CN114259951B - 可自清洁的相变材料熔化灌装设备及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可自清洁的相变材料熔化灌装设备及控制方法，可自清洁的相变材料熔化灌装设备包括：罐，罐包括罐体和盖体，罐体用于容纳相变材料，盖体用于盖设在罐体上封闭罐体；加热组件，用于对罐体内的相变材料进行加热；盖体为空腔结构，在其朝向罐体的一侧设有与盖体的空腔连通的喷嘴，喷嘴可被控制向罐体内的不同位置吹出加压气体；空压机，与盖体的空腔连通，用于向罐体内的相变材料施加灌装压力和为喷嘴提供吹扫用加压气体；调节阀，用于调节空压机向盖体的空腔输出的气体压力。通过在盖体上设置可旋转的喷嘴，控制相变材料排出速度；可自由旋转的喷嘴实现对罐内进行吹扫，实现自清洁的功能。

Description

可自清洁的相变材料熔化灌装设备及控制方法

技术领域

本发明涉及相变材料储热生产设备领域，特别是涉及一种可自清洁的相变材料熔化灌装设备及一种可自清洁的相变材料熔化灌装设备的控制方法。

背景技术

随着我国碳达峰、碳中和目标的提出，各行各业都在加速能源结构绿色转型，通过转变能源发展方式想方设法减少温室气体的排放，提高能源开发和转换效率。在这种形势下，相变储能作为一种有效的能源利用技术，受到越来越多的关注，在工业、建筑、纺织、农业等领域得到了广泛的应用与推广。但是粘稠的相变材料会附着在设备内壁，不仅造成材料浪费，同样使得灌装过程存在阻力。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足之处而提供一种可自清洁的相变材料熔化灌装设备及一种可自清洁的相变材料熔化灌装设备的控制方法。具有自清洁功能，结合热泵系统加热方式，有利于降低能耗，达到节能减排的效果。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

第一方面，本发明提供了一种可自清洁的相变材料熔化灌装设备，包括：罐，罐包括罐体和盖体，所述罐体用于容纳相变材料，所述盖体用于盖设在所述罐体上封闭所述罐体；加热组件，用于对所述罐体内的相变材料进行加热；所述盖体为空腔结构，在其朝向所述罐体的一侧设有与所述盖体的空腔连通的喷嘴，所述喷嘴可被控制向所述罐体内的不同位置吹出加压气体；空压机，与所述盖体的空腔连通，用于向所述罐体内的相变材料施加灌装压力和为所述喷嘴提供吹扫用加压气体；调节阀，用于调节所述空压机向所述盖体的空腔输出的气体压力。

进一步地，所述盖体包括盖座和盖板，所述盖板与所述盖座盖合在一起形成所述空腔；所述喷嘴可转动的设置在所述盖板上或柔性连接在所述盖板上或活动连接在所述盖板上。

进一步地，所述喷嘴的数量为多个，多个所述喷嘴成环状并均匀的分布于所述盖板。

进一步地，所述喷嘴与所述盖板为柔性连接，且可相对所述盖板旋转，所述喷嘴的长度L满足10mm≤L≤30mm。

进一步地，所述调节阀被控制根据加压气体的工作需要调节调节阀的开度大小。

进一步地，所述加热调节组件包括：压缩机、蒸发器、节流装置、冷凝器，所述冷凝器的换热盘管至少部分螺旋缠绕在所述罐体的壁上。

进一步地，所述罐体的壁为中空结构，且所述中空结构内设有导热介质，所述冷凝器的换热盘管一部分设置在所述罐体内，一部分设置在所述中空结构内。

进一步地，可自清洁的相变材料熔化灌装设备还包括：刮板，设置于所述罐体内，可相对所述罐体内壁向靠近或远离所述盖板的方向运动，对所述罐体内壁进行刮扫。

进一步地，可自清洁的相变材料熔化灌装设备还包括：所述罐体内设有搅拌装置，所述搅拌装置包括中心管和设置在所述的中心管上的可旋转叶片，且所述旋转叶片旋转速度可控制；所述搅拌装置的中心管与所述罐体的壁的中空结构连通，内部填充有导热介质。

