CN106766983A - 一种冷凝器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冷凝器，包括：热交换管，所述热交换管为不锈钢材质，在所述热交换管上设置有样气入口、样气出口和冷凝液出口；储水罐，设置在所述热交换管下方，所述储水罐的入口与所述冷凝液出口连接；其中，样气从所述样气入口进入所述热交换管冷凝，冷凝后产生的液体从所述冷凝液出口流入所述储水罐，冷凝后的样气从所述样气出口排出。本发明解决了现有技术中的冷凝器，采用玻璃制作热交换管，存在冷凝慢且易碎坏的技术问题，实现了提高热交换管的抗腐蚀、耐用度和冷凝速度的技术效果。

Description

一种冷凝器
技术领域
本发明涉及工业气体分析技术领域，尤其涉及一种冷凝器。
背景技术
随着气体分析仪在各行各业的广泛应用，分析自动检测系统的重要性日益突出。在整个气体分析系统中，冷凝器作为预处理的核心部件，其功能就是对样气进行降温和冷凝脱水除湿，满足气体分析仪进样要求。
目前，工业在线运行的各种气体分析系统中的冷凝器，至少存在下列缺陷和问题：
一，目前的冷凝器普遍采用玻璃制作热交换，热交换效率低，冷凝慢又易碎坏。
二，目前冷凝器在排水方面均采用传统蠕动泵机械式挤压排水，这种方式蠕动电机不停地工作，电机易损坏，挤压出水的橡皮管在不停地被挤压过程中易老化、粘粘或破损，进而使系统产生漏点，从而造成分析系统中的气体管路堵塞，使气体无法进入到分析系统主机或进入系统主机的气量很少，无法正确检测分析样气的真实成份。
发明内容
本申请实施例通过提供一种冷凝器，解决了现有技术中的冷凝器，采用玻璃制作热交换管，存在冷凝慢且易碎坏的技术问题。
本申请通过本申请的一实施例提供如下技术方案：
一种冷凝器，包括：
热交换管，所述热交换管为不锈钢材质，在所述热交换管上设置有样气入口、样气出口和冷凝液出口；
储水罐，设置在所述热交换管下方，所述储水罐的入口与所述冷凝液出口连接；
其中，样气从所述样气入口进入所述热交换管冷凝，冷凝后产生的液体从所述冷凝液出口流入所述储水罐，冷凝后的样气从所述样气出口排出。
优选地，所述热交换管，包括：
内筒，在所述内筒的顶板上开设有所述样气出口，在所述内筒的底板中央开设有冷凝后样气入口；
外筒，套在所述内筒外侧，且在所述外筒的底板中央开设有所述冷凝液出口；
环管，设置在所述内筒和所述外筒之间，且从上至下缠绕在所述内筒外侧，所述环管的上端与所述样气入口连接，所述环管的下端倾斜置于所述外筒的底板上；
其中，样气从所述样气入口进入所述环管内，并在所述环管内冷凝；冷凝后产生的液体从所述环管的下端流到所述外筒的底板上，并通过所述冷凝液出口流入所述储水罐中；冷凝后的样气从所述环管的下端排出，通过所述冷凝后样气入口进入所述内筒内部，并通过所述样气出口排出。
优选地，所述环管的直径为5～7毫米。
优选地，所述冷凝后样气入口的直径为8～12毫米。
优选地，所述冷凝器，还包括：
制冷片，设置在所述外筒附近，用于制冷；
温度传感器，置于所述外筒附近；
第一控制器，与所述温度传感器和所述制冷片连接；
其中，所述第一控制器用于通过所述温度传感器测量所述外筒附近的当前温度，在所述当前温度比设定温度高预设温度时，开启所述制冷片，在所述当前温度比设定温度低预设温度时，关闭所述制冷片。
优选地，所述预设温度小于等于1摄氏度。
优选地，所述冷凝器，还包括：
第一电磁阀，设置在所述储水罐的入口处；
第二电磁阀，设置在所述储水罐的出口处；
其中，在开启所述第一电磁阀并关闭所述第二电磁阀时，所述储水罐处于储水状态；在关闭所述第一电磁阀并开启所述第二电磁阀时，所述储水罐处于排水状态。
优选地，所述冷凝器，还包括：
第二控制器，与所述第一电磁阀和所述第二电磁阀连接；
其中，所述第二控制器用于在所述储水罐处于储水状态时，在所述冷凝器运行第一预设时间后，关闭所述第一电磁阀并开启所述第二电磁阀，从而使所述储水罐进入排水状态，在所述储水罐进入排水状态第二预设时间后，开启所述第一电磁阀并关闭所述第二电磁阀，从而使所述储水罐回到储水状态。
