CN115077152A - 一种重力式充冷的冷藏蓄冷装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种重力式充冷的冷藏蓄冷装置，涉及冷链物流装备领域。该装置包括箱体，所述的箱体内设置有换热器和蓄冷剂，且蓄冷剂的密度随温度的降低而增大。所述的换热器包括两个集流管，两个所述的集流管之间设置有换热支管。所述箱体外部的左、右两侧分别设置有第一连接管，所述的集流管上设置有第二连接管，位于同一侧的第一连接管和第二连接管通过牵引管相连。所述箱体的上侧面位于所述牵引管的下方设置有第一滑轮，位于同一侧的第一滑轮和第一连接管之间设置有第二滑轮。所述的箱体和第二滑轮之间设置有用于向下拉紧所述的第二滑轮的拉簧。该蓄冷装置不仅能够提高充冷的效率，有效增加了蓄冷装置的有效蓄冷容积。
Description
技术领域
本发明涉及冷链物流装备领域，具体地说是一种重力式充冷的冷藏蓄冷装置。
背景技术
蓄冷冷藏运输根据蓄冷方式分为换冷式和充冷式。充冷式蓄冷运输需要把蓄冷板固定在车厢一侧，且蓄冷板内设置充冷换热器实现蓄冷板的快速冻结。目前应用于充冷式蓄冷运输设备中的蓄冷装置主要是存在两方面的问题：一是充冷时间慢，冷藏运输列车或者公路运输车需要在较长时间进行蓄冷操作，较大程度影响物流效率。二是为了提高充冷效率，传统蓄冷装置中用于充冷的换热器占用了较大的蓄冷有效容积，导致蓄冷装置体积过大，进而影响货物有效容积。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种重力式充冷的冷藏蓄冷装置，该蓄冷装置不仅能够有效提高充冷的效率，而且蓄冷装置中的换热器体积小，有效增加了蓄冷装置的有效蓄冷容积，进而提高冷藏运输中货物的有效容积。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
一种重力式充冷的冷藏蓄冷装置，包括箱体，所述的箱体内设置有换热器，所述的箱体内位于所述换热器的外部填充有蓄冷剂，所述蓄冷剂的密度随着温度的降低而增大；
所述的换热器包括两个集流管，两个所述的集流管之间设置有多个平行布置的换热支管；
所述箱体外部的左、右两侧分别设置有第一连接管，所述的集流管上设置有第二连接管，位于同一侧的第一连接管和第二连接管通过牵引管相连；
所述箱体的上侧面的左、右两侧位于所述牵引管的下方设置有第一滑轮；位于同一侧的第一滑轮和第一连接管之间设置有用于向下压紧所述牵引管的第二滑轮；
所述的箱体和第二滑轮之间设置有用于向下拉紧所述的第二滑轮的拉簧。
进一步地，所述箱体的左、右两侧分别设置有向内侧凹陷的第一凹陷部。
进一步地，所述集流管的中部设置有用于容纳所述第一凹陷部的第二凹陷部。
进一步地，所述的第一连接管位于所述的第一凹陷部内，并通过连接板与所述的箱体固定连接，所述第一连接管的外端设置有连接法兰。
进一步地，所述的第二滑轮上设置有第二支架，所述的第二支架包括位于所述牵引管下层的腹板，所述腹板的前、后两侧分别设置有向上延伸的翼板，所述的第二滑轮位于两个所述的翼板之间，所述腹板的下侧面上设置有耳板，所述的耳板上设置有挂孔，所述拉簧的上端钩挂在所述耳板的挂孔内，所述的第一凹陷部内设置有连接杆，所述拉簧的下端钩挂在所述的连接杆上。
