一种激光冷水机及其控制方法与流程

1.本技术涉及激光冷水机技术领域，特别涉及一种激光冷水机及其控制方法。


背景技术：

2.在激光器工作时，激光器和激光器的激光头输出光源时会产生多余热量，这时需要配套激光冷水机提供常温水和低温水来带走多余的热量，实现对激光器的降温。
3.由于常温水和低温水的水温和流量以及使用频次均不相同，且温差控制比较严格。目前，仍然采用在激光冷水机的常温水回路中设置电加热装置对水进行加热，如此不利于节约能源。


技术实现要素：

4.本技术提供一种激光冷水机及其控制方法，通过蒸气回路对常温水回路进行加热，能够节约能源。
5.本技术第一方面提供一种激光冷水机，包括：压缩机，具有出气口以及进气口，压缩机用于产生蒸气；第一换热器以及第二换热器，第一换热器与出气口连通，第二换热器连通第一换热器与进气口，第一换热器与第二换热器工作时与外界的换热效果相反；降温装置，包括水箱以及分别与水箱连通的低温水回路以及常温水回路，低温水回路与常温水回路用于对激光器降温，水箱内设置有第二换热器，第二换热器能够对水箱中的水进行冷却；蒸气回路，一端与出气口连通，另一端与第一换热器连通，蒸气回路能够通过出气口导出的蒸气对常温水回路进行加热。
6.在一些具体实施方式中，激光冷水机包括第一加热器，第一加热器设置于蒸气回路中，第一加热器能够通过蒸气回路中的蒸气对常温水回路进行加热。
7.在一些具体实施方式中，激光冷水机还包括第一控制阀，第一控制阀设置于出气口与第一加热器之间，第一控制阀用于控制出气口导入到第一加热器的蒸气流量。
8.在一些具体实施方式中，激光冷水机还包括第二控制阀，第二控制阀分别与出气口、进气口、第一换热器、第二换热器以及蒸气回路连通；第二控制阀用于控制出气口、进气口、第一换热器、第二换热器以及蒸气回路中的任意两者之间的导通与隔断，第二换热器能够对水箱中的水进行加热。
9.在一些具体实施方式中，激光冷水机还包括控制器，控制器分别与第二控制阀、第一换热器以及第二换热器连通；控制器控制出气口与第一换热器导通以及第二换热器与进气口导通时，控制器控制第一换热器向外界放热，并控制第二换热器向外界吸热以冷却水箱中的水；控制器控制进气口与第二换热器导通以及第一换热器与进气口导通时，控制器控制第二换热器向放热以加热水箱中的水，并控制第一换热器向外界吸热。
10.在一些具体实施方式中，控制器还与第一加热器连接，控制器控制第二换热器冷却或加热水箱中的水时，控制器还控制第一加热器对常温水回路进行加热。
11.在一些具体实施方式中，激光冷水机还包括：第一温度传感器，第一温度传感器设
置于水箱内，第一温度传感器与控制器连接，第一温度传感器用于获取水箱内的水的水温；控制器用于根据第一温度传感器获取的温度传感信息控制第二换热器对水箱中的水进行加热或冷却；第二温度传感器，设置于常温水回路中，第二温度传感器用于获取常温水回路中的水温；控制器还分别与第一控制阀以及第二温度传感器连接，控制器用于根据第二温度传感器获取的温度信息控制第一控制阀，以控制进入到第一加热器的蒸气流量。
12.在一些具体实施方式中，激光冷水机还包括第二加热器，第二加热器设置于常温水回路中，第二加热器与电源连接，第二加热器用于在通电导通时对常温水回路中的水进行加热。
13.本技术第二方面提供一种激光冷水机的控制方法，该方法基于上述实施方式中中任一项的激光冷水机，该方法包括：获取水箱内的水温；在水温大于第一预设温度时，控制第二换热器对水箱中的水进行冷却，并控制第一加热器对常温水回路中的水进行加热。
14.在一些具体实施方式中，获取水箱内的水温的步骤之后，还包括：在水温小于第二预设温度时，控制第二换热器对水箱中的水进行加热，并控制第一加热器对常温水回路中的水进行加热，第二预设温度小于第一预设温度。
15.本技术至少具备如下有益效果：基于本技术提供的激光冷水机及其控制方法，设置有连通压缩机出气口与第一换热器的蒸气回路，能够使得蒸气回路通过出气口导出的蒸气对常温水回路中的水进行加热，以节约能源。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1是激光冷水机与激光器的一连接关系示意图。
18.图2是本技术提供的激光冷水机的气路系统的一结构框架示意图。
19.图3是本技术提供的激光冷水机的降温装置的一结构框架示意图。
