CN108344293A - 用于烘干机的温度和压力控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
用于烘干机的温度和压力控制系统及控制方法，包括副冷凝器，温度传感器、风机、电磁阀和电源开关。使原来的一个冷凝器，增加到两个，形成一个主冷凝器和一个副冷凝器。主冷凝器连接在空气循环管路中，提供热量的功能不变。副冷凝器通过制冷剂流动管路串联在主冷凝器后面，副冷凝器外侧安装副风机，可以根据设定的温度或压力值开启电磁阀和启动、停止副风机转动，带走副冷凝器上的热量，使吸入压缩机的制冷剂降低温度和压力，保持在适合的温度和压力区间。本发明通过以上结构，可以使热泵烘干机实现不间断工作，提高热泵烘干机工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种温度压力控制系统，具体为一种用于热泵烘干机的温度和压力控制系统及控制方法，属于农业机械制造领域。
背景技术
热泵式农产品烘干机作为一种烘干器械，在农业生产制造领域应用广泛。热泵烘干机之所以节能、效率高，关键在于密闭、循环、保温。可是在运行中，由于热风处于密闭、保温状态，热泵不断提高温度，循环空气的温度不断叠加，使整个热泵系统温度和压力越来越高。温度增高有利于快速烘干农产品。但是，如果不加以控制就可能达到或超过热泵能够承受的温度和压力的极限，造成设备的损坏。过去热泵式农产品烘干机没有温度和压力控制系统，在密闭、循环条件下难以控制温度和压力，烘干只能是间断式工作，效率很低。或者只能是把热泵作为普通的热源，对外界的空气加热后吹入烘干箱，热风排出，不能循环利用。平衡温度和压力成了制约热泵式农产品烘干机推广、应用的瓶颈。
发明内容
本发明提出一种用于烘干机的温度和压力控制系统及控制方法，包括副冷凝器，温度传感器、风机、电磁阀和电源开关。使原来的一个冷凝器，增加到两个，形成一个主冷凝器和一个副冷凝器。主冷凝器连接在空气循环管路中，提供热量的功能不变。副冷凝器通过制冷剂流动管路串联在主冷凝器后面，但是副冷凝器不连接在空气循环系统中。副冷凝器外侧安装副风机，可以根据设定的温度或压力值开启电磁阀和启动、停止副风机转动，带走副冷凝器上的热量，使吸入压缩机的制冷剂降低温度和压力，保持在适合的温度和压力区间。解决了现有技术中存在的由于温度和压力不断升高导致烘干机只能间断式工作，工作效率低的技术问题。
为了解决上述问题，本发明采用的技术方案为：用于烘干机的温度和压力控制系统，包括压缩机、储液罐，蒸发器，其特征在于：内部设有主冷凝器、副冷凝器、检测压缩机冷却剂输出口和烘干箱内温度的温度检测机构、进行制冷剂传输的管路，和设置在管路上进行管路切换的开关装置；
当温度检测机构检测到温度低于设定值，控制开关装置选择管路，压缩机中的制冷剂出口连接主冷凝器，通过主风机向烘干箱内释放热量，主冷凝器的制冷剂出口连接储液罐，制冷剂由此回到储液罐中；
当温度检测机构检测到温度高于设定值，控制开关装置选择管路，压缩机中的制冷剂出口连接主冷凝器，通过主风机向烘干箱内释放热量，主冷凝器的制冷剂出口连接烘干箱外部的副冷凝器，制冷剂在副冷凝器中再次释放热量进行降温，副冷凝器的出口连接储液罐，制冷剂由此回到储液罐中。
所述的副冷凝器的周围安装有副风机，电源开关控制电能输出到变频器中，并通过变频器控制副风机的工作状态和转速，温度检测机构的检测信息决定变频器的输出频率，检测温度与变频器控制副风机的旋转频率成正比。
