一种紧凑型轻量化高效阵面环控装置的制作方法

1.本发明涉及环控装置，具体涉及一种紧凑型轻量化高效阵面环控装置。


背景技术：

2.在相控阵雷达的天线阵面内部集成有tr组件、电源等功率器件，热耗较大，同时天线、功分网络等无源器件，在雷达工作过程中也会因插损产生一定的热量，若不进行环境控制，会导致阵面内部的环境温度急剧升高，并最终影响到设备的正常工作。因此，对相控阵雷达的天线阵面进行环境控制十分必要。
3.阵面环控装置通过温度较低的冷却液在环控内部管道的流动带走阵面内部高温空气的热量，经过降温后的空气被输送到需要散热的部位，能够保证阵面内部的器件工作在较好的温度，从而提高设备的长期工作可靠性。
4.传统的阵面环控装置，一般采用铝翅式换热器，换热效率不高，体积较大，在阵面内部空间受限的情况下，将无法满足安装要求；若采用不锈钢换热器，在换热功率一定的前提下，相比其他换热器重量会大大增加；采用钛合金换热器成本会增加到无法承受。因此，有必要设计一种紧凑型轻量化高效阵面环控装置，要求不仅起到高效换热的效果，同时能够做到体积小、重量轻，维护方便。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提出一种紧凑型轻量化高效阵面环控装置。
6.实现本发明目的的技术解决方案为：一种紧凑型轻量化高效阵面环控装置，包括框架，以及安装在框架上的毛细管换热器、进水管、回水管、进水转接头、回水转接头、自密封水接头、风机、风机安装板、电源、盖板、电连接器、电控模块、温湿度传感器、流量传感器和液位传感器，其中：
7.框架的前安装面上设置盖板，盖板的外侧安装电连接器，电连接器12用于阵面环控装置与天线阵面的供电和通信，盖板的内侧安装电源和电控模块；框架的后安装面上设置风机安装板，风机从框架内部安装到风机安装板，温湿度传感器安装在风机安装板的内表面，靠近风机的位置；框架的左安装面上设置进水转接头和回水转接头，进水转接头和回水转接头的一端位于阵面环控装置的外部，分别为外部进水口和外部回水口，用于安装自密封水接头；另外一端位于阵面环控装置的内部，分别为内部进水口和内部回水口；框架的其他安装面上设置毛细管换热器，毛细管换热器设置换热器进水口和换热器回水口，毛细管换热器的主体部位为毛细管结构，用于毛细管内部的流体与毛细管外部空气之间的换热；
8.进水管和回水管位于框架的内部，内进水管设置进水口、进水口ⅰ和进水口ⅱ；回水管设置回水口、回水口ⅰ和回水口ⅱ，进水管的进水口与进水转接头的内部进水口连接，进水口ⅰ和进水口ⅱ与换热器进水口连接；回水管的回水口与回水转接头的内部回水口连接，回水管的回水口ⅰ和回水口ⅱ与换热器回水口连接；流量传感器安装在回水管上，用于
回水流量的监测；液位传感器安装在框架内部的底部位置，用于实时监控阵面环控装置是否存在漏液。
9.进一步的，电源在盖板内表面的安装位置远离电连接器，以避免电磁干扰。
10.进一步的，盖板外表面设置散热齿结构，以提高盖板的刚度，降低电源表面温度。
11.进一步的，风机的数量根据阵面环控装置的换热量调整。
12.进一步的，进水转接头和回水转接头采用90度弯头结构。
13.进一步的，进水管和回水管为三通结构且采用硬管和软管相结合的形式，以保证具有浮动量，其中回水管的硬管部分安装流量传感器。
14.进一步的，温湿度传感器通过支架安装。
15.进一步的，液位传感器通过弯角件安装。
16.进一步的，盖板和毛细管换热器通过法兰与框架进行安装。
17.进一步的，利用冷却液和空气之间的热量交换，达到换热的效果，具体如下：
18.温度较低的冷却液通过自密封水接头和进水转接头到达进水管，冷却液在进水管内部分流后，分别由两处换热器进水口进入毛细管换热器的内部，在毛细管换热器内部完成换热后，冷却液温度升高，分别通过两处换热器的回水口流出，进入回水管，冷却液在回水管内部汇合后，到达回水转接头，由自密封水接头进入外部管路；
19.在风机的旋转作用下，阵面环控装置内部产生负压，导致温度较高的空气由毛细管换热器进入阵面环控装置内部，在空气通过毛细管换热器的过程中完成和温度较低的冷却液之间的热量交换，通过毛细管换热器后，空气被降温并被排出阵面环控装置的外部。
