CN214666218U - 一种用于太阳能制氢的换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于太阳能制氢的换热器，包括主体、设在主体内腔中的换热管、套在换热管外侧的外套管、设在主体内腔中的压力自调机构和自动破冰机构，所述主体顶壁的两侧均设有穿过主体且分别与换热管和外套管连接的第一进液管和第二进液管，所述压力自调机构包括分别安装在换热管和外套管上的压力变送器、安装在主体内腔中的控制器、分别卡接在两个泄压口的第一挤压塞和第二挤压塞、分别与第一挤压塞和第二挤压塞顶端同轴焊接的两个第一螺杆以及驱动第一挤压塞和第二挤压塞升降的第一驱动机构。该用于太阳能制氢的换热器，实现自动平衡换热管和换热管内的气压，当气压平衡后两个挤压塞回归原位，避免换热受到影响。

Description

一种用于太阳能制氢的换热器

技术领域

本实用新型属于太阳能制氢技术领域，具体涉及一种用于太阳能制氢的换热器。

背景技术

太阳能制氢是利用太阳能生产氢气的系统，有光分解制氢，太阳能发电和电解水组合制氢系统，太阳能制氢是近30～40年才发展起来的。到目前为止，对太阳能制氢的研究主要集中在：热化学法制氢、光电化学分解法制氢、光催化法制氢、人工光合作用制氢和生物制氢等技术。

现有技术中公开了公开号为CN110617723A的一种用于太阳能制氢的换热器，包括外壳体、顶仓、固定板、连接管、吊环、绑扎环、第一流体进口管、第二流体进口管...实现了“通过两流体的热量差异进行热交换，再通过第一流体出口管和第二流体出口管排出，保温棉层的设置起到保温效果，固定架对换热管进行固定，保证结构稳定，方便换热器工作”的技术效果，但目前的太阳能制氢用的换热器大多不能在室外露天环境下适应各种突发状况，例如温度处于零下时换热管和外套管内结冰导致的爆裂损坏、换热管和外套管内气压异常升高或降低时导致的气压不平衡，进而导致换热受到影响。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于太阳能制氢的换热器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种用于太阳能制氢的换热器，包括主体、设在主体内腔中的换热管、套在换热管外侧的外套管、设在主体内腔中的压力自调机构和自动破冰机构，所述主体顶壁的两侧均设有穿过主体且分别与换热管和外套管连接的第一进液管和第二进液管，所述换热管和外套管上均开有泄压口，所述压力自调机构包括分别安装在换热管和外套管上的压力变送器、安装在主体内腔中的控制器、分别卡接在两个泄压口的第一挤压塞和第二挤压塞、分别与第一挤压塞和第二挤压塞顶端同轴焊接的两个第一螺杆以及驱动第一挤压塞和第二挤压塞升降的第一驱动机构，所述第一驱动机构包括焊接在主体内腔顶壁的第一电机、与第一电机机轴同轴固定连接的主动带轴和两个分布在主动带轴两边的链条，所述第一电机和两个压力变送器均与控制器电性连接，所述主体内腔的顶壁焊接有呈U形的立支架，且两个所述链条分别穿过立支架的两边；

所述自动破冰机构包括固定在立支架底壁中心的第二电机、一体化安装在外套管顶壁的凸出管和设在凸出管内腔中的破冰组件。

优选的，所述主体内部中空设有真空层，并在真空层内壁固定粘接有石棉框；

所述主体内腔底部的两侧设有分别与换热管和外套管连接的第一出液管和第二出液管，所述第一进液管、第二进液管、第一出液管和第二出液管均不与石棉框相接触，所述第一出液管和第二出液管分别穿过主体两侧壁。

优选的，所述主动带轴上同轴焊接有两个主链轮，两个所述主链轮通过两个链条分别与同轴焊接在两个第一螺杆上的从链轮连接。

优选的，所述主动带轴底端与立支架转动连接，两个所述第一螺杆顶端均与主体内腔的顶壁转动连接。

优选的，所述破冰组件包括升降台板和多个沿水平方向等间距焊接在升降台板底壁的破碎锥，所述第二电机机轴同轴固定连接有穿过凸出管并伸入凸出管内腔中的第二螺杆，所述升降台板螺纹套在第二螺杆上。

