一种自散热水箱及掘进设备用水冷散热系统的制作方法

1.本发明涉及一种自散热水箱及掘进设备用水冷散热系统，属于掘进设备施工技术领域。


背景技术：

2.现有的掘进设备中，循环水带走的热量占据掘进设备总发热量的80%甚至更多。随着隧道施工距离增长，施工方铺设的循环水管路不断延长，管路中的沿程损失随之增大，为了使冷却水能够完成循环过程，施工方需要增大循环水泵的扬程与功率，或者增大循环水管管径甚至增加中继泵站。
3.为了节约成本，在目前的掘进设备中，施工方仅提供了供水水管，不铺设回水水管，在掘进设备上配置了冷水箱与热水箱。冷却水进水来自冷水箱，回水流至热水箱，热水箱的水经自然冷却后，若水温满足使用需求将会被抽至冷水箱继续使用，当热水箱水温无法满足使用需求时，需要将热水排进隧道，因为自然冷却的效率低，大部分热水被排进隧道，造成了水资源的浪费，且增加了清理成本，此外，冷水箱与热水箱占据着比较大的设备空间。
4.申请公布号为cn113090270a中国专利文献公开了一种自散热水箱，该自散热水箱利用自然风对由散热池向储水池流入的水进行对流换热，提高散热效率。但上述自散热水箱适用于开阔的施工环境，以保证足够的通风量；而对于较为封闭的隧道施工环境则不适用。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种自散热水箱，以解决现有技术中的自散热水箱对较为封闭的隧道施工环境不适用的技术问题；本发明的目的还在于提供一种掘进设备用水冷散热系统。
6.为实现上述目的，本发明自散热水箱的技术方案是：自散热水箱，包括用于存储冷却水的箱体，箱体具有冷水出水口和热水回水口；箱体内设有换热管组件和喷淋管组件，换热管组件处于喷淋管组件的下方；换热管组件包括主进管、换热管和主出管，换热管沿水平方向间隔布置有多个，所有的换热管连接在主进管和主出管之间；喷淋管组件包括喷淋主管和喷淋支管，喷淋支管沿水平方向间隔布置有多个，喷淋支管连接在喷淋主管上，以向换热管组件上喷淋水；箱体上设有风机，风机用于产生与换热管对流换热的风；其中，喷淋主管与主出管连接，主进管的进水口构成所述的热水回水口。
7.有益效果是：本发明的自散热水箱利用风机通风对流与水蒸发吸热的原理进行散热，无论是在开阔的施工环境，还是在封闭的施工环境，循环水的散热效率均较高，保证掘进设备的顺利工作。而且，减少了水资源浪费，节省了掘进设备的安装空间。
8.作为进一步地改进，所述换热管在上下方向上设置有至少两排，每一排的换热管
沿水平方向间隔布置。
9.有益效果是：这样设计，能够增加散热面积，进一步提高散热效率。
10.作为进一步地改进，所述主进管包括至少两个进管支管，所有的进管支管在上下方向上间隔布置，主出管包括至少两个出管支管，所有的出管支管在上下方向上间隔布置，出管支管的数量、进管支管的数量均与换热管的排数相同。
11.有益效果是：这样设计，能够保证热水均匀的进入换热管，并从换热管均匀的流出。
12.作为进一步地改进，所述喷淋支管垂直于换热管布置。
13.有益效果是：这样设计，有利于喷淋支管喷出的水喷淋在换热管上。
14.作为进一步地改进，所述箱体内设有支撑杆，支撑杆用于支撑喷淋支管。
15.有益效果是：通过设置支撑杆，来保证喷淋支管的稳定性。
16.作为进一步地改进，所述喷淋支管可拆连接在喷淋主管上。
17.有益效果是：这样设计，有利于喷淋支管的检修和更换。
18.作为进一步地改进，所述喷淋支管螺纹连接在喷淋主管上。
19.有益效果是：这样设计，便于喷淋支管的拆装。
20.作为进一步地改进，所述换热管为铝合金管。
21.有益效果是：铝合金管具有耐腐蚀、重量轻、传热系数高的优点。
22.作为进一步地改进，所述风机处于箱体的外侧。
23.有益效果是：这样设计，使风机不容易被喷淋管喷出的水影响。
24.为实现上述目的，本发明掘进设备用水冷散热系统的技术方案是：掘进设备用水冷散热系统，包括自散热水箱和待水冷部件，自散热水箱通过冷水管路和回水管路与待水冷部件连接，冷水管路上设有循环水泵，自散热水箱包括用于存储冷却水的箱体，箱体具有冷水出水口和热水回水口；箱体内设有换热管组件和喷淋管组件，换热管组件处于喷淋管组件的下方；换热管组件包括主进管、换热管和主出管，换热管沿水平方向间隔布置有多个，所有的换热管连接在主进管和主出管之间；喷淋管组件包括喷淋主管和喷淋支管，喷淋支管沿水平方向间隔布置有多个，喷淋支管连接在喷淋主管上，以向换热管组件上喷淋水；箱体上设有风机，风机用于产生与换热管对流换热的风；其中，喷淋主管与主出管连接，主进管的进水口构成所述的热水回水口。
25.有益效果是：本发明的自散热水箱利用风机通风对流与水蒸发吸热的原理进行散热，无论是在开阔的施工环境，还是在封闭的施工环境，循环水的散热效率均较高，保证掘进设备的顺利工作。而且，减少了水资源浪费，节省了掘进设备的安装空间。
