CN204087017U - 无级温度控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种无级温度控制系统，包括循环泵、热态换热器、热媒传输管、冷态换热器、冷媒传输管、比例调节阀、供油总管、回油总管以及控温装置。热态换热器包括热媒进口、热媒出口、传热介质第一进口以及传热介质第一出口，传热介质第一进口与循环泵相连接。冷态换热器包括冷媒进口、冷媒出口、传热介质第二进口以及传热介质第二出口，传热介质第二进口与循环泵相连接。比例调节阀的两个进口端分别连接传热介质第一出口和传热介质第二出口，出口端连接供油总管的其中一端。供油总管另一端连接被控温设备的进口。回油总管连接被控温设备的出口以及循环泵。控温装置根据被控温设备的温度来控制比例调节阀的阀门开度。

Description

无级温度控制系统

技术领域

本实用新型涉及温度控制技术领域，且特别涉及一种无级温度控制系统。

背景技术

在人类的生活环境中，温度扮演着极其重要的角色。温度作为一个重要的物理量，是工业生产过程中最普遍、最重要的工艺参数之一。随着工业的不断发展，温度控制精度要求越来越严格，且所需的温度控制范围也越来越广泛。

在现有的温度控制系统中，普遍采用几种固定的传热介质。譬如，传热温度为-10摄氏度的冷冻盐水、传热温度为30摄氏度的冷却水以及传热温度为159摄氏度的蒸汽。传热物质的温度只能在特定的几个固定值上，温度可选性差，温度控制范围狭窄。

此外，在工业生产中，不同的反应阶段被控温设备所需要的温度不同。现有的温度控制系统中，为了实现不同温度的需求，在同一管道或设备内交替使用不同的传热介质。不同的传热介质间不仅会产生相互污染，同时对于管道以及设备而言，交替使用不同的传热介质也会加快管道以及设备的腐蚀以及老化的速率，从而大大降低了温度控制系统的使用寿命。

且进一步的，现有的温度控制系统中，升温以及降温的速率是通过控制通过管道或设备的传热介质的流量来控制的。温度控制系统内传热介质的流量不稳定会给管道或设备造成压力冲击，严重影响管道或设备的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型为了克服现有技术的不足，提供一种无级温度控制系统，该系统可实现输出或吸收被控温设备的热能无级可调，稳定并且可控。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种无级温度控制系统，包括循环泵、热态换热器、热媒传输管、冷态换热器、冷媒传输管、比例调节阀、供油总管、回油总管以及控温装置。热态换热器包括热媒进口、热媒出口、传热介质第一进口以及传热介质第一出口，传热介质第一进口与循环泵相连接。热媒传输管连接热媒进口和热媒出口。冷态换热器包括冷媒进口、冷媒出口、传热介质第二进口以及传热介质第二出口，传热介质第二进口与循环泵相连接。冷媒传输管连接冷媒进口和冷媒出口。比例调节阀的两个进口端分别连接传热介质第一出口和传热介质第二出口，出口端连接供油总管的其中一端。供油总管另一端连接被控温设备的进口，为被控温设备传输传热介质。回油总管连接被控温设备的出口以及循环泵。控温装置包括检测被控温设备温度值的温度传感器和控制器，控制器电性连接比例调节阀，控制器根据温度传感器所采集到的温度信号来控制比例调节阀的阀门开度。