进一步地，罐体内设有：电机，所述电机与所述刮板驱动连接；滑轨，沿着罐体高度方向设置，所述刮板可滑动的设置在滑轨上，所述刮板在所述电机的带动下，沿所述滑轨向靠近或远离所述盖板的方向运动；其中，所述刮板为环形，且其刮面与所述罐体内壁相适配。

进一步地，所述盖板上设置有凸起，所述罐体上设置有凹槽，所述凸起和所述凹槽相适配。

进一步地，所述罐体底部设置有支架。

进一步地，所述罐体内周向地设置有多个超声振子，对所述罐体的壁施加振荡作用。

进一步地，可自清洁的相变材料熔化灌装设备还包括：多个排料口，多个所述排料口均匀设置于所述罐体的底部；每一个所述排料口设有电动阀，用于控制所述排料口的启闭。

进一步地，可自清洁的相变材料熔化灌装设备还包括：测温件，所述测温件设置于所述罐体，根据所述温度变化判断所述相变材料的熔化状态，以控制所述加热调节组件的加热时间。

第二方面，本发明提供了一种可自清洁的相变材料熔化灌装设备的控制方法，包括：

排料过程：通过测温件判断罐体内相变材料的熔化情况，待相变材料完全熔化后，开启电动阀，打开排料口排料；在排料过程中调节所述空压机向所述盖体的空腔输出的气体压力，并调整盖体的喷嘴角度时期竖直向下喷出气体，对罐内的相变材料施加垂直向下的压力，加速相变材料的排出速度；

自清洁过程：待罐体内的相变材料排出完成后，旋转喷嘴的角度并加大所述空压机向所述盖体的空腔输出的气体压力，使罐体设备上残余的相变材料在压力气体吹扫作用下排出罐体，与此同时刮板在电机的作用下由上到下对罐体内壁面进行刮扫，实施清洁作用。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种可自清洁的相变材料熔化灌装设备，实现对相变材料加热熔化灌装的功能，本申请的技术方案盖板设有空气加压系统，控制相变材料排出速度；可自由旋转的喷嘴实现对罐内进行吹扫，实现自清洁的功能；热泵系统的加热方式更加节能。

附图说明

利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明一个实施例所述的可自清洁的相变材料熔化灌装设备结构示意图；

其中，附图标记如下：1盖体；1a盖座，1b盖板，2凸起；3喷嘴；4压力表；5调节阀；6空压机；7凹槽；8刮板；9测温件；10滑轨；11超声振子；12罐体；13压缩机；14换向阀；15蒸发器；16膨胀阀；17搅拌片；18中心管；19排料口；20换热盘管；21电动阀；22支架。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1，一种可自清洁的相变材料熔化灌装设备。

如图1所示，本实施例的一种可自清洁的相变材料熔化灌装设备，用于相变材料的熔化和自动灌装。包括罐，其中罐包括罐体12、盖体1、加热调节组件，喷嘴3、空压机6、刮板8和调节阀5。其中，罐体12用于容纳相变材料，并在罐体12的上部设置有盖体1，将盖体1盖设在罐体12上，以将罐体12封闭，利于罐体12内部相变材料更好的被加热，同时避免进入杂质污染相变材料，并通过加热组件对罐体12进行加热操作。盖体1上设置有喷嘴3，同时盖体为空腔结构，可采用具有承压耐腐蚀的不锈钢材质制成，盖体1包括盖座1a和盖板1b，盖板1b盖合在盖座1a上，并形成空腔，同时盖板1b能够相对于盖座1a转动，并由于盖板1b上同样可转动的设置有喷嘴3，从而在盖板1b相对于盖座1a转动的过程中，喷嘴也可相对于盖座1a和盖板1b转动。

盖体上的喷嘴3可通过空压机6向盖体1内部输送加压气体，以实现对罐体12内部吹入加压气体，同时调节阀5用于调节具有空腔的盖体12排出的气体，使得加压空气的压力可调整。可以理解的是，控制调节阀5开度增大，并配合喷嘴3竖直向下吹扫，可增加相变材料向下的移动速度，从而加速相变材料的排出速度，提高设备的使用率。