20.图4本技术提供的激光冷水机的一实施例的结构框架示意图。
21.图5是本技术提供激光冷水机的另一实施例的结构框架示意图。
22.图6是本技术提供的激光冷水机的又一实施例的结构框架示意图。
23.图7是本技术提供的激光冷水机的又一实施例的结构框架示意图。
24.图8是本技术提供的激光冷水机的又一实施例的结构框架示意图。
25.图9是本技术提供的激光冷水机的控制方法的一实施例的流程示意图。
26.图10是本技术提供的激光冷水机的控制方法的另一实施例的流程示意图。
27.附图标记说明：10、激光冷水机；20、激光器；21、本体；22、激光头；11、压缩机；111、出气口；112、进气口；12、第一换热器；13、第二换热器；14、蒸气回路；141、加热区段；142、第一加热器；143、第一控制阀；15、降温装置；151、水箱；152、低温水回路；153、常温水回路；154、水泵；16、第二控制阀；17、第二加热器；181、高压开关；182、低压开关；183、第一截止阀；184、第二截止阀；185、气液分离器；186、第三控制阀。
具体实施方式
28.下面结合附图和实施例，对本技术作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本技术，但不对本技术的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本技术的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
29.本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
30.本技术提供一种激光冷水机10，激光冷水机10用于对激光器20进行冷却，图1是激光冷水机10与激光器20的一连接关系示意图。
31.结合图1，激光器20包括本体21以及激光头22，本体21与激光头22连接，本体21用于驱动激光头22进行工作，激光头22用于对待加工件进行激光加工。
32.本体21及激光头22工作时，本体21与激光头22的发热程度不同。此时，需要对本体21通过常温水进行降温，并需要对激光头22通过冷水进行降温，常温水的水温高于冷水的水温。
33.激光冷水机10分别与本体21和激光头22连接，进而通过激光冷水机10为本体21提供常温水降温，并为激光头22提供冷水降温。
34.图2是本技术提供的激光冷水机10的气路系统的一结构框架示意图。
35.请结合图2，激光冷水机10包括压缩机11、第一换热器12、第二换热器13以及蒸气回路14。
36.具体地，压缩机11具有出气口111以及进气口112，压缩机11用于产生蒸气，蒸气为高温蒸气。压缩机11产生的蒸气能够出气口111导出，蒸气与其他器件作用过程中发生物质形态的变换，但最终以蒸气的形态通过进气口112导入到压缩机11内。
37.第一换热器12以及第二换热器13，第一换热器12与出气口111连通，第二换热器13连通第一换热器12与进气口112，第一换热器12与第二换热器13工作时与外界的换热效果相反。
38.具体地，第一换热器12与出气口111之间、第一换热器12与第二换热器13之间以及第二换热器13与压缩机11之间均可以通过管道连通。其中，第一换热器12与出气口111之间连通可以直接连通，也可以通过其他结构间接连通。并且，两个连通的器件并不代表二者的内腔可以直接导通，二者之间可以设置控制二者导通与否的结构，例如阀体。
39.更具体地，压缩机11从出气口111导出的蒸气进入到第一换热器12进行换热，此时第一换热器12向外界排出热量，蒸气从气态变换为液体。液体进一步被导入到第二换热器13中，第二换热器13吸收外界的热量，液体重新变回气态的蒸气。蒸气进一步通过进气口112导入到压缩机，以此循环实现压缩机11蒸气的导出以及蒸气的导入。
40.应理解，在第二换热器13吸收外界的热量的过程中，可以通过第二换热器13对水
进行降温。结合上述内容，对本体21以及激光头22进行降温之后的水，可以通过第二换热器13进行降温。
41.结合上述内容，对于蒸气回路14的设置，蒸气回路14的一端与出气口111连通，蒸气回路14的另一端与第一换热器12连通，蒸气回路14能够通过出气口111导出的蒸气对水进行加热。
