CN115854614A - 一种二氧化碳工业热泵系统多节点温度控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种二氧化碳工业热泵系统多节点温度控制系统，包括温度检测设备，温度检测设备，在压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器的外壳上多点分布检测壳体温度，并检测热泵机壳表面温度；所述温度检测设备包括多个温度检测器；所述温度检测器包括温度传感器、隔热层和石蜡环；所述隔热层为圆柱体，底面中心向上带有一个盲孔，所述温度传感器固定在盲孔内；所述隔热层底面外圈带有向内凹的环形槽；石蜡环包括环形软囊，软囊填充石蜡；温度检测器检测的温度数值与其所在位置对应，温度信息发送至控制器，控制器形成指令发送至压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器。通过多点位检测设备外壳温度，能够提高对设备内部状态的精确度，进一步提高温控精确性。

Description

一种二氧化碳工业热泵系统多节点温度控制系统

技术领域

本发明涉及二氧化碳热泵内部介质流温控系统，具体涉及通过单一或多个环节设备外部温度信息，满足供热要求的同时，维护系统设备的稳定性。

背景技术

二氧化碳热泵通过压缩机形成高温高压的液体，进入到换热器内将热量传递给水，自身通过膨胀阀后在以低温气态吸收外界热量，再次进入到压缩机内，完成工作操做。

热泵工作时，内部介质流动经历了液态气态，高温低温，高压低压的三种转换。例如，高温高压的二氧化碳液体在换热器内与水进行热交换，热量传递的内部过程并不容易监控，一般是做水的入口和出口温度来监控。这样，设备整体的运行过程是根据最终温度需求来设定，缺乏对设备本身状态信息作为参考，此外，设备内部的介质流动状态，不同位置处的介质温度很难真实获得，如理论设计的过程，二氧化碳应该再设备或是管道的某一段温度应该达到X，液态和气态比例应该达到z:y，但实际工作时受限于外部环境和设备状态，会有波动和偏差，这对于热泵控制最终水温或是直接控制二氧化碳介质温度就非常困难。

例如，出水温度不达标，可以通过提高压缩机功率和减少水流进入或是提高换热时间等等，能够适用的手段很多，但如果进行选择和组合，并兼顾设备特性和能耗等综合因素，实现低能好，高效率就非常困难。

发明内容

本申请实施例通过提供一种二氧化碳热泵多点位温控系统，通过对热泵中单一或多环节的设备外部温度进行多点位监控，作为设备工作参数，评估设备内部运营状态，对最终供热过程做修正。

本申请实施例提供了一种二氧化碳工业热泵系统多节点温度控制系统，包括温度检测设备，温度检测设备，在压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器的外壳上多点分布检测壳体温度，并检测热泵机壳表面温度；

所述温度检测设备包括多个温度检测器；

所述温度检测器包括温度传感器、隔热层和石蜡环；

所述隔热层为圆柱体，底面中心向上带有一个盲孔，所述温度传感器固定在盲孔内；

所述隔热层底面外圈带有向内凹的环形槽；

石蜡环包括环形软囊，软囊填充石蜡；

环形软囊固定在所述隔热层底面外圈的环形槽内，环形软囊无外力初始状态下底面低于隔热层的底面，且环形软囊顶面与环形槽顶面之间留有间隙；

温度检测器检测的温度数值与其所在位置对应，温度信息发送至控制器，控制器形成指令发送至压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器。

进一步的，所述隔热层为气凝胶。

进一步的，所述石蜡中含有铁粉，体积比为5-10%。

进一步的，所述温度检测器还包括内挡风部和外挡风部；

所述内挡风部包括气囊和外皮；

所述气囊环绕隔热层，纵截面为两个对称的三角形或梯形，外皮贴附在气囊远离隔热层的斜面，外皮为一个圆台面，外皮由橡胶制成；

所述外挡风部由橡胶制成，整体呈圆台面形，外挡风部顶边内侧固定与隔热层的顶边外部密封固定连接，外挡风部套设在内挡风部外侧；外挡风部底边低于外皮底边。

进一步的，系统还包括定位组件，定位组件用于使温度检测器在设备外壳上移动；

所述定位组件包括壳体、柱形袋、定位块、挤压囊；

所述壳体为长条形，内部中空；壳体两端开口形成通气口；

所述柱形袋为圆柱形两端封闭的囊，且两端向内进入柱形袋内；所述温度检测器位于柱形袋内，且柱形袋两个伸入内部的封闭端始终抵触温度检测器；向一侧通气口进气，能够使封闭端推动温度检测器在壳体内移动；