20.本发明与现有技术相比，其显著优点在于：1)总体布局合理，结构紧凑，产品适装性好。2)通过采用毛细管换热器，实现了阵面环控装置体积小，重量轻，并且该方案采用多个毛细管换热器并联的方式，进一步提高了环控装置的换热能力和换热效果。3)充分利用阵面环控装置的各外围安装面安装结构件和电气元器件，方便安装、拆卸；特别是该阵面环控装置采用了自密封水接头，保证在不排空管路内部流体的情况下，也能对阵面环控装置进行维护，极大提高了产品的维修性。4)阵面环控装置的正面设计成维修面，电源、连接器和电控模块等电气元器件主要位于前安装面，产品维修性得到进一步提高，并且该安装区域无管路结构，在即使发生漏液的情况下，也不会影响电气设备的正常工作，因此，阵面环控装置的安全性和可靠性相对较高；同时，内部传感器、风机等器件均可通过正面进行安装、拆卸和维修。5)阵面环控装置通过简化设计，管路较少，且管路均具有一定的浮动性，安装简单、方便且满足振动冲击要求，在环控内部管路较少的情况下，维修空间相对增大。6)阵面环控装置设置有温湿度传感器、流量传感器、液位传感器，并将传感器的信号传送到电控模块进行集中管理和实时监控，最终上传至上位机。
附图说明
21.图1为阵面环控装置三维示意图(前面)；
22.图2为阵面环控装置三维示意图(后面)；
23.图3为框架三维示意图；
24.图4为阵面环控装置(不含盖板)三维示意图；
25.图5为进水管三维示意图；
26.图6为出水管三维示意图；
27.图7为毛细管换热器三维示意图；
28.图8为盖板及盖板安装件三维示意图；
29.图9为进水转接头剖视图；
30.图10为回水转接头剖视图。
31.其中：1框架，2毛细管换热器，2-1换热器进水口，2-2换热器回水口；
32.3进水管，3-1进水口，3-2进水口ⅰ，3-3进水口ⅱ；
33.4回水管，4-1回水口，4-2回水口ⅰ，4-3回水口ⅱ；
34.5进水转接头，5-1外部进水口，5-2内部进水口；
35.6回水转接头，6-1外部回水口，5-2内部回水口；
36.7自密封水接头，8风机，9风机安装板，10电源，11盖板，12电连接器，13电控模块；14温湿度传感器，15流量传感器，16液位传感器；
37.17支架，18弯角件。
具体实施方式
38.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
39.如图1、2、4、8所示，一种紧凑型轻量化高效阵面环控装置，包括框架1、毛细管换热器2、进水管3、回水管4、进水转接头5、回水转接头6、自密封水接头7、风机8、风机安装板9、电源10、盖板11、电连接器12、电控模块13、温湿度传感器14、流量传感器15和液位传感器16，其中温湿度传感器14通过支架17安装，液位传感器16通过弯角件18安装。
40.如图1、3、4所示，所述框架1为阵面环控装置的主体结构，用于承载所有结构件和电气元器件的重量，具有较好的刚度和强度，满足振动、冲击使用要求，采用全框架结构形式，焊接成形，框架1外表面的前后和上下左右均设置安装面，其他结构通过框架1的各安装面进行安装。框架1的下安装面也为阵面环控装置的安装面，用于和外接设备连接。
41.如图1、3、8所示，框架1的前面为阵面环控装置的维修面，前安装面设置盖板11，盖板11利用周边法兰与框架1进行连接，盖板11外侧安装电连接器12，该电连接器12用于阵面环控装置与天线阵面之间的供电和通信；盖板11内表面为光滑平面，用于安装电源10，电源10通过螺钉安装与盖板内表面保持紧贴，满足散热要求。电源10在盖板11内表面的安装尽量远离电连接器12，避免电磁干扰。电控模块13通过电源10上表面进行安装。盖板11外表面设置散热齿结构，一方面提高盖板11零件的刚度，同时用于降低电源10表面温度。
42.如图2，4所示，框架1的后安装面设置风机安装板9，风机8从框架1内部安装到风机安装板9，保证在风机8出现故障时方便从阵面环控装置的前面进行更换或维修，风机8的数量可根据阵面环控装置的换热量进行设计。支架17利用风机8之间的空隙安装到风机安装板9，温湿度传感器14与支架17固定连接。
