CN220931854U - 一种热缓冲装置、控温系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热缓冲装置，用于缓冲降低流体温度波动，包括热缓冲腔体，其特征在于，所述热缓冲腔体内设置有具有流体减振结构的腔体管道，所述流体减振结构包括膨胀通道结构和/或共振通道结构。在该热缓冲装置中，在热缓冲腔体内设置有具有流体减振结构的腔体管道，通过流体减振结构降低了控温端流出流体的振动动量，进而有效地避免流体振动动量在不可控制的状态下转化为热量，进而有效地提高了流体控温精度，降低了温度波动范围。综上所述，该热缓冲装置能够有效地改善控温系统工作端中流体温度波动范围较大的问题。本实用新型还公开了一种控温系统，同样在控温端和工作端之间设置有上述流体减振结构，以改善工作端温度波动的问题。

Description

一种热缓冲装置、控温系统

技术领域

本实用新型涉及控温技术领域，更具体地说，涉及一种热缓冲装置、控温系统。

背景技术

现在一种常见的精准控温系统，主要包括依次连通的工作端、换热端、控温端，换热流体在工作端正向换热之后，然后流动到换热端，在换热端反向换热，然后在控温端进一步精准控温。精准控温之后再次流到工作端，再次进行正向换热。

一种具体情况来说，换热流体采用水，正向换热主要是吸热，而反向换热主要是放热，因为放热量很难控制，一般是进行充分放热，在充分放热之后，再进行吸热，通过控制热量补给，可以控制水的温度，进而起到精准控温的效果。

在实际应用中，因为控温端的加热并非是平稳或一成不变的，这会导致流体在流动方向各段温度存在不一致。为此会在温控端与工作端之间增加热缓冲器，进而可以控制温度波动。但是因为流体各段温度不一样，所以在流动中会逐渐形成湍流，形成内部波动。当然内部波动形成的一部分原因还可能是循环泵等加速流体流动的泵体泵送流体。

经过实用新型人长期实践发现，这种波动携带的动能常常会在一些情况下转化为热量，如与一些摩擦力比较大的内壁碰撞摩擦产生的摩擦热，又如撞击管体，管体振动产生热量，进而影响内部流体温度，导致进入到工作端的流体温度出现变化，形成较大的浮动，进而不符合最终控温的精度要求。

综上所述，如何有效地解决精准控温系统的工作端温度波动比较大的问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的第一个目的在于提供一种热缓冲装置，该控温系统可以有效地改善精准控温系统的工作端温度波动比较大的问题；本实用新型的第二个目的在于提供一种控温系统。

为了达到上述第一个目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种热缓冲装置，用于缓冲降低流体温度波动，包括热缓冲腔体，其特征在于，所述热缓冲腔体内设置有具有流体减振结构的腔体管道，所述流体减振结构包括膨胀通道结构和/或共振通道结构。

在该热缓冲装置中，在应用于控温装置时，流体流经具有流体减振结构的腔体管道，经过流体减振结构减振，以降低流体不必要的动量，以使得流体平稳流动，此时若进入到工作端的流体温度大小不符合要求时，可以通过温控端控制，直到进入到工作端的流体温度大小符合要求。在该热缓冲装置中，在热缓冲腔体内设置有具有流体减振结构的腔体管道，通过流体减振结构降低了控温端流出流体的振动动量，进而有效地避免流体振动动量在不可控制的状态下转化为热量，进而有效地提高了流体控温精度，降低了温度波动范围。综上所述，该热缓冲装置能够有效地改善控温系统工作端中流体温度波动范围较大的问题。

优选地，所述腔体管道包括具有所述膨胀通道结构的管道段和具有所述共振通道结构的管道段，且具有所述膨胀通道结构的管道段和具有所述共振通道结构的管道段串联设置。

优选地，所述膨胀通道结构包括相间设置的大截面段通道和小截面段通道，所述大截面段通道横截面面积大于所述小截面段通道横截面面积。

优选地，沿流体流动方向，各个所述大截面段通道的横截面面积逐渐减小。

优选地，沿流体流动方向，各个所述大截面段通道中位于第一个的所述大截面段通道横截面面积，不小于入口通道横截面面积的四倍。

优选地，所述共振通道结构为小孔结构或波纹状折叠结构。

优选地，沿流体流动方向，所述共振通道结构的减振程度减小。

为实现上述第二个目的，本实用新型还提供了一种控温系统，包括依次循环连通的工作端、换热端和控温端，还包括用于对于流体减振的流体减振结构，所述流体减振结构的流体进口与所述控温端出口连通，且其流体出口与所述工作端的进口连通。

