超声波换能器冷却系统技术方案

本发明专利技术公开了一种超声波换能器冷却系统，它包括采用包含磁芯组件结构的超声波换能器，根据超声波换能器所包含的磁芯组件结构，对超声波换能器磁芯组件的内外腔进行直接蒸发冷却。系统包括压缩机、冷凝器、节流元件、蒸发器和电声转换装置，所述的蒸发器，包括主轴、径向槽孔、环形通道、双头螺栓、磁芯组件、磁芯内腔、磁芯外腔、后盖板、回油槽孔、上壳体、去耦圈、去耦圈油气孔、下壳体、进液管，进液管与双头螺栓的中心孔连接，双头螺栓的中心孔的两个出口与磁芯内腔相通。这种超声波换能器冷却系统，它采用蒸汽压缩式制冷原理，形成制冷循环，制冷剂不断带走电声转换装置内腔的热量，在温度控制系统的作用下，使超声波换能器能够在规定的温度范围内工作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制冷技术，特别是一种超声波换能器冷却系统。
技术介绍
超声波换能器在电能与声能转换过程中，因涡流而产生热量，系统温度升高，有可能导 致换能器性能衰减或无法正常工作。目前，功率较小的超声波换能器，发热功率相对较少， 可不设专用的冷却系统；而对于大功率超声波换能器系统，因发热功率较大，尚无有效的方 法以解决散热冷却问题。涡电流的热效应在金属圆柱体上绕一线圈，当线圈中通入交变电流时，金属圆柱体便 处在交变磁场中。由于金属导体的电阻很小，涡电流很大，所以热效应极为显著。理论分析 表明，涡电流强度与交变电流的频率成正比，BP: / ^av，涡电流产生的焦耳热则与交变电 流的平方成正比Qav2，因此，交流电频率越高就可以在金属圆柱体内汇集成强大的涡流， 释放出大量的焦耳热。在超声波换能器中由于涡流的存在致使磁芯发热，对整个系统的正常 将工作造成不利的影响，必须设法解决。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述技术的不足而提供一种降低超声波换能器的发热量，保证其正常工作、提高超声波换能效率的超声波换能器冷却系统。为了达到上述目的，本专利技术提供的一种超声波换能器冷却系统，它包括采用包含磁芯组件结构的超声波换能器，其特征是根据超声波换能器所包含的磁芯组件结构，对超声波换能器磁芯组件的内外腔进行直接蒸发冷却。本专利技术提供的一种超声波换能器冷却系统，包括压縮机、冷凝器、节流元件、蒸发器和超声波换能器，所述的蒸发器，包括主轴、上壳体法兰、O形密封结构、径向槽孔、环形通道、双头螺栓、磁芯组件、磁芯内腔、磁芯外腔、后盖板、回油槽孔、上壳体、去耦圈、去耦圈油气孔、下壳体、进液管、接线板、接线柱和回气管接头，进液管与双头螺栓的中心孔连接，双头螺栓的中心孔的两个出口与磁芯内腔相通；磁芯组件的上表面与上壳体之间形成环形通道，主轴与上壳体之间形成的径向槽孔，并与磁芯外腔相连通；磁芯外腔经去耦圈油气孔与下壳体连通；去耦圈与后盖板形成润滑油的回油槽孔。 本专利技术在不影响换能器性能的前提下，以超声波换能器的机械结构为基础，采用制冷剂 直接蒸发冷却的方法，确保换能器在正常的温度范围内可靠运行。超声波换能器在空气环境 下使用。制冷系统采用无腐蚀性的制冷剂与润滑油，润滑油能够可靠地回油，制冷剂进口和 出口管安装电磁阀。磁芯组件的内外腔可同时得到冷却，冷却腔体内无液体浸没。主轴与壳 体之间采用高气密性的动密封结构。上下壳体采用高强度铝合金材料，工作压力为1.2 1.5MPa。温度传感器采用一用一备方式绕制在线圈内。线圈引线、制冷剂进口和出口管(均 采用柔性接管)从下壳体端部引出，确保密封及拆装方便。制冷剂在冷却腔体内的流动和传 热特性的设计与优化是冷却器开发的关键。必须保证制冷剂和润滑油具有合理的流动特性， 制冷剂在腔体内实现气液两相蒸发换热。壳体需要采取必要的保温方法，以减少冷量损失。 考虑到超声波换能器的特殊性对系统的安全性、稳定性、可维护性、工艺性、密封性等要求。本专利技术提供的超声波换能器冷却系统，它采用蒸汽压縮式制冷原理，通过制冷剂的压縮、 冷凝、节流和蒸发过程，形成制冷循环，制冷剂不断带走超声波换能器内腔的热量，在温度 控制系统的作用下，使超声波换能器能够在规定的温度范围内工作。 附图说明图1为线圈和传感器的引出线的接线柱结构；图2为上壳体结构；图3为下壳体结构； 图4蒸发器结构图； 图5制冷剂循环流程图。