具体地，盖板1b是可转动的设置在盖座1a上，并在二者之间形成空腔，其中，盖板1b可带动喷嘴3相对盖座1a进行多种形式的转动，例如摆动、旋转、晃动等形式，比如：

比如，喷嘴结构可构造为能够在气流冲击力的作用下形成旋转力矩，使喷嘴3相对盖板1b旋转或晃动；

还比如盖板1b带动喷嘴3做旋转运动时，盖座1a的空腔内设置有可转动的叶轮，叶轮的两端分别连接盖板1b和盖座1a，且叶轮的一端可相对盖座1a转动，另一端与盖板1b固定连接并能够带动盖板1b旋转，也就是说，在叶轮转动的过程中，可带动盖板1b相对盖座1a旋转，在空压机6向空腔内输送加压气体时，叶轮被气流带动旋转，因此带动盖板1b旋转，从而使得盖板1b能够带动喷嘴3旋转，并在旋转的过程中，能够多方位的向罐体12内提供吹扫气体，加速相变材料的融合。

再比如盖板1b带动喷嘴3做摆动运动时，盖座1a的内壁有相对设置的滑道，并在盖板1b上设置有与滑道相适配的导向凸起，同时空腔内设置有连接杆，连接杆的一端与盖座1a固定连接，另一端与盖板1b可转动的连接，其中，连接杆与盖板1b连接的一端可为球状端口，盖板1b与连接杆连接的位置可相应设置有空心半球体且能够容纳球状端口，从而使得在向空腔内输送加压气体时，盖板1b能够相对连接杆转动，并带动导向凸起通过气压的控制在滑轨内部上下滑动，从而使得盖板1b可相对盖座1a摆动，因此完成盖板1b带动喷嘴3摆动的操作，例如可通过喷嘴3的摆动实现对罐体12内壁的吹扫。

同时，还能够通过喷嘴3进行吹扫方向的调节，例如可以将喷嘴设置成为具有球状喷嘴头的结构，球状喷嘴头可转动的设置在喷嘴主体上，并通过加压气体的作用，球状喷嘴头可相对喷嘴主体转动，从而使得喷嘴3能够进行多方位的吹扫。

当然，上述对盖板1b与盖座1a连接形式的介绍仅为盖板1b与盖座1a可转动连接形式中的几种，本发明并不局限于上述连接形式，具体盖板1b与盖座1a的连接，以及喷嘴3与盖板1b的连接形式可根据实际需求以及相变材料的特性进行相适应的调整，从而实现对喷嘴3对罐体12的多方位的吹扫操作。

其中，喷嘴3成环状并均匀的分布在盖板1b上，并在喷嘴3的长度为10mm至30mm范围内，喷嘴3与盖板1b也可以为柔性连接，并通过喷嘴3相对于盖板1b和盖座1a的转动，从而实现喷嘴3的多方位旋转，通过程序设定可以对罐体12内不同位置进行吹扫，对罐体12内施加压力，从而可起到对相变材料进行吹扫的作用，以使在气压的作用下，相变材料能够朝向排料口19的方向滑动，避免在相变材料的过多附着。

而且，在罐体12内壁上还设置有刮板8，并且刮板8在喷嘴3的配合下，能够对附着在罐体12内壁的相变材料进行清理，从而实现自清洁功能。

罐体12内壁上还设置有滑轨10，滑轨10沿着罐体12高度方向设置，在罐壁清洁过程，刮板8在电机的作用下，在滑轨10自上而下滑动，刮除附着在壁面的相变材料。具体地，刮板8为环形，且刮板8的形状与罐体内壁的形状向适配，刮板8具体可以环形刮刀。

罐体12设备配有测温件9，监测相变材料加热过程的温度变化，根据温度高低判断相变材料的熔化情况，控制加热时间。

同时，罐体12内壁设置有多个超声振子11，可调节不同震荡频率，通过震荡使相变材料在熔化过程中混合的更均匀。

超声振子11的作用是一方面通过震荡的作用，在加热过程加速复合相变材料各成分之间的融合，提高复合相变材料的均匀性；另一方面可以使附着在罐体12内壁面的相变材料脱落，提高罐体12清洁效率。