进一步地，所述的箱体内位于所述换热器的左、右两侧分别设置有至少两个导向杆，所述换热器的集流管上设置有与所述的导向杆一一对应的导向板，所述的导向板上设置有与对应的导向杆相配合的导向孔。
进一步地，所述的箱体包括一上侧开口的主箱体和用于封闭所述主箱体的盖板，所述主箱体的侧板的上端设置有水平向内侧延伸的边板，所述导向杆的下端设置有螺杆，所述导向杆的上端面上设置有驱动插槽，所述主箱体的底面上设置有与所述的螺杆相配合的固定筒，所述的边板上设置有用于容纳所述导向杆的第四避让孔。
进一步地，当所述导向杆下端的螺杆固定安装到所述的固定筒内时，所述导向杆的上端面与所述边板的上侧面平齐。
进一步地，所述换热支管的直径为3mm-5mm，相邻两个换热支管之间的间距为10mm-20mm。
进一步地，所述的第一滑轮通过第一支架与所述箱体的上侧面固定连接，所述的第一支架包括分别位于所述第一滑轮前、后两侧的支撑板，所述的支撑板包括水平部和竖直部，其中所述的水平部通过螺钉与所述箱体的上侧面固定连接。
本发明的有益效果是：
1、该蓄冷装置摒弃了传统的并排设置多个换热器的方式，更改采用一排平板型微管换热器，不仅能够有效的减小换热器的体积，提高蓄冷装置的有效蓄冷容积，而且能够减小循环泵的型号和功耗，降低了设备的复杂度和生产成本。
2、该蓄冷装置利用蓄冷剂温度与密度呈比的特点，在蓄冷过程中位于换热器外部的蓄冷剂能够形成自然对流，另外通过重力效应和拉簧的配合，换热器在蓄冷和放冷的过程中能够实现上下浮沉，即在蓄冷时随着蓄冷剂在换热器外部的冻结，所述的换热器逐渐下沉，在放冷时，待换热器外部的蓄冷剂完全融化呈固态后，换热器会重新上浮到蓄冷箱体的顶部，这样能够实现整个蓄冷箱体内蓄冷剂的快速冻结，提高充冷效率。
3、该蓄冷装置在放冷时，通过利用蓄冷剂不同状态下的密度差异，在重力的作用下，固态蓄冷剂下沉，液态的上浮，实现平板型微管换热器始终处于(蓄冷剂两相混合物)恒温包裹中，这样可以提高温控的精度，保障货物品质。
4、该蓄冷装置可以实现辐射制冷，也可以通过风机循环制取冷风实现强制通风制冷，可以根据需求灵活选择进行制冷的模式。这样在实际的应用中，可以提高其适用性，比如当运输肉类等需要低温贮存的货物时，可以采用辐射制冷减少干耗；当运输厢内需要快速降温时，可以采用强制对流的制冷模式。
附图说明
图1为本蓄冷装置的立体结构示意图；
图2为本蓄冷装置的俯视图；
图3为图2中的A-A剖视图；
图4为图3中A部分的放大结构示意图；
图5为图3中B部分的放大结构示意图；
图6为本蓄冷装置的爆炸结构示意图；
图7为图6中C部分的放大结构示意图；
图8为本蓄冷装置去掉外部箱体之后的立体结构示意图；
图9为图8中D部分的放大结构示意图；
图10为图8中E部分的放大结构示意图；
图11为导向杆的立体结构示意图；
图12为第二滚轮组件的立体结构示意图；
图13为主箱体的立体结构示意图；
图14为图13中F部分的放大结构示意图；
图15为图13中G部分的放大结构示意图；
图16为图13中H部分的放大结构示意图。
图中：11-主箱体，111-边板，1111-螺柱，1112-第四避让孔，112-固定筒，12-盖板，121-第三避让孔，13-锁紧螺母，14-密封垫，141-第二避让孔，15-第一连接管，151-连接法兰，16-连接板，17-连接杆，18-第一凹陷部，
2-换热器，21-集流管，211-第二连接管，212-第二凹陷部，213-导向板，22-换热支管，