在该控温系统中，在应用时，流体经过换热端进行初步调温之后，再通过控温端进一步的控温，控温之后，经过流体减振结构减振，以降低流体不必要的动量，以使得流体平稳流动，此时若进入到工作端的流体温度大小不符合要求时，可以通过温控端控制，直到进入到工作端的流体温度大小符合要求。在该控温系统中，在控温端和工作端之间设置了流体减振结构，降低了控温端流出流体的振动动量，进而有效地避免流体振动动量在不可控制的状态下转化为热量，进而有效地提高了流体控温精度，降低了温度波动范围。综上所述，该控温系统能够有效地改善工作端中流体温度波动范围较大的问题。

由上可知，控温系统和热缓冲装置均设置了流体减振结构，以在使用时，可以在工作端和控温端进行流体减振，以避免振动能量转化为热量的问题，进而可以起到进一步精准控温效果。

优选地，所述流体减振结构包括膨胀通道结构和/或共振通道结构。

优选地，所述工作端和所述控温端之间设置有热缓冲器。

优选地，所述热缓冲器内的流体管道具有所述流体减振结构。

优选地，所述热缓冲器内：具有所述膨胀通道结构的管道段和具有所述共振通道结构的管道段串联设置。

优选地，所述膨胀通道结构包括相间设置的大截面段通道和小截面段通道，所述大截面段通道横截面面积大于所述小截面段通道横截面面积。

优选地，沿流体流动方向，各个所述大截面段通道的横截面面积逐渐减小。

优选地，沿流体流动方向，各个所述大截面段通道中位于第一个的所述大截面段通道横截面面积，不小于入口通道横截面面积的四倍。

优选地，所述共振通道结构为小孔结构或波纹状折叠结构。

优选地，沿流体流动方向，所述共振通道结构的减振程度减小。

优选地，所述工作端为用于使内部流体吸热的吸热换热结构，所述换热端为使内部流体放热的放热换热结构，所述控温端包括用于对内部流体加热的加热器。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的控温系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的膨胀通道结构的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的共振通道结构的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的流体减振通道串联结构的结构示意图。

附图中标记如下：

工作端1、换热端2、控温端3、流体减振结构4、热缓冲器5、温度传感器6、膨胀通道结构41、共振通道结构42。

具体实施方式

本实用新型实施例公开了一种控温系统，该控温系统可以有效地解决精准控温系统的工作端温度波动比较大的问题。

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。

请参阅图1-图4，图1为本实用新型实施例提供的控温系统的结构示意图；图2为本实用新型实施例提供的膨胀通道结构的结构示意图；图3为本实用新型实施例提供的共振通道结构的结构示意图；图4为本实用新型实施例提供的流体减振通道串联结构的结构示意图。

在一种具体实施例中，本实施例提供了一种控温系统，该控温系统也可以是称为一种高精密温控设备，具体的该控温系统包括工作端1、换热端2和控温端3。

其中换热流体在工作端1正向换热之后，然后流动到换热端2，在换热端2反向换热，然后在控温端3进一步精准控温。精准控温之后再次流到工作端1，再次进行正向换热，通过控温端3的控温，使得进入工作端1的流体温度在一个较小的浮动范围内，进而降低温度波动。

需要说明的是，其中的正向和反向则是为了表示前后两种换热方式相反；则对应的正向换热和反向换热中：一个使内部流体吸热，另一个使内部流体放热。在一些实施例中，使其中正向换热为内部流体放热，而反向换热是内部流体吸热，主要是通过高温流体等温度较高流体与内部流体进行换热，内部流体加热。因为吸热量很难控制，一般是进行充分吸热，在充分吸热之后，再进行放热，通过再次控制热量，可以控制内部流体的温度，进而起到精准控温的效果。需要说明的是，其中流体的流动可以是通过液体泵驱动实现，也可以是利用热动力实现，还可以是利用重力实现。