42.具体地，蒸气回路14可以是能够导通蒸气的管路，即出气口111导出的气体能够通过蒸气回路14导入到第一换热器12中。蒸气在蒸气回路14中流动时，可以实现对水的加热。
43.结合图2，蒸气回路14中可以设置一加热区段141，蒸气可以在该加热区段141中直接或者间接地对水进行加热。
44.图3是本技术提供的激光冷水机10的降温装置15的一结构框架示意图。
45.结合图3，降温装置15包括水箱151以及分别与水箱151连通的低温水回路152以及常温水回路153，低温水回路152与常温水回路153用于对激光器20降温。
46.具体地，降温装置15还包括水泵154以及进水管路155，水箱151中存储有用于对本体21以及激光头22进行降温的水。水箱151与水泵154之间通过进水管路155连通，水泵154能够通过进水管路155将水箱151中的水沿a1方向抽取到水泵154中。
47.水泵32通过低温水回路152连通水箱151，水泵154还通过常温水回路153连通水箱151。常温水回路153用于提供常温水以对本体21进行降温，低温水回路152用于提供低温水以对激光头33进行降温。
48.具体地，水泵154在抽取水箱151中的水后，通过常温水回路153沿a2方向将水抽取到本体21处并回到水箱151，通过低温水回路152沿a3方向将水抽取到激光头22处并回到水箱151。
49.结合图4，图4为本技术提供的激光冷水机10的一实施例的结构框架示意图。
50.此时，图2中的气路系统与图3中的降温装置15相组合，第二换热器13设置在水箱151内，第二换热器13能够对水箱151中的水进行冷却。其中，第二换热器13可以是盘管蒸发器，以保证良好的换热效果。
51.结合上述内容，无论是低温水回路152还是常温水回路153，在对本体21或激光器22进行降温后，水最终会导入到水箱151中，此时会造成水箱151中的水温升高。结合上述内容，可以通过第二换热器13对水箱151中的水进行降温，能够保证水箱151中的水温满足低温水回路152供水水温要求。
52.常温水回路153的部分管段设置在蒸气回路14的加热区段141内，加热区段141中的蒸气能够对常温水回路153中的水进行加热。
53.应理解，水箱151中的水能够满足低温水回路152中的供水的水温要求，但是不能满足常温水回路153中的供水的水温要求，表现为水温较低。通过蒸气回路14中的蒸气，能够将常温水回路153中从水箱151导出的温度较低的水进行加热，以达到常温水回路153中供水较高温度的要求。
54.综合上述内容，激光冷水机10中设置有蒸气回路14，蒸气回路14可以通过压缩机11导出的蒸气对常温水回路153中的水进行加热，进而保证常温水回路153中的供水满足水温要求。由于通过压缩机11的蒸气对常温水回路153中水进行加热，相比于通过电加热装置对常温水回路153中的水进行加热，其加热快且能耗低，因此能够提升加热效率并节约能
源。
55.图5是本技术提供激光冷水机10的另一实施例的结构框架示意图。
56.具体地，激光冷水机10包括第一加热器142，第一加热器142设置于蒸气回路14中，第一加热器142能够通过蒸气回路14中的蒸气对常温水回路153中的水进行加热。
57.结合上述内容，在此实施方式下，加热区段141设置有第一加热器142，蒸气可以直接导入到第一加热器142中，进而通过第一加热器142对常温水回路153中的水进行加热。
58.图6是本技术提供的激光冷水机10的又一实施例的结构框架示意图。
59.具体地，激光冷水机10还包括第一控制阀143，第一控制阀143设置于出气口111与第一加热器142之间，第一控制阀143用于控制出气口111导入到第一加热器142的蒸气流量。此时，第一控制阀143可以是电子膨胀阀。
60.第一控制阀143的一端通过管道与出气口111连通，第一控制阀143的另一端通过管道与第一加热器142连通，第一控制阀143通过控制流经自身的蒸气的流量来控制导入到第一加热器142的蒸气流量。
61.应理解，当导入到第一加热器142的蒸气流量较大时，第一加热器142的加热功率较大，能够较为快速地实现常温水回路153的升温。反之，则第一加热器142的加热功率较小，常温水回路153的升温较慢。
