一种自动控制的混合相变材料熔化充装装置的制作方法

本发明涉及一种混合相变材料熔化充装装置，尤其是多种材料浸浴加热至熔化的搅拌混合与批量集成充装，适用于多种范围温度的相变材料与其辅料、复合材料的均匀物质制备，实现相变材料储存封装单元体的液态灌装。

背景技术：

相变材料的贮能理论和应用研究在近些年取得了迅猛发展。其中水合盐是指含有结晶水的化合物质，其中的水以一定的稳定状态与物质的内部结构相结合，因此是一种具有固定比例较稳定态的结晶水和较高热效应的水合物。对于相变温度较低的无机水合盐相变材料，在外界温度超过其相变温度后溶化，脱去物质本身的结晶水，实现储热过程；温度继续升高超过100℃则析出的结晶水蒸发，再次凝固时则失去原有结晶水成分，丧失相变储热能力。所以这类相变材料在熔化过程中因避免温度过高而采用水浸浴加热。

除水合盐类中低温相变材料，一些中温、高温相变材料也只在一定的温度范围内存在较高的热稳定性，一旦加热温度过高则失去储能利用价值，且需保证加热均匀，避免暴沸，因此在相变材料的制备过程中通常需要保持加热温度的允许波动区间，采用油浸浴加热。

相变材料普遍存在相分离和高过冷度现象，为消除缺陷通常采用添加一定比例的增稠剂和成核剂作为消除缺陷辅料，需要在主储热剂熔化状态下充分混合均匀，实现自然凝固。增稠剂由于自身特性加料易产生自凝现象，需多批次、少量、均匀加入，并辅以充分搅拌混合。相变材料普遍存在的低导热率现象，通常通过添加性质相似的二元或多元化合物制备复合相变材料以改善其储热特性。在储热技术的实际应用中，制备完全的相变材料通常储存在一定密封结构的封装单元内，并且涉及到相变后的体积变化，考虑封装储存体充装量。且需要的单元管数量通常较多，单次灌装效率低。

针对上述问题，本发明以期创设一种混合相变材料熔化充装装置，其特点在于采用可控温的电加热循环系统浸浴加热，回路中可采用水或导热油作为加热介质，整个充装系统中各环节温度统一，相变材料的制备过程可随时定量、多批次、均匀添加辅料或复合材料，在整个熔化、充装过程中实施搅拌，待充装单元管通入恒温循环工质箱中预热，以称重传感器控制电磁阀实现可控量充装，通过旋转恒温箱实现一次熔化后的多根单元管充装，提高效率。

技术实现要素：

本发明为克服现有技术中存在的不足，目的是提供一种混合相变材料自动加料、熔化搅拌，对待充装单元管进行预热处理，实现可控量多根单元管集成充装，结构合理的混合相变材料熔化充装装置。

本发明采用的技术方案是：一种自动控制的混合相变材料熔化充装装置，包含温度可控的加热循环工质箱和自动填料浸浴加热炉两部分。温度可控的加热循环工质箱由电加热器2和箱体1组成，箱体侧面设置炉体加热工质出管17，箱体加热工质进管3；箱体顶部开若干孔插入待充装单元管15；自动填料浸浴加热炉外层为循环加热工质通道，设置炉体加热工质进口11、炉体加热工质出口6；内层填充待熔化的相变材料10，底部连接卸料管、电控卸料阀门12，中空部位设升降叶片搅拌器7，浸浴加热炉底部设炉体称重传感器23。加料装置采用填料称重传感器29控制放料的皮带27传送，箱体与熔化炉外腔形成循环热工质回路21。

本发明所述可控电加热恒温工质箱采用可设定温度的电加热器2加热循环工质，箱体外层箱体保温层20。箱体安装有温度计(电加热器测温22)，液位计8，侧壁安装加热工质补偿口14、溢流口4、排污口19，侧面安装箱体加热工质出管17、箱体加热工质进管3，阀门控制，安装万向轮18，顶部盖板开若干孔，孔边缘设置固定板卡箍13。

本发明所述浸浴加热炉设置炉体称重传感器23、电动调节卸料阀门12，保温卸料管。

本发明所述浸浴加热炉外部炉体保温层5。外腔设置液位计8，温度计，炉体下部安装炉体加热工质进口11，上部背侧安装炉体加热工质出口6，阀门控制，连接恒温箱循环工质。

本发明所述浸浴加热炉内腔底部为倒锥形，锥顶开孔，连接不锈钢管、卸料阀门12。

本发明所述自动加料装置包含升降搅拌机7、填料称重传感器29、电动调节阀28、刮刀25、移动支架(平移支撑轴33)和限位台(固定限位平台34)。

本发明所述可控的恒温工质箱箱和浸浴加热炉之间采用金属软管21连接。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：能够实现多种温度范围的相变材料在温度可控的浸浴加热炉内均匀吸热熔化，可随时添加辅料、复合材料，充分搅拌；通过称重传感器计算已充装材料体积，在加热炉底部通过阀门实现可控量卸料；恒温工质箱对待充装单元管实现预热，保证充装各环节温度相同，避免相变材料灌装过程中冷却凝固堵塞；可采用不同夹具、开孔类型应用于不同结构封装单元；可一次性熔化较多体积相变材料，或充装进行过程中持续填料，在单根封装单元充装完毕后旋转底部恒温箱，将卸料口对准下一根待充装管，已充装完毕单元管可取出用空管替换，实现批量充装，大大提高效率。

