冷却系统的制作方法

1.本发明涉及列车的冷却设备技术领域，特别地涉及一种冷却系统。


背景技术：

2.目前，相关技术中通常根据待冷却件的最大发热量设定冷却系统的散热能力。然而，待冷却件其自身的发热量是变化，受到外部环境条件的影响，并不一定总是处于发热量最大的状态。当待冷却件发热量较小时，冷却系统还继续根据待冷却件的最大发热量设定冷却系统的散热能力，这样容易导致冷却系统的成本较高。因为设备设计裕量过大，会造成设备选型等冗余，导致设备采购成本更高；后期运行过程中，因大设备其耗能更高，造成运行成本更高；因大设备的占地体积大，会造成投入成本更高。
3.以上也就是说，相关技术中的冷却系统存在成本较高的问题。


技术实现要素：

4.针对上述现有技术中的问题，本技术提出了一种冷却系统，解决了冷却系统存在成本较高的问题。
5.本发明的冷却系统，包括：循环冷却管路，与待冷却件连通，循环冷却管路能够对待冷却件进行循环冷却；
6.冷凝器，设置在循环冷却管路上，用于冷却与待冷却件换热后的冷却介质；
7.可调散热装置，与冷凝器对应设置，可调散热装置能够调节冷凝器内的冷却介质的散热量。
8.在一个实施方式中，冷却介质为冷媒。通过本实施方式，采用电导率低、粘度低的冷媒作为冷却介质，可直接通过相变冷板实现待冷却件的高效相变冷却，从而提高了冷却系统的冷却效率。
9.在一个实施方式中，可调散热装置包括可调速风机，可调速风机通过调节散热风量以调节冷凝器内冷却介质的散热量。通过本实施方式，可调速风机通过调节其自身的风速以调节吹向冷凝器外壁面的风量，这样控制冷凝器的散热量，从而实现了对冷凝器内冷媒的散热控制。
10.在一个实施方式中，还包括泵送装置，泵送装置设置在循环冷却管路上，用于泵送循环冷却管路内的冷却介质。
11.在一个实施方式中，还包括监控装置，监控装置设置在循环冷却管路上，用于监控冷却系统的温度和压力。通过本实施方式，监控装置用于监控系统内流动冷媒的温度和压力，这样方便后续能够根据系统当前的温度和压力调节冷却系统的冷却能力，从而确保冷却系统能够根据待冷却件当前的实际发热量进行实时调节。
12.在一个实施方式中，还包括流量调节装置，流量调节装置设置在循环冷却管路上，用于调节流经待冷却件的冷却介质的流量。通过本实施方式，冷却系统通过调节流经待冷却件的冷却介质的流量以实现对待冷却件的冷却散热控制，从而提高了冷却系统的冷却效
率。
13.在一个实施方式中，待冷却件包括列车的变流器和/或变压器和/或电机。
14.在一个实施方式中，待冷却件包括变流器、变压器和电机时，流量调节装置包括第一流量控制阀、第二流量控制阀和第三流量控制阀，循环冷却管路包括：总干管路，冷凝器设置在总干管路上；第一支管路，与总干管路连接，变流器和第一流量控制阀设置在第一支管路上；第二支管路，与第一支管路并联连接在总干管路上，变压器和第二流量控制阀设置在第二支管路上；第三支管路，与第一支管路和第二支管路并联连接在总干管路上，电机和第三流量控制阀设置在第三支管路上。
15.在一个实施方式中，还包括：第四支管路，与第一支管路、第二支管路、第三支管路并联连接在总干管路上；储液罐，设置在第四支管路上，用于存储冷却介质；控制阀门，设置在第四支管路上，用于控制第四支管路的流量。本实施方式中，冷却系统中所需的冷媒量会随着待冷却件实际发热量的变化而改变，通过储液罐可调控冷却系统中的冷媒量，确保冷却系统中所需的冷媒量为较优值，进而确保冷却系统的冷却效率。
16.在一个实施方式中，储液罐内设置有温度调节模块，温度调节模块用于调节冷却介质的温度。通过本实施方式，通过采用一具有温度调节模块的储液罐，可根据冷却系统的温度和压力来调控储液罐内冷却介质的温度和压力，反过来影响冷却系统的压力和冷媒量，确保冷却系统的压力保持稳定。将损耗(发热量)较为稳定的变压器和电机与变流器并联，可实现变流器两端的压力控制，而冷却系统的压力与温度相关，压力恒定则温度也恒定，这样将变流器两端的压力控制稳定可确保变流器功率器件在恒定的温度下工作，从而减小其受自身损耗、外界环境波动如地形、环境温度变化等的影响，进而提高了变流器功率器件的使用寿命。
