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一种用于深海载人平台的热柜冷却系统


技术摘要:
本发明涉及一种用于深海载人平台的热柜冷却系统,包括载人平台的耐压壳体,其壁面内衬有热柜,热柜以耐压壳体的壁面为外壁并沿其轴向设置;热柜包括轴向同心设置的外、内壁,外、内壁之间的间隔内安装多个肋板,相邻肋板之间沿着轴向安装导流板,还包括分别位于两端端  全部
背景技术:
不同于深海载人潜器,深海载人平台拥有更大的排水量和更加复杂的系统组成, 需要在深海永久或长期停留,并完成更高要求的航行、探测与作业任务,因此需要设置专门 的冷却系统,为燃料电池、综合电力、人员保障等系统提供冷却支持。 现役潜器的冷却系统需要海水进舱或淡水出舱,通过传热传质等形式将舱内热量 排出舱室。如图1所示为现有海水进舱式的冷却系统原理图,其由海水管路和淡水循环管路 组成,海水在海水泵4的作用下,经一端的穿舱件1、舷侧阀2进入舱内海水管路中,经换热器 3后由另一端的舷侧阀2、穿舱件1流出舱,构成海水管路;舱内淡水在淡水泵6的作用下,从 冷却用户流出后经换热器3,再流回冷却用户7,构成淡水循环管路,为维持淡水管路压力的 稳定,淡水循环管路高处还设置有足够容积的膨胀水箱5;淡水循环管路与海水管路在换热 器3中交互热量交换,实现舱内循环淡水的冷却。相较于深海载人平台,潜器海水背压较低, 流体管路的穿舱技术相对成熟,且一旦出现管路破损,可通过关闭舷侧阀、应急上浮等措施 防止事故危害进一步扩大。现有的用于潜器的冷却系统,涉及流体管路穿舱及高压换热器 应用等技术,系统安全性、可靠性及成熟度随下潜深度的加深而逐渐降低,因此,“深海流体 管路穿舱”等冷却系统技术成为了深海载人平台发展的“卡脖子”技术。
技术实现要素:
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点,提供一种结构合理的用于深海载人平 台的热柜冷却系统,从而无需流体管路穿舱的情况下实现有效冷却,大大提升了冷却系统 安全性、可靠性。 本发明所采用的技术方案如下: 一种用于深海载人平台的热柜冷却系统,包括所述载人平台的耐压壳体,所述耐 压壳体的壁面内衬有热柜,所述热柜以耐压壳体的壁面为外壁,热柜沿着耐压壳体的轴向 设置; 所述热柜的结构为:包括轴向同心设置的外壁和内壁,外壁与内壁之间存在间隔, 位于外壁与内壁之间的间隔内安装有多个肋板,相邻肋板之间沿着轴向安装有导流板,还 包括分别位于热柜两端端头的入水口和出水口; 从冷却用户流出的热淡水自入水口流入热柜后,在导流板的导流下流经各个相邻 肋板之间,并从出水口流出后回至冷却用户,构成淡水循环管路。 作为上述技术方案的进一步改进: 多个肋板沿着外壁的轴向间隔设置,单个肋板为环形结构,所述肋板的外侧壁面 与外壁固装,肋板的内侧壁面与内壁固装;轴向贯穿首个肋板开有入水口,轴向贯穿末个肋 板开有出水口,其余肋板上均开有流水孔;多个导流板位于热柜的同一轴向方向。 4 CN 111591419 A 说 明 书 2/5 页 所述入水口与相邻肋板上的流水孔位于对应导流板的两侧;相邻两个肋板上的流 水孔位于对应导流板的两侧;所述出水口与相邻肋板上的流水孔位于对应导流板的两侧。 单一肋板上流水孔的数量为多个,多个流水孔间隔集中设置于靠近导流板的肋板 上。 所述肋板的内侧壁面处向着两端轴向延伸有凸环壁,使得肋板为截面呈T型的环 形结构,所述凸环壁内侧壁面与内壁固装。 所述外壁与内壁均为空心柱形结构,内壁的直径小于外壁的直径。 所述出水口后部的管路上安装有温控阀,所述温控阀为三通阀,温控阀的第一端 口与出水口相通,温控阀的第二端口经淡水泵连通至冷却用户的输入口,温控阀的第三端 口与冷却用户的输出口连通。 所述冷却用户输出口连接有两个通路,一个通路连通至热柜的入水口,另一个通 路连通至温控阀的第三端口;所述冷却用户与入水口之间的管路上安装有电动阀一,所述 出水口与温控阀第一端口之间的管路上安装有电动阀二。 所述温控阀第二端口与淡水泵之间的管路上安装有电动阀三,所述淡水泵与冷却 用户输入口之间的管路上安装有止回阀一。 所述冷却用户包括有并联设置的多组支路,单组支路的结构为:包括发热设备,位 于发热设备输入口前方的支路上安装有电动阀四,位于发热设备输出口后方的支路上安装 有止回阀二。 本发明的有益效果如下: 本发明结构紧凑、合理,操作方便,从冷却用户输出口流出的淡热水流入热柜入水 口,经多个导流板导流后流经各个相邻肋板之间的肋位,最后从热柜出水口流出并流向冷 却用户输入口,因热柜的外壁为耐压壳体的壁面,在淡热水经导流板导流的过程中,淡热水 不断地经耐压壳体壁面与外部海水换热,从而实现淡热水的冷却;本发明突破了传统冷却 系统设计理念,在实现载人平台内冷却用户有效冷却的同时,无需流体管路穿舱,有效简化 了结构和配置,优化了舱室布置,并且可靠性高,大大提升了冷却系统整体的安全性。 本发明还包括如下优点: 冷却系统通过沿耐压壳体内侧壁面设置的换热热柜实现舱内淡水冷却的同时,亦 实现压力波动的吸收; 热柜以耐压壳体外侧壁面为冷热流体对流的换热面,可借助耐压壳体的内肋骨结 构,通过焊接内壁实现热柜的密封,并在肋板上设置流水孔实现不同肋位间循环淡水的流 通; 肋板沿着热柜的轴向间隔设置,位于相邻肋板之间的导流板沿着热柜的轴向设置 并位于同一轴向方向上,相邻肋板上的入水口、流水孔或出水口位于对应导流板的两侧,以 使得淡水进入肋板之间肋位后因导流板的存在需沿周向流动近一周后才能经流水孔流入 下一肋板之间的肋位内,从而促进淡水在热柜中的充分循环流动,有效利用热柜换热面积, 进而有效冷却; 相对于现有的冷却系统,本发明取消了海水管路及海水泵,有效降低了舱室内的 噪声以及系统向外界的噪声传播; 单一肋板上间隔集中设置有多个流水孔,使得淡水在热柜中流动时不停地分流、 5 CN 111591419 A 说 明 书 3/5 页 汇合,促进了其交汇、冷却。 附图说明 图1为现有的冷却系统原理图。 图2为本发明的结构示意图。 图3为本发明热柜的结构示意图。 图4为图3中A部的局部放大图。 图5为本发明热柜的爆炸图。 图6为本发明肋板的结构示意图。 其中:1、穿舱件;2、舷侧阀;3、换热器;4、海水泵;5、水箱;6、淡水泵;7、冷却用户; 8、温控阀;9、电动阀一;10、热柜;11、电动阀二;12、电动阀三;13、止回阀一;14、止回阀二; 15、电动阀四;71、发热设备;101、外壁;102、内壁;103、肋板;104、流水孔;105、入水口;106、 出水口;107、导流板;1031、凸环壁。
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