优选的，所述第二螺杆底端与凸出管内腔的底壁转动连接，所述凸出管底壁开有分别与多个破碎锥配合穿过的穿透槽。

本实用新型的技术效果和优点：该用于太阳能制氢的换热器，当换热管或外套管内部气压异常增大或减小时，压力变送器传输电信号至控制器，由控制器驱动第一电机工作带动两个主链轮转动，利用两个链条带动两个从链轮转动，使两个第一螺杆转动带动两个挤压塞分别从换热管和外套管中取出，此时两个泄压口被打开，实现自动平衡换热管和换热管内的气压，当气压平衡后两个挤压塞回归原位，从而在换热管和外套管内气压异常时自动平衡，避免换热受到影响；

通过驱动第二电机工作带动第二螺杆转动，带动升降台板下降并使多个破碎锥穿入换热管内，重复上述操作即可将换热管内的冰块逐步破碎，并随着后续液体的流动带动热量的传递而使冰块迅速融化，避免换热管和外套管因温度过低结冰而爆裂损坏；

以上两种保护换热管和外套管的方式在不同的情况下起到保护作用，使换热器在室外露天环境中长期工作也不会轻易损坏，使换热器适应突发情况，使整个太阳能制氢的流程更稳定，对于整个换热器领域都有着突出性改进。

附图说明

图1为本实用新型的竖直剖视图；

图2为本实用新型的图1中A处结构的放大示意图；

图3为本实用新型的图1中B处结构的放大示意图；

图4为本实用新型的换热管的竖直剖视图；

图5为本实用新型的整体结构示意图；

图6为本实用新型的电路原理图。

图中：1、主体；2、第一进液管；3、第二进液管；4、第一出液管；5、第二出液管；6、凸出管；7、真空层；8、石棉框；9、第一电机；10、主动带轴；11、立支架；12、主链轮；13、链条；14、从链轮；15、第一螺杆；16、第一挤压塞；17、第二挤压塞；18、压力变送器；19、换热管；20、外套管；21、第二电机；22、第二螺杆；23、升降台板；24、破碎锥。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供了如图1-6所示的一种用于太阳能制氢的换热器，包括主体1、设在主体1内腔中的换热管19、套在换热管19外侧的外套管20、设在主体1内腔中的压力自调机构和自动破冰机构，所述主体1顶壁的两侧均设有穿过主体1且分别与换热管19和外套管20连接的第一进液管2和第二进液管3，所述换热管19和外套管20上均开有泄压口，所述压力自调机构包括分别安装在换热管19和外套管20上的压力变送器18、安装在主体1内腔中的控制器、分别卡接在两个泄压口的第一挤压塞16和第二挤压塞17、分别与第一挤压塞16和第二挤压塞17顶端同轴焊接的两个第一螺杆15以及驱动第一挤压塞16和第二挤压塞17升降的第一驱动机构，所述第一驱动机构包括焊接在主体1内腔顶壁的第一电机9、与第一电机9机轴同轴固定连接的主动带轴10和两个分布在主动带轴10两边的链条13，所述第一电机9和两个压力变送器18均与控制器电性连接，所述主体1内腔的顶壁焊接有呈U形的立支架11，且两个所述链条13分别穿过立支架11的两边；

所述自动破冰机构包括固定在立支架11底壁中心的第二电机21、一体化安装在外套管20顶壁的凸出管6和设在凸出管6内腔中的破冰组件。

具体的，所述主体1内部中空设有真空层7，并在真空层7内壁固定粘接有石棉框8，设置的真空层7和石棉框8均可以起到隔离热量、减少热量流失的作用；

所述主体1内腔底部的两侧设有分别与换热管19和外套管20连接的第一出液管4和第二出液管5，所述第一进液管2、第二进液管3、第一出液管4和第二出液管5均不与石棉框8相接触，所述第一出液管4和第二出液管5分别穿过主体1两侧壁。

具体的，所述主动带轴10上同轴焊接有两个主链轮12，两个所述主链轮12通过两个链条13分别与同轴焊接在两个第一螺杆15上的从链轮14连接。

具体的，所述主动带轴10底端与立支架11转动连接，两个所述第一螺杆15顶端均与主体1内腔的顶壁转动连接。

具体的，所述破冰组件包括升降台板23和多个沿水平方向等间距焊接在升降台板23底壁的破碎锥24，所述第二电机21机轴同轴固定连接有穿过凸出管6并伸入凸出管6内腔中的第二螺杆22，所述升降台板23螺纹套在第二螺杆22上。

具体的，所述第二螺杆22底端与凸出管6内腔的底壁转动连接，所述凸出管6底壁开有分别与多个破碎锥24配合穿过的穿透槽，当升降台板23上升至最高处时，多个破碎锥24均处于凸出管6内腔中。