所述的温度检测机构包括有温度传感器I和温度传感器II，温度传感器I设置在缩机的冷却剂输出口，温度传感器II设置在烘干箱内，用于检测温度，当任意一项温度值大于设定值时，控制开关装置切换管路，使冷却剂经过主冷凝器和副冷凝器后，再回到储液罐中。
所述的储液罐制冷剂出口通过管路依次连接过滤罐和蒸发器，制冷剂在蒸发器中蒸发吸热后，再通过管路回到压缩机中，在过滤罐与蒸发器之间的管路上设有膨胀阀。
所述的副冷凝器设置在空气循环系统之外，由开关装置控制，压缩机中的制冷剂通过管路进入副冷凝器中，吸收空气热量，实现冷冻功能
所述的开关装置包括有电磁阀I、电磁阀II、电磁阀III、电磁阀IV、电磁阀V，电磁阀VI；电磁阀I设置在过滤罐与储液罐之间的管路上；电磁阀II设置在主冷凝器出口与副冷凝器入口之间的管路上；电磁阀IV设置在主冷凝器入口与压缩机出口之间的管路上；电磁阀V设置在副冷凝器出口与储液罐之间的管路上；电磁阀III所在管路一端连接在电磁阀IV与压缩机出口之间的管路，另一端连接主冷凝器出口与电磁阀II之间的管路；电磁阀VI所在管路一端连接主冷凝器出口与电磁阀II之间的管路，另一端连接在电磁阀V与储液罐之间的管路。
使用所述的用于烘干机的温度和压力控制系统控制温度和压力的方法，其特征在于：通过控制开关装置，进行管路切换，完成三种工作循环：
1、当温度检测机构检测到温度低于设定值，控制开关装置选择管路，压缩机中的制冷剂出口连接主冷凝器，通过主风机向烘干箱内释放热量，主冷凝器的制冷剂出口连接储液罐，制冷剂由此回到储液罐中，完成烘干工作；
2、当温度检测机构检测到温度高于设定值，控制开关装置选择管路，压缩机中的制冷剂出口连接主冷凝器，通过主风机向烘干箱内释放热量，主冷凝器的制冷剂出口连接烘干箱外部的副冷凝器，制冷剂在副冷凝器中再次释放热量进行降温，副冷凝器的出口连接储液罐，制冷剂由此回到储液罐中，完成高温度高压力下的烘干工作循环；
3、当用户需要冷冻功能时，控制开关装置选择管路，所述的副冷凝器设置在空气循环系统之外，由开关装置控制，压缩机中的制冷剂通过管路进入副冷凝器中，吸收空气热量，实现冷冻功能。
本发明的有益效果是：
1、使热泵烘干机实现密闭循环。在热泵式农产品烘干机的系统中加入本系统，能够在增加少量投资的情况下，获得巨大的回报。使热泵式农产品烘干机能够在密闭循环方式下工作，有效控制温度和压力，使热泵能够连续工作，因此，热效率能够大幅度提高。
2、可以使热泵烘干机实现节能。热泵式农产品烘干机实现密闭、循环工作方式以后，压缩机不断把外部的热量转移到烘干机内部，同时又隔断了冷空气，热量能够累加，损失少，比间断式烘干和不能循环烘干的方式，更加节约能源。
3、提高了热泵烘干方式的安全性。由于本控制系统能够自动控制温度和压力，因此消除了人工操作失误的可能，不用人工值守。
4、由于本系统可以根据工况的变化和用户不同的需求选择冷冻模式或烘干模式。因此，可以一机多用，满足用户多种功能需求。
附图说明
图1：为本发明结构示意图。
图2：为空气循环系统示意图。
具体实施方式
用于烘干机的温度和压力控制系统，包括压缩机1、储液罐2，蒸发器6，其特征在于：内部设有主冷凝器7、副冷凝器8、检测压缩机1冷却剂输出口和烘干箱20内温度的温度检测机构、进行制冷剂传输的管路，和设置在管路上进行管路切换的开关装置。本系统可以通过控制开关装置，进行管路切换，完成三种工作循环：
1、当温度检测机构检测到温度低于设定值，控制开关装置选择管路，压缩机1中的制冷剂出口连接主冷凝器7，通过主风机19向烘干箱20内释放热量，主冷凝器7的制冷剂出口连接储液罐2，制冷剂由此回到储液罐2中，完成烘干工作。