优选地，所述第一预设时间段是所述储水罐储满液体所需要的时间；所述第二预设时间是所述储水罐排尽液体所需要的时间的75％～85％。
优选地，所述冷凝器，还包括：
液位传感器，设置在所述储水罐内；
第三控制器，与所述液位传感器、所述第一电磁阀和所述第二电磁阀连接；
其中，所述第三控制器用于通过所述液位传感器测量所述储水罐液体的当前液位，在所述当前液高于到第一液位时，关闭所述第一电磁阀并开启所述第二电磁阀，从而使所述储水罐进入排水状态，在所述当前液位低于第二液位时，开启所述第一电磁阀并关闭所述第二电磁阀，从而使所述储水罐回到储水状态，所述第二液位低于所述第一液位。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
1、在本申请实施例中，公开了一种冷凝器，包括：热交换管，所述热交换管为不锈钢材质，在所述热交换管上设置有样气入口、样气出口和冷凝液出口；储水罐，设置在所述热交换管下方，所述储水罐的入口与所述冷凝液出口连接；其中，样气从所述样气入口进入所述热交换管冷凝，冷凝后产生的液体从所述冷凝液出口流入所述储水罐，冷凝后的样气从所述样气出口排出。由于热交换管为不锈钢材质，具有抗腐蚀、耐用、冷凝快等优点，故而有效地解决了现有技术中的冷凝器，采用玻璃制作热交换管，存在冷凝慢且易碎坏的技术问题，实现了提高热交换管的抗腐蚀、耐用度和冷凝速度的技术效果。
2、在本申请实施例中，所述冷凝器采用的电磁阀程控自动排水方式，其冷凝效果良好，维护量较小，为烟煤分析系统样气冷凝和分析仪进样提供了有力保障。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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。
图1为本申请实施例中的一种冷凝器的结构示意图；
图2为本申请实施例中的制冷系统的结构示意图；
图3为本申请实施例中的一种自动排水系统的结构示意图；
图4为本申请实施例中的另一种自动排水系统的结构示意图。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种冷凝器，解决了现有技术中的冷凝器，采用玻璃制作热交换管，存在冷凝慢且易碎坏的技术问题。
本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
一种冷凝器，包括：热交换管，所述热交换管为不锈钢材质，在所述热交换管上设置有样气入口、样气出口和冷凝液出口；储水罐，设置在所述热交换管下方，所述储水罐的入口与所述冷凝液出口连接；其中，样气从所述样气入口进入所述热交换管冷凝，冷凝后产生的液体从所述冷凝液出口流入所述储水罐，冷凝后的样气从所述样气出口排出。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
实施例一
本实施例提供了一种冷凝器，如图1所示，包括：
热交换管100，热交换管100为不锈钢材质，在热交换管100上设置有样气入口131、样气出口111和冷凝液出口121；
储水罐200，设置在热交换管100下方，储水罐200的入口210与冷凝液出口121连接；
其中，样气从样气入口131进入热交换管100冷凝，冷凝后产生的液体从冷凝液出口121流入储水罐200，冷凝后的样气从样气出口111排出。
在具体实施过程中，待分析的样气从样气入口131通入，样气出口111直接或间接与气体分析仪连接，冷凝后的样气通过样气出口111排出并进入到气体分析仪中，以便于利用气体分析仪对冷凝后的样气进行分析。
作为一种可选的实施例，热交换管100，包括：
内筒110，在内筒110的顶板上开设有样气出口111，在内筒110的底板中央开设有冷凝后样气入口112；
外筒120，套在内筒110外侧，且在外筒110的底板中央开设有冷凝液出口121；
环管130，设置在内筒110和外筒120之间，且从上至下缠绕在内筒110外侧，环管130的上端与样气入口131连接，环管的下端132倾斜置于外筒120的底板上；