17.上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。
18.本发明提供的一种冷却系统，与现有技术相比，至少具备有以下有益效果：
19.由于可调散热装置能够调节冷凝器内的散热量，这样使得冷却系统能够根据待冷却件当前的实际发热量调节其散热能力。从而避免了相关技术中冷却系统采用固定的散热量冷却待冷却件所导致的冷却系统的成本较高的问题，节约了成本和避免了能量的浪费。同时，降低了待冷却件的温度波动受自身工作模式和外界环境变化的影响，提高了待冷却件的使用寿命。
附图说明
20.在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
21.图1显示了本发明的冷却系统结构示意图；
22.在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
23.附图标记：
24.10、循环冷却管路；11、总干管路；12、第一支管路；13、第二支管路；14、第三支管路；15、第四支管路；20、冷凝器；31、可调速风机；41、泵；50、监控装置；60、流量调节装置；61、第一流量控制阀；62、第二流量控制阀；63、第三流量控制阀；70、储液罐；80、控制阀门；101、变流器；102、变压器；103、电机。
具体实施方式
25.下面将结合附图对本发明作进一步说明。
26.本技术中的冷却系统主要用于列车牵引三大设备的散热冷却，即用于列车的变流器101、变压器102和电机103。
27.本技术中的待冷却件是指变流器101、变压器102和电机103。
28.当然本技术中的冷却系统不局限于以上设备，也可应用与其他领域。
29.如图1所示，本发明提供了一种冷却系统，包括循环冷却管路10、冷凝器20和可调散热装置。其中，循环冷却管路10与待冷却件连通，循环冷却管路10能够对待冷却件进行循环冷却。冷凝器20设置在循环冷却管路10上，用于冷却与待冷却件换热后的冷却介质。可调散热装置与冷凝器20对应设置，可调散热装置能够调节冷凝器20内的冷却介质的散热量。
30.上述设置中，由于可调散热装置能够调节冷凝器20内的散热量，这样使得冷却系统能够根据待冷却件当前的实际发热量调节其散热能力。从而避免了相关技术中冷却系统采用固定的散热量冷却待冷却件所导致的冷却系统的成本较高的问题，节约了成本和避免了能量的浪费。
31.具体地，如图1所示，在一个实施例中，冷却介质为冷媒。
32.上述设置中，采用电导率低、粘度低的冷媒作为冷却介质，可直接通过相变冷板(集成在待冷却件上)实现待冷却件的高效相变冷却(液态冷媒吸热变成气液两相态冷媒)，从而提高了冷却系统的冷却效率。
33.具体地，如图1所示，在一个实施例中，可调散热装置包括可调速风机31，可调速风机31通过调节散热风量以调节冷凝器20内冷却介质的散热量。
34.上述设置中，可调速风机31通过调节其自身的风速以调节吹向冷凝器20外壁面的风量，这样控制冷凝器20的散热量，从而实现了对冷凝器20内冷媒的散热控制。
35.具体地，如图1所示，在一个实施例中，冷却系统还包括泵41送装置，泵41送装置设置在循环冷却管路10上，用于泵41送循环冷却管路10内的冷却介质。
36.具体地，如图1所示，在一个实施例中，泵送装置包括泵41。
37.具体地，如图1所示，在一个实施例中，冷却装置还包括监控装置50，监控装置50设置在循环冷却管路10上，用于监控冷却系统的温度和压力。
38.具体地，如图1所示，在一个实施例中，监控装置50包括至少一组温度传感器和压力传感器。
39.上述设置中，监控装置50用于监控系统内流动冷媒的温度和压力，这样方便后续能够根据系统当前的温度和压力调节冷却系统的冷却能力，从而确保冷却系统能够根据待冷却件当前的实际发热量进行实时调节。
