CN104180606B - 一种风冷一体式冰水机精密热交换系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风冷一体式冰水机精密热交换系统，在系统中多加一路与外气(大气)的热交换器(蒸发器),当被控第一循环液热负载小于冷冻机制冷量时,系统将剩余制冷量部分用于与外气做热交换(对外气进行制冷)，从而方便了被控第一循环液的持续高精度温度控制，节约了生产成本，提高了生产效率。

Description

一种风冷一体式冰水机精密热交换系统

【技术领域】

本发明涉及热交换领域，尤其涉及一种风冷一体式冰水机精密热交换系统。

【背景技术】

在工业生产中，风冷式冰水机通常使用压缩机的ON/OFF或采用冷媒(氟利昂)的热媒旁通对循环液体进行温度控制。由于受机械性能的限制，冷冻机ON/OFF切换的周期较长，无法满足对循环液体温控精度要求较高(例如±0.5℃、±0.1℃、±0.01℃等)的系统，而热媒旁通会影响冷媒(氟利昂)的压力稳定,从而影响高精度的温控需求。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是提供一种风冷一体式冰水机精密热交换系统，解决因压力不稳定、系统性能迟缓而无法满足循环液体高精度温度控制的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种风冷一体式冰水机精密热交换系统，其包括第一模块、第二模块和第三模块，所述第一模块、第二模块和第三模块为一体结构，

所述第一模块包括水槽，所述第一模块侧壁上设有第一循环液回水口和第一循环液出水口，所述水槽侧壁与所述第一循环液回水口通过管道连通，所述水槽侧壁或水槽槽底和所述第一循环液出水口通过管道连通，第一循环液从所述第一模块的第一循环液回水口流入所述水槽，从所述第一模块的第一循环液出水口流出所述水槽，所述水槽内的第一循环液中设有第一蒸发器，

所述第二模块包括气液分离器、冷冻油装置、冷凝器和设置在所述冷凝器外侧的若干个第一风扇，

所述第三模块包括第二蒸发器和设置在所述第二蒸发器外侧的若干个第二风扇，

所述第一模块的第一蒸发器的输出端口连接所述第二模块的气液分离器的输入端口，所述气液分离器的输出端口连接所述冷冻油装置的输入端口，所述冷冻油装置的输出端口连接所述冷凝器的输入端口，所述冷凝器的输出端口连接所述第一模块的第一蒸发器的输入端口，所述冷凝器的输出端口连接所述第三模块的第二蒸发器的输入端口，所述第二蒸发器的输出端口连接所述第二模块的气液分离器的输入端口。

进一步的，所述第二模块的冷凝器的输出端口与所述第一模块的第一蒸发器的输入端口之间的管路上设有第一膨胀阀，所述第一膨胀阀位于所述第一模块中，所述第二模块的冷凝器的输出端口与所述第三模块的第二蒸发器的输入端口之间的管路上设有第二膨胀阀，所述第二膨胀阀位于所述第三模块中。

进一步的，所述第二模块还包括储液罐和装有干燥剂的干燥装置，所述储液罐的输入端口连接所述冷凝器的输出端口，所述储液罐的输出端口连接所述干燥装置的输入端口，所述干燥装置的输出端口连接所述第三模块的第二蒸发器的输入端口和所述第一模块的第一膨胀阀输入端口。

进一步的，所述第一模块的侧壁上还设有溢水口，所述溢水口与靠近所述水槽顶部的侧壁通过管道连通。

进一步的，所述第一循环液出水口与所述水槽侧壁或槽底之间的管道上设有泵，以驱动所述第一循环液的流动。

进一步的，所述泵与所述第一循环液出水口之间的管道上设置有管路朝上的分流管道，所述分流管道贯通所述水槽侧壁，所述分流管道上设有旁通阀门。

进一步的，所述第一模块的侧壁还包括第一循环液排液口，所述第一循环液排液口与所述水槽的槽底通过管道连通，所述第一循环液从所述第一循环液排液口流出，所述第一循环液排液口与所述水槽之间的管道上还设有排液阀门，所述排液阀门的开关比是可控的。

进一步的，所述冷冻油装置上缠设有冷冻油加热丝。

进一步的，所述第一模块的水槽中还设有低温保护装置和浮球开关，所述第一模块中还设有用于观察水槽内液体情况的视液镜。

进一步的，所述第一模块、第二模块和第三模块的外部还设有空气过滤器。

与现有技术相比，本发明所述的风冷一体式冰水机精密热交换系统在系统中多加一路与外气(大气)的热交换器(蒸发器),当被控第一循环液热负载小于冷冻机制冷量时,系统将剩余制冷量部分用于与外气做热交换(对外气进行制冷)，从而方便了被控第一循环液的持续高精度温度控制，节约了生产成本，提高了生产效率。