3-牵引管，31-法兰板，
4-锁紧螺套，41-压紧板，
51-第一滑轮，52-支撑板，
61-第二滑轮，62-第二支架，621-腹板，622-翼板，623-耳板，6231-挂孔，
7-拉簧，
8-导向杆，81-螺杆，82-驱动插槽。
具体实施方式
为了方便描述，现定义坐标系如图1所示，并以左右方向为横向，前后方向为纵向，上下方向为竖向。
如图1、图2和图3所示，一种重力式充冷的冷藏蓄冷装置包括一呈长方体结构的中空箱体，所述的箱体内设置有换热器2，所述的箱体内位于所述换热器2的外部填充有蓄冷剂，且所述蓄冷剂的密度随着温度的降低而增大。
作为一种具体实施方式，如图6所示，本实施例中所述的箱体包括一上侧开口的主箱体11和用于封闭所述主箱体11的盖板12。所述主箱体11的侧板的上端设置有水平向内侧延伸的边板111，所述的边板111上通过焊接的方式固定设置有垂直于所述的边板111向上延伸的螺柱1111，所述的盖板12上设置有与所述的螺柱1111一一对应的用于容纳所述螺柱1111的第一避让孔，所述螺柱1111的上端穿过所述的第一避让孔延伸至所述盖板12的上方。所述的螺柱1111上位于所述盖板12的上方设置有锁紧螺母13，且在所述锁紧螺母13的锁紧作用下，所述的盖板12被密封压紧在所述的主箱体11上。
优选的，所述的盖板12和主箱体11的边板111之间设置有密封垫14，且所述的密封垫14上设置有与所述的螺柱1111一一对应的用于容纳所述螺柱1111的第二避让孔141。
如图8所示，所述的换热器2包括两个沿前后方向布置的集流管21，且所述集流管21的前、后两端封闭。两个所述的集流管21之间设置有多个平行布置的换热支管22，且所述换热支管22的两端分别于所述的集流管21相连通。
优选的，所述换热支管22的直径为3mm-5mm，相邻两个换热支管22之间的间距为10mm-20mm。这样设计的原因在于，通常将直径小于6mm的管子称为微管，采用微管技术，由于采用换热支管22的管径小，其换热效率是常规管径的数倍，比起常规换热管，有效地缩减了充冷时间。
如图3和图8所示，所述箱体的左、右两侧分别设置有第一连接管15，所述第一连接管15的外端通过焊接的方式固定设置有连接法兰151。所述集流管21的中部设置有开口竖直朝向上方的第二连接管211。位于同一侧的第一连接管15和第二连接管211之间设置有牵引管3，所述牵引管3的一端与所述的第二连接管211密封连接，所述牵引管3的另一端穿过所述箱体的上侧壁后与所述的第一连接管15密封连接，所述箱体的上侧壁上设置有用于容纳所述牵引管3的第三避让孔121。优选的，所述的牵引管3采用不锈钢金属软管。
作为一种具体实施方式，如图4、图5、图9和图10所示，所述牵引管3的两端分别设置有呈环形的法兰板31，所述的牵引管3上位于每个法兰板31的内侧均设置有锁紧螺套4，所述的锁紧螺套4上位于所述法兰板31的内侧设置有沿径向向内侧延伸的压紧板41，所述的第一连接管15和第二连接管211上均设置有与所述锁紧螺套4的内螺纹相配合的外螺纹。如图5所示，所述牵引管3一端的锁紧螺套4与所述的第二连接管211螺纹连接，且在该锁紧螺套4的压紧板41的压紧作用下，所述牵引管3一端的法兰板31被压紧在所述第二连接管211的端面上，实现二者之间的密封连接。如图4所示，所述牵引管3另一端的锁紧螺套4与所述的第一连接管15螺纹连接，且在该锁紧螺套4的压紧板41的压紧作用下，所述牵引管3另一端的法兰板31被压紧在所述第一连接管15的端面上，实现二者之间的密封连接。