26.作为进一步地改进，所述换热管在上下方向上设置有至少两排，每一排的换热管沿水平方向间隔布置。
27.有益效果是：这样设计，能够增加散热面积，进一步提高散热效率。
28.作为进一步地改进，所述主进管包括至少两个进管支管，所有的进管支管在上下方向上间隔布置，主出管包括至少两个出管支管，所有的出管支管在上下方向上间隔布置，出管支管的数量、进管支管的数量均与换热管的排数相同。
29.有益效果是：这样设计，能够保证热水均匀的进入换热管，并从换热管均匀的流出。
30.作为进一步地改进，所述喷淋支管垂直于换热管布置。
31.有益效果是：这样设计，有利于喷淋支管喷出的水喷淋在换热管上。
32.作为进一步地改进，所述箱体内设有支撑杆，支撑杆用于支撑喷淋支管。
33.有益效果是：通过设置支撑杆，来保证喷淋支管的稳定性。
34.作为进一步地改进，所述喷淋支管可拆连接在喷淋主管上。
35.有益效果是：这样设计，有利于喷淋支管的检修和更换。
36.作为进一步地改进，所述喷淋支管螺纹连接在喷淋主管上。
37.有益效果是：这样设计，便于喷淋支管的拆装。
38.作为进一步地改进，所述换热管为铝合金管。
39.有益效果是：铝合金管具有耐腐蚀、重量轻、传热系数高的优点。
40.作为进一步地改进，所述风机处于箱体的外侧。
41.有益效果是：这样设计，使风机不容易被喷淋管喷出的水影响。
附图说明
42.图1为本发明掘进设备用水冷散热系统的结构示意图（未画出支撑杆）；图2为图1中a-a向的结构示意图；图3为图1中b-b向的结构示意图；图中：11、箱体；12、冷却水；13、出管支管；14、主出管；15、转接管；16、风机；17、换热管；18、喷淋主管；19、喷淋支管；20、进管支管；21、主进管；22、回水管路；23、待水冷部件；24、循环水泵；25、冷水管路；26、闸阀；27、支撑杆；28、喷淋孔。
具体实施方式
43.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
44.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
45.需要说明的是，可能出现的术语如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，术语如“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
等限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。此外，术语“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”是基于附图所示的方位和位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示所指的装置或部件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。
46.以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
47.本发明掘进设备用水冷散热系统的实施例1：如图1所示，掘进设备用水冷散热系统包括自散热水箱和待水冷部件23，自散热水箱包括箱体11，箱体11用于存储冷却水12，箱体11具有冷水出水口和热水回水口，冷水出水口连接有冷水管路25，热水回水口连接有回水管路22；自散热水箱通过冷水管路25和回水管路22与待水冷部件23连接。
48.本实施例中，冷水管路25上设有循环水泵24和闸阀26，循环水泵24用于实现整个水冷散热系统的水循环，闸阀26用于控制整个水冷散热系统的通断。
49.本实施例中，待冷却部件23并联设置有三个。在其他实施例中，待冷却部件的数量可以根据循环水泵24的排量布置，如设置一个、两个或四个以上。
50.如图1和图3所示，箱体11内设有换热管组件和喷淋管组件，换热管组件处于喷淋管组件的上方。换热管组件包括主进管21、换热管17和主出管14，换热管17连接在主进管21和主出管14之间。
51.本实施例中，主进管21包括三个进管支管20，三个进管支管20在上下方向上间隔布置，进管支管20的末端通过封板封堵；主出管14包括三个出管支管13，三个出管支管13在上下方向上间隔布置，出管支管13的末端通过封板封堵。换热管17在上下方向上设置有三排，每一排的换热管17沿水平方向间隔布置，每一排换热管17对应一个出管支管13和进管支管20。在其他实施例中，根据需要，可以将换热管设计成一排、两排或四排以上。其中，换热管17垂直于出管支管13和进管支管20。
52.本实施例中，主进管21、换热管17和主出管14均为铝合金管，铝合金管具有耐腐蚀、重量轻、传热系数高的优点。在其他实施例中，主进管、换热管和主出管可以为其他导热系数好的管路，如不锈钢管、铜管等。