在一些实施例中，可以使其中的控温系统包括流体减振结构4，其中流体减振结构4主要用于流体减振，流体在管道中流动时，有可能存在横向振动，形成波动，也可能是湍流，即在流动方向形成流动波动；而该流体减振结构4可以用于对横向振动减振，也可以仅对湍流减振，也可以是对横向振动和湍流均减振。

其中流体减振结构4连通在工作端1和控温端3之间，具体来说，流体减振结构4的进口与控温端3出口连通，流体减振结构4的出口与工作端1的进口连通，以使得流体从控温端3控温之后，先经过流体减振结构4减振，以使得流体变得平稳流动，进而可以有效地避免，在温控端和工作端1之间，因为撞击等原因，而导致的振动能量转化为热量。需要说明的是，因为流体减振结构4减振而导致的流体升温，是一种可控的升温，上升的温度仍然是可以通过温控端控制的，以使得最终的温度不仅波动幅度小，而温度大小可以通过温控端再次进行对应调节，以使得最终的波动程度以及温度大小均满足要求。

在该控温系统中，在应用时，流体经过换热端2进行初步调温之后，再通过控温端3进一步的控温，控温之后，经过流体减振结构4减振，以降低流体不必要的动量，以使得流体平稳流动，此时若进入到工作端1的流体温度大小不符合要求时，可以通过温控端控制，直到进入到工作端1的流体温度大小符合要求。在该控温系统中，在控温端3和换热端2之间设置了流体减振机构，降低了控温端3流出流体的振动动量，进而有效地避免流体振动动量在不可控制的状态下转化为热量，进而有效地提高了流体控温精度，降低了温度波动范围。综上所述，该控温系统能够有效地解决工作端1中流体温度波动范围较大的问题。

在一些实施例中，可以使其中的流体减振结构4包括至少一个膨胀通道结构41和/或至少一个共振通道结构42，即可以仅设置有膨胀通道结构41，也可以是仅设置有共振通道结构42，还可以同时具有膨胀通道结构41和共振通道结构42。

其中膨胀通道结构41主要是通过利用流体在管道中横截面的突变扩张，造成通道内流阻阻抗突变，使其高波动的传播方向发生改变或抵消，进而降低了振动。

而其中的共振通道结构42主要是利用共振吸波动原理，在水波的作用下，使管道壁或管道内的部件产生振动，振动时，液柱与腔口壁摩擦使一部分波动能转为热能耗散，同时，由于阻抗的突变而使波动能发生反射和干涉现象；导致波动衰减；如果此时的波动与系统的固有频率相同或相近时，其能量消耗越快，从而降低了不利波动的影响。

在一些实施例中，由于控温端3并非是完全平稳的控温，以及流体在工作段也并非是平稳换热，以及一些其它原因，均可能导致流体在通道延伸方向不同位置，温度存在一些不同，这种状态同样会导致工作端1温度波动范围比较大。基于此，一般会在工作端1和所述控温端3之间设置有热缓冲器5，在热缓冲器5处设置有液浴结构，如水浴结构、油浴结构，在热缓冲器5中，流通通道经过液浴容腔，在流体通道内液体温度较高时进行放热，而在流体通道内液体温度较低时进行吸热，以达到沿流体流动方向，进行前后换热，以更好的控制温度波动。

在一些实施例中，其中流体减振结构4可以设置在控温端3和热缓冲器5之间，也可以是设置在热缓冲器5和工作端1之间，进而保证设置在工作端1和控温端3之间。

在一些实施例中，也可以是热缓冲器5内的流体管道具有所述流体减振结构4，此时可以同时在热缓冲器5外设置有上述流体减振结构4，或也可以是仅在热缓冲器5处设置有流体减振结构4。

其中热缓冲器5的热缓冲腔体内的流体管道具有所述流体减振结构4，即该流体减振结构4处于一端管道上，内部为控温的流体，外部为液浴结构，以在进行减振的同时，进行控温，可以起到更好的控温效果。