所述壳体接触设备外壳的一面为导热硅胶制成，所述柱形袋临近设备外壳的一面也由导热硅胶制成。

进一步的，所述柱形袋内固定制成杆，制成杆端部转动固定滚轮，滚轮位于壳体端部，滚轮用于限制柱形囊两端之间的长度；所述滚轮在两端各有多个。

进一步的，所述定位组件能够多个组合，通气口密封对接。

进一步的，还包括移动组件，移动组件包括定位部和移动部；

所述定位部为环形带状结构，包括柔性带和弹性带；定位部用于压力束缚需要测温的设备外壳；所述柔性带和弹性带间隔设置；

所述移动部用于定位部在设备外壳上移动；移动部包括定位板、传动轮和履带；

所述定位板固定在定位部上，所述传动轮转动固定在定位板上，传动轮转动轴轴线与定位部的环形轴线方向垂直；单个定位板上有多个传动轮，传动轮上张拉履带；

一个定位部上均匀分布至少四个移动部，移动部上的传动轮由微型电机传动；

所述移动组件两个为一组，两个移动组件之间固定一个或多个定位组件。

进一步的，所述定位组件的两端带有定位块，定位块内带有电机传动的轮组，轮组能够在定位部的外侧上的凹槽内转动，并带动定位块绕定位部转动。

进一步的，所述定位组件还包括挤压囊，挤压囊两端与壳体两端对应且固定，挤压囊为条状，远离壳体的一侧固定一根拉带，拉带用于限制挤压囊膨胀。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：多点位检测设备外壳温度，用来与二氧化碳介质状态温度做比对，能够真实反映设备内部的反应状态，进而增加对设备内部介质状态的控制参数，也便于控制设备整体出口水温。

附图说明

图1热泵系统示意图；

图2 控制系统示意图；

图3 温度检测器剖面试图；

图4 贴附状态下的温度检测器；

图5 温度检测器底面视图；

图6 定位组件结构示意图；

图7 柱形袋结构示意图；

图8 图6中局部放大示意图；

图9 两个定位组件组合状态示意图；

图10 移动组件和定位组件配合结构示意图；

图11移动组件结构示意图；

图12 移动部结构示意图；

图13 第二种移动部结构示意图；

图14 移动部主体视图；

图15 定位组件带有定位块时与移动部结构配合示意图；

图16 定位块与定位部配合示意图；

图17 定位组件中挤压囊为充气状态示意图；

图18 定位组件中挤压囊充气挤压壳体使壳体贴附模拟壳的状态示意图。

压缩机100、冷凝器200、膨胀阀300、蒸发器400；

温度检测器500、温度传感器510、隔热层520、石蜡环530、内挡风部540、气囊541、外皮542、外挡风部550、弹性顶壳560；

定位组件600、壳体610、通气口611、柱形袋620、滚轮621；定位块630、挤压囊640；

移动组件700、定位部710、柔性带711、弹性带712、移动部720、定位板721、传动轮722、履带723；

模拟壳800。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例一

一种二氧化碳工业热泵系统多节点温度控制系统，包括温度检测设备，温度检测设备，在压缩机100、冷凝器200、膨胀阀300以及蒸发器400的外壳上多点分布检测壳体温度，并检测热泵机壳表面温度；

所述温度检测设备包括多个温度检测器500；

所述温度检测器500包括温度传感器510、隔热层520和石蜡环530；

所述隔热层520为圆柱体，底面中心向上带有一个盲孔，所述温度传感器510固定在盲孔内；

所述隔热层520底面外圈带有向内凹的环形槽；

石蜡环530包括环形软囊，软囊填充石蜡；所述石蜡中含有铁粉，体积比为5-10%。

环形软囊固定在所述隔热层520底面外圈的环形槽内，环形软囊无外力初始状态下底面低于隔热层520的底面，且环形软囊顶面与环形槽顶面之间留有间隙；

温度检测器500检测的温度数值与其所在位置对应，温度信息发送至控制器，控制器形成指令发送至压缩机100、冷凝器200、膨胀阀300以及蒸发器400。

使用时，温度检测器500固定在所需温度检测的位置，多点布置之后，将检测温度发送至控制器，控制器接收温度信息，结合出水温度和设备自身各点温度，现将设备调动至良好的工作状态，再完成热能供应需求，还是二者同步进行，这个可以根据实际设备生产或多模式选择进行调整，如图1-5所示。

之所以使用隔热层520和石蜡环530，原因在于，检测点均位于室外，如果仅仅是把温度传感器贴在设备外壳上，检测到的实际是室外温度，没有参考意义。隔热层520可以用气凝胶，形成绝热层，隔绝外部与检测点之间的温度传递。石蜡环530在安装温度检测器时先融化石蜡，使石蜡环紧贴检测设备外壳；石蜡环530的作用有二个，第一是形成密封环境，安装检测器时，现将石蜡融化，可以使囊贴附设备外壳，避免外部气流进入，干扰温度检测准确性；第二是形成外部和检测点之间的温度缓冲，石蜡环可以吸收设备内部温度与外部环境进行热交换，外部过热或过冷，在石蜡环吸收或放出热量缓冲外部温度对检测点处设备外壳的温度干扰，使检测点更真实的反应设备内部对外壳温度形成的影响，进而反应设备内部的多点位温度状态。

