CN113335676A - 航天用相变储能装置材料充装设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及相变材料技术领域，特别是涉及一种航天用相变储能装置材料充装设备。包括搅拌罐、加热模块、充装模块与振动模块，加热模块用于为搅拌罐与充装模块加热，搅拌罐的出料口与充装模块的进料口连接，振动模块设置于充装模块的下游，用于收容充装产品并带动充装产品振动。本发明可使得相变材料在传输的过程中，全程保持温度统一，避免因相变材料的冷却而出现气泡，保证了充装时相变材料的质量。

Description

航天用相变储能装置材料充装设备

技术领域

本发明涉及相变材料技术领域，特别是涉及一种航天用相变储能装置材料充装设备。

背景技术

相变材料是指温度不变的情况下而改变物质状态并能提供潜热的物质。转变物理性质的过程称为相变过程，这时相变材料将吸收或释放大量的潜热。由于外太空温度属于极寒或极热环境，对宇航员、航天器的保护要求非常严格，普通材料无法适应恶劣条件，因此，需要特殊材料进行保护。

相变材料作为储存热量的载体，其相变潜热较大，能够适应航天过程的恶劣环境，在航天器热控设计中得到普遍应用。

相变材料在常温时会处在固态的状态下，必须要经过加热后，变成液态状态后才可以进行充装工作。

传统的航天用相变储能装置大多采用水浴加热方式进行充装，充装过程常伴有气泡导致充装不均匀，产品精度不达标。

发明内容

基于此，有必要针对充装过程常伴有气泡导致充装不均匀，产品精度不达标的问题，提供一种航天用相变储能装置材料充装设备。

一种航天用相变储能装置材料充装设备，包括搅拌罐、加热模块、充装模块与振动模块，所述加热模块用于为所述搅拌罐与充装模块加热，所述搅拌罐的出料口与所述充装模块的进料口连接，所述振动模块设置于所述充装模块的下游，用于收容充装产品并带动所述充装产品振动。

在其中一个实施例中，还包括箱体，所述箱体内开设有工作腔，所述搅拌罐、充装模块与振动模块均位于所述工作腔中。

在其中一个实施例中，所述搅拌罐包括由内腔和外腔组成的双层罐体，所述加热模块包括模温机，所述模温机的介质出口与所述双层罐体的外腔连通。

在其中一个实施例中，所述充装模块包括柱塞泵与由内空间和外空间组成的储料箱，所述外腔与所述储料箱的外空间连通，所述外空间与所述模温机的介质入口连通。

在其中一个实施例中，所述柱塞泵上设置有泵头，所述泵头包括内管道与外管道组成的双层管体，所述外管道的腔体与所述模温机的介质出口连通，所述内管道与柱塞泵的出料端连通。

在其中一个实施例中，所述加热模块包括由内管和外管组成的双层管，所述双层罐体的内腔与所述储料箱的内空间通过所述双层管的内管连通，所述模温机、双层罐体的外腔、储料箱的外空间通过所述双层管的外管连通并形成介质的闭合回路。

在其中一个实施例中，所述搅拌罐的罐体内层底部开设有出料口，所述出料口上设置有气动电磁阀，所述气动电磁阀与双层管的内管连通。

在其中一个实施例中，所述振动模块包括控温箱支撑架，所述控温箱支撑架位于工作腔内，所述控温箱支撑架上设置有控温箱，所述控温箱上设置有控温箱顶盖。

在其中一个实施例中，所述控温箱支撑架下方设置有振动台，所述振动台顶部设置有连杆；连杆另一端贯穿至控温箱内，且固定安装有振动工作台，所述振动工作台位于充料软管正下方；所述控温箱两侧对称设置有两组散热风扇。

在其中一个实施例中，所述箱体内还开设有电力腔，所述电力腔内设置有电力箱，所述电力箱内电力设备分别与所述加热模块、搅拌罐、充装模块与振动模块电性连接。

上述航天用相变储能装置材料充装设备，用于传输液态相变材料的管道是由内管和外管组成的双层管，因此在相变材料传输的过程中，通过内管进行相变材料的流通，而外管的腔体内流通的则是由模温机加热以后的高温介质，并且通过高温介质对传输中的液态相变材料进行保温处理，使得相变材料在传输的过程中，全程保持温度统一，避免因相变材料的冷却而出现气泡，保证了充装时相变材料的质量。

另外，在进行充装工作时，首先通过控温箱对振动台的振动频率以及加热温度进行设定，然后通过固定的振动频率以及加热温度，可确保相变材料在充装进外包装产品后，依然可以避免凝固或沉淀的情况发生。