其中，样气从样气入口131进入环管130内并在环管130内冷凝，冷凝后产生的液体从环管130的下端132流到外筒120的底板上，并通过冷凝液出口121流入储水罐200中，冷凝后的样气从环管130的下端132排出，通过冷凝后样气入口112进入内筒110内部，并通过样气出口111排出。
在具体实施过程中，热交换管100中的内筒110、外筒120和环管130均采用不锈钢材料制成，相比于现有技术中采用玻璃材料，本实施例中的热交换管100具有抗腐蚀、不易破损、热交换效率高等优点。
在具体实施过程中，可以在样气出口111处焊接一个标准内丝，以便于与其他设备(例如：气体分析仪)连接。
在具体实施过程中，冷凝后样气入口112为圆形，直径为8～12毫米，例如，可以是8毫米、或9毫米、或10毫米、或11毫米、或12毫米，等等。
在具体实施过程中，可以在冷凝液出口121处焊接一个标准外丝，以便于与储水罐200的入口210连接。
在具体实施过程中，环管130围绕在内筒110外侧，从上至下盘紧固定，环管130的直径可以为5～7毫米，例如，可以是5毫米、或6毫米、或7毫米，等等。
在具体实施过程中，该冷凝器还包括一制冷系统，如图2所示，所述制冷系统，包括：
制冷片503，设置在外筒120附近，用于制冷；
温度传感器502，置于外筒120附近；
第一控制器501，与温度传感器502和制冷片503连接，用于通过温度传感器502测量外筒120附近的当前温度，在当前温度比设定温度高预设温度时，开启制冷片503，在当前温度比设定温度低预设温度时，关闭制冷片503。
在具体实施过程中，在所述冷凝器具有一外壳，在该外壳内设置有一冷凝腔，热交换管100位于该冷凝腔内，同时，制冷片503也设置在该冷凝腔中，该制冷片503可以为电子制冷片，采用压缩制冷技术，该技术成熟可靠，具有良好的稳定性和可修复性的优点。
在具体实施过程中，温度传感器502也设置在该冷凝腔中，且温度传感器502与第一控制器501连接。
在具体实施过程中，第一控制器501可以为PLC(Programmable LogicController，可编程逻辑控制器)，例如，第一控制器501可以采用气体分析仪中的PLC，从而节约成本。
在具体实施过程中，可以在热交换管100的外筒120表面均匀涂抹防冻油，以防止外筒120与冷凝腔的腔壁冻住。
在具体实施过程中，温度传感器502用于测量冷凝腔内的当前温度(即：外筒120附近的当前温度)。
在具体实施过程中，所述设定温度可以有用户自由设置，通常，该设定温度可以为3～6℃，例如，可以为3℃、或4℃、或5℃、或6℃、等等，所述预设温度小于等于1℃。
举例来讲，以该设定温度为5℃且预设温度为1℃为例，第一控制器501可以用于在外筒120附近的当前温度比设定的5℃高了1℃时(即：高于6℃时)，则启制冷片503，开启制冷，在外筒120附近的当前温度比设定的5℃低了1℃时(即：低于4℃时)，关闭制冷片503，停止制冷。
在具体实施过程中，该制冷系统还可以包括触摸屏504(例如：电阻式触摸屏、或电容式触摸屏)，触摸屏504可以安装在冷凝器的外壳上，触摸屏504与第一控制器501连接，这样，用户可以通过触摸屏504设置该设定温度。
在具体实施过程中，该制冷系统还可以包括散热风扇505，散热风扇505与第一控制器501连接，散热风扇505用于在第一控制器501的控制下，对冷凝腔中的温度进行辅助调节。
作为一种可选的实施例，该冷凝器还包括一自动排水系统，如图1所示，所述自动排水系统，包括：
第一电磁阀310，设置在储水罐200的入口210处；
第二电磁阀320，设置在储水罐200的出口220处；
其中，在开启第一电磁阀310并关闭第二电磁阀320时，储水罐200处于储水状态，此时，冷凝后产生的液体可以从储水罐200的入口210流入储水罐200中；在关闭第一电磁阀310并开启第二电磁阀320时，储水罐200处于排水状态，此时，冷凝后产生的液体无法以从储水罐200的入口210流入储水罐200中，但是，储水罐200中的液体可以从储水罐200的出口220排出。
在具体实施过程中，热交换管100、储水罐200、第一电磁阀310和第一电磁阀320之间连接方式可以采取硬连接，制成一体型。
