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深度解讀

深扒風(fēng)冷手持焊機散熱奧秘

激光制造網(wǎng) 來源:光惠激光2022-03-23 我要評論(0 )   

前言上回我們簡單介紹了目前主流手持激光焊機的散熱技術(shù),很多朋友對我們的風(fēng)冷散熱技術(shù)很感興趣,今天我們就來詳細解讀一下。過去,我們在風(fēng)冷手持焊機A1500W冬天在低...

前言

上回我們簡單介紹了目前主流手持激光焊機的散熱技術(shù),很多朋友對我們的風(fēng)冷散熱技術(shù)很感興趣,今天我們就來詳細解讀一下。

過去,我們在風(fēng)冷手持焊機A1500W冬天在低溫環(huán)境下使用的時候壓縮機經(jīng)常不能正常的啟動,為解決這一痛點,光惠激光創(chuàng)造性地將雙向熱泵這一黑科技運用于激光器的熱管理上,使其能在-10℃低溫與+50℃高溫環(huán)境中都能保持穩(wěn)定運行。



01、雙向熱泵

泵我們都知道是干嘛的,就是輸送水等各種液體,那“熱泵”顧名思義就是泵送熱量的。

根據(jù)熱力學(xué)第二定律:熱量既不會憑空產(chǎn)生,也不會憑空消失,它只會不斷地轉(zhuǎn)移。雙向熱泵的工作原理就是以冷媒為載體將熱量來回轉(zhuǎn)移:

制冷時冷媒將激光器中的熱量搬運到機器外部,使激光器內(nèi)部溫度降低;

制熱時冷媒將周圍環(huán)境中的熱量搬運到激光器內(nèi),使激光器溫度升高。


光惠風(fēng)冷激光器的熱量管理系統(tǒng)主要包含以下四大組件:壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發(fā)器。

它們的作用分別是:

壓縮機:將氣態(tài)冷媒壓縮,將低壓氣體變成高壓氣體,為冷媒提供從高溫環(huán)境吸熱、向低溫環(huán)境放熱的能量,幫助冷媒循環(huán)順利進行

冷凝器:將冷媒由氣體冷凝變成液體,放出熱量

蒸發(fā)器:將冷媒由液體蒸發(fā)變成氣體,吸收熱量。

膨脹閥將高壓液體變成低壓液體。冷媒的壓力越低,沸點越低,膨脹閥的作用就是將冷媒的壓力降低到對應(yīng)的沸點:使其比制冷時的環(huán)境溫度低(可以從環(huán)境吸熱),制熱時的環(huán)境溫度高(可以向環(huán)境放熱)。


02、冷媒

冷媒是在制冷過程中的一種中間物質(zhì),它容易吸熱蒸發(fā)成氣體,又容易放熱冷凝成液體。在熱量管理系統(tǒng)中,它通過蒸發(fā)與凝結(jié),使熱量轉(zhuǎn)移,實現(xiàn)加熱與冷卻的效果。

    理想的冷媒應(yīng)具有如下特性:


03、制冷原理

01.壓縮機壓縮冷媒,使冷媒變成高溫高壓的氣體,并流向外部熱交換器

02.外部熱交換器充當冷凝器作用,高溫氣體冷凝成低溫的液體,液化產(chǎn)生的熱量隨風(fēng)扇排出機器外

03.低溫高壓的液體冷媒通過膨脹閥降壓后變成低溫低壓易蒸發(fā)的狀態(tài),并流向內(nèi)部熱交換器

04.此時內(nèi)部熱交換器充當蒸發(fā)器作用,吸收周圍熱量,使激光器內(nèi)部溫度降低,達到降溫的效果,然后冷媒汽化成高溫低壓的氣體

05.經(jīng)蒸發(fā)器蒸發(fā)后的氣體冷媒再次被壓縮機壓縮,往復(fù)循環(huán)


04、制熱原理


01.壓縮機壓縮冷媒,變成高溫高壓的氣體狀態(tài),流向內(nèi)部熱交換器

02.此時內(nèi)部熱交換器充當冷凝器作用,將高溫高壓氣體冷媒冷凝成低溫高壓的液體,釋放的熱量使激光器內(nèi)部溫度升高,達到加熱的目的

03.低溫高壓的液體流經(jīng)膨脹閥降低壓力,并流向外部熱交換器

04.此時外部熱交換器充當蒸發(fā)器作用,液態(tài)冷媒從機器外部吸收熱量后蒸發(fā)成為氣體狀態(tài)

05.氣體冷媒被壓縮機吸入壓縮形成高溫高壓的氣體,往復(fù)循環(huán)

制冷制熱時,冷媒流向是不同的,制冷時先流過內(nèi)部熱交換器,此時外部熱交換器是冷凝器,內(nèi)部熱交換器是蒸發(fā)器;制熱時,冷媒先流過內(nèi)部熱交換器,此時內(nèi)部熱交換器是冷凝器,外部熱交換器是蒸發(fā)器。制冷制熱不同狀態(tài)時,系統(tǒng)會改變冷媒的流向。


光惠激光在風(fēng)冷技術(shù)上的突破

優(yōu)異的結(jié)構(gòu)設(shè)計:
光惠激光采用優(yōu)異的結(jié)構(gòu)設(shè)計與輕量化的結(jié)構(gòu)材料,將一臺1500W激光器和一套熱管理系統(tǒng)裝進一個機箱內(nèi),并集成激光頭控制系統(tǒng),最終體積<0.2m3、重量<60kg,無額外冷水設(shè)備,220V電壓供電,可隨帶隨走隨用,降低成本的同時更增加了靈活性與便攜性。

精確的控溫系統(tǒng):

溫度會影響增益光纖對泵浦光的吸收,進而影響激光器的輸出功率,尤其是對于采用976nm的泵浦而言,其對于溫度的變化十分敏感。光惠激光獨有的基于PID算法的溫度自動控制系統(tǒng),可以精確檢測激光器內(nèi)部各光器件的溫度波動,包括增益腔和每個激光二極體,實現(xiàn)快速升降溫,讓溫度穩(wěn)定在激光器最佳效率區(qū)間,減少過冷或過熱對輸出功率產(chǎn)生的影響。目前,光惠激光的風(fēng)冷激光器在-10℃~50℃的環(huán)境中可連續(xù)滿功率穩(wěn)定運行>48小時,每小時功率波動<5%。

高效的冷媒配方:

冷媒通過蒸發(fā)與凝結(jié)完成熱量的轉(zhuǎn)移,不同場景使用的冷媒物質(zhì)和配方也不盡相同。光惠激光自主研發(fā)的冷媒配方,蒸發(fā)潛熱大、凝結(jié)溫度高,可以實現(xiàn)優(yōu)異的制熱、制冷效果,在-10~50℃環(huán)境中,能保證機器的穩(wěn)定運行;同時,也安全無毒,不會對人體或機器產(chǎn)生損傷。

05、結(jié)語

對于光惠激光來說,智能風(fēng)冷手持焊機是技術(shù)革新道路上的新突破。未來光惠激光將繼續(xù)在風(fēng)冷散熱領(lǐng)域不斷探索,提高性能,優(yōu)化工藝,滿足更大的市場需求。


作者:光惠激光應(yīng)用工程師 顧佳星


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