其中主轴l、上壳体法兰2、 0形密封结构3、径向槽孔4、环形通道5、双头螺栓6、 磁芯组件7、磁芯内腔8、磁芯外腔9、后盖板IO、回油槽孔ll、上壳体12、去耦圈13、去 耦圈油气孔14、下壳体15、进液管16、接线板17、接线柱18、回气管接头19、压縮机20、 冷凝器21、节流元件22、蒸发器23、超声波换能器24、传感器25。具体实施例方式下面通过实施例结合附图对本专利技术作进一步的描述。4实施例1本实施例提供的一种超声波换能器冷却系统，它包括采用包含磁芯组件结构的超声波换 能器，根据超声波换能器所包含的磁芯组件结构，对超声波换能器磁芯组件的内外腔进行直 接蒸发冷却。如图5所示，实施本专利技术的一种超声波换能器冷却系统，包括压縮机20、冷凝 器21、节流元件22、蒸发器23和超声波换能器24，如图4所示，所述的蒸发器23，包括 主轴l、上壳体法兰2、 0形密封结构3、径向槽孔4、环形通道5、双头螺栓6、磁芯组件7、 磁芯内腔8、磁芯外腔9、后盖板IO、回油槽孔ll、上壳体12、去耦圈3、去耦圈油气孔 14、下壳体15、进液管16、接线板17、接线柱18和回气管接头19，进液管16与双头螺栓 6的中心孔连接，双头螺栓6的中心孔的两个出口与磁芯内腔8相通；磁芯组件7的上表面 与上壳体12之间形成环形通道5，主轴1与上壳体12之间形成的径向槽孔4，并与磁芯外 腔9相连通；磁芯外腔9经去耦圈13上的圆孔与下壳体15连通；去耦圈13与后盖板10形 成润滑油的回油槽孔ll。上壳体12和下壳体15的结构如图2、图3所示。工作时，液态的制冷剂，经毛细管节流后，进入蒸发器进液管16,经双头螺栓6的中心 孔，进入磁芯内腔8,部分制冷剂受热蒸发，气液混合物经环形通道5，从径向槽孔4中流 出，在磁芯组件7的外壁上形成液膜，并继续受热蒸发，制冷剂蒸汽和存积在下壳体15底 部的润滑油，经回气管接头19，通过回气软管送入制冷压縮机20的吸气口，这种串联式的 流程，既可保证磁芯组件7的内外同时进行冷却，也可以避免采用内外同时进液时，制冷剂 分流难以控制的问题。制冷剂受热后，由液体变成气体，发生了相变传热，换热系数很大， 但温差变化很小，保持了恒温特性。由于磁芯组件7的内外同时进行冷却，且磁芯组件7的 厚度较小，导热温差被控制在允许的范围之内，从而避免热应力对磁芯组件的影响。在实施时，制冷剂选用R22制冷剂，它是目前制冷设备中常用的一种具有优良综合热力 性能的制冷剂。在制冷压縮机中，电机的线圈也是用R22制冷剂进行液体冷却的，所以，该 制冷剂及其所使用的矿物润滑油，无酸碱腐蚀性，绝缘性良好。由于磁性材料的工作温度范围为5 25'C;传感器25采用双备份热电偶传感器25，该 传感器25绕制在线圈内，温度测量精度为士3'C，线圈和传感器的引出线采用如图l所示的 接线柱18，在引出传感器25接线的同时能够确保系统的密封要求。上壳体12和下壳体15采用弱导磁性的高强度铝合金(LY12CZ)制造，上壳体12用于 固定磁芯组件7，并安装去耦圈13，铜板上固定了双头螺栓6;下壳体15用于安装接线柱 18和制冷剂和润滑剂进出的进液管16和回气管接头19。壳体计算如下圆筒壁厚<formula>formula see original document page 6</formula>圆筒筒壁的应力按下式核准计算所得应力值满足: <formula>formula see original document page 6</formula>.平盖厚度<formula>formula see original document page 6</formula>其中<formula>formu本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波换能器冷却系统，它包括采用包含磁芯组件结构的超声波换能器，其特征是根据超声波换能器所包含的磁芯组件结构，对超声波换能器磁芯组件的内外腔进行直接蒸发冷却。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姜周曙，丁强，范进良，陈旭灿，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：86[]