工作原理，该用于太阳能制氢的换热器，在使用时，首先将需要换热的两种液体分别加入第一进液管2和第二进液管3，两种液体流过换热管19和外套管20后进行热量交换，最终分别从第一出液管4和第二出液管5排出(该换热器工作原理与现有技术中的换热器原理相似)；

当两个(或其中一个)压力变送器18检测到换热管19或外套管20内气压(因液体温度变化过大等原因)异常(过高或过低)时，压力变送器18(型号可选SG-YL-01)传输电信号至控制器(可安装在主体1内腔的顶壁或其他合适位置，其型号可选S7-200)，控制器驱动第一电机9工作带动主动带轴10转动，使两个主链轮12带动两个链条13转动，使两个从链轮14随之带动两个第一螺杆15转动，从而将第一挤压塞16和第二挤压塞17分别从换热管19和外套管20中取出，通过换热管19和外套挂20上的两个泄压口可平衡气压，当气压平衡后，第一电机9反转带动第一挤压塞16和第二挤压塞17重新封闭两个泄压口；

当换热管19内结冰时，驱动第二电机21工作带动第二螺杆22转动，使第二螺杆22转动时带动升降台板23和多个破碎锥24下降，从而利用多个破碎锥24破碎冰块，重复上述破碎操作即可使冰块迅速破碎，之后在换热管19内通入含有一定热量的液体，即可使外套管20内冰块随之融化。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于太阳能制氢的换热器，包括主体(1)、设在主体(1)内腔中的换热管(19)、套在换热管(19)外侧的外套管(20)、设在主体(1)内腔中的压力自调机构和自动破冰机构，所述主体(1)顶壁的两侧均设有穿过主体(1)且分别与换热管(19)和外套管(20)连接的第一进液管(2)和第二进液管(3)，其特征在于：所述换热管(19)和外套管(20)上均开有泄压口，所述压力自调机构包括分别安装在换热管(19)和外套管(20)上的压力变送器(18)、安装在主体(1)内腔中的控制器、分别卡接在两个泄压口的第一挤压塞(16)和第二挤压塞(17)、分别与第一挤压塞(16)和第二挤压塞(17)顶端同轴焊接的两个第一螺杆(15)以及驱动第一挤压塞(16)和第二挤压塞(17)升降的第一驱动机构，所述第一驱动机构包括焊接在主体(1)内腔顶壁的第一电机(9)、与第一电机(9)机轴同轴固定连接的主动带轴(10)和两个分布在主动带轴(10)两边的链条(13)，所述第一电机(9)和两个压力变送器(18)均与控制器电性连接，所述主体(1)内腔的顶壁焊接有呈U形的立支架(11)，且两个所述链条(13)分别穿过立支架(11)的两边；

所述自动破冰机构包括固定在立支架(11)底壁中心的第二电机(21)、一体化安装在外套管(20)顶壁的凸出管(6)和设在凸出管(6)内腔中的破冰组件。

2.根据权利要求1所述的一种用于太阳能制氢的换热器，其特征在于：所述主体(1)内部中空设有真空层(7)，并在真空层(7)内壁固定粘接有石棉框(8)；

所述主体(1)内腔底部的两侧设有分别与换热管(19)和外套管(20)连接的第一出液管(4)和第二出液管(5)，所述第一进液管(2)、第二进液管(3)、第一出液管(4)和第二出液管(5)均不与石棉框(8)相接触，所述第一出液管(4)和第二出液管(5)分别穿过主体(1)两侧壁。

3.根据权利要求1所述的一种用于太阳能制氢的换热器，其特征在于：所述主动带轴(10)上同轴焊接有两个主链轮(12)，两个所述主链轮(12)通过两个链条(13)分别与同轴焊接在两个第一螺杆(15)上的从链轮(14)连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于太阳能制氢的换热器，其特征在于：所述主动带轴(10)底端与立支架(11)转动连接，两个所述第一螺杆(15)顶端均与主体(1)内腔的顶壁转动连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于太阳能制氢的换热器，其特征在于：所述破冰组件包括升降台板(23)和多个沿水平方向等间距焊接在升降台板(23)底壁的破碎锥(24)，所述第二电机(21)机轴同轴固定连接有穿过凸出管(6)并伸入凸出管(6)内腔中的第二螺杆(22)，所述升降台板(23)螺纹套在第二螺杆(22)上。

6.根据权利要求5所述的一种用于太阳能制氢的换热器，其特征在于：所述第二螺杆(22)底端与凸出管(6)内腔的底壁转动连接，所述凸出管(6)底壁开有分别与多个破碎锥(24)配合穿过的穿透槽。

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