CN110453211A - 一种余热利用型化学着色装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种余热利用型化学着色装置，包括着色箱、集热箱与水箱，所述着色箱的外部等距连接有翅片，所述集热箱设置在着色箱的外部，所述集热箱的顶部设置有第一进水管，所述第一进水管上设置有调节箱，所述调节箱内壁上设置有浮球开关，所述集热箱一侧下部设置有第一出水管，所述水箱的一侧上部设置有第二进水管，所述水箱的底部设置有第二出水管，所述第一出水管与第二进水管通过水管连通。

Description

一种余热利用型化学着色装置
技术领域
本发明属于化学着色用的设备技术领域，具体为一种余热利用型化学着色装置。
背景技术
在工业设备、日常用品等经常用到金属制品。为防止金属腐蚀，并对金属表面进行装饰，经常需要对对金属制件表面进行的着色处理。金属经着色处理后，表面呈现的颜色是由于光通过金属表面薄膜的折射或反射产生光的干涉形成的，不但利于美观，还能够防止金属腐蚀，提高使用寿命，并方便进行维护。
在现有技术中，为了对金属的表面进行着色处理，常采用化学氧化的方式。在化学氧化对金属进行着色时，产生大量的热量散发到四周，不但造成了能量的巨大浪费，而且还会对环境造成影响；另一方面，热量的堆积也不利于氧化反应速率的提高。
基于上述原因，本申请提供一种余热利用型化学着色装置，能够对件数化学着色时产生的热量进行回收，而且增加了金属着色的速度，并且回收了能源。
发明内容
本发明的目的在于提供一种余热利用型化学着色装置，该装置可对金属化学着色时产生的热量进行回收，增加了金属着色的速度，并且回收了能源，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种余热利用型化学着色装置，包括着色箱、集热箱与水箱，所述着色箱的外部等距设置有翅片，所述集热箱设置在着色箱的外部，所述集热箱的顶部设置有第一进水管，所述第一进水管上设置有调节箱，所述调节箱内壁上设置有浮球开关，所述集热箱一侧下部设置有第一出水管，所述水箱的一侧上部设置有第二进水管，所述水箱的底部设置有第二出水管，所述第一出水管与第二进水管通过水管连通。
优选的，所述集热箱的上部设置有温度计，所述温度计的感温部设置在集热箱的内部。
优选的，所述温度计设置在着色箱上，温度计的感温部设置在着色箱的内部。
优选的，所述着色箱外部设有高导热层，所述翅片设置在高导热层上；所述翅片的材质与高导热层的材料相同或者不同。
优选的，所述高导热层的材料为铜、铝等。
优选的，所述着色箱中采用化学氧化放热进行着色，需要着色的金属零件和着色液放入着色箱中，所述着色液淹没金属零件。
优选的，所述集热箱的一侧壁上嵌入安装有玻璃板，所述玻璃板设置为条形，且条形玻璃板纵向设置。
优选的，所述水管中部设置有第一水阀。
优选的，所述第二出水管的下端设置有第二水阀；所述第一水阀和第二水阀为手动阀或者电磁阀。
优选的，所述的化学着色装置还包括温度传感器、处理器，所述温度传感器、第一水阀、第二水阀均和处理器连接。
优选的，为了实现保温，防止热量的散失，所述水箱的外部设置有保温层，所述保温层为聚氨酯泡沫和/或橡胶；所述保温层两侧均设置反射层，所述反射层上朝向热量发散的一面设置中空陶粒多组合排列制得的涂膜。
优选的，所述翅片为中空结构，且每个翅片之间首尾相连，以形成一个通路；上部的第一个翅片的首部端口与第一进水管连接，下部的最后一个翅片的尾部端口与第一出水管连接。
优选的，所述翅片的中空结构的截面为偏平状或者片状，其接触面大的一侧朝向着色箱。
优选的，所述集热箱上部设置有开口，能够将着色箱取出。