附图说明

图1为本发明实施例的航天用相变储能装置材料充装设备的结构示意图；

图2为本发明实施例的航天用相变储能装置材料充能装备的剖视示意图；

图3为本发明实施例的加热搅拌模块的结构示意图；

图4为本发明实施例的加热搅拌模块的剖视示意图；

图5为本发明实施例的充装模块的结构示意图；

图6为本发明实施例的充料软管的仰视示意图；

图7为本发明实施例的振动台支撑架与控温箱的连接示意图；

图8为本发明实施例的振动加热模块的剖视示意图。

图中：100、箱体；110、工作腔；120、电力腔；121、电力箱；200、模温机；300、搅拌罐；301、罐体外层；302、伺服电机；303、进气口；304、投料口；305、气动电磁阀；306、罐体内层；307、转杆；308、搅拌叶；309、出料口；400、柱塞泵；401、柱塞泵本体；402、泵头；421、外管体；422、内管体；423、连接支架；403、进料口；404、充料软管；500、振动模块；501、控温箱支撑架；502、振动台；503、控温箱；504、连杆；505、振动工作台；506、散热风扇；507、控温箱顶盖；600、空气压缩机；700、储料箱；800、双层管；900、照明模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地说明，显然，所描述的实施例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。

为解决充装设备充装过程常伴有气泡导致充装不均匀，产品精度不达标的问题，本发明实施例特提出一种航天用相变储能装置材料充装设备。

如图1和图2所示，一种航天用相变储能装置材料充装设备，包括加热模块(未示出)、箱体100、搅拌罐300、充装模块(未示出)和振动模块500。

示例性的，箱体100内开设有工作腔110，搅拌罐300位于工作腔110内，搅拌罐300是由内腔和外腔构成的双层罐体。搅拌罐300用于将相变材料从固态加工成便于充装的液态。

充装模块包括柱塞泵400与由内空间和外空间组成的储料箱700，柱塞泵本体401和储料箱均位于工作腔110中。充装模块用于将液态的相变材料充装到外包装产品中。

加热模块位于箱体100上，加热模块用于为搅拌罐300与充装模块400加热。

振动模块500位于工作腔110内，且振动模块500的工作台位于充装模块出料端正下方。振动模块500用于确保相变材料在充装时，一直处在液态、均匀的状态下。

箱体100一侧设置有空气压缩机600，空气压缩机600与搅拌罐300连通。空气压缩机600用于提高液态相变材料从搅拌罐300向充装模块的输送速度。

工作腔110内设置有照明模块900。照明模块900能够对相变材料充装过程中进行照明。

加热模块包括模温机200和由内管与外管组成的双层管800，搅拌罐300的内腔与储料箱700的内空间通过双层管800的内管连通，模温机200、搅拌罐300的外腔、储料箱700的外空间通过双层管800的外管连通并形成介质的闭合回路。

模温机200工作将介质(介质采用但不限于油)加热，加热后的介质进入双层管800的外管腔体，以及储料箱700的外空间和搅拌罐300的外腔中。首先通过搅拌罐300外腔中的介质将常温固态相变材料加热至高温液态的状态，然后通过双层管800的内管进行传输。然后通过双层管800外管和储料箱700外空间内的介质对液态相变材料进行保温处理，以防止液态相变材料因温度降低而发生沉淀或固化的问题。

箱体100内还开设有电力腔120，电力腔120内设置有电力箱121，电力箱121分别与加热模块、搅拌罐300、充装模块、振动模块500和照明模块900电性连接。电力箱121用于为加热模块、搅拌罐300、充装模块、振动模块500和照明模块900工作提供所需的电力。

搅拌罐300包括罐体外层301和罐体内层306。示例性的，如图3和图4所示，罐体外层301位于工作腔110内，且罐体外层301的腔体通过双层管800与模温机200的介质出口连通。罐体内层306位于罐体外层301的腔体中，且罐体内层306的中轴线与罐体外层301的中轴线重合。罐体内层306底部开设有出料口309，出料口309上设置有气动电磁阀305，气动电磁阀305与双层管800的内管连通。罐体外层301顶部开设有进气口303和投料口304，进气口303与空气压缩机600连通。

搅拌罐300还包括伺服电机302和转杆307。伺服电机302安装在罐体外层301的中心位置上。转杆307位于罐体内层306中，且转杆307一端通过联轴器与伺服电机302的输出端传动连接。转杆307上安装有搅拌叶308。

首先将固态的相变材料通过投料口304放入罐体内层306中，通过高温介质加热后，固态的相变材料会逐渐演化成液态，再开启伺服电机302，通过伺服电机302带动转杆307和搅拌叶308转动，并利用搅拌叶308对液化中的相变材料进行搅拌，加速其液化过程，并避免了液化后的想变材料出现沉淀或不均匀的情况发生。