于本实用新型一实施例中，与热媒进口相连接的热媒传输管上设置有调节热媒流量的热媒调节阀，且热媒调节阀电性连接控制器。

于本实用新型一实施例中，与冷媒进口相连接的冷媒传输管上设置有调节冷媒流量的冷媒调节阀，且冷媒调节阀电性连接控制器。

于本实用新型一实施例中，热媒调节阀的两端和冷媒调节阀的两端均分别设置有旁通阀。

于本实用新型一实施例中，无级温度控制系统还包括膨胀罐，膨胀罐与回油总管相连接。

于本实用新型一实施例中，膨胀罐上设置有钢质压力表。

于本实用新型一实施例中，传热介质第一出口、传热介质第二出口以及比例调节阀的出口端上均设置有温度计量表。

于本实用新型一实施例中，循环泵与热态换热器和冷态换热器的连接管路上设置有止回阀。

综上所述，本实用新型提供的无级温度控制系统与现有的温度控制系统相比，具有以下优点：

通过控制比例调节阀来分配由传热介质第一出口和传热介质第二出口输出的两路热量不同的传热介质的流量来达到控制被控温设备的温度值。当比例调节阀的阀门开度偏向传热介质第一出口，输出至被控温设备的传热介质热量增加，被控温设备升温。相应的，当比例调节阀的阀门开度偏向传热介质第二出口，输出的低热量的传热介质流量增加，该低热量传热介质快速吸收被控温设备的热量，实现被控温设备的冷却。由于比例调节阀的阀门开度是连续可调，因此被控温设备的加热温度以及冷却温度均是连续可调，实现无级调温。用户可以通过控制比例调节阀的开度来达到任意需要的温度，调温速度快，控温灵敏，可瞬间从高温切换到低温。

进一步的，在本无级温度控制系统中，供油总管和回油总管中只有一种传热介质，避免了传统多传热介质共用一条管路，不仅传热介质间相互污染，同时也会对管道以及设备造成严重腐蚀以及老化的问题，大大提高了管道以及设备的使用寿命。

此外，且由于比例调节阀的输出流量恒定，因此整个控制系统内传热介质的流量是恒定的，系统内各硬件不会受突变的压力冲击，便于硬件保养。

为让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1所示为本实用新型一实施例提供的无级温度控制系统的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例提供的无级温度控制系统包括循环泵1、热态换热器2、热媒传输管3、冷态换热器4、冷媒传输管5、比例调节阀6、供油总管7、回油总管8以及控温装置9。热态换热器2包括热媒进口201、热媒出口202、传热介质第一进口203以及传热介质第一出口204，传热介质第一进口203与循环泵1相连接。热媒传输管3连接热媒进口201和热媒出口202。冷态换热器4包括冷媒进口401、冷媒出口402、传热介质第二进口403以及传热介质第二出口404。传热介质第二进口403与循环泵1相连接。冷媒传输管5连接冷媒进口401和冷媒出口402。

比例调节阀6的两个进口端分别连接传热介质第一出口204和传热介质第二出口404，出口端连接供油总管7的其中一端。供油总管7另一端连接被控温设备100的进口，为被控温设备100传输传热介质。回油总管8连接被控温设备100的出口以及循环泵1。控温装置9包括检测被控温设备温度值的温度传感器901和控制器902。控制器902电性连接比例调节阀6，控制器902根据温度传感器901所采集到的温度信号来控制比例调节阀6的阀门开度。

具体的工作原理：当需要对被控温设备100进行加热时，热媒经热媒传输管3进入热态换热器2。同时，循环泵1将传热介质经传热介质第一进口203和传热介质第二进口403分别输入至热态换热器2和冷态换热器4内。热媒对传热介质进行加热。而为了节能，此时冷媒传输管5内不通冷媒，让通过冷态换热器4内的传输介质保持常温状态。调节比例调节阀6的阀门开度，使得比例调节阀6的阀门偏向传热介质第一出口204，使得加热后的传热介质的流量大于常温状态下的传热介质的流量。加热后的传热介质经供油总管7流入被控温设备100。将热量传递给被控温设备100后，传热介质在循环泵1的作用下经回油总管8重新流入热态换热器2和冷态换热器4中。

随着比例调节阀6的阀门逐渐偏向传热介质第一出口204，比例调节阀6输出的传热介质的热量越高，被控温设备100升温越快，且加热后所得的温度值也越高。由于比例调节阀6是连续可调的，因此本温度控制系统可以实现连续调节被控温设备100的温度，实现无级调温。

相同的，当被控温设备需要降温时，热媒传输管3内停止输送热媒，而冷媒传输管5内输入冷媒，冷媒对通过冷态换热器4的传热介质进行冷却，降低传热介质的热量。根据被控温设备100所需的冷却温度值，调节比例调节阀6的阀门的开度，增大冷却后的传热介质的流量。被控温设备100所需的冷却温度值越低，比例调节阀6输出的冷却后的传热介质的流量越大。但由于比例调节阀6的输出流量是恒定的，尽管冷却后的传热介质的流量变大了，但系统中总的流量值在任何时候均保持恒定。

