一种工业用空气恒温恒湿装置的制作方法

1.本发明涉及工业环境设备技术领域，具体是一种工业用空气恒温恒湿装置。


背景技术：

2.有机或无机纤维在干法纺织过程中使用流动空气作为工作介质，在纤维的成纤过程中起到成形、收集、稳定的作用，对空气的湿度、温度的精度要求严格。
3.现有加湿技术原理分为等温加湿、等焓加湿。等温加湿有电极蒸汽加湿、电热蒸汽加湿方式，等焓加湿有湿膜加湿、高压微雾加湿、超声波加湿等。等焓加湿原理，普遍加湿效率低，水利用率低，不能精确进行调节，加湿过程中水分蒸发吸热引起空气温度明显降低，不能适用以上工况要求。等温加湿原理，其中电极蒸汽加湿装置工作原理是利用水中的离子导电加热产生蒸汽，每工作一定时间需停机，进行排污补水，无法连续运行。电热蒸汽加湿装置工作原理是电热管加热水产生蒸汽，加热腔内液位下降时进行补水，补水过程中加热腔内温度降低，会停止产生蒸汽，需加热到沸点后正常加湿，加湿量有波动，无法稳定运行。因此需要改进，找出一种可持续稳定进行空气等温加湿的方法并精确进行控制，并能在加湿的过程中维持空气温度稳定。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对以上问题，提供了一种工业用空气恒温恒湿装置，以解决了工业用空气湿度及温度的高精度稳定控制。
5.本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
6.一种工业用空气恒温恒湿装置，包括底座，所述底座上固定连接有预热箱及蒸汽箱，所述预热箱通过热平衡阀连接蒸汽箱，蒸汽箱通过蒸汽软管与送风箱连接，送风箱通过冷凝软管与预热箱连接，预热箱、蒸汽箱、送风箱外表面整体包覆保温层。
7.进一步的，所述保温层材质选用无机绝热材料，导热系数≤0.055w(m
·
k)，其中蒸汽软管、冷凝软管材质为橡胶、四氟、硅胶、不锈钢波纹管中的一种。
8.进一步的，所述蒸汽箱上部安装有压力传感器，蒸汽箱左侧安装有液位传感器、第一温度传感器，蒸汽箱内部安装有蒸汽加热管，蒸汽箱底部安装有第二排污阀。
9.进一步的，蒸汽箱的箱体材质采用304不锈钢；第二排污阀采用四氟密封垫；压力传感器采用304不锈钢材质带散热结构的压力接头；蒸汽加热管采用321不锈钢外壳。
10.进一步的，预热箱上部安装排气阀，预热箱右侧安装有浮球阀，浮球阀右侧连接进水阀，预热箱右侧中部安装有第三温度传感器，所述预热箱内部安装有热水加热管，所述预热箱底部安装有第一排污阀，预热箱箱体材质采用304不锈钢，第一排污阀采用四氟密封垫。第三温度传感器采用304不锈钢材质。热水加热管采用不锈钢外壳。预热箱用水采用电导率≤10μs/cm的ro反渗透净化水。
11.进一步的，所述送风箱左侧安装有风机，送风箱内部左侧安装有换热器，送风箱底部靠左安装有第二温度传感器，送风箱底部中间安装有蒸汽喷管，送风箱底部靠右安装有
湿度传感器，送风箱右侧安装有均流板。
12.进一步的，所述送风箱整体采用304不锈钢板折弯制作，风机选用离心式风机，风量4100～5400m3/h，风压1200pa。均流板采用304不锈钢编织网或孔板结构。
13.进一步的，所述蒸汽喷管包括喷管壳体，喷管壳体左侧为蒸汽进口，通过蒸汽软管与蒸汽箱连接，喷管壳体底部靠左设置冷凝回流口，喷管壳体内部设置蒸汽导流板，喷管壳体上部均匀布置蒸汽喷口，蒸汽导流板上部为蒸汽腔，下部为冷凝回流腔。
14.进一步的，喷管壳体、蒸汽导流板选用321不锈钢材质，蒸汽导流板焊接在喷管壳体内部，从而隔离形成上部蒸汽腔与下部冷凝回流腔，蒸汽导流板右端相对于喷管壳体的水平轴线向下偏移3mm，冷凝回流口通过冷凝软管与预热箱连接。
15.进一步的，所述热平衡阀包括阀体，阀体内设置阀芯，阀芯左侧为高温腔，阀芯右侧为低温腔，阀芯通过调节杆连接热敏推杆，热敏推杆后部安装热敏元件。