40.具体地，如图1所示，在一个实施例中，冷却系统还包括流量调节装置60，流量调节装置60设置在循环冷却管路10上，用于调节流经待冷却件的冷却介质的流量。
41.上述设置中，冷却系统通过调节流经待冷却件的冷却介质的流量以实现对待冷却件的冷却散热控制，从而提高了冷却系统的冷却效率。
42.具体地，如图1所示，在一个实施例中，待冷却件包括列车的变流器101、变压器102和电机103。
43.具体地，如图1所示，在一个实施例中，流量调节装置60包括第一流量控制阀61、第
二流量控制阀62和第三流量控制阀63。循环冷却管路10包括总干管路11、第一支管路12、第二支管路13和第三支管路14。其中，冷凝器20设置在总干管路11上；第一支管路12与总干管路11连接，变流器101和第一流量控制阀61设置在第一支管路12上；第二支管路13与第一支管路12并联连接在总干管路11上，变压器102和第二流量控制阀62设置在第二支管路13上；第三支管路14与第一支管路12和第二支管路13并联连接在总干管路11上，电机103和第三流量控制阀63设置在第三支管路14上。
44.具体地，如图1所示，在一个实施例中，总干管路11包括输出管路和回流管路。输出管路用于将冷凝器20内的冷媒输送至第一支管路12、第二支管路13、第三支管路14。回流管路用于将各个支管路流出的冷媒输送回冷凝器20进行冷却。
45.具体地，如图1所示，在一个实施例中，监控装置50包括两组温度传感器和压力传感器。其中一组设置在输出管路上，另一组设置在回流管路上。
46.具体地，如图1所示，在一个实施例中，冷却系统还包括第四支管路15、储液罐70和控制阀门80。其中，第四支管路15与第一支管路12、第二支管路13、第三支管路14并联连接在总干管路11上。储液罐70设置在第四支管路15上，用于存储冷却介质。控制阀门80设置在第四支管路15上，用于控制第四支管路15的流量。
47.上述设置中，冷却系统中所需的冷媒量会随着待冷却件实际发热量的变化而改变，通过储液罐70可调控冷却系统中的冷媒量，确保冷却系统中所需的冷媒量为较优值，进而确保冷却系统的冷却效率。具体地，如图1所示，在一个实施例中，储液罐70内设置有温度调节模块，温度调节模块用于调节冷却介质的温度。
48.上述设置中，通过采用一具有温度调节模块的储液罐70，可根据冷却系统的温度和压力来调控储液罐70内冷却介质的温度和压力，反过来影响冷却系统的压力和冷媒量，确保冷却系统的压力保持稳定。将损耗(发热量)较为稳定的变压器102和电机103与变流器101并联，可实现变流器101两端的压力控制，而冷却系统的压力与温度相关，压力恒定则温度也恒定，这样将变流器101两端的压力控制稳定可确保变流器功率器件在恒定的温度下工作，从而减小其受自身损耗、外界环境波动如地形、环境温度变化等的影响，进而提高了变流器功率器件的使用寿命。
49.具体地，如图1所示，在一个实施例中，控制阀门80的数量为两个，分别设置在靠近储液罐70两端的位置上。
50.当然在本技术替代实施例中，待冷却件可只包括列车的变流器101、变压器102。流量调节装置60包括第一流量控制阀61、第二流量控制阀62。循环冷却管路10包括总干管路11、第一支管路12、第二支管路13。
51.其中，冷凝器20设置在总干管路11上；第一支管路12与总干管路11连接，变流器101和第一流量控制阀61设置在第一支管路12上；第二支管路13与第一支管路12并联连接在总干管路11上，变压器102和第二流量控制阀62设置在第二支管路13上。
52.当然在本技术的替代实施例中，待冷却件可只包括列车的变流器101、电机103。流量调节装置60包括第一流量控制阀61、第三流量控制阀63。循环冷却管路10包括总干管路11、第一支管路12和第三支管路14。
53.其中，冷凝器20设置在总干管路11上；第一支管路12与总干管路11连接，变流器101和第一流量控制阀61设置在第一支管路12上；第三支管路14与第一支管路12并联连接