所述温度检测器500还包括内挡风部540和外挡风部550；

所述内挡风部540包括气囊541和外皮542；

所述气囊541环绕隔热层520，纵截面为两个对称的三角形或梯形，外皮542贴附在气囊541远离隔热层520的斜面，外皮542为一个圆台面，外皮由橡胶制成；

所述外挡风部550由橡胶制成，整体呈圆台面形，外挡风部550顶边内侧固定与隔热层520的顶边外部密封固定连接，外挡风部550套设在内挡风部540外侧；外挡风部550底边低于外皮底边。

内外挡风部的作用是进一步的提高密封效果，内外挡风部尤其是外挡风部更似吸盘，在内外挡风部之间形成负压，能够实现隔绝外部气流进入检测点位的作用，如图3-5所示。

使用时，传感器贴附在设备外壳上，并进行固定后，内外挡风部底边都会贴附设备外壳，挤压下内外挡风部之间会形成负压，如果能够吸附外壳最好，如果无法吸附，其本身弹性体也会尽可能减少气流进入。

实施例二

单点温度检测位置固定，对于液态或是气态介质的温度区域变化需要更多的温度检测器进行检测，提高了设备成本以及控制难度，因此对检测方式做进一步的改良，如图6-8所示。

系统还包括定位组件600，定位组件600用于使温度检测器500在设备外壳上移动；

所述定位组件600包括壳体610、柱形袋620、定位块630、挤压囊640；

所述壳体610为长条形，内部中空；壳体610两端开口形成通气口611；

所述柱形袋620为圆柱形两端封闭的囊，且两端向内进入柱形袋内；所述温度检测器500位于柱形袋620内，且柱形袋620的两个伸入内部的封闭端始终抵触温度检测器；向一侧通气口进气，能够使封闭端推动温度检测器500在壳体610内移动；

所述壳体610接触设备外壳的一面为导热硅胶制成，所述柱形袋620临近设备外壳的一面也由导热硅胶制成。

通过气泵向通孔口内充气或是抽气，能够使柱形囊形变，带动温度检测器移动。

所述柱形袋620内固定制成杆，制成杆端部转动固定滚轮621，滚轮621位于壳体610端部，滚轮621用于限制柱形囊620两端之间的长度；所述滚轮在两端各有多个。

加装滚轮621后，温度检测器的移动距离能够更精准的进行控制。

所述定位组件600能够多个组合，通气口密封对接。

实施例三

在实际检测时，对方形、圆柱形、锥形或是带有凸缘的外壳，想要进行全面的温度检测，非常困难，因此对设备作进一步的改良，如图10-13所示。

还包括移动组件700，移动组件700包括定位部710和移动部720；

所述定位部710为环形带状结构，包括柔性带711和弹性带712；定位部710用于压力束缚需要测温的设备外壳；所述柔性带711和弹性带712间隔设置；

所述移动部720用于定位部在设备外壳上移动；移动部720包括定位板721、传动轮722和履带723；

所述定位板721固定在定位部710上，所述传动轮722转动固定在定位板721上，传动轮722转动轴轴线与定位部的环形轴线方向垂直；单个定位板721上有多个传动轮722，传动轮722上张拉履带；

一个定位部710上均匀分布至少四个移动部720，移动部720上的传动轮722由微型电机传动；

所述移动组件700两个为一组，两个移动组件之间固定一个或多个定位组件600。

使用时，微型电机可以是有线的或是无线控制的均可。四个移动部720同步动作，上下移动，带着定位组件600移动，进而增加设备的温度检测点位。

所述定位组件600的两端带有定位块630，定位块630内带有电机传动的轮组，轮组能够在定位部710的外侧上的凹槽内转动，并带动定位块630绕定位部710转动。

如此，定位组件600能够环绕设备转动，进一步增加温度检测的覆盖面。

所述定位组件600还包括挤压囊640，挤压囊640两端与壳体两端对应且固定，挤压囊640为条状，远离壳体610的一侧固定一根拉带，拉带用于限制挤压囊640膨胀。

挤压囊640充气后能够使壳体610贴附需要检测温度的壳体表面，如图15-18所示。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明精神和原则内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种二氧化碳工业热泵系统多节点温度控制系统，包括温度检测设备，其特征在于，温度检测设备，在压缩机（100）、冷凝器（200）、膨胀阀（300）以及蒸发器（400）的外壳上多点分布检测壳体温度，并检测热泵机壳表面温度；