如图1和图3所示，所述箱体的上侧面的左、右两侧分别设置有第一滑轮51，且所述的牵引管3从上侧绕过所述的第一滑轮51，所述的第一滑轮51通过第一支架与所述箱体的上侧面固定连接。作为一种具体实施方式，如图9所示，本实施例中所述的第一支架包括两个对称布置的支撑板52，且两个所述的支撑板52分别位于所述第一滑轮51的前、后两侧。所述的支撑板52包括水平部和竖直部，且所述的水平布和竖直部共同形成L型结构。所述的水平部通过螺钉(图中未示出)与所述箱体的上侧面固定连接，所述的竖直部与所述第一滑轮51的转轴相连接。
如图3所示，位于同一侧的第一滑轮51和第一连接管15之间设置有第二滑轮61组件。如图9和图12所示，所述的第二滑轮61组件包括位于所述牵引管3上侧的第二滑轮61，所述的第二滑轮61上设置有第二支架62。所述的第二支架62包括位于所述牵引管3下层的腹板621，所述腹板621的前、后两侧分别设置有垂直于所述的腹板621向上延伸的翼板622，所述的腹板621和翼板622共同形成开口朝向上侧的U型结构。所述的第二滑轮61位于所述第二支架62的内部，且所述第二滑轮61的转轴的两端分别与所述的翼板622相连接。
如图3所示，所述第二滑轮61组件的下方设置有用于向下拉紧所述的第二滑轮61组件的拉簧7，所述拉簧7的上端与所述第二滑轮61组件的第二支架62相连接，所述拉簧7的下端与所述的箱体相连接。优选的，如图12所示，所述第二支架62的腹板621的下侧面上设置有耳板623，所述的耳板623上设置有挂孔6231，所述拉簧7的上端钩挂在所述耳板623的挂孔6231内。
进一步地，如图1所示，所述箱体的左、右两侧的中部分别设置有向内侧凹陷的第一凹陷部18，且所述的拉簧7和第二滑轮61组件均位于所述的第一凹陷部18内。
进一步地，由于所述的第一凹陷部18会在箱体的内部会形成凸起，为了提高换热效率，如图8所示，所述集流管21的中部设置有用于避让所述凸起的第二凹陷部212，且所述的第二凹陷部212向内侧凹陷(以两集流管21相对的一侧为内侧)。
这样设计的原因在于，通过设计第一凹陷部18，从而将拉簧7和第二滑轮61组件等部件隐藏在箱体的第一凹陷部18内，这样整个蓄冷装置整体仍然呈现为长方体结构，方便安装。在安装时，多个蓄冷装置可以布置的更加紧密，避免空间的浪费。
进一步地，如图4和图14所示，所述箱体的第一凹陷部18内固定设置有一连接板16，且所述连接板16的前、后两端分别通过焊接的方式与所述的箱体固定连接。所述的连接板16上设置有一安装孔，所述第一连接管15的内端(以靠近箱体的一端为内端)插入到所述的安装孔内，且所述第一连接管15的内端穿过所述的安装孔延伸至所述连接板16的内侧。所述的第一连接管15通过焊接的方式与所述的连接板16固定连接，所述第一连接管15的外端(以靠近箱体的一端为内端)通过焊接的方式固定设置有连接法兰151。
进一步地，如图3和图10所示，所述的第一凹陷部18内位于所述拉簧7的下方设置有连接杆17，且所述连接杆17的前、后两端分别通过焊接的方式与所述的箱体固定连接。所述拉簧7的下端钩挂在所述的连接杆17上。