且由于在本无级温度控制系统中，传热介质只有一种，传热介质的温度只需通过控制比例调节阀6的开度即可实现。用户无需花费大量的时间来更换具有不同温度的传热介质，不仅控温灵敏，被控温设备100可瞬间从高温切换到低温，且操作方便、迅速。

由于温度的控制具有滞后性，在本实施例中，通过控温装置9中的温度传感器901实时采集被控温设备的温度信号。控制器902根据该温度信号来自动调节比例调节阀6的阀门开度。譬如，当被控温设备100的温度与目标温度相差很大时，控制器902控制比例调节阀6，使得阀门开度几乎全部偏向热态换热器2或冷态换热器4。而当被控温设备100的温度与目标温度相差较小时，比例调节阀6的阀门逐渐往中间偏移。根据被控温设备100的不同温度来自动调节比例调节阀6的开度，温度调节精度高，温控精度可达±0.5摄氏度～±3摄氏度。

于本实施例中，比例调节阀6为三通调节阀，传热介质为导热油。然而，本实用新型对此不作任何限定。

在不同的应用场合，被控温设备100所需的温度不同，有些被控温设备100需要很高的加热温度和/或很低的冷却温度。于本实施例中，为了进一步满足该类设备的需求，在与热媒进口201相连接的热媒传输管3上设置有调节热媒流量的热媒调节阀10，且热媒调节阀10电性连接控制器902。相应的，在与冷媒进口402相连接的冷媒传输管5上设置有调节冷媒流量的冷媒调节阀11，且冷媒调节阀11电性连接控制器902。

热媒调节阀10可调节通过热媒传输管3的热媒流量。热媒流量增加，热媒所含的热量也增加，相应的传递给传热介质的热量也越高，传热介质输出至被控温设备100的热量也越高，被控温设备100升温速度越快，升温温度值越高。 

相同的，通过调节冷媒调节阀11，增加冷媒的流量来进一步降低传热介质的热量。传热介质的热量越低，其与被控温设备100的热量交换越大，且交换速度也越快。

通过设置热媒调节阀10和冷媒调节阀11，通过控制热媒或冷媒的流量来进一步扩大温度控制范围。于本实施例中，无级控温范围可达到-15摄氏度～200摄氏度。本温度控制系统中，控温装置9通过检测被控温设备100的温度来自动调节比例调节阀6、热媒调节阀10以及冷媒调节阀11的阀门开度，即可实现精确的温度控制，且任一时刻传热介质的流量始终保持恒定。与传统的通过控制调节阀或工作泵的开度来调节传热介质的流量来改变被控温设备100的温度方法相比，无需施加外阻力来增大或减小调节阀或工作泵的开度，且由于传热介质的流量始终恒定，管道和设备不会受突变压力的冲击，大大提高了管道和设备的使用寿命。 

于本实施例中，为便于热媒调节阀10以及冷媒调节阀11的更换以及维修。热媒调节阀10的两端和冷媒调节阀11的两端均分别设置有旁通阀12。

由于传热介质在升温或降温过程，传热介质的体积会发生变化。譬如在升温过程中，传热介质体积增加，相应的对管道和设备的受到压力也会增加。为防止传热介质在温度变化过程中对管道和设备产生过大的压力冲击，于本实施例中，无级温度控制系统还包括与回油总管8相连接的膨胀罐13。膨胀罐13接收和补给系统中因温度变化引起的膨胀或收缩的传热介质量，稳定系统压力。且进一步的，膨胀罐13上还设置有检测膨胀罐13压力的钢质压力表14，且该钢质压力表14与控制器902相连接，一旦膨胀罐13压力超标，控制器902可以通过报警器输出报警信号。

为更好的监测传热介质的温度值，传热介质第一出口204、传热介质第二出口404以及比例调节阀6的出口端上均设置有温度计量表14。进一步的，在回油总管8上也设置有温度计量表14。

