旁路支管或者真空 除氧装置7前和未经强制补偿的循环水汇合，之后的步骤同实施例2中所述的步骤。 循环水进行反复循环后，通过加热器6的不断强制补偿加热，直至循环水在被冷 却件3入口的温度高于第二设定温度凝露点T2为止，循环水在经冷却器5或者电动三通4 的第一输出端后，不再经加热器6而通过第二旁路支管，之后的步骤将采用实施例2中所述 的步骤。 在上述实施例中，所述去离子循环回路还可进一步包括缓冲罐11和氮气罐12，所 述离子交换器通过缓冲罐连接并联于所述主循环泵1的两端，所述氮气罐12连接于所述缓 冲罐11的顶部；缓冲罐11中下部为循环水，缓冲罐11中循环水的上部充满氮气，当去离 子循环回路中的循环水因少量泄漏或电解而损失时，所述缓冲罐11上的液位下降，氮气自 动扩张把循环水压入去离子循环回路中，以保持去离子循环回路的压力恒定和循环水的充 满。设置缓冲罐11和氮气罐12后，上述实施例1 3中所述的工作流程中循环水在经所 述离子交换器8后还要通过所述缓冲罐11再返回主循环回路中主循环泵1的输入端。 此外，所述去离子循环回路还包括补水支路，所述补水支路由补水罐13和补水泵 14依次串联后连接于离子交换器8的输入端。设置补水支路的目的在于对密闭式循环系 统进行补水，直至缓冲罐11中的液位达到设定的液位值。上述设置有缓冲罐11、氮气罐12 以及补水支路的密闭式循环水冷系统的结构示意图如图4所示。 作为可以变换的实施方式，本发明所述的密闭式循环水冷系统为了提高循环水的 纯净度，还可在所述主循环回路加设主管道过滤器2，所述主管道过滤器2的输入端与所述 主循环泵1的输出端相连，所述主管道过滤器2的输出端连接于所述被冷却件3和所述离 子交换器8之间，所述主管道过滤器2的过滤网孔径优选200 ii m。此外，在所述补水支路加 设补水支路过滤器10，所述补水支路过滤器10的输入端与补水泵14的输出端连接，所述补水支路过滤器10的输出端连接于离子交换器8的输出端。在所述去离子循环回路加设去
离子循环回路过滤器9，所述去离子循环回路过滤器9的过滤网孔径小于或等于15ym，所
述去离子循环回路过滤器9介于所述离子交换器8和缓冲罐11之间，用于过滤去离子循环
回路中的可能破碎后流出的树脂颗粒等各类杂质，其结构示意图如图5所示。 那么，相应地，由于添加了上述过滤器，循环水的工作流程将在所述过滤器的设置
位置处经过滤器过滤后再进入下一步骤。 显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对 于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或 变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或 变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。
权利要求一种密闭式循环水冷系统，包括主循环回路、去离子循环回路和控制系统，其中所述主循环回路设置有主循环泵(1)、被冷却件(3)、电动三通(4)和冷却器(5)，所述电动三通(4)设有一个输入端和两个输出端，所述被冷却件(3)的一端与主循环泵(1)的输出端串联连接，另一端与所述电动三通(4)的输入端相连接，所述电动三通(4)的第一输出端与所述主循环泵(1)的输入端连接，所述冷却器(5)并联连接在所述电动三通(4)的第一输出端和第二输出端之间；离子交换器(8)并联于所述主循环泵(1)的两端构成所述去离子循环回路；其特征在于，所述主循环泵(1)和电动三通(4)的第一输出端之间设置有真空除氧装置(7)。
2. 根据权利要求l所述密闭式循环水冷系统，其特征在于，与所述真空除氧装置(7)并 联设置有第一旁路支管。
3. 根据权利要求1或2所述密闭式循环水冷系统，其特征在于，所述主循环回路还包括 加热器(6)，所述加热器(6)与第二旁路支管并联设置于所述电动三通(4)的第一输出端和 所述真空除氧装置(7)之间。
4. 根据权利要求3所述密闭式循环水冷系统，其特征在于，所述去离子循环回路还包 括补水支路、缓冲罐(11)和氮气罐(12)，所述补水支路由补水罐(13)和补水泵(14)依次 串联，并经所述补水泵(14)连接于离子交换器(8)的输入端；所述离子交换器(8)通过所 述缓冲罐(11)并联连接于所述主循环泵(1)的两端；所述氮气罐(12)连接于所述缓冲罐 (11)的顶部。
5. 根据权利要求1或4所述密闭式循环水冷系统，其特征在于，所述主循环回路还包 括主管道过滤器(2)，所述主管道过滤器(2)连接于所述被冷却件(3)和所述主循环泵(1) 之间。
6. 根据权利要求5所述密闭式循环水冷系统，其特征在于，所述补水支路还包括补水 支路过滤器(IO)，所述补水支路过滤器(10)连接于所述补水泵(14)和所述离子交换器 (8)的输入端之间。
7. 根据权利要求4或6所述密闭式循环水冷系统，其特征在于，所述去离子循环回路还 包括去离子循环回路过滤器(9)，所述去离子循环回路过滤器(9)连接于所述离子交换器 (8)和所述缓冲罐(11)之间。
8. 根据权利要求5所述密闭式循环水冷系统，其特征在于，所述主管道过滤器(2)的过 滤网孔径等于200iim。
9. 根据权利要求7所述密闭式循环水冷系统，其特征在于，所述去离子循环回路过滤 器(9)的过滤网孔径小于或等于15iim。
专利摘要一种密闭式循环水冷系统，所述主循环回路设置有主循环泵、被冷却件、电动三通和冷却器，所述电动三通设有一个输入端和两个输出端，所述被冷却件的一端与主循环泵的输出端串联连接，另一端与所述电动三通的输入端相连接，所述电动三通的第一输出端与所述主循环泵的输入端连接，所述冷却器并联连接在所述电动三通的第一输出端和第二输出端之间；离子交换器并联于所述主循环泵的两端构成所述去离子循环回路；其特征在于，所述主循环泵和电动三通的第一输出端之间设置有真空除氧装置，本实用新型提供一种排气彻底且去离子和去氧互不干扰的密闭式循环水冷系统。
文档编号C02F1/20GK201515588SQ20092024673
公开日2010年6月23日 申请日期2009年10月29日 优先权日2009年10月29日
发明者屈万领, 常立杰, 张艳丽, 徐善军, 李永杰, 滕济林 申请人:北京国电富通科技发展有限责任公司