【附图说明】

图1为本发明中的一种风冷一体式冰水机精密热交换系统在一个实施例中的结构示意图。

其中：1为第一模块、11为水槽、111为第一循环液排液口、112为第一循环液回水口、113为第一循环液出水口、114为溢水口、115为泵、116为分流管道、117为旁通阀门、118为排液阀门、12为第一蒸发器、121为第一膨胀阀、13为视液镜、14为低温保护装置、15为浮球开关、2为第二模块、21为气液分离器、22为冷冻油装置、23为冷凝器、24为第一风扇、25为冷冻油加热丝、26为储液罐、27为干燥装置、3为第三模块、31为第二蒸发器、311为第二膨胀阀、32为第二风扇、4为空气过滤器。

【具体实施方式】

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指与所述实施例相关的特定特征、结构或特性至少可包含于本发明至少一个实现方式中。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非必须都指同一个实施例，也不必须是与其他实施例互相排斥的单独或选择实施例。此外，表示一个或多个实施例的方法、流程图或功能框图中的模块顺序并非固定的指代任何特定顺序，也不构成对本发明的限制。

请参阅图1，图1为本发明中的一种风冷一体式冰水机精密热交换系统在一个实施例中的结构示意图。如图1所示，本发明提供一种风冷一体式冰水机精密热交换系统，其包括第一模块1、第二模块2和第三模块3，所述第一模块1、第二模块2和第三模块3为分体结构，即所述第一模块1、第二模块2和第三模块3设置在同一设备中。

所述第一模块1包括水槽11，所述第一模块1侧壁上设有第一循环液回水口112和第一循环液出水口113，所述水槽11侧壁与所述第一循环液回水口112通过管道连通，所述水槽11侧壁或水槽11槽底和所述第一循环液出水口113通过管道连通，第一循环液从所述第一模块1的第一循环液回水口112流入所述水槽11，从所述第一模块1的第一循环液出水口113流出所述水槽11，所述水槽11内的第一循环液中设有第一蒸发器12。

所述第二模块2包括气液分离器21、冷冻油装置22、冷凝器23和设置在所述冷凝器23外侧的若干个第一风扇24。

所述第三模块3包括第二蒸发器31和设置在所述第二蒸发器31外侧的若干个第二风扇32。

所述第一模块1的第一蒸发器12的输出端口连接所述第二模块2的气液分离器21的输入端口，所述气液分离器21的输出端口连接所述冷冻油装置22的输入端口，所述冷冻油装置22的输出端口连接所述冷凝器23的输入端口，所述冷凝器23的输出端口连接所述第一模块1的第一蒸发器12的输入端口，所述冷凝器23的输出端口连接所述第三模块3的第二蒸发器31的输入端口，所述第二蒸发器31的输出端口连接所述第二模块2的气液分离器21的输入端口。

第二循环液从所述第一模块1的第一蒸发器12的输出端口流出，流入所述第二模块2的气液分离器21、所述冷冻油装置22，然后流入所述冷凝器23，经所述冷凝器23后，所述第二循环液一部分流回所述第一模块1的第一蒸发器12，所述第二循环液另一部分流入所述第三模块3的第二蒸发器31，然后再流入所述第二模块2的气液分离器21进行下一次循环。因此所述第二循环液具有两条回路。

为了精确温控，所述第二模块2的冷凝器23的输出端口与所述第一模块1的第一蒸发器12的输入端口之间的管路上设有第一膨胀阀121，所述第一膨胀阀121位于所述第一模块1中，所述第二模块2的冷凝器23的输出端口与所述第三模块3的第二蒸发器31的输入端口之间的管路上设有第二膨胀阀311，所述第二膨胀阀311位于所述第三模块3中。所述第二膨胀阀311可完全关闭。当被控第一循环液热负载小于冷冻机制冷量时，所述第二膨胀阀311打开，系统将剩余制冷量部分用于与外气做热交换。所述第一膨胀阀121与所述第二膨胀阀311具有反相调节功能，例如：按调节量为100％计算，当所述第一膨胀阀121＝90％时，所述第二膨胀阀311＝100％-90％＝10％。系统连接电源后，所述第一膨胀阀121与所述第二膨胀阀311具有回归机械原点的功能(全开或全闭)，这样相对于整体控制系统流量口径来讲，可以非常精确的调整流量，从而可以精确的控制热交换的功率，进而精确的控制循环流体的温度。每个电动阀门带有控制开关比例的步进电机或直流电机，通过控制所述步进电机或直流电机来控制所述电动阀门的开关比例。