2、当温度检测机构检测到温度高于设定值，控制开关装置选择管路，压缩机1中的制冷剂出口连接主冷凝器7，通过主风机19向烘干箱20内释放热量，主冷凝器7的制冷剂出口连接烘干箱20外部的副冷凝器8，制冷剂在副冷凝器8中再次释放热量进行降温，副冷凝器8的出口连接储液罐2，制冷剂由此回到储液罐2中，完成高温度高压力下的烘干工作循环。
3、当用户需要冷冻功能时，控制开关装置选择管路，所述的副冷凝器8设置在空气循环系统之外，由开关装置控制，压缩机1中的制冷剂通过管路进入副冷凝器8中，吸收空气热量，实现冷冻功能。
所述的副冷凝器8的周围安装有副风机15，电源开关17控制电能输出到变频器14中，并通过变频器14控制副风机15的工作状态和转速，温度检测机构的检测信息决定变频器14的输出频率，检测温度与变频器14控制副风机15的旋转频率成正比。温度检测机构包括有温度传感器I16和温度传感器II18，温度传感器I16设置在缩机1的冷却剂输出口，温度传感器II18设置在烘干箱20内，用于检测温度，当任意一项温度值大于设定值时，控制开关装置切换管路，控制电源开关17打开，使冷却剂经过主冷凝器7和副冷凝器8后，再回到储液罐2中。具体使用时，可以在烘干箱20内设置有多个温度传感器II18，将检测温度先取平均值，再和设定温度进行比较。温度越高，变频器的频率越高，驱动的副风机15旋转越快，降温和降压的速度越快。随着温度传感器I16和温度传感器II 18温度值的下降，变频器14的频率下降，直到设定温度的下限，关闭电源开关17。
所述的储液罐2制冷剂出口通过管路依次连接过滤罐4和蒸发器6，过滤罐4与蒸发器6之间的管路上设有膨胀阀5，制冷剂在蒸发器6中蒸发吸热后，再通过管路回到压缩机1中。
所述的开关装置包括有电磁阀I3、电磁阀II10、电磁阀III11、电磁阀IV12、电磁阀V，电磁阀VI9；电磁阀I3设置在过滤罐4与储液罐2之间的管路上；电磁阀II10设置在主冷凝器7出口与副冷凝器8入口之间的管路上；电磁阀IV12设置在主冷凝器7入口与压缩机1出口之间的管路上；电磁阀V13设置在副冷凝器8出口与储液罐2之间的管路上；电磁阀III11所在管路一端连接在电磁阀IV12与压缩机1出口之间的管路，另一端连接主冷凝器7出口与电磁阀II10之间的管路；电磁阀VI9所在管路一端连接主冷凝器7出口与电磁阀II10之间的管路，另一端连接在电磁阀V13与储液罐2之间的管路。
整个系统中，由于压力是随着温度的上升而上升，随着温度的下降而下降的，所以将温度控制在设定范围内，也就同时将压力控制在了设定范围内。对温度进行控制和调整的同时，也就实现了对压力的控制和调整。
具体使用时：
一、冷冻模式：打开电磁阀III11和电磁阀II10，关闭传感器9和传感器11，启动压缩机1将制冷剂直接进入副冷凝器8。打开副风机15，把热量排到外部空气中。在空气循环过程中只有蒸发器6制冷，主冷凝器7不工作，不能提供热量。因此，实现了冷冻功能。
二、降水烘干模式：
第一种情况：温度传感器I16和温度传感器II 18温度低于设定值时，电磁阀VI9和电磁阀IV12打开，电磁阀II10和电磁阀III11关闭，制冷剂被压入主冷凝器7。制冷剂在这里释放热量，被流动的高速流动的空气吹向烘干箱。制冷剂从主冷凝器7出来，被直接压入储液罐2。
第二种情况：当温度传感器I16或温度传感器II 18温度达到设定值时，电磁阀VI9和电磁阀III11，电磁阀II10和电磁阀IV12，制冷剂进入副冷凝器8；电源开关17打开，电流通过变频器14驱动排副风机15开始旋转。将制冷剂降温、降压，然后再压入储液罐2。