53.如图1和图2所示，喷淋管组件包括喷淋主管18和喷淋支管19，喷淋支管19沿水平方向间隔布置有多个，喷淋支管19的一端连接在喷淋主管18上，喷淋支管19的另一端通过堵头封堵，喷淋支管19用于向换热管组件上喷淋水。其中，喷淋支管19上设有多个开口朝下的喷淋孔28，同一喷淋支管19上所有的喷淋孔28沿喷淋支管19的延伸方向间隔布置。其中，喷淋孔28的孔径为1.5mm左右。
54.本实施例中，喷淋主管18平行于换热管17，喷淋支管19垂直于换热管17。
55.本实施例中，箱体11内还设有支撑杆27，支撑杆27用于支撑喷淋支管19；支撑杆27沿喷淋支管19的布置方向延伸，且沿喷淋支管19的延伸方向间隔布置有两个，以保证喷淋支管19的稳定性。
56.本实施例中，喷淋支管19可拆连接在喷淋主管18上，在喷淋支管19发生堵塞时，便于对喷淋支管19进行检修和更换。优选地，喷淋支管19螺纹连接在喷淋主管18上，以便于喷淋支管19的拆装。其中，箱体11上设有对应的维修孔（未画出），以便于操作喷淋支管19拆卸并取出。在其他实施例中，喷淋支管可以焊接固定在喷淋主管上。
57.本实施例中，喷淋主管18的一端通过转接管15与主出管14连接，喷淋主管18的另一端使用封板封堵起来；主进管21的进水口构成热水回水口。
58.如图1和图3所示，箱体11的外侧通过法兰固定有风机16，风机16用于产生与换热管17对流换热的风；风机16沿换热管17的延伸方向间隔布置有三个，以保证充足的风量。在其他实施例中，风机可以设置在箱体的内侧，此时需要设置类似帽檐的挡水檐。
59.本实施例中，风机16为轴流风机，风压大、风量大，能够有效的将隧道内凉风吹向换热管17。其中，风机16的轴向垂直于换热管17的延伸方向。
60.本实施例中，箱体11与风机16相对的一侧侧板上部为敞开结构，敞开结构用纱网遮盖，这样设计，既便于出风，又可放置颗粒物进入箱体11内。箱体上预留了丰富的接口，用于安装温度传感器、液位传感器、加水球阀、放水球阀等水箱附件。
61.具体工作过程如下：打开闸阀26，循环水泵24抽取箱体11内的冷却水12至待水冷部件23，经热交换后，循环水通过回水管路22回流至箱体11。在回流至箱体11的过程中，循环水先经过换热管组件，之后流进喷淋管组件，并由喷淋支管19的喷淋孔28喷向换热管组件，然后流到箱体11内，回流到箱体11内的水被循环水泵24抽走继续进行下一个循环。在换热管组件处，风机16抽取隧道的冷风，吹向换热管17，一方面，冷风与换热管17内的循环水发生对流换热带走水中的部分热量；另一方面，附着在换热管17外壁面上的水因为通风的作用会发生蒸发现象，蒸发的水将进一步带走换热管17内的循环水的热量。
62.本发明的掘进设备用水冷散热系统，利用风机通风对流与水蒸发吸热的原理进行散热，无论是在开阔的施工环境，还是在封闭的施工环境，循环水的散热效率均较高，保证掘进设备的顺利工作。而且，减少了水资源浪费，节省了掘进设备的安装空间。
63.本发明掘进设备用水冷散热系统的实施例2：本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，换热管17在上下方向上设置有三排，每一排的换热管17沿水平方向间隔布置；主进管21包括三个进管支管20，主出管14包括三个出管支管13，每一排换热管17对应一个出管支管13和进管支管20。本实施例中，基于设置三排换热管的情况下，主进管和主出管的截面尺寸较大，三排换热管对应主进管和主出管。
64.本发明掘进设备用水冷散热系统的实施例3：本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，喷淋支管19垂直于换热管17布置。本实施例中，喷淋支管与换热管呈锐角布置。
65.本发明掘进设备用水冷散热系统的实施例4：本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，箱体11内设有支撑杆27，支撑杆27用于支撑喷淋支管19。本实施例中，不设置支撑杆，喷淋支管远离喷淋主管的一端支撑在箱体的侧板上。
66.本发明掘进设备用水冷散热系统的实施例5：本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，喷淋支管19螺纹连接在喷淋主管18上。本实施例中，喷淋支管为方管，喷淋支管通过法兰可拆连接在喷淋主管上。
67.本发明自散热水箱的实施例：该自散热水箱与上述掘进设备用水冷散热系统的实施例1至5中任一个所述的自散热水箱的结构相同，在此不再赘述。
68.以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。