在一些实施例中，其中热缓冲器5中流体减振结构4，可以仅仅是膨胀通道结构41，也可以仅仅是共振通道结构42，还可以是在热缓冲器5内，具有所述膨胀通道结构41的管道段和具有所述共振通道结构42的管道段串联设置，可以是一个膨胀通道结构41和一个共振通道结构42串联设置，一般来说膨胀通道结构41设置于共振通道结构42前侧，以先进行膨胀减振，再进行共振减振，具体的设置方式，可以根据需要进行设置。当然可以是具有所述膨胀通道结构41的管道段和具有所述共振通道结构42的管道段，交叉串联设置，即此时设置有多个具有膨胀通道结构41的管道段和/或多个具有共振通道结构42的管道段，进行交叉设置，以起到更好的减振效果。

在一些实施例中，可以使膨胀通道结构41包括相间设置的大截面段通道和小截面段通道，即具有多个大截面段通道和/或多个小截面段通道，如：两个大截面段通道和一个小截面段通道相间设置，或一个大截面段通道和两个小截面段通道相间设置，或两个以上大截面段通道和两个以上小截面段通道相间设置，具体的，可以根据需要进行对应设置。需要说明的是，其中大截面段通道横截面大于所述小截面段通道横截面，且至少大于外部管道横截面，以使得水流进入到大截面通道中时，进行横向扩张，进而起到减震效果。需要说明的是，当然在一些实施状态下，也可以是仅设置一个大截面段通道和一个小截面段通道，其中小截面段通道横截面不小于外部管道横截面。上述横截面大小比对，主要是面积大小比对。

在一些实施例中，考虑到，随着逐渐减振，一般先将振幅比较大的波，降低成振幅较小的波。为了更好进行适应性减振，此处优选沿流动方向，各个所述大截面段通道的横截面面积逐渐减小。当具有多个小截面段通道时，其中小截面段通道的横截面面积也可以逐渐减小。

在一些实施例中，可以使沿流动方向，各个大截面段通道中位于第一个的大截面段通道横截面面积，不小于入口通道横截面面积的四倍。其中入口通道可以为上述一种外部通道。以保证初次扩张程度足够大，进而有效地保证具有更好的减振效果。

在一些实施例中，其中共振通道结构42可以为小孔结构或波纹状折叠结构。具体的共振减振结构，也可以参考声波减振所采用的其它的共振减振结构。如附图所示，其中共振通道结构42中设置有一个较大腔体，并设置多个上下交叉设置的减振板，减振板与对应一侧的管壁之间形成间隙，以用于流体流动。流体沿减振方向撞击减振板时，能够被减振板吸附一定的振动量。

在一些实施例中，为了更好的逐级减振，此处优选沿流动方向，所述共振通道结构42的减振程度减小。

在一些实施例中，可以使其中工作端1为用于使内部流体吸热的吸热换热结构，以用于对工作对象进行降温。对应的，换热端2为使内部流体放热的放热换热结构，也使得进行吸热升温的流体，在换热端2，可以进行放热降温。因为流体温度存在差异，所以需要控温端3，进一步对内部流体加热。其中控温端3可以采用电加热器，也可以采用换热结构。而其中的换热器，一般采用水冷系统，当然也可以采用机械制冷结构。其中为了更好的进行控温，一般会在热缓冲器5和工作端1之间设置有温度传感器6。当然也可以在此处设置压力传感器。

当然在一些实施例中，也可以是工作端1处进行放热，而换热端2处进行吸热。

在一些实施例中，考虑到热缓冲装置，可以是一个单一的产品，基础此，该实施例提供了一种热缓冲装置，用于缓冲降低流体温度波动，包括热缓冲腔体，热缓冲腔体内设置有具有流体减振结构的腔体管道，流体减振结构包括膨胀通道结构和/或共振通道结构。

其中换热腔体内，在腔壁和腔体管道之间设置有用于液浴的液体，液浴的液体通过腔体管道与腔体管道内的流体进行换热。

在该热缓冲装置中，在应用于控温装置时，流体流经具有流体减振结构的腔体管道，经过流体减振结构减振，以降低流体不必要的动量，以使得流体平稳流动，此时若进入到工作端的流体温度大小不符合要求时，可以通过温控端控制，直到进入到工作端的流体温度大小符合要求。在该热缓冲装置中，在热缓冲腔体内设置有具有流体减振结构的腔体管道，通过流体减振结构降低了控温端流出流体的振动动量，进而有效地避免流体振动动量在不可控制的状态下转化为热量，进而有效地提高了流体控温精度，降低了温度波动范围。综上，该热缓冲装置能够有效地解决控温系统工作端中流体温度波动范围较大的问题。