所述温度检测设备包括多个温度检测器（500）；

所述温度检测器（500）包括温度传感器（510）、隔热层（520）和石蜡环（530）；

所述隔热层（520）为圆柱体，底面中心向上带有一个盲孔，所述温度传感器（510）固定在盲孔内；

所述隔热层（520）底面外圈带有向内凹的环形槽；

石蜡环（530）包括环形软囊，软囊填充石蜡；

环形软囊固定在所述隔热层（520）底面外圈的环形槽内，环形软囊无外力初始状态下底面低于隔热层（520）的底面，且环形软囊顶面与环形槽顶面之间留有间隙；

温度检测器（500）检测的温度数值与其所在位置对应，温度信息发送至控制器，控制器形成指令发送至压缩机（100）、冷凝器（200）、膨胀阀（300）以及蒸发器（400）。

2.根据权利要求1所述的二氧化碳工业热泵系统多节点温度控制系统，其特征在于，所述隔热层为气凝胶。

3.根据权利要求1所述的二氧化碳工业热泵系统多节点温度控制系统，其特征在于，所述石蜡中含有铁粉，体积比为5-10%。

4.根据权利要求1所述的二氧化碳工业热泵系统多节点温度控制系统，其特征在于，所述温度检测器（500）还包括内挡风部（540）和外挡风部（550）；

所述内挡风部（540）包括气囊（541）和外皮（542）；

所述气囊（541）环绕隔热层（520），纵截面为两个对称的三角形或梯形，外皮（542）贴附在气囊（541）远离隔热层（520）的斜面，外皮（542）为一个圆台面，外皮由橡胶制成；

所述外挡风部（550）由橡胶制成，整体呈圆台面形，外挡风部（550）顶边内侧固定与隔热层（520）的顶边外部密封固定连接，外挡风部（550）套设在内挡风部（540）外侧；外挡风部（550）底边低于外皮底边。

5.根据权利要求1所述的二氧化碳工业热泵系统多节点温度控制系统，其特征在于，系统还包括定位组件（600），定位组件（600）用于使温度检测器（500）在设备外壳上移动；

所述定位组件（600）包括壳体（610）、柱形袋（620）、定位块（630）、挤压囊（640）；

所述壳体（610）为长条形，内部中空；壳体（610）两端开口形成通气口（611）；

所述柱形袋（620）为圆柱形两端封闭的囊，且两端向内进入柱形袋内；所述温度检测器（500）位于柱形袋（620）内，且柱形袋（620）两个伸入内部的封闭端始终抵触温度检测器；向一侧通气口进气，能够使封闭端推动温度检测器（500）在壳体（610）内移动；

所述壳体（610）接触设备外壳的一面为导热硅胶制成，所述柱形袋（620）临近设备外壳的一面也由导热硅胶制成。

6.根据权利要求5所述的二氧化碳工业热泵系统多节点温度控制系统，其特征在于，所述柱形袋（620）内固定制成杆，制成杆端部转动固定滚轮（621），滚轮（621）位于壳体（610）端部，滚轮（621）用于限制柱形囊（620）两端之间的长度；所述滚轮在两端各有多个。

7.根据权利要求6所述的二氧化碳工业热泵系统多节点温度控制系统，其特征在于，所述定位组件（600）能够多个组合，通气口密封对接。

8.根据权利要求6或7所述的二氧化碳工业热泵系统多节点温度控制系统，其特征在于，还包括移动组件（700），移动组件（700）包括定位部（710）和移动部（720）；

所述定位部（710）为环形带状结构，包括柔性带（711）和弹性带（712）；定位部（710）用于压力束缚需要测温的设备外壳；所述柔性带（711）和弹性带（712）间隔设置；

所述移动部（720）用于定位部在设备外壳上移动；移动部（720）包括定位板（721）、传动轮（722）和履带（723）；

所述定位板（721）固定在定位部（710）上，所述传动轮（722）转动固定在定位板（721）上，传动轮（722）转动轴轴线与定位部的环形轴线方向垂直；单个定位板（721）上有多个传动轮（722），传动轮（722）上张拉履带；

一个定位部（710）上均匀分布至少四个移动部（720），移动部（720）上的传动轮（722）由微型电机传动；

所述移动组件（700）两个为一组，两个移动组件之间固定一个或多个定位组件（600）。

9.根据权利要求8所述的二氧化碳工业热泵系统多节点温度控制系统，其特征在于，所述定位组件（600）的两端带有定位块（630），定位块（630）内带有电机传动的轮组，轮组能够在定位部（710）的外侧上的凹槽内转动，并带动定位块（630）绕定位部（710）转动。

10.根据权利要求8所述的二氧化碳工业热泵系统多节点温度控制系统，其特征在于，所述定位组件（600）还包括挤压囊（640），挤压囊（640）两端与壳体两端对应且固定，挤压囊（640）为条状，远离壳体（610）的一侧固定一根拉带，拉带用于限制挤压囊（640）膨胀。

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