62.若常温水回路153的当前水温与所需水温之间相差较大，那么可以通过第一控制阀143控制导入到第一加热器142中的蒸气的流量较大，进而快速地实现升温。若常温水回路153中的当前水温与所需水温之间相差较小，那么可以控制导入到第一加热器142中的蒸气的流量较小，避免升温过快而超过常温水回路142所需的水温。
63.继续结合图6，具体地，激光冷水机10还包括第二控制阀16，第二控制阀16分别与出气口111、进气口112、第一换热器12、第二换热器13以及蒸气回路14连通。此时，第二控制阀16为四通阀。
64.结合上述内容，第二控制阀16与蒸气回路14连通，即为第二控制阀16与第一加热器142连通。
65.应理解，为简化示图，图6中第一加热器142与第二控制阀16之间的部分管道与进气口112与第二控制阀16之间的部分管道通过同一线条表示，但第一加热器142与第二控制阀16之间的管道与进气口112与第二控制阀16之间的管道可以是不具有重合段两条管道。对于蒸气回路14与第一换热器12连通的实施方式，也可以参照此实施方式。
66.其中，第二控制阀16用于控制出气口111、进气口112、第一换热器12、第二换热器13以及蒸气回路14中的任意两者之间的导通与隔断。在此种实施方式下，第二换热器13能够对水箱151中的水进行加热。
67.具体地，激光冷水机10还包括控制器(图未示)，控制器分别与第二控制阀16、第一换热器12以及第二换热器13连通。控制器能够控制第二控制阀16来控制出气口111、进气口112、第一换热器12、第二换热器13以及蒸气回路14中的任意两者之间的导通与隔断。控制器还能够控制第一换热器12以及第二换热器13与外界的换热效果，例如控制第一换热器12向外界放热且第二换热器13从外界吸热，或者控制第一换热器12从外界吸热且第二换热器13向外界放热。
68.结合上述内容，对第二换热器13对水箱151中的水进行冷却或加热的具体方式进
行进一步说明：
69.在第二换热器13对水箱151中的水进行冷却时，控制器控制出气口111与第一换热器12导通以及第二换热器13与进气口导通，此时控制器控制第一换热器12向外界放热，并控制第二换热器13向外界吸热，以通过第二换热器13冷却水箱中的水。
70.在此种实施方式下，结合图5，压缩蒸气或液体的流向为流向a。具体为：压缩蒸气从出气口111导出后，经过第二控制阀16后进入到第一换热器12，蒸气变为液体，液体导入到第二换热器13，液体经过第二换热器13吸收的热量变成蒸气，进而通过进气口112进入到压缩机11中。
71.在第二换热器13对水箱151中的水进行加热时，控制器控制出气口111与第二换热器13导通以及第一换热器12与进气口112导通，此时控制器控制第二换热器13向外界放热以加热水箱151中的水，并控制第一换热器12向外界吸热。
72.在此种实施方式下，结合图6，压缩蒸气的流向为流向b。具体为：压缩蒸气从出气口111导出后，经过第二控制阀16后进入到第二换热器13，蒸气变为液体，液体导入到第一换热器12，液体经过第一换热器12吸收的热量变成蒸气，进而经过第二控制阀16并通过进气口112进入到压缩机11中。
73.综合上述内容，本技术提供的激光冷水机10既能够对水箱151中的水进行降温，也能够对水箱151中的水进行加热。
74.结合第一加热器142的实施方式，控制器还与第一加热器142连接，控制器控制第二换热器13冷却或加热水箱151中的水时，控制器还控制第一加热器142对常温水回路153进行加热。
75.应理解，在第二换热器13对水箱151中的水进行冷却或者加热时，压缩机11的出气口111在向外导出蒸气。此时，可以将蒸气导入到蒸气回路14中，进而导入到第一加热器142中实现对常温水回路15的加热。
76.进一步，激光冷水机10还包括第一温度传感器(图未示)，第一温度传感器设置于水箱151内，第一温度传感器与控制器连接，第一温度传感器用于获取水箱151内的水的水温。控制器用于根据第一温度传感器获取的温度传感信息控制第二换热器13对水箱151中的水进行加热或冷却。
77.应理解，水箱151中的水能够直接对低温水回路152进行供水，低温水回路152中的水直接对激光头22进行降温。当第一温度传感器获取到水箱151内的水温低于低温水回路152的预设水温时，即通过第二换热器13对水箱151内的水进行加热。当第一温度传感器获取到水箱151内的水温高于低温水回路152的预设水温时，即通过第二换热器13对水箱151内的水进行降温。