从储液罐2压出的制冷剂依次经过电磁阀3、过滤罐4、膨胀阀5，进入蒸发器6。制冷剂在蒸发器6中实现蒸发，吸收空气中的热量。
在密闭情况下，主冷凝器7制热量大于蒸发器6的制冷量，空气经过主冷凝器7的不断加热，带走烘干物料中的水分。遇到蒸发器6的低温，空气中的水分被冷凝，分离出来。
传统的热泵式农产品烘干机的特点是用很少的能源消耗实现农产品清洁烘干，烘干过程不发生任何污染。热泵在密闭、循环工作时不断增加热量，使热风温度不断升高，导致压力不断升高，达到最大承受限度的情况下一般温度≤130℃，压力≤2.4mPa，热泵就不能继续工作了，必须停止热泵工作，等温度降下来以后，热泵才能重新启动。但是压力降低滞后于温度降低，压力得不到释放，热泵仍然无法正常工作。所以没有本系统，热泵只能不断吹入冷空气，经过换热器，取得热量，单向吹风，不能使热风循环流动，浪费大量热量。热泵烘干的优势发挥不出来。
本发明增加了一套温度和压力控制系统，主要是：设计了2个冷凝器，形成一个主冷凝器和一个副冷凝器。主冷凝器仍然放置在热风循环系统中。副冷凝器串联在主冷凝器之后，连接在制冷剂循环系统中，但是，独立于热风循环系统之外。在副冷凝器上安装若干个副风机，副冷凝器和副风机可以安装在烘干机的侧面，也可以安装在烘干机的上面。副冷凝器和副风机前面要留有通风口，以利于排热风。用户也可以在温度检测和压力检测之间选择其中之一，单独设定参数，来启动副冷凝器的副风机，使温度和压力下降。另外由多个温度传感器和电磁阀调整制冷剂流动路径，启动后能够实现根据需要控制温度和压力。
当温度或压力低于设定的参数时，安装在副冷凝器前面的电磁阀关闭，制冷剂从主冷凝器直接流入储液罐，副冷凝器不发挥作用。如果温度或压力达到设定的参数时，主冷凝器与副冷凝器的电磁阀打开，制冷剂从主冷凝器流入副冷凝器后，再流入储液罐，副风机自动启动，对副冷凝器进行冷却，使流经副冷凝器的制冷剂降温，防止由于制冷剂温度过高或压力过高对热泵系统造成的损坏。副风机的启停或旋转的频率，由温度传感器、变频器和电源开关控制。当温度或压力达到设定的参数值时，温度传感器或压力控制器将信号传给自动控制模块，打开电源开关，使副风机启动，对副冷凝器降温。
为了使温度保持在接近设定参数值范围内，我们在副风机电路前面加装了温控变频器，可以实现温度高时副风机旋转速度快，温度下降时副风机旋转速度变慢，温度降到参数下限时副风机停止旋转。
另外，使用本发明要求烘干箱内的空气不能与外界产生对流，加热部分和烘干箱必须防止热的传导，做好保温。
Claims (7)
1.用于烘干机的温度和压力控制系统，包括压缩机(1)、储液罐(2)，蒸发器(6)，其特征在于：内部设有主冷凝器(7)、副冷凝器(8)、检测压缩机(1)冷却剂输出口和烘干箱(20)内温度的温度检测机构、进行制冷剂传输的管路，和设置在管路上进行管路切换的开关装置；
当温度检测机构检测到温度低于设定值，控制开关装置选择管路，压缩机(1)中的制冷剂出口连接主冷凝器(7)，通过主风机(19)向烘干箱(20)内释放热量，主冷凝器(7)的制冷剂出口连接储液罐(2)，制冷剂由此回到储液罐(2)中；
当温度检测机构检测到温度高于设定值，控制开关装置选择管路，压缩机(1)中的制冷剂出口连接主冷凝器(7)，通过主风机(19)向烘干箱(20)内释放热量，主冷凝器(7)的制冷剂出口连接烘干箱(20)外部的副冷凝器(8)，制冷剂在副冷凝器(8)中再次释放热量进行降温，副冷凝器(8)的出口连接储液罐(2)，制冷剂由此回到储液罐(2)中。