优选的，所述着色箱上部设置有入口，所述金属零件和着色液放能够通过该入口放入着色箱。
优选的，所述高导热层内部设置有一个通路，螺旋状的绕着着色箱的外部排布；该通路的入口端与第一进水管连接，出口端与第一出水管连接。所述通路的截面为偏平状或者片状，其接触面大的一侧朝向着色箱。
优选的，所述温度传感器设置在着色箱的内部，并将采集到的温度T传输至处理器，当所述温度T大于预设的阈值T01时，所述处理器控制第一水阀和/或第二水阀加大开启幅度，以利于散热并收集热量；当所述温度T小于预设的阈值T02时，所述处理器控制第一水阀和/或第二水阀减小开启幅度，以利热量在着色箱的聚集，利于化学着色速率的提升。特别的，所述阈值T01大于等于T02；尤其是，(1.2-1.5)T02≤T01≤(1.8-2)T02。
优选的，为了更好的实现保温，防止热量的散失，更好的利用化学着色过程中产生的余热，所述涂膜的厚度h为0.1-0.35mm；所述的厚度h与阈值T01、T02满足以下关系：
h＝α·(T02/T01)；
其中，α为涂膜的厚度系数，取值范围为0.13-0.7。
优选的，所述翅片的中空结构/或通路的截面积A为260-530平方毫米；所述截面积A与涂膜的厚度h满足A·h大于等于48.5小于等于172.6。
优选的，为了进一步提高化学着色的速率，利用化学着色过程中产生的余热，所述翅片的中空结构/或通路的截面积A、阈值T01、T02满足以下关系：
T01/T02＝β·A1/2；
其中，β为比例系数，取值范围为0.06-0.12。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明的余热利用型化学着色装置，在着色箱的外部设置有集热箱，对集热箱内加入冷水，通过集热箱中的冷水对着色箱内的反应液进行降温，由于金属的化学着色过程放热，通过对反应液进行降温增加了金属表面的反应速度，进而增加了金属化学着色的速度，提高了生产效率。
2、本发明的余热利用型化学着色装置，设置有水箱，当集热箱内的水温达到一定温度时，可通过水管将集热箱内的水导入水箱内，对热水进行收集使用，该装置增加了热量的回收利用，提高了能源的利用率。
3、本发明的余热利用型化学着色装置，通过设置保温层和涂膜，以及涂膜厚度与温度阈值的关系，实现保温，防止热量的散失，更好的利用化学着色过程中产生的余热。
4、本发明的余热利用型化学着色装置，通过设置翅片的中空结构/或通路的截面积A、阈值T01、T02满足的关系，进一步提高化学着色的速率，利用化学着色过程中产生的余热。
5、本发明的余热利用型化学着色装置，通过设置翅片的中空结构/或通路的截面积A、阈值T01、T02之间的关系，提高化学着色的速率，利用化学着色过程中产生的余热。
附图说明
图1为本发明的余热利用型化学着色装置内部结构示意图。
图2为本发明的余热利用型化学着色装置外部结构示意图。
图3为本发明调节箱的内部结构示意图。
图中：1、集热箱；2、着色箱；3、水箱；4、保温层；5、调节箱；6、玻璃板；7、第一进水管；8、温度计；9、翅片；10、第一出水管；11、水管；12、第一水阀；13、第二进水管；14、第二出水管；15、第二水阀；16、浮球开关。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在金属进行化学氧化着色时，需要一定的温度，以利于化学反应起始的进行。随着化学氧化反应的进行，氧化反应不断释放出热量，如果热量堆积导致温度急剧升高，不利于化学氧化反应的进行，并会降低化学氧化着色的速率。而在此过程中产生的热量如果没有有效的回收利用，也会导致能源的浪费，并加剧温室效应。
实施例1