43.如图1、4、9、10所示，框架1的左安装面安装进水转接头5和回水转接头6，其中，进水转接头5和回水转接头6的一端位于阵面环控装置的外部，分别为外部进水口5-1和外部回水口6-1，用于安装自密封水接头7；另外一端位于阵面环控装置的内部，分别为内部进水
口5-2和内部回水口6-2。为了减少阵面环控装置的空间尺寸，进水转接头5和回水转接头6可采用90度弯头结构。
44.如图1、2、4、7所示，框架1的其他安装面(即右、上安装面)上设置毛细管换热器2，考虑到互换性，阵面环控装置上安装的换热器结构尺寸完全一致。毛细管换热器2通过法兰与框架1安装；毛细管换热器2设置换热器进水口2-1和换热器回水口2-2；毛细管换热器2的主体为毛细管结构，用于毛细管内部的流体与毛细管外部空气之间的换热。
45.如图4、5、6、9、10所示，进水管3和回水管4位于框架1的内部，即阵面环控装置的内部，为三通结构且采用硬管和软管相结合的形式，保证具有浮动量，方便安装同时满足水管的安装要求和振动环境条件。其中，在回水管4的硬管部分安装流量传感器15，用于回水流量的监测。进水管3设置进水口3-1、进水口ⅰ3-2和进水口ⅱ3-3；回水管4设置回水口4-1、回水口ⅰ4-2和回水口ⅱ4-3。进水管3的进水口3-1与进水转接头5的内部进水口5-2连接，进水口ⅰ3-2和进水口ⅱ3-3与换热器进水口2-1连接；回水管4的回水口4-1与回水转接头6的内部回水口6-2连接，回水口ⅰ4-2和回水口ⅱ4-3与换热器回水口2-2连接。液位传感器16通过弯角件18安装在框架1内部的底部位置，用于实时监控阵面环控装置是否存在漏液，一旦发生漏液且液位超过液位传感器16设定的高度，系统会自动发生报警。
46.阵面环控装置利用冷却液和空气之间的热量交换，达到换热的效果。其中，冷却液在阵面环控装置内部的流动如下：温度较低的冷却液通过自密封水接头7和进水转接头5到达进水管3，冷却液在进水管3内部分流后，分别由两处换热器进水口2-1进入毛细管换热器2的内部。在毛细管换热器2内部完成换热后，冷却液温度升高，分别通过两处换热器的回水口2-2流出，进入回水管4，冷却液在回水管4内部汇合后，到达回水转接头6，由自密封水接头7进入外部管路。空气在阵面环控装置内部的流动如下：在风机8的旋转作用下，阵面环控装置内部产生负压，导致温度较高的空气由毛细管换热器2进入阵面环控装置内部，在空气通过毛细管换热器2的过程中完成和温度较低的冷却液之间的热量交换。通过毛细管换热器2后，空气被降温并被排出阵面环控装置的外部。在阵面环控装置工作过程中，电源10对阵面环控装置进行供电；温湿度传感器14、液位传感器16对阵面环控装置的工作状态进行实时监控；电控模块13用于对阵面环控装置的各元器件进行集中管理，并将信号最终上传至上位机。
47.综上所述，本发明装置总体布局合理，结构紧凑，并且通过采用毛细管换热器达到了高效换热和轻量化的效果。
48.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
49.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种紧凑型轻量化高效阵面环控装置，其特征在于，包括框架(1)，以及安装在框架(1)上的毛细管换热器(2)、进水管(3)、回水管(4)、进水转接头(5)、回水转接头(6)、自密封水接头(7)、风机(8)、风机安装板(9)、电源(10)、盖板(11)、电连接器(12)、电控模块(13)、温湿度传感器(14)、流量传感器(15)和液位传感器(16)，其中：框架(1)的前安装面上设置盖板(11)，盖板(11)的外侧安装电连接器(12)，电连接器12用于阵面环控装置与天线阵面的供电和通信，盖板(11)的内侧安装电源(10)和电控模块(13)；框架(1)的后安装面上设置风机安装板(9)，风机(8)从框架(1)内部安装到风机安装板(9)，温湿度传感器(14)安装在风机安装板(9)的内表面，靠近风机(8)的位置；框架(1)的左安装面上设置进水转接头(5)和回水转接头(6)，进水转接头(5)和回水转接头(6)的一端位于阵面环控装置的外部，分别为外部进水口(5-1)和外部回水口(6-1)，用于安装自密封水接头(7)；另外一端位