示例性的，如图5所示，柱塞泵400包括柱塞泵本体401。柱塞泵本体401位于工作腔110内，且柱塞泵本体401的出料端上设置有泵头402，泵头402连通在柱塞泵本体401的出料端上，且泵头402上开设有进料口403，进料口403与双层管800的内管连通。泵头402底部连通有充料软管404。

示例性的，如图6所示，泵头402包括外管体421和内管体422。内管体422连通在柱塞泵本体401的出料端上，外管体421位于内管体422外部，且内管体422的中轴线与外管体421重合。外管体421的内腔与模温机200的介质出口连通。内管体422通过连接支架423与外管体421的内壁固定连接。

相变材料的加热搅拌工作完成后，开启气动电磁阀305，将液化后的相变材料通过双层管800内管运送至储料箱700内进行保温，然后再通过双层管800内管输送到内管体422中，最后再由内管体422充装到振动模块500上的产品包装中。在传输的过程中，通过外管体421内腔中的高温介质可起到对内管体422中液态相变材料的保温作用。使得相变材料在传输的过程中，全程保持温度统一，避免因相变材料的冷却而出现气泡，保证了充装时相变材料的质量。

振动模块包括控温箱支撑架501。示例性的，如图7和图8所示，控温箱支撑架501位于工作腔110内。控温箱支撑架501上设置有控温箱503，控温箱503上设置有控温箱顶盖507。控温箱支撑架501下方设置有振动台502，振动台502顶部设置有连杆504。连杆504另一端贯穿至控温箱503内，且固定安装有振动工作台505，振动工作台505位于充料软管404正下方。控温箱503两侧对称设置有两组散热风扇506。

在进行充装工作时，首先通过控温箱503对振动台502的振动频率以及加热温度进行设定，然后通过固定的振动频率以及加热温度，可确保相变材料在充装进外包装产品后，依然可以避免凝固或沉淀的情况发生。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种航天用相变储能装置材料充装设备，其特征在于：包括搅拌罐、加热模块、充装模块与振动模块，所述加热模块用于为所述搅拌罐与充装模块加热，所述搅拌罐的出料口与所述充装模块的进料口连接，所述振动模块设置于所述充装模块的下游，用于收容充装产品并带动所述充装产品振动。

2.根据权利要求1所述的航天用相变储能装置材料充装设备，其特征在于：还包括箱体，所述箱体内开设有工作腔，所述搅拌罐、充装模块与振动模块均位于所述工作腔中。

3.根据权利要求1所述的航天用相变储能装置材料充装设备，其特征在于：所述搅拌罐包括由内腔和外腔组成的双层罐体，所述加热模块包括模温机，所述模温机的介质出口与所述双层罐体的外腔连通。

4.根据权利要求3所述的航天用相变储能装置材料充装设备，其特征在于：所述充装模块包括柱塞泵与由内空间和外空间组成的储料箱，所述外腔与所述储料箱的外空间连通，所述外空间与所述模温机的介质入口连通。

5.根据权利要求4所述的航天用相变储能装置材料充装设备，其特征在于：所述柱塞泵上设置有泵头，所述泵头包括内管道与外管道组成的双层管体，所述外管道的腔体与所述模温机的介质出口连通，所述内管道与柱塞泵的出料端连通。

6.根据权利要求4所述的航天用相变储能装置材料充装设备，其特征在于：所述加热模块包括由内管和外管组成的双层管，所述双层罐体的内腔与所述储料箱的内空间通过所述双层管的内管连通，所述模温机、双层罐体的外腔、储料箱的外空间通过所述双层管的外管连通并形成介质的闭合回路。

7.根据权利要求6所述的航天用相变储能装置材料充装设备，其特征在于：所述搅拌罐的罐体内层底部开设有出料口，所述出料口上设置有气动电磁阀，所述气动电磁阀与双层管的内管连通。

8.根据权利要求2所述的航天用相变储能装置材料充装设备，其特征在于：所述振动模块包括控温箱支撑架，所述控温箱支撑架位于工作腔内，所述控温箱支撑架上设置有控温箱，所述控温箱上设置有控温箱顶盖。

9.根据权利要求8所述的航天用相变储能装置材料充装设备，其特征在于：所述控温箱支撑架下方设置有振动台，所述振动台顶部设置有连杆；连杆另一端贯穿至控温箱内，且固定安装有振动工作台，所述振动工作台位于充料软管正下方；所述控温箱两侧对称设置有两组散热风扇。

10.根据权利要求2所述的航天用相变储能装置材料充装设备，其特征在于：所述箱体内还开设有电力腔，所述电力腔内设置有电力箱，所述电力箱内电力设备分别与所述加热模块、搅拌罐、充装模块与振动模块电性连接。

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