78.激光冷水机10还包括第二温度传感器(图未示)，第二温度传感器设置于常温水回路153中，第二温度传感器用于获取常温水回路153中的水温。控制器还分别与第一控制阀143以及第二温度传感器连接，控制器用于根据第二温度传感器获取的温度信息控制第一控制阀143，以控制进入到第一加热器142的蒸气流量。
79.应理解，根据第二温度传感器获取的温度信息能够获知常温水回路153的当前水温与预设水温之间的温差。结合上述第一控制阀143的实施方式内容，在获知到温差较大时，控制器控制第一控制阀143使得进入到第一加热器142的蒸气的流量较大。在温差较小
时，使得进入到第一加热器142的蒸气的流量较小。
80.图7是本技术提供的激光冷水机10的又一实施例的结构框架示意图。
81.具体地，激光冷水机10还包括第二加热器17，第二加热器17设置于常温水回路153中，第二加热器17与电源连接，第二加热器17用于在通电导通时对常温水回路153中的水进行加热。
82.应理解，通过蒸气回路14对常温水回路153中的进行加热时，需要压缩机11进行工作。而压缩机11只有在通过第二换热器13对水箱151中的水进行加热或者降温时才会工作，因此，在第二换热器13没有对水箱151中的水进行加热或者降温时，压缩机11不会工作，此时不能通过第一加热器142对常温水回路153中的水进行加热。在不能通过第一加热器142对常温水回路153中的水加热的情况下，可以通过第二加热器17对常温水回路153中的水进行加热。
83.因此，本技术提供的激光冷水机10不仅可以在压缩机11工作时通过第一加热器142对常温水回路153中的水进行加热，也可以在压缩机11不工作时通过第二加热器17对常温水回路153中的书进行加热。
84.图8是本技术提供的激光冷水机10的又一实施例的结构框架示意图。
85.具体地，激光冷水机10还包括高压开关181以及低压开关182，高压开关用于在压力过高时闭合管路，低压开关182用于在压力过低时闭合管路。激光冷水机10还包括第一截止阀183以及第二截止阀184，第一截止阀183以及第二截止阀184用于开闭管路。
86.激光冷水机10还包括气液分离器185以及第三控制阀186，气液分离器185用于实现气液分离，避免液体进入到压缩机。第三控制阀186用于控制管路的流量，以控制进入到第二换热器13中气体或液体的流量。
87.本技术第二方面提供一种激光冷水机的控制方法，该方法基于上述实施方式中任一项的激光冷水机10。
88.图9是本技术提供的激光冷水机的控制方法的一实施例的流程示意图，该方法包括如步骤：
89.s11：获取水箱内的水温。
90.结合上述内容，可以通过第一传感器来获取水箱中的水温。
91.s12：在水温大于第一预设温度时，控制第二换热器对水箱中的水进行冷却，并控制第一加热器对常温水回路中的水进行加热。
92.其中，第一预设温度为低温水回路所需温度 低温水回路供水控温精度。当超过第一预设温度时，说明低温水路中的水温已经不满足水温要求，水温过高需要进行降温。
93.虽然第二换热器对水箱中的水进行冷却，但对于常温水回路中的水温，一般低于常温水回路所需水温，此时控制第一加热器142对常温水回路中的水进行加热。
94.图10是本技术提供的激光冷水机的控制方法的另一实施例的流程示意图。步骤s11之后，还包括：
95.s13：在水温小于第二预设温度时，控制第二换热器对水箱中的水进行加热，并控制第一加热器对常温水回路中的水进行加热，第二预设温度小于第一预设温度。
96.其中，第二预设温度为低温水回路所需温度-低温水回路供水控温精度。当小于第二预设温度时，说明低温水路中的水温已经不满足水温要求，水温过低需要进行升温。
97.此时，常温水回路中的水温必定比所需温度要低，需要控制第一加热器对常温水回路进行加热。
98.在另一些实施方式中，在水箱中的温度位于第一预设温度与第二预设温度范围内时，此时不需要通过第一加热器对水箱中的水进行加热或者降温。此时，可以控制第二加热器对水箱中的水进行加热。
99.以上仅为本技术的实施方式，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。