请参阅图1-3，一种余热利用型化学着色装置，包括着色箱2、集热箱1与水箱3，所述着色箱2的外部等距设置有翅片9，所述翅片9为铜片，所述铝片的导热效果较好。所述集热箱1固定安装在着色箱2的外部，所述集热箱1的顶部设置有用于对集热箱1内进行加入冷水的第一进水管7，所述第一进水管7与外部供水设备连通，所述第一进水管7上设置有调节箱5，所述调节箱5为不锈钢水箱，调节箱5内壁上固定安装有浮球开关16，所述浮球开关16为RP5210型号的常开式浮球开关。所述集热箱1一侧下部设置有用于对集热箱1内的水进行排放的第一出水管10，所述水箱3的一侧上部设置有用于对水箱3内进行进水的第二进水管13，所述水箱3的底部设置有用于对水箱3内的水进行排放的第二出水管14，所述第一出水管10与第二进水管13通过水管11连通，所述水管11为不锈钢水管，用于连接集热箱1与水箱3。
所述集热箱1的上部固定安装有温度计8，所述温度计8的感温部设置在集热箱1的内部。所述温度计8的设置，用于对集热箱1内水的水温进行监控。所述集热箱1的一侧壁上嵌入安装有玻璃板6，所述玻璃板6设置为条形。玻璃板6的设置，方便对集热箱1内水的水位进行观察，并能够方便对集热箱1内水的添加与排放。
所述水管11中部固定安装有第一水阀12。所述第一水阀12用于控制对集热箱1内的水进行排放。所述第二出水管14的下端固定安装有第二水阀15。所述第二水阀15的设置，用于控制对水箱3内的水进行排放。
所述水箱3的外部设置有保温层4。所述保温层4为橡胶保温层，用于对水箱3内的水进行保温。
工作原理：在使用时，通过第一进水管7对集热箱1内进行添加冷水，当水位到达调节箱5内时，浮球开关16触点闭合，所述浮球开关16控制外部供水设备断开，进而停止对集热箱1内进行加水，关闭外部供水设备开关，集热箱1内的水对着色箱2内产生的热量进行吸收，当集热箱1内的水温到达一定温度时，打开第一水阀12，集热箱1内的水通过水管11进入到水箱3内进行收集，集热箱1内的水放完以后关闭第一水阀12，打开外部供水设备开关，浮球开关16此时处于触点断开状态，外部供水设备对集热箱1内进行加水，通过第二水阀15对水箱内的水进行排放。
实施例2
一种余热利用型化学着色装置，包括着色箱2、集热箱1与水箱3，所述着色箱2的外部等距设置有翅片9，所述翅片9为铝片，所述铝片的导热效果较好，并且价格低廉，降低了成本。所述集热箱1固定安装在着色箱2的外部，所述集热箱1的顶部设置有用于对集热箱1内进行加入冷水的第一进水管7，所述第一进水管7与外部供水设备连通，所述第一进水管7上设置有调节箱5，所述调节箱5为不锈钢水箱，调节箱5内壁上固定安装有浮球开关16，所述浮球开关16为RP5210型号的常开式浮球开关，所述浮球开关16与外部供水设备电性连接，所述集热箱1一侧下部设置有用于对集热箱1内的水进行排放的第一出水管10，所述水箱3的一侧上部设置有用于对水箱3内进行进水的第二进水管13，所述水箱3的底部设置有用于对水箱3内的水进行排放的第二出水管14，所述第一出水管10与第二进水管13通过水管11连通，所述水管11为不锈钢水管，用于连接集热箱1与水箱3。
所述集热箱1的一侧壁上嵌入安装有玻璃板6，所述玻璃板6设置为条形。玻璃板6的设置，方便对集热箱1内水的水位进行观察，并能够方便对集热箱1内水的添加与排放。
所述水管11中部固定安装有第一水阀12。所述第一水阀12用于控制对集热箱1内的水进行排放。所述第二出水管14的下端固定安装有第二水阀15。所述第二水阀15的设置，用于控制对水箱3内的水进行排放。
所述水箱3的外部设置有保温层4。所述保温层4为聚氨酯泡沫，用于对水箱3内的水进行保温。
所述温度计8设置在着色箱2上，温度计8的感温部设置在着色箱2的内部。所述着色箱2外部设有高导热层，所述翅片设置在高导热层上；所述翅片的材质与高导热层的材料相同或者不同。