在罐体12的内部设置有搅拌片17，搅拌片17设置于罐体底部，并沿罐体的底部向盖体方向延伸，且搅拌片17成螺旋状结构，且旋转速度可控制。搅拌片17的中心管18与罐体12连通，内部填充导热介质，热量传递到搅拌片17上，在搅拌相变材料的同时起到加热相变材料的作用。

如图1所示，罐体12内部设置有两个搅拌片17，具体地，搅拌片的数量可以为一个或多个，当搅拌片17为多个时，多个搅拌片17均匀的设置在罐体12的内部。

而且，罐体12底部设有多个排料口19，排料口19上设有电动阀21，用于控制排料口19的开、关。同时设置支架22，以支撑罐体12。

同时，可自清洁的相变材料熔化灌装设备还包括压力表4，通过压力表4观测系统压力的大小。

盖体1上设有连接凸起2，罐体12上部设有连接凹槽7，其中连接凸起2与连接凹槽7相适配，盖体1上的凸起2与连接凹槽7通过承插式连接。

实施例2，一种可自清洁的相变材料熔化灌装设备。

可自清洁的相变材料熔化灌装设备的加热组件，包括压缩机13，蒸发器15、节流装置和冷凝器，其中冷凝器的换热盘管20螺旋缠绕在罐体12内壁，并且罐体12内壁为中空结构，并在中空结构内填充导热介质，换热盘管20与导热介质接触，并可对导热介质直接进行加热，从而使得相变材料在罐体12内被加热，以实现通过加热组件对相变材料的加热过程。同时，通过加热组件对罐体12内的导热介质进行加热，罐体12内的导热介质与搅拌装置中心的导热介质连通，可以从四周及中间部分同时对相变材料加热，提高相变材料加热的均匀性。

其中导热介质可以采用硅油，当然也可采用其他导热介质。

其中，换向阀14能够在低温工况使用时，通过调节换向阀14为蒸发器15进行除霜操作。

具体地，换向阀14为四通换向阀14。

其中，加热组件还包括膨胀阀16，设置在蒸发器15与罐体12之间。

值得注意的是，通过采用热泵的加热方式，与电加热相比，更加节能，从而起到节约能源的作用。

实施例3，可自清洁的相变材料熔化灌装设备的控制方法。

加热搅拌过程：罐体12内填充完相变材料后，开启加热组件。根据材料的相变温度点tm，设定加热组件的加热温度为tm+10～20℃。待加热5～10min后，相变材料呈半熔化状态，启动搅拌片17及超声震荡装置，加入成核剂、增稠剂等添加剂，在搅拌片17及超声振子11的作用下使各成分的相变材料混合均匀。

排料过程：通过测温件9判断罐体12内相变材料的熔化情况，待相变材料完全熔化后，开启电动阀21，打开排料口19，排料口19外接相变材料的储存容器。排料过程通过阀门调节盖体1的压力，调整喷嘴3角度竖直向下，对罐内的相变材料施加均匀垂直向下的压力，根据相变材料的粘性，通过控制压力调节阀5的开度大小，加速相变材料的排出速度。

自清洁过程：待罐体12内的相变材料排出完成后，旋转喷嘴3的角度，加大吹扫压力，罐体12设备上残余的相变材料在气压吹扫作用下排出罐体12，环形刮板8在电机的作用下由上到下对罐体12内壁面进行刮扫，起到清洁作用。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，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实质和范围。

Claims (12)