进一步地，为了保证换热器2上升下降的平稳性，所述的箱体内位于所述换热器2的左、右两侧分别设置有至少两个导向杆8，所述换热器2的集流管21上设置有与所述的导向杆8一一对应的导向板213，所述的导向板213上设置有与对应的导向杆8相配合的导向孔。作为一种具体实施方式，本实施例中所述的箱体内位于所述换热器2的左、右两侧分别设置有两根导向杆8，且位于同一侧的两根导向杆8分别位于所述第一凹陷部18的前、后两侧。
进一步地，为了方便安装，如图11所示，所述导向杆8的下端设置有螺杆81，所述导向杆8的上端面上设置有呈正六边形结构的驱动插槽82。如图13、图15和图16所示，所述主箱体11的底面上设置有固定筒112，所述固定筒112的下端通过焊接的方式与所述主箱体11的底面固定连接，所述的固定筒112的内侧圆柱面上设置有与所述的螺杆81相配合的内螺纹。所述的边板111上设置有用于容纳所述导向杆8的第四避让孔1112，且如图7所示，当所述导向杆8下端的螺杆81固定安装到所述的固定筒112内时，所述导向杆8的上端面与所述边板111的上侧面平齐。
工作过程如下：
充冷时，此时在所述拉簧7的作用下换热器2在箱体的上部位置。换热器2的管内走低温载冷剂，通过与管外的蓄冷剂换热实现蓄冷剂的冻结。由于温度低的蓄冷剂密度大，因此经过换热后的温度较低的液态蓄冷剂会向下沉积，温度高的液态蓄冷剂会向上流动，这样便形成自然对流，提高充冷效率。随着蓄冷剂温度的降低，在快要临近冰点时，最先结冻的部位势必会在换热器2上，即会在换热器2表面最先形成固态的蓄冷剂。当换热器2周围开始冻结时，由于固态的蓄冷剂密度变大，因此换热器2会在重力的作用下水平下移，此时拉簧7被拉伸。换热器2下移会导致部分液态蓄冷剂被排挤到换热器2上部，即换热器2处于液态蓄冷剂的包围中，然后换热器2在新的位置继续冻结上、下方的蓄冷剂。随着换热器2上冻结的蓄冷剂越来越多，换热器2会逐步下移，直至所述箱体内的蓄冷剂全部冻结。
若所述的换热器2是固定在箱体的上部，根据上文的分析可知，在充冷的过程中会在换热器2表面最先形成固态的蓄冷剂，因此最终势必会导致换热器2极其上部的蓄冷剂被冻结为固态，而液态蓄冷剂全部位于换热器2的下方，这样只有向下传递的冷量能够将液态的蓄冷剂冻结成固定。与本方案相比，本方案中由于换热器2处于浮动状态，因此换热器2始终处于液态蓄冷剂包围的状态，这样向上和向下传递的冷量均能够用于液态蓄冷剂的冻结，因此冻结速度快，充冷效率高。
放冷时：(1)若采用风冷的方式，换热管内管内不走载冷剂，改成走空气，通过风机将运输车内的空气通入换热器2。空气与冻结的蓄冷剂进行换热，制取出冷风，此时贴近换热器2的部分蓄冷剂开始融化，变为液态的蓄冷剂。当附着在换热器2表层的固态蓄冷剂全部融化，所述的固态蓄冷剂形成一个内部空腔，且所述的换热器2可以在所述的内部空腔内自由移动时，在拉簧7的弹性恢复力的作用下，所述的换热器2会向上移动，直至压紧在所述固态蓄冷剂内部空腔的顶面上，并且随着放冷过程的进行，所述的换热器2会逐渐的上升，但是始终与固态的蓄冷剂接触，这样可以维持恒温(相变温度)，能够精准的控制运输箱体的内的温度，一直到蓄冷剂全部融化，完成一个循环。
(2)若采用辐射制冷，则贴近箱体的部分蓄冷剂开始融化，变为液态的蓄冷剂，与此同时附着在换热器2上的固态蓄冷剂的重量会逐渐降低，因此在拉簧7的弹性恢复力的作用下，所述的换热器2会带着附着在换热器2上的固定蓄冷剂逐渐上升，且在上升的过程中固态的蓄冷剂始终贴近所述箱体的上侧壁，直至蓄冷剂全部融化，完成一个循环，同样由于自然对流的作用，热流体会由于密度降低向上流动，冷流体向下流动，这样底部辐射板会形成一个相对稳定的辐射温度。