所述第二模块2还包括储液罐26和装有干燥剂的干燥装置27，所述储液罐26的输入端口连接所述冷凝器23的输出端口，所述储液罐26的输出端口连接所述干燥装置27的输入端口，所述干燥装置27的输出端口连接所述第三模块3的第二蒸发器31的输入端口和所述第一模块1的第一膨胀阀121输入端口。

所述第一模块1的侧壁上还设有溢水口114，所述溢水口114与靠近所述水槽11顶部的侧壁通过管道连通。当水槽11中的第一循环液量大将溢流时，多余的第一循环液从所述溢水口114中流出，避免了本系统因所述水槽11产生过满溢水。

所述第一循环液出水口113与所述水槽11侧壁或槽底之间的管道上设有泵115，以驱动所述第一循环液的流动。

为了防止在所述水槽11内的第一循环液量过少，所述泵115与所述第一循环液出水口113之间的管道上设置有管路朝上的分流管道116，所述分流管道116贯通所述水槽11侧壁，所述分流管道116上设有旁通阀门117。这样的设计可以在所述水槽11中第一循环液过少时，通过打开所述旁通阀门117补充第一循环液，防止因第一循环液过少而停机，在此时，泵115提供了第一循环液向上流动的动力。

所述第一模块1的侧壁还包括第一循环液排液口111，所述第一循环液排液口111与所述水槽11的槽底通过管道连通，所述第一循环液从所述第一循环液排液口111流出，所述第一循环液排液口111与所述水槽11之间的管道上还设有排液阀门118，所述排液阀门118的开关比是可控的。本系统在常时间使用后，所述水槽11内部需清理或需修理时，可以通过打开所述排液阀门118的开关将所述第一循环液从所述第一循环液排液口111排出，也可以在所述槽11中的第一循环液过满时，通过打开所述排液阀门118的开关将所述第一循环液从所述第一循环液排液口111排出。

所述冷冻油装置22上缠设有冷冻油加热丝25，防止冷冻油凝结。

所述第一模块1的水槽11中还设有低温保护装置14和浮球开关15，所述第一模块1中还设有用于观察水槽11内液体情况的视液镜13。

所述第一模块1、第二模块2和第三模块3的外部还设有空气过滤器4，这样，经过所述空气过滤器4的过滤作用，空气达标，更环保。

可以看出，本系统具备一条第一循环液通路、一条第一循环液回路、两条第二循环液回路：

第一循环液通路是：所述第一模块1的第一循环液回水口112、水槽11、第一循环液出水口113形成的通路，具体的，所述第一循环液从所述第一模块1的第一循环液回水口112流入水槽11，再由所述第一循环液出水口113流出所述第一模块1。

第一循环液回路是：所述第一模块1的分流管路116、水槽11形成的回路，具体的，所述第一循环液从所述第一模块1的分流管路116的输入端口流入水槽11，再由所述分流管路116的输出端口流出所述水槽11，经所述分流管路116回到所述分流管路116的输入端口。

第一条第二循环液回路是：所述第一蒸发器12、气液分离器21、冷冻油装置22、冷凝器23、储液罐26、干燥装置27、视液镜13、第一膨胀阀121形成的回路，具体的，所述第二循环液从所述第一蒸发器12的输出端口流入气液分离器21，流经所述冷冻油装置22、冷凝器23，在所述冷凝器23进行热交换，然后流经储液罐26、干燥装置27、视液镜13，随后经第一膨胀阀121流回至第一蒸发器12的输入端口，再次进行热交换，然后完成回流。

第二条第二循环液回路是：气液分离器21、冷冻油装置22、冷凝器23、储液罐26、干燥装置27、第二膨胀阀311、第二蒸发器31形成的回路，具体的，所述第二循环液从所述气液分离器21输出端口经冷冻油装置22流入冷凝器23，在所述冷凝器23进行热交换，然后流经所述储液罐26、干燥装置27、第二膨胀阀311，随后经第二蒸发器31，在所述第二蒸发器31处进行热交换后流回至气液分离器2的输入端口，完成回流。