所述着色箱中采用化学氧化放热进行着色，需要着色的金属零件和着色液放入着色箱中，所述着色液淹没金属零件。
所述第一水阀12和第二水阀15为者电磁阀。所述的化学着色装置还包括温度传感器、处理器，所述温度传感器、第一水阀、第二水阀均和处理器连接。
为了实现保温，防止热量的散失，所述水箱的外部设置有保温层，所述保温层为聚氨酯泡沫和/或橡胶；所述保温层两侧均设置反射层，所述反射层上朝向热量发散的一面设置中空陶粒多组合排列制得的涂膜。
所述翅片为中空结构，且每个翅片之间首尾相连，以形成一个通路；上部的第一个翅片的首部端口与第一进水管连接，下部的最后一个翅片的尾部端口与第一出水管连接。
所述翅片的中空结构的截面为偏平状或者片状，其接触面大的一侧朝向着色箱。
所述集热箱上部设置有开口，能够将着色箱取出。
所述着色箱上部设置有入口，所述金属零件和着色液放能够通过该入口放入着色箱。
所述温度传感器设置在着色箱的内部，并将采集到的温度T传输至处理器，当所述温度T大于预设的阈值T01时，所述处理器控制第一水阀和/或第二水阀加大开启幅度，以利于散热并收集热量；当所述温度T小于预设的阈值T02时，所述处理器控制第一水阀和/或第二水阀减小开启幅度，以利热量在着色箱的聚集，利于化学着色速率的提升。特别的，所述阈值T01大于等于T02；尤其是，(1.2-1.5)T02≤T01≤(1.8-2)T02。
为了更好的实现保温，防止热量的散失，更好的利用化学着色过程中产生的余热，所述涂膜的厚度h为0.1-0.35mm；所述的厚度h与阈值T01、T02满足以下关系：
h＝α·(T02/T01)；
其中，α为涂膜的厚度系数，取值范围为0.13-0.7。
所述翅片的中空结构/或通路的截面积A为260-530平方毫米；所述截面积A与涂膜的厚度h满足A·h大于等于48.5小于等于172.6。
实施例3
一种余热利用型化学着色装置，包括着色箱2、集热箱1与水箱3，所述着色箱2的外部等距固定焊接有翅片9，所述翅片9为铝片，所述铝片的导热效果较好，并且价格低廉，降低了成本。所述集热箱1固定安装在着色箱2的外部，所述集热箱1的顶部设置有用于对集热箱1内进行加入冷水的第一进水管7，所述第一进水管7与外部供水设备连通，所述第一进水管7上设置有调节箱5，所述调节箱5为不锈钢水箱，调节箱5内壁上固定安装有浮球开关16，所述浮球开关16为RP5210型号的常开式浮球开关，所述浮球开关16与外部供水设备连接，所述集热箱1一侧下部设置有用于对集热箱1内的水进行排放的第一出水管10，所述水箱3的一侧上部设置有用于对水箱3内进行进水的第二进水管13，所述水箱3的底部设置有用于对水箱3内的水进行排放的第二出水管14，所述第一出水管10与第二进水管13通过水管11连通，所述水管11为不锈钢水管，用于连接集热箱1与水箱3。
所述集热箱1的上部固定安装有温度计8，所述温度计8的感温部设置在集热箱1的内部。所述温度计8的设置，用于对集热箱1内水的水温进行监控。所述集热箱1的一侧壁上嵌入安装有玻璃板6，所述玻璃板6设置为条形。玻璃板6的设置，方便对集热箱1内水的水位进行观察，并能够方便对集热箱1内水的添加与排放。
所述水管11中部固定安装有第一水阀12。所述第一水阀12用于控制对集热箱1内的水进行排放。所述第二出水管14的下端固定安装有第二水阀15。所述第二水阀15的设置，用于控制对水箱3内的水进行排放。
所述水箱3的外部设置有保温层4。所述保温层4为橡胶保温层，用于对水箱3内的水进行保温。
所述温度计8设置在着色箱2上，温度计8的感温部设置在着色箱2的内部。所述着色箱2外部设有高导热层，所述翅片设置在高导热层上；所述翅片的材质与高导热层的材料相同或者不同。