作为一种可选的实施例，该自动排水系统可以采用以下两种方式中的任一方式实现自动排水：
第一种方式，如图3所示，该自动排水系统，还包括：
第二控制器502，与第一电磁阀310和第二电磁阀320连接；
其中，第二控制器502用于在储水罐处于储水状态时，在冷凝器运行第一预设时间T1后，关闭第一电磁阀310并开启第二电磁阀320，从而使储水罐200进入排水状态，在储水罐200进入排水状态第二预设时间T2后，开启第一电磁阀310并关闭第二电磁阀320，从而使储水罐200回到储水状态。
在具体实施过程中，第二控制器502与第一控制器501可以是同一个控制器。
在具体实施过程中，该自动排水系统还可以包括触摸屏504，与第二控制器502连接，用于获取用户的输入的第一预设时间T1和第二预设时间T2。
在具体实施过程中，第一预设时间T1是储水罐储满液体所需要的时间，可以根据经验(或事先统计)得到第一预设时间T1，这样，第二控制器502可以计算冷凝器的工作时间，在工作时间达到第一预设时间T1后，即可认为储水罐200储中液体已满，则关闭第一电磁阀310并开启第二电磁阀320，从而使储水罐200进入排水状态。
在具体实施过程中，为实现储水罐200无扰动切换，储水罐200内的液体不能排空，如果排空，储水罐200混入空气，正常运行时，会对分析系统就产生了一个外部扰动，从而影响了测量的准确性，因此，第二预设时间T2是储水罐排尽液体所需要的时间T3的75％～85％。例如，T2可以是0.75T3、或0.8T3、或0.85T3，等等。其中，第二预设时间T2可以根据经验(或事先统计)得到。
第二种方式，如图4所示，该自动排水系统，还包括：
液位传感器503，设置在储水罐200内；
第三控制器503，与液位传感器506、第一电磁阀310和第二电磁阀320连接；
其中，第三控制器503用于：通过液位传感器506测量储水罐200中液体的当前液位，在当前液高于第一液位h1时，关闭第一电磁阀310并开启第二电磁阀320，从而使储水罐200进入排水状态；在当前液位低于第二液位h2时，开启第一电磁阀310并关闭第二电磁阀320，从而使储水罐200回到储水状态，第二液位低于第一液位，此时，储水罐200内液体未排空，外界空气不能混入系统，实现了无扰动自动排水。
在具体实施过程中，第三控制器503与第一控制器501可以是同一个控制器。
在具体实施过程中，在储水罐200内最高液位为H时，可以将第一液位h1设置为0.95H～0.85H，例如，可以为0.95H，或0.9H、或0.85H、等等；同时，可以将第二液位h2设置为0.15H～0.25H，例如，可以是0.15H、或0.2H、或0.25H、等等。
举例来讲，以第一液位h1为0.95H且第二液位h2为0.2H为例，第三控制器503用于：通过液位传感器测量506储水罐200内液体的当前液位，在当前液位高于0.95H时，关闭第一电磁阀310并开启第二电磁阀320，从而使储水罐200进入排水状态，在当前液位低于0.2H时，则开启第一电磁阀310并关闭第二电磁阀320，从而使储水罐200回到储水状态。
在现有技术中的冷凝器普遍采用蠕动泵机械式挤压排水，这种方式蠕动电机不停地工作，电机易损坏，挤压出水的橡皮管在不停地被挤压过程中易老化、粘粘或破损，进而使系统产生漏点，从而造成分析系统中的气体管路堵塞，使气体无法进入到分析系统主机或进入系统主机的气量很少，无法正确检测分析样气的真实成份。
而在本实施例中，所述冷凝器采用的电磁阀程控自动排水方式，其冷凝效果良好，维护量较小，为烟煤分析系统样气冷凝和分析仪进样提供了有力保障。
本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
1、在本申请实施例中，公开了一种冷凝器，包括：热交换管，所述热交换管为不锈钢材质，所述热交换管包括样气入口、样气出口和冷凝液出口；储水罐，设置在所述热交换管下方，所述储水罐的入口与所述冷凝液出口连接；其中，样气从所述样气入口进入所述热交换管冷凝，冷凝后产生的液体从所述冷凝液出口流入所述储水罐，冷凝后的样气从所述样气出口排出。由于热交换管为不锈钢材质，具有抗腐蚀、耐用、冷凝快等优点，故而有效地解决了现有技术中的冷凝器，采用玻璃制作热交换管，存在冷凝慢且易碎坏的技术问题，实现了提高热交换管的抗腐蚀、耐用度和冷凝速度的技术效果。