于阵面环控装置的内部，分别为内部进水口(5-2)和内部回水口(6-2)；框架(1)的其他安装面上设置毛细管换热器(2)，毛细管换热器(2)设置换热器进水口(2-1)和换热器回水口(2-2)，毛细管换热器(2)的主体部位为毛细管结构，用于毛细管内部的流体与毛细管外部空气之间的换热；进水管(3)和回水管(4)位于框架(1)的内部，内进水管(3)设置进水口(3-1)、进水口ⅰ(3-2)和进水口ⅱ(3-3)；回水管(4)设置回水口(4-1)、回水口ⅰ(4-2)和回水口ⅱ(4-3)，进水管(3)的进水口(3-1)与进水转接头(5)的内部进水口(5-2)连接，进水口ⅰ(3-2)和进水口ⅱ(3-3)与换热器进水口(2-1)连接；回水管(4)的回水口(4-1)与回水转接头(6)的内部回水口(6-2)连接，回水管(4)的回水口ⅰ(4-2)和回水口ⅱ(4-3)与换热器回水口(2-2)连接；流量传感器(15)安装在回水管(4)上，用于回水流量的监测；液位传感器(17)安装在框架(1)内部的底部位置，用于实时监控阵面环控装置是否存在漏液。2.根据权利要求1所述的紧凑型轻量化高效阵面环控装置，且特征在于，电源(10)在盖板(11)内表面的安装位置远离电连接器(12)，以避免电磁干扰。3.根据权利要求1所述的紧凑型轻量化高效阵面环控装置，其特征在于，盖板(11)外表面设置散热齿结构，以提高盖板(11)的刚度，降低电源(10)表面温度。4.根据权利要求1所述的紧凑型轻量化高效阵面环控装置，其特征在于，风机(8)的数量根据阵面环控装置的换热量调整。5.根据权利要求1所述的紧凑型轻量化高效阵面环控装置，其特征在于，进水转接头(5)和回水转接头(6)采用90度弯头结构。6.根据权利要求1所述的紧凑型轻量化高效阵面环控装置，其特征在于，进水管(3)和回水管(4)为三通结构且采用硬管和软管相结合的形式，以保证具有浮动量，其中回水管(4)的硬管部分安装流量传感器(15)。7.根据权利要求1所述的紧凑型轻量化高效阵面环控装置，其特征在于，温湿度传感器(14)通过支架(17)安装。8.根据权利要求1所述的紧凑型轻量化高效阵面环控装置，其特征在于，液位传感器(16)通过弯角件(18)安装。9.根据权利要求1所述的紧凑型轻量化高效阵面环控装置，其特征在于，盖板(11)和毛细管换热器(2)通过法兰与框架(1)进行安装。10.根据权利要求1所述的紧凑型轻量化高效阵面环控装置，其特征在于，利用冷却液
和空气之间的热量交换，达到换热的效果，具体如下：温度较低的冷却液通过自密封水接头(7)和进水转接头(5)到达进水管(3)，冷却液在进水管(3)内部分流后，分别由两处换热器进水口(2-1)进入毛细管换热器(2)的内部，在毛细管换热器(2)内部完成换热后，冷却液温度升高，分别通过两处换热器的回水口(2-2)流出，进入回水管(4)，冷却液在回水管(4)内部汇合后，到达回水转接头(6)，由自密封水接头(7)进入外部管路；在风机(8)的旋转作用下，阵面环控装置内部产生负压，导致温度较高的空气由毛细管换热器(2)进入阵面环控装置内部，在空气通过毛细管换热器(2)的过程中完成和温度较低的冷却液之间的热量交换，通过毛细管换热器(2)后，空气被降温并被排出阵面环控装置的外部。

技术总结
本发明公开一种紧凑型轻量化高效阵面环控装置，利用框架作为阵面环控装置的主体结构，用于承载所有结构件和电气元器件的重量，框架外表面的上下左右和前后均设置安装面，阵面环控装置通过框架的前面对内部器件进行安装和维修，框架的底部作为阵面环控装置的安装使用，框架的后面通过风机安装板安装风机，框架的一侧安装面安装进水转接头、回水转接头和自密封水接头等管路零件，框架的其他安装面安装毛细管换热器，阵面环控装置的内部设置进水管和回水管，用于阵面环控装置的外部管路零件和毛细管换热器之间的连接。本发明总体布局合理，结构紧凑，产品适装性好。产品适装性好。产品适装性好。


技术研发人员：严金根 王元帅 王夏虎 卢建 沈彤
受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七二三研究所
技术研发日：2022.09.09
技术公布日：2023/7/25