所述着色箱中采用化学氧化放热进行着色，需要着色的金属零件和着色液放入着色箱中，所述着色液淹没金属零件。
所述第一水阀12和第二水阀15为者电磁阀。所述的化学着色装置还包括温度传感器、处理器，所述温度传感器、第一水阀、第二水阀均和处理器连接。
为了实现保温，防止热量的散失，所述水箱的外部设置有保温层，所述保温层两侧均设置反射层，所述反射层上朝向热量发散的一面设置中空陶粒多组合排列制得的涂膜。
所述集热箱上部设置有开口，能够将着色箱取出。所述着色箱上部设置有入口，所述金属零件和着色液放能够通过该入口放入着色箱。
所述高导热层内部设置有一个通路，螺旋状的绕着着色箱的外部排布；该通路的入口端与第一进水管连接，出口端与第一出水管连接。所述通路的截面为偏平状或者片状，其接触面大的一侧朝向着色箱。
所述温度传感器设置在着色箱的内部，并将采集到的温度T传输至处理器，当所述温度T大于预设的阈值T01时，所述处理器控制第一水阀和/或第二水阀加大开启幅度，以利于散热并收集热量；当所述温度T小于预设的阈值T02时，所述处理器控制第一水阀和/或第二水阀减小开启幅度，以利热量在着色箱的聚集，利于化学着色速率的提升。特别的，所述阈值T01大于等于T02；尤其是，(1.2-1.5)T02≤T01≤(1.8-2)T02。
为了更好的实现保温，防止热量的散失，更好的利用化学着色过程中产生的余热，所述涂膜的厚度h为0.1-0.35mm；所述的厚度h与阈值T01、T02满足以下关系：
h＝α·(T02/T01)；
其中，α为涂膜的厚度系数，取值范围为0.13-0.7。
所述翅片的中空结构/或通路的截面积A为260-530平方毫米；所述截面积A与涂膜的厚度h满足A·h大于等于48.5小于等于172.6。
为了进一步提高化学着色的速率，利用化学着色过程中产生的余热，所述翅片的中空结构/或通路的截面积A、阈值T01、T02满足以下关系：
T01/T02＝β·A1/2；
其中，β为比例系数，取值范围为0.06-0.12。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种余热利用型化学着色装置，包括着色箱(2)、集热箱(1)与水箱(3)，其特征在于：所述着色箱(2)的外部等距设置有翅片(9)，所述集热箱(1)设置在着色箱(2)的外部，所述集热箱(1)的顶部设置有第一进水管(7)，所述第一进水管(7)上设置有调节箱(5)，所述调节箱(5)内壁上设置有浮球开关(16)，所述集热箱(1)一侧下部设置有第一出水管(10)，所述水箱(3)的一侧上部设置有第二进水管(13)，所述水箱(3)的底部设置有第二出水管(14)，所述第一出水管(10)与第二进水管(13)通过水管(11)连通。
2.根据权利要求1所述的一种余热利用型化学着色装置，其特征在于：所述集热箱(1)的上部设置有温度计(8)，所述温度计(8)的感温部设置在集热箱(1)的内部。
3.根据权利要求1或2所述的一种余热利用型化学着色装置，其特征在于：所述集热箱(1)的一侧壁上嵌入安装有玻璃板(6)，所述玻璃板(6)设置为条形。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种余热利用型化学着色装置，其特征在于：所述水管(11)中部设置有第一水阀(12)。
5.根据权利要求1所述的一种余热利用型化学着色装置，其特征在于：所述第二出水管(14)的下端设置有第二水阀(15)。
6.根据权利要求1所述的一种余热利用型化学着色装置，其特征在于：所述水箱(3)的外部设置有保温层(4)。
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