2、在本申请实施例中，所述冷凝器采用的电磁阀程控自动排水方式，其冷凝效果良好，维护量较小，为烟煤分析系统样气冷凝和分析仪进样提供了有力保障。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种冷凝器，其特征在于，包括：
热交换管，所述热交换管为不锈钢材质，在所述热交换管上设置有样气入口、样气出口和冷凝液出口；
储水罐，设置在所述热交换管下方，所述储水罐的入口与所述冷凝液出口连接；
其中，样气从所述样气入口进入所述热交换管冷凝，冷凝后产生的液体从所述冷凝液出口流入所述储水罐，冷凝后的样气从所述样气出口排出。
2.如权利要求1所述的冷凝器，其特征在于，所述热交换管，包括：
内筒，在所述内筒的顶板上开设有所述样气出口，在所述内筒的底板中央开设有冷凝后样气入口；
外筒，套在所述内筒外侧，且在所述外筒的底板中央开设有所述冷凝液出口；
环管，设置在所述内筒和所述外筒之间，且从上至下缠绕在所述内筒外侧，所述环管的上端与所述样气入口连接，所述环管的下端倾斜置于所述外筒的底板上；
其中，样气从所述样气入口进入所述环管内，并在所述环管内冷凝；冷凝后产生的液体从所述环管的下端流到所述外筒的底板上，并通过所述冷凝液出口流入所述储水罐中；冷凝后的样气从所述环管的下端排出，通过所述冷凝后样气入口进入所述内筒内部，并通过所述样气出口排出。
3.如权利要求2所述的冷凝器，其特征在于，所述环管的直径为5～7毫米。
4.如权利要求2所述的冷凝器，其特征在于，所述冷凝后样气入口的直径为8～12毫米。
5.如权利要求2所述的冷凝器，其特征在于，所述冷凝器，还包括：
制冷片，设置在所述外筒附近，用于制冷；
温度传感器，置于所述外筒附近；
第一控制器，与所述温度传感器和所述制冷片连接；
其中，所述第一控制器用于通过所述温度传感器测量所述外筒附近的当前温度，在所述当前温度比设定温度高预设温度时，开启所述制冷片，在所述当前温度比设定温度低预设温度时，关闭所述制冷片。
6.如权利要求3所述的冷凝器，其特征在于，所述预设温度小于等于1摄氏度。
7.如权利要求1所述的冷凝器，其特征在于，所述冷凝器，还包括：
第一电磁阀，设置在所述储水罐的入口处；
第二电磁阀，设置在所述储水罐的出口处；
其中，在开启所述第一电磁阀并关闭所述第二电磁阀时，所述储水罐处于储水状态；在关闭所述第一电磁阀并开启所述第二电磁阀时，所述储水罐处于排水状态。
8.如权利要求7所述的冷凝器，其特征在于，所述冷凝器，还包括：
第二控制器，与所述第一电磁阀和所述第二电磁阀连接；
其中，所述第二控制器用于在所述储水罐处于储水状态时，在所述冷凝器运行第一预设时间后，关闭所述第一电磁阀并开启所述第二电磁阀，从而使所述储水罐进入排水状态，在所述储水罐进入排水状态第二预设时间后，开启所述第一电磁阀并关闭所述第二电磁阀，从而使所述储水罐回到储水状态。
9.如权利要求8所述的冷凝器，其特征在于，所述第一预设时间段是所述储水罐储满液体所需要的时间；所述第二预设时间是所述储水罐排尽液体所需要的时间的75％～85％。
10.如权利要求7所述的冷凝器，其特征在于，所述冷凝器，还包括：
液位传感器，设置在所述储水罐内；
第三控制器，与所述液位传感器、所述第一电磁阀和所述第二电磁阀连接；
其中，所述第三控制器用于通过所述液位传感器测量所述储水罐液体的当前液位，在所述当前液高于到第一液位时，关闭所述第一电磁阀并开启所述第二电磁阀，从而使所述储水罐进入排水状态，在所述当前液位低于第二液位时，开启所述第一电磁阀并关闭所述第二电磁阀，从而使所述储水罐回到储水状态，所述第二液位低于所述第一液位。
CN201611207811.4A 2016-12-23 2016-12-23 一种冷凝器 Active CN106766983B (zh)

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