2.根据权利要求1所述的用于烘干机的温度和压力控制系统，其特征在于：所述的副冷凝器(8)的周围安装有副风机(15)，电源开关(17)开关控制电能输出到变频器(14)中，并通过变频器(14)控制副风机(15)的工作状态和转速，温度检测机构的检测信息决定变频器(14)的输出频率，检测温度与变频器(14)控制副风机(15)的旋转频率成正比。
3.根据权利要求1或2所述的用于烘干机的温度和压力控制系统，其特征在于：所述的温度检测机构包括有温度传感器I(16)和温度传感器II(18)，温度传感器I(16)设置在缩机(1)的冷却剂输出口，温度传感器II(18)设置在烘干箱(20)内，用于检测温度，当任意一项温度值大于设定值时，控制开关装置切换管路，使冷却剂经过主冷凝器(7)和副冷凝器(8)后，再回到储液罐(2)中。
4.根据权利要求1所述的用于烘干机的温度和压力控制系统，其特征在于：所述的储液罐(2)制冷剂出口通过管路依次连接过滤罐(4)和蒸发器(6)，制冷剂在蒸发器(6)中蒸发吸热后，再通过管路回到压缩机(1)中，在过滤罐(4)与蒸发器(6)之间的管路上设有膨胀阀(5)。
5.根据权利要求1所述的用于烘干机的温度和压力控制系统，其特征在于：所述的副冷凝器(8)设置在空气循环系统之外，由开关装置控制，压缩机(1)中的制冷剂通过管路进入副冷凝器(8)中，吸收空气热量，实现冷冻功能。
6.根据权利要求1所述的用于烘干机的温度和压力控制系统，其特征在于：所述的开关装置包括有电磁阀I(3)、电磁阀II(10)、电磁阀III(11)、电磁阀IV(12)、电磁阀V，电磁阀VI(9)；电磁阀I(3)设置在过滤罐(4)与储液罐(2)之间的管路上；电磁阀II(10)设置在主冷凝器(7)出口与副冷凝器(8)入口之间的管路上；电磁阀IV(12)设置在主冷凝器(7)入口与压缩机(1)出口之间的管路上；电磁阀V(13)设置在副冷凝器(8)出口与储液罐(2)之间的管路上；电磁阀III(11)所在管路一端连接在电磁阀IV(12)与压缩机(1)出口之间的管路，另一端连接主冷凝器(7)出口与电磁阀II(10)之间的管路；电磁阀VI(9)所在管路一端连接主冷凝器(7)出口与电磁阀II(10)之间的管路，另一端连接在电磁阀V(13)与储液罐(2)之间的管路。
7.使用权利要求1-6任意一项所述的用于烘干机的温度和压力控制系统控制温度和压力的方法，其特征在于：通过控制开关装置，进行管路切换，完成三种工作循环：
1)当温度检测机构检测到温度低于设定值，控制开关装置选择管路，压缩机(1)中的制冷剂出口连接主冷凝器(7)，通过主风机(19)向烘干箱(20)内释放热量，主冷凝器(7)的制冷剂出口连接储液罐(2)，制冷剂由此回到储液罐(2)中，完成烘干工作；
2)当温度检测机构检测到温度高于设定值，控制开关装置选择管路，压缩机(1)中的制冷剂出口连接主冷凝器(7)，通过主风机(19)向烘干箱(20)内释放热量，主冷凝器(7)的制冷剂出口连接烘干箱(20)外部的副冷凝器(8)，制冷剂在副冷凝器(8)中再次释放热量进行降温，副冷凝器(8)的出口连接储液罐(2)，制冷剂由此回到储液罐(2)中，完成高温度高压力下的烘干工作循环；
3)当用户需要冷冻功能时，控制开关装置选择管路，所述的副冷凝器(8)设置在空气循环系统之外，由开关装置控制，压缩机(1)中的制冷剂通过管路进入副冷凝器(8)中，吸收空气热量，实现冷冻功能。
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