本发明利用电加热器对全回路工质进行加热，采用浸浴方式控制熔化温度，避免相变材料在熔化过程中蒸发脱出结晶水或产生不稳定热反应，提供混合相变材料的搅拌，对待充装单元管进行同温预热处理，通过称重传感器控制加料与充装质量，实现可控量多管连续充装，结构合理，性能可靠，操作简便，充装速度快。

附图说明

图1是本发明自动控制的混合相变材料熔化充装示意图。

图2是本发明装置的恒温循环工质箱俯视图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释并不局限于以下实施例。

本发明实施例参见图1和图2，本实施例的混合相变材料熔化充装装置，包括温度可控的加热恒温循环工质箱、电加热器2、箱体加热工质进管3、溢流口4、炉体保温层5、炉体加热工质出口6、升降叶片搅拌机7、液位计8、加热炉外腔9、炉体加热工质进口11、卸料阀门12、固定板卡箍13、加热工质补偿口14、循环工质泵16、箱体加热工质出管17、万向轮18、排污口19、箱体保温层20、金属软管21、电加热器测温22、炉体称重传感器23、拉手24、刮刀25、转筒26、运料皮带27、电动调节阀28、填料称重传感器29、储料箱30、传感控制器31、操作控制箱32、平移支撑轴33、固定限位平台34。

其中温度可控的加热恒温循环工质箱由电加热器2和箱体1组成，底部安装两对万向轮18可旋转或水平移动，箱体1包括加热工质补偿口14、溢流口4、排污口19，可在充装过程中补充循环工质，稳定液位高度。

在箱体底部侧面设置循环箱体加热工质出管17，顶部背侧设置循环箱体加热工质进管3；浸浴加热炉设置炉体加热工质进口11、炉体加热工质出口6，通过循环工质泵16实现加热工质循环，充装过程各环节温度统一，浸浴炉温度保持稳定。

浸浴加热炉分为内外两层，外层为热循环工质通道加热炉外腔9，安装液位计8；内层填充待熔化的相变材料10，底部为倒锥体，锥尖开孔焊接卸料管、电动调节卸料阀门12，连接传感控制器31；相变材料填装高度低于外层加热工质高度，加热炉底部安装炉体称重传感器23，连接传感控制器31。

加料装置采用填料称重传感器29连接传感控制器31，转化为电信号通过电动调节阀28控制储料箱30放料过程，材料由转筒26带动皮带27传送，由带倾角刮刀25卸料填入加热炉，传送带由操作控制箱32控制的平移支撑轴33和固定限位平台34做水平移动，中空部位设升降叶片搅拌器7，装置可升降，连接操作控制箱32。

箱体顶部盖板边缘分散开若干孔，插入待充装单元管15，可通过旋转箱体将不同单元管对准卸料阀门12进行充装，某一根单元管充装时不影响其他管取出与空管放入。

本实施例采用可设定温度的电加热器2连接传感控制器31加热循环工质，设有温度探头深入恒温箱，可根据设定温度通过加热器加热，到达温度后停止加热，低于设定温度自动加热，实现循环工质的恒温过程。箱体外层保温。

本实施例恒温循环工质箱安装有温度计，液位计，实时监测循环工质温度，保证箱内与浸浴炉液位高度，避免待充装管预热不充分。

本实施例恒温工质箱底部安装两对万向轮，可旋转或水平移动恒温箱，将待充装管对准卸料口，或取出充装完毕单元管。

本实施例恒温工质箱顶部盖板开若干孔，可为圆形、方形或特殊形状，放入待充装单元管，管可添加翅片，孔边缘焊接竖直壁板，设置卡箍将管固定，加热工质中深入体积可根据预计充装量与管长度进行计算。

本实施例浸浴加热炉由不锈钢壁面分为内外两层，外部保温。内腔底部为倒锥形，避免熔融状态下的相变材料附着堆积，斜度可根据相变材料粘度判断，锥顶开孔，连接卸料管、电动调节卸料阀门12，管径与阀门大小根据相变材料粘度与待充装管尺寸计算，卸料管可采取适当外保温，防止卸料过程中材料凝固堵塞。

本实施例浸浴加热炉底部安装炉体称重传感器23，可统计单次卸料质量，通过传感控制器31调节电动卸料阀门12，根据不同相变材料膨胀比确定充装量，控制单元管充装体积。

本实施例自动填料装置在进料时通过填料称重传感器29连接传感控制器31，控制电动调节阀28实现给料，转筒26连接操作控制箱32开始工作，平移支撑轴33连接操作控制箱32向左移动，将刮刀卸料口对准加热炉。停止进料时传感控制器31控制电动调节阀28关闭，操作控制箱32控制转筒26停止，平移支撑轴33向右移动，加料装置退出加热炉上方，升降叶片搅拌器7下降。可实现自动控制添加材料的多批次、少量、均匀加入。

本实施例自动填料装置安装可升降叶片搅拌机7，在相变材料制备和充装过程中进行搅拌混合，可避免添加辅料混合不均匀，增稠剂自凝等问题，连接操作控制箱32，在进料时自动上升，随时补充材料，在充装、加热熔化过程中下降，保持搅拌。

本实施例恒温循环工质箱和浸浴加热炉之间采用金属软管21连接，位置存在相对变化，进行外保温，只需要采用一处加热源，循环热工质可保证充装过程中各环节温度相同，避免充装料的相变与蒸发。安装阀门避免充装停止后浸浴炉加热工质回流从恒温工质箱溢出。

本实施例通过操作控制箱32实现参数设置，完成对传感控制器31调控。

本发明书中所描述的以上内容仅是对本发明的所做的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或采用类似的方式代替，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。