Claims (10)
1.一种重力式充冷的冷藏蓄冷装置，包括箱体，所述的箱体内设置有换热器，所述的箱体内位于所述换热器的外部填充有蓄冷剂，其特征在于：所述蓄冷剂的密度随着温度的降低而增大；
所述的换热器包括两个集流管，两个所述的集流管之间设置有多个平行布置的换热支管；
所述箱体外部的左、右两侧分别设置有第一连接管，所述的集流管上设置有第二连接管，位于同一侧的第一连接管和第二连接管通过牵引管相连；
所述箱体的上侧面的左、右两侧位于所述牵引管的下方设置有第一滑轮，位于同一侧的第一滑轮和第一连接管之间设置有用于向下压紧所述牵引管的第二滑轮；
所述的箱体和第二滑轮之间设置有用于向下拉紧所述的第二滑轮的拉簧。
2.根据权利要求1所述的一种重力式充冷的冷藏蓄冷装置，其特征在于：所述箱体的左、右两侧分别设置有向内侧凹陷的第一凹陷部。
3.根据权利要求2所述的一种重力式充冷的冷藏蓄冷装置，其特征在于：所述集流管的中部设置有用于容纳所述第一凹陷部的第二凹陷部。
4.根据权利要求2所述的一种重力式充冷的冷藏蓄冷装置，其特征在于：所述的第一连接管位于所述的第一凹陷部内，并通过连接板与所述的箱体固定连接，所述第一连接管的外端设置有连接法兰。
5.根据权利要求2所述的一种重力式充冷的冷藏蓄冷装置，其特征在于：所述的第二滑轮上设置有第二支架，所述的第二支架包括位于所述牵引管下层的腹板，所述腹板的前、后两侧分别设置有向上延伸的翼板，所述的第二滑轮位于两个所述的翼板之间，所述腹板的下侧面上设置有耳板，所述的耳板上设置有挂孔，所述拉簧的上端钩挂在所述耳板的挂孔内，所述的第一凹陷部内设置有连接杆，所述拉簧的下端钩挂在所述的连接杆上。
6.根据权利要求1所述的一种重力式充冷的冷藏蓄冷装置，其特征在于：所述的箱体内位于所述换热器的左、右两侧分别设置有至少两个导向杆，所述换热器的集流管上设置有与所述的导向杆一一对应的导向板，所述的导向板上设置有与对应的导向杆相配合的导向孔。
7.根据权利要求6所述的一种重力式充冷的冷藏蓄冷装置，其特征在于：所述的箱体包括一上侧开口的主箱体和用于封闭所述主箱体的盖板，所述主箱体的侧板的上端设置有水平向内侧延伸的边板，所述导向杆的下端设置有螺杆，所述导向杆的上端面上设置有驱动插槽，所述主箱体的底面上设置有与所述的螺杆相配合的固定筒，所述的边板上设置有用于容纳所述导向杆的第四避让孔。
8.根据权利要求7所述的一种重力式充冷的冷藏蓄冷装置，其特征在于：当所述导向杆下端的螺杆固定安装到所述的固定筒内时，所述导向杆的上端面与所述边板的上侧面平齐。
9.根据权利要求1所述的一种重力式充冷的冷藏蓄冷装置，其特征在于：所述换热支管的直径为3mm-5mm，相邻两个换热支管之间的间距为10mm-20mm。
10.根据权利要求1所述的一种重力式充冷的冷藏蓄冷装置，其特征在于：所述的第一滑轮通过第一支架与所述箱体的上侧面固定连接，所述的第一支架包括分别位于所述第一滑轮前、后两侧的支撑板，所述的支撑板包括水平部和竖直部，其中所述的水平部通过螺钉与所述箱体的上侧面固定连接。
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