于本实施例中，为了防止热态换热器2和冷态换热器4内的传热介质倒流回循环泵1内，在循环泵1与热态换热器2和冷态换热器4的连接管路上设置有止回阀15。

于本实施例中，为防止循环泵1的泵体在与管道相连接处承受过大的力或力矩，设置于循环泵1与管道间采用软连接。

综上所述，通过控制比例调节阀6来分配由传热介质第一出口204和传热介质第二出口404输出的两路热量不同的传热介质的流量来达到控制被控温设备100的温度值。当比例调节阀6的阀门开度偏向传热介质第一出口204，输出至被控温设备100的传热介质热量增加，被控温设备100升温。相应的，当比例调节阀6的阀门开度偏向传热介质第二出口404，输出的低热量的传热介质流量增加，该低热量传热介质快速吸收被控温设备100的热量，实现被控温设备100的冷却。由于比例调节阀6的阀门开度是连续可调，因此被控温设备100的加热温度以及冷却温度均是连续可调，实现无级调温。用户可以通过控制比例调节阀6的开度来达到任意需要的温度，调温速度快，控温灵敏，可瞬间从高温切换到低温。

进一步的，在本无级温度控制系统中，供油总管7和回油总管8中只有一种传热介质，避免了传统多种传热介质共用一条管路，不仅传热介质间相互污染，同时也会对管道和设备造成严重腐蚀以及老化的问题，大大提高了管道和设备的使用寿命。

此外，且由于比例调节阀6的输出流量恒定，因此整个控制系统内传热介质的流量是恒定的，系统内各硬件不会受突变的压力冲击，便于硬件保养。

虽然本实用新型已由较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟知此技艺者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本实用新型的保护范围当视权利要求书所要求保护的范围为准。

Claims (8)

1.一种无级温度控制系统，其特征在于，通过快速改变单一传热介质的温度来实现被控温设备温度的控制，包括：

循环泵；

热态换热器，包括热媒进口、热媒出口、传热介质第一进口以及传热介质第一出口，所述传热介质第一进口与所述循环泵相连接；

热媒传输管，连接所述热媒进口和热媒出口；

冷态换热器，包括冷媒进口、冷媒出口、传热介质第二进口以及传热介质第二出口，所述传热介质第二进口与所述循环泵相连接；

冷媒传输管，连接所述冷媒进口和冷媒出口；

比例调节阀，两个进口端分别连接所述传热介质第一出口和传热介质第二出口，出口端连接供油总管的其中一端；

供油总管，另一端连接所述被控温设备的进口，为所述被控温设备传输传热介质；

回油总管，连接所述被控温设备的出口以及所述循环泵；

控温装置，包括检测被控温设备温度值的温度传感器和控制器，所述控制器电性连接所述比例调节阀，所述控制器根据所述温度传感器所采集到的温度信号来控制比例调节阀的阀门开度。

2.根据权利要求1所述的无级温度控制系统，其特征在于，与所述热媒进口相连接的热媒传输管上设置有调节热媒流量的热媒调节阀，且所述热媒调节阀电性连接所述控制器。

3.根据权利要求1或2所述的无级温度控制系统，其特征在于，与所述冷媒进口相连接的冷媒传输管上设置有调节冷媒流量的冷媒调节阀，且所述冷媒调节阀电性连接所述控制器。

4.根据权利要求3所述的无级温度控制系统，其特征在于，所述热媒调节阀的两端和冷媒调节阀的两端均分别设置有旁通阀。

5.根据权利要求1所述的无级温度控制系统，其特征在于，所述无级温度控制系统还包括膨胀罐，所述膨胀罐与所述回油总管相连接。

6.根据权利要求5所述的无级温度控制系统，其特征在于，所述膨胀罐上设置有钢质压力表。

7.根据权利要求1所述的无级温度控制系统，其特征在于，所述传热介质第一出口、传热介质第二出口以及比例调节阀的出口端上均设置有温度计量表。

8.根据权利要求1所述的无级温度控制系统，其特征在于，所述循环泵与热态换热器和冷态换热器的连接管路上设置有止回阀。