在总干管路11上，电机103和第三流量控制阀63设置在第三支管路14上。
54.当然在本技术的替代实施例中，待冷却件也可只包括变流器101、变压器102和电机103三者之一，或者包括变压器102和电机103，具体结构不再赘述。
55.本发明还提出的一种用于列车的牵引三大设备的一体化的冷却系统结构。包括泵41、用于控制各设备支路流量的电动阀(流量控制阀采用电动阀)、变流器101、变压器102、电机103、具有制冷和加热功能模块(温度调节模块为制冷和加热功能模块)的储液罐70、冷凝器20、可调速风机31、压力传感器以及温度传感器。
56.过冷液态冷媒经泵41驱动后，通过电动阀控制流经变流器101、变压器102和电机103支路(支管路)的流量，并通过冷媒的单相或相变换热带走变流器101、变压器102和电机103产生的热量，冷媒则从过冷液态转变为气液两相态，随后进入冷凝器20，通过可调速风机31将热量散发至空气中，冷媒则再次被冷却为过冷液态，开始下一循环。
57.采用电导率低、粘度低的冷媒作为冷却介质，可直接通过相变冷板或往变压器线圈内(本技术对相关技术中的变压器线圈进行改进，使其为管状结构，冷媒能够直接通入其内进行冷却，当然也可将冷媒通过变压器102内部的其他冷却结构内，不一定是变压器线圈)，通入冷媒实现了变压器102的高效相变冷却，无需增加额外的油冷系统或风冷系统。同时，通过将水冷板替换为相变冷板，即将变流器101和电机103常用的水冷系统替换为换热效率更高的相变冷却系统，与变压器102的冷却集成一体化，实现对三者的直接、高效相变冷却。
58.需要说明的是，相变冷却的原理为利用冷媒的汽化潜热，吸收被冷却设备的热量，故相变冷却系统的冷却能力可通过冷媒的气化量进行调节。通过将列车牵引三大设备的冷却集成为相变冷却系统，其最大冷却能力无需按照各设备的最大损耗(发热量)之和进行设计，只需按照各设备长时间运行额定工况的损耗之和进行设计即可，减少了冷却系统的设计冗余，并通过对风机进行调速和冷媒气化量控制，共同实现了冷却系统散热量的可调节功能，有利于冷却系统减重、减体积、降低成本和能耗。
59.列车牵引变流器功率器件的损耗受工作模式(如牵引、制动、加速、减速)、地形(如上坡、下坡)等的影响变化较大，故变流器功率器件的温度波动控制较难实现，会降低其使用寿命。相对变流器而言，变压器102和电机103的损耗则较为稳定。本技术中通过采用一具有制冷和加热功能模块的储液罐70，通过采用一具有温度调节模块的储液罐70，可根据冷却系统的温度和压力来调控储液罐70内冷却介质的温度和压力，反过来影响冷却系统的压力和冷媒量，确保冷却系统的压力保持稳定。更进一步地，将损耗较为稳定的变压器102和电机103与变流器101并联，可实现变流器101两端的压力控制，而相变冷却系统的压力与温度相关，因此通过稳定压力即可确保变流器功率器件在恒定的温度下工作，减小其受自身损耗、外界环境波动(如地形、环境温度变化等)的影响，有利于提高变流器功率器件的使用寿命。
60.本技术中冷却系统具有以下特点：
61.1、通过采用冷媒，利用其电导率低、粘度低、相变换热效率高的优势，将变流器101、变压器102、电机103的冷却系统集成一体化，实现对三者的直接、高效冷却；
62.2、通过对变流器101、变压器102和电机103集成冷却，不需按照单个器件的最大损耗之和进行设计，减小冷却系统的设计冗余，从而减小风机、泵41等设备的选型；
63.3、通过风机调速和冷媒气化量控制，可共同实现冷却系统散热量的可调节功能，有利于冷却系统减重、减体积、降低成本和能耗；
64.4、通过稳定系统的压力，确保变流器功率器件的温度较为恒定，减小其受自身工作模式和外界环境变化的影响，有利于提高变流器功率器件的使用寿命。
65.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
66.虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。