1.一种可自清洁的相变材料熔化灌装设备，其特征在于，包括：

罐，包括罐体和盖体，所述罐体用于容纳相变材料，所述盖体用于盖设在所述罐体上封闭所述罐体；

加热组件，用于对所述罐体内的相变材料进行加热；

所述盖体为空腔结构，在其朝向所述罐体的一侧设有与所述盖体的空腔连通的喷嘴，所述喷嘴可被控制向所述罐体内的不同位置吹出加压气体；

空压机，与所述盖体的空腔连通，用于向所述罐体内的相变材料施加灌装压力和为所述喷嘴提供吹扫用加压气体；

调节阀，用于调节所述空压机向所述盖体的空腔输出的气体压力；

所述盖体包括盖座和盖板，所述盖板与所述盖座可转动的配合在一起形成所述空腔；

所述喷嘴可转动的设置在所述盖板上或柔性连接在所述盖板上或活动连接在所述盖板上。

2.根据权利要求1所述的可自清洁的相变材料熔化灌装设备，其特征在于，所述喷嘴的数量为多个，多个所述喷嘴成环状并均匀的分布于所述盖板。

3.根据权利要求1所述的可自清洁的相变材料熔化灌装设备，其特征在于，所述喷嘴与所述盖板为柔性连接，且可相对所述盖板旋转，所述喷嘴的长度L满足10mm≤L≤30mm。

4.根据权利要求1所述的可自清洁的相变材料熔化灌装设备，其特征在于，所述调节阀被控制根据加压气体的工作需要调节调节阀的开度大小。

5.根据权利要求1所述的可自清洁的相变材料熔化灌装设备，其特征在于，所述加热组件包括：压缩机、蒸发器、节流装置、冷凝器，

所述冷凝器的换热盘管至少部分螺旋设置在所述罐体的壁上。

6.根据权利要求5所述的可自清洁的相变材料熔化灌装设备，其特征在于，所述罐体的壁为中空结构，且所述中空结构内设有导热介质，所述冷凝器的换热盘管一部分设置在所述罐体内，一部分设置在所述中空结构内。

7.根据权利要求1所述的可自清洁的相变材料熔化灌装设备，其特征在于：所述罐体内设有搅拌装置，所述搅拌装置包括中心管和设置在所述的中心管上的可旋转叶片，且所述旋转叶片旋转速度可控制；所述搅拌装置的中心管与所述罐体的壁的中空结构连通，内部填充有导热介质。

8.根据权利要求1所述的可自清洁的相变材料熔化灌装设备，其特征在于，其中，所述罐体内周向地设置有多个超声振子，对所述罐体的壁施加振荡作用。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的可自清洁的相变材料熔化灌装设备，其特征在于，还包括：

刮板，设置于所述罐体内，可相对所述罐体内壁向靠近或远离所述盖板的方向运动，对所述罐体内壁进行刮扫。

10.根据权利要求9所述的可自清洁的相变材料熔化灌装设备，其特征在于，所述罐体内设有：

电机，所述电机与所述刮板驱动连接；

滑轨，沿着所述罐体高度方向设置，所述刮板可滑动的设置在所述滑轨上，所述刮板在所述电机的带动下，沿所述滑轨向靠近或远离所述盖板的方向运动；

其中，所述刮板为环形，且其刮面与所述罐体内壁相适配。

11.根据权利要求9所述的可自清洁的相变材料熔化灌装设备，其特征在于，还包括：

多个排料口，多个所述排料口均匀设置于所述罐体的底部；

每一个所述排料口设有电动阀，用于控制所述排料口的启闭。

12.一种用于权利要求11所述可自清洁的相变材料熔化灌装设备的控制方法，其特征在于，包括：

排料过程：通过测温组件判断所述罐体内相变材料的熔化情况，待相变材料完全熔化后，开启所述电动阀，打开所述排料口排料；在排料过程中调节所述空压机向所述盖体的空腔输出的气体压力，并调整所述盖体的喷嘴角度使其竖直向下喷出气体，对所述罐体内的相变材料施加垂直向下的压力，加速相变材料的排出速度；

自清洁过程：待所述罐体内的相变材料排出完成后，旋转所述喷嘴并加大所述空压机向所述盖体的空腔输出的气体压力，使所述罐体设备上残余的相变材料在压力气体吹扫作用下排出罐体，于此同时刮板在电机的作用下由上到下对所述罐体内壁面进行刮扫，实施清洁作用。

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