在本实施例中，所述第一循环液为液体或气体，所述第二循环液为氟利昂制冷剂或冷却水。

综上所述，本发明所述的风冷一体式冰水机精密热交换系统，在系统中多加一路与外气(大气)的热交换器(蒸发器),当被控第一循环液热负载小于冷冻机制冷量时,系统将剩余制冷量部分用于与外气做热交换(对外气进行制冷)，从而方便了被控第一循环液的持续高精度温度控制，节约了生产成本，提高了生产效率，另外溢水口和分流管道的设计避免了水槽产生过满溢水或过少停机。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种风冷一体式冰水机精密热交换系统，其特征在于，包括第一模块、第二模块和第三模块，所述第一模块、第二模块和第三模块为一体结构，

所述第一模块包括水槽，所述第一模块侧壁上设有第一循环液回水口和第一循环液出水口，所述水槽侧壁与所述第一循环液回水口通过管道连通，所述水槽侧壁或水槽槽底和所述第一循环液出水口通过管道连通，第一循环液从所述第一模块的第一循环液回水口流入所述水槽，从所述第一模块的第一循环液出水口流出所述水槽，所述水槽内的第一循环液中设有第一蒸发器，

所述第二模块包括气液分离器、冷冻油装置、冷凝器和设置在所述冷凝器外侧的若干个第一风扇，

所述第三模块包括第二蒸发器和设置在所述第二蒸发器外侧的若干个第二风扇，

所述第一模块的第一蒸发器的输出端口连接所述第二模块的气液分离器的输入端口，所述气液分离器的输出端口连接所述冷冻油装置的输入端口，所述冷冻油装置的输出端口连接所述冷凝器的输入端口，所述冷凝器的输出端口连接所述第一模块的第一蒸发器的输入端口，所述冷凝器的输出端口连接所述第三模块的第二蒸发器的输入端口，所述第二蒸发器的输出端口连接所述第二模块的气液分离器的输入端口。

2.如权利要求1所述的风冷一体式冰水机精密热交换系统，其特征在于：所述第二模块的冷凝器的输出端口与所述第一模块的第一蒸发器的输入端口之间的管路上设有第一膨胀阀，所述第一膨胀阀位于所述第一模块中，所述第二模块的冷凝器的输出端口与所述第三模块的第二蒸发器的输入端口之间的管路上设有第二膨胀阀，所述第二膨胀阀位于所述第三模块中。

3.如权利要求2所述的风冷一体式冰水机精密热交换系统，其特征在于：所述第二模块还包括储液罐和装有干燥剂的干燥装置，所述储液罐的输入端口连接所述冷凝器的输出端口，所述储液罐的输出端口连接所述干燥装置的输入端口，所述干燥装置的输出端口连接所述第三模块的第二蒸发器的输入端口和所述第一模块的第一膨胀阀输入端口。

4.如权利要求1所述的风冷一体式冰水机精密热交换系统，其特征在于：所述第一模块的侧壁上还设有溢水口，所述溢水口与靠近所述水槽顶部的侧壁通过管道连通。

5.如权利要求1所述的风冷一体式冰水机精密热交换系统，其特征在于：所述第一循环液出水口与所述水槽侧壁或槽底之间的管道上设有泵，以驱动所述第一循环液的流动。

6.如权利要求5所述的风冷一体式冰水机精密热交换系统，其特征在于：所述泵与所述第一循环液出水口之间的管道上设置有管路朝上的分流管道，所述分流管道贯通所述水槽侧壁，所述分流管道上设有旁通阀门。

7.如权利要求1所述的风冷一体式冰水机精密热交换系统，其特征在于：所述第一模块的侧壁还包括第一循环液排液口，所述第一循环液排液口与所述水槽的槽底通过管道连通，所述第一循环液从所述第一循环液排液口流出，所述第一循环液排液口与所述水槽之间的管道上还设有排液阀门，所述排液阀门的开关比是可控的。

8.如权利要求1所述的风冷一体式冰水机精密热交换系统，其特征在于：所述冷冻油装置上缠设有冷冻油加热丝。

9.如权利要求1所述的风冷一体式冰水机精密热交换系统，其特征在于：所述第一模块的水槽中还设有低温保护装置和浮球开关，所述第一模块中还设有用于观察水槽内液体情况的视液镜。

10.如权利要求1所述的风冷一体式冰水机精密热交换系统，其特征在于：所述第一模块、第二模块和第三模块的外部还设有空气过滤器。