其中膨胀通道结构以及共振通道结构可以参考上述实施例。如可以使腔体管道包括具有膨胀通道结构的管道段和具有共振通道结构的管道段，且具有膨胀通道结构的管道段和具有共振通道结构的管道段串联设置。

如可以使膨胀通道结构包括相间设置的大截面段通道和小截面段通道，大截面段通道横截面面积大于小截面段通道横截面面积。

如可以使沿流体流动方向，各个大截面段通道的横截面面积逐渐减小。

如可以使沿流体流动方向，各个大截面段通道中位于第一个的大截面段通道横截面面积，不小于入口通道横截面面积的四倍。

如可以使共振通道结构为小孔结构或波纹状折叠结构。

如可以使沿流体流动方向，共振通道结构的减振程度减小。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (14)

1.一种热缓冲装置，用于缓冲降低流体温度波动，包括热缓冲腔体，其特征在于，所述热缓冲腔体内设置有具有流体减振结构的腔体管道，所述流体减振结构包括膨胀通道结构和/或共振通道结构；所述膨胀通道结构包括相间设置的大截面段通道和小截面段通道，所述大截面段通道横截面面积大于所述小截面段通道横截面面积；所述共振通道结构为小孔结构或波纹状折叠结构。

2.根据权利要求1所述的热缓冲装置，其特征在于，所述腔体管道包括具有所述膨胀通道结构的管道段和具有所述共振通道结构的管道段，且具有所述膨胀通道结构的管道段和具有所述共振通道结构的管道段串联设置。

3.根据权利要求1或2所述的热缓冲装置，其特征在于，沿流体流动方向，各个所述大截面段通道的横截面面积逐渐减小。

4.根据权利要求3所述的热缓冲装置，其特征在于，沿流体流动方向，各个所述大截面段通道中位于第一个的所述大截面段通道横截面面积，不小于入口通道横截面面积的四倍。

5.根据权利要求1或2所述的热缓冲装置，其特征在于，沿流体流动方向，所述共振通道结构的减振程度减小。

6.一种控温系统，包括供流体依次循环流通的工作端、换热端和控温端，其特征在于，还包括用于对于流体减振的流体减振结构，所述流体减振结构的流体进口与所述控温端的流体出口连通，且其流体出口与所述工作端的流体进口连通，所述流体减振结构包括膨胀通道结构和/或共振通道结构。

7.根据权利要求6所述的控温系统，其特征在于，所述膨胀通道结构包括相间设置的大截面段通道和小截面段通道，所述大截面段通道横截面面积大于所述小截面段通道横截面面积。

8.根据权利要求7所述的控温系统，其特征在于，沿流体流动方向，各个所述大截面段通道的横截面面积逐渐减小。

9.根据权利要求7所述的控温系统，其特征在于，沿流体流动方向，各个所述大截面段通道中位于第一个的所述大截面段通道横截面面积，不小于入口通道横截面面积的四倍。

10.根据权利要求6所述的控温系统，其特征在于，所述共振通道结构为小孔结构或波纹状折叠结构。

11.根据权利要求6所述的控温系统，其特征在于，沿流体流动方向，所述共振通道结构的减振程度减小。

12.根据权利要求6所述的控温系统，其特征在于，所述工作端和所述控温端之间设置有热缓冲装置，所述流体减振结构设置在所述热缓冲装置内。

13.根据权利要求12所述的控温系统，其特征在于，所述热缓冲装置内的腔体管道包括具有所述膨胀通道结构的管道段和具有所述共振通道结构的管道段，且具有所述膨胀通道结构的管道段和具有所述共振通道结构的管道段串联设置。

14.根据权利要求6所述的控温系统，其特征在于，所述工作端为用于使内部流体吸热的吸热换热结构，所述换热端为使内部流体放热的放热换热结构，所述控温端包括用于对内部流体加热的加热器。