16.进一步的，所述高温腔连接蒸汽箱，低温腔连接预热箱。阀体、阀芯材质采用不锈钢或黄铜。
17.进一步的，所述底座上安装有控制柜，控制柜通过信号电缆连接液位传感器、第一温度传感器、压力传感器、第二温度传感器、湿度传感器、第三温度传感器，控制柜通过控制电缆连接热水加热管、蒸汽加热管、风机，控制柜设置显示屏、操作按钮、程序控制器、调功器、变频器。
18.进一步的，送风箱的风机为离心风机。
19.进一步的，气源接头通过管道连接调压阀，调压阀通过管道连接流量调节阀，流量调节阀通过管道连接扩散腔，扩散腔通过法兰与送风箱箱体左侧连接。
20.本发明的有益效果是：本发明不但解决了工业用空气湿度及温度的高精度稳定控制，尤其是解决了有机或无机纤维干法纺织过程中的纤维成形、直径均匀性的问题，为生产线提高产量、质量提供了有力支撑，经济效益显著；本发明解决了现有空气加湿技术不能稳定加湿问题，同时具备恒温功能，很好的适用在有机或无机纤维的干法纺织工艺；本发明自动化程度高，空气恒温恒湿控制精度高；本发明提供了一种蒸汽喷管技术，优化了汽水分离结构；本发明提供了一种温度平衡阀技术，实现自力式调节，无需外部供电。
附图说明
21.图1是本发明整体结构原理示意图；
22.图2为蒸汽喷管的径向剖视图；
23.图3为蒸汽喷管的轴向剖视图；
24.图4为蒸汽喷管的主视图；
25.图5是本发明部件热平衡阀结构示意图；
26.图6是本发明实施例2结构原理示意图；
27.图中：1、底座；2、控制柜；3、风机；4、换热器；5、蒸汽喷管；6、送风箱；7、液位传感器；8、第一温度传感器；9、压力传感器；10、第二温度传感器；11、蒸汽软管；12、冷凝软管；13、湿度传感器；14、均流板；15、排气阀；16、浮球阀；17、进水阀；18、第三温度传感器；19、热水加热管；20、预热箱；21、第一排污阀；22、保温层；23、热平衡阀；24、第二排污阀；25、蒸汽箱；26、蒸汽加热管；27、喷管壳体；28、冷凝回流口；29、蒸汽导流板；30、蒸汽喷口；31、冷凝
回流腔；32、蒸汽腔；33、调节杆；34、热敏推杆；35、热敏元件；36、低温腔；37、阀芯；38、高温腔；39、阀体；40、气源接头；41、调压阀；42、流量调节阀；43、扩散腔。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
29.实施例1
30.如图1至图5所示，一种工业用空气恒温恒湿装置，包括底座1，所述底座上固定连接有预热箱20及蒸汽箱25，所述预热箱20通过热平衡阀23连接蒸汽箱25，蒸汽箱25通过蒸汽软管11与送风箱6连接，送风箱6通过冷凝软管12与预热箱20连接，预热箱20、蒸汽箱25、送风箱6外表面整体包覆保温层22。
31.方案细化，所述保温层22材质选用无机绝热材料，导热系数≤0.055w(m
·
k)，其中蒸汽软管11、冷凝软管12材质包括橡胶、四氟、硅胶、不锈钢波纹管中的一种。
32.至少一个实施例中，所述蒸汽箱25上部安装有压力传感器9，蒸汽箱25左侧安装有液位传感器7、第一温度传感器8，蒸汽箱25内部安装有蒸汽加热管26，蒸汽箱25底部安装有第二排污阀24。
33.方案细化，蒸汽箱25的箱体材质采用304不锈钢；第二排污阀24采用四氟密封垫；压力传感器9采用304不锈钢材质带散热结构的压力接头；蒸汽加热管26采用电加热方式321不锈钢外壳。
34.至少一个实施例中，预热箱20上部安装排气阀15，预热箱20右侧安装有浮球阀16，浮球阀16右侧连接进水阀17，预热箱20右侧中部安装有第三温度传感器18，所述预热箱20内部安装有热水加热管19，所述预热箱20底部安装有第一排污阀21，预热箱20箱体材质采用304不锈钢，第一排污阀21采用四氟密封垫。第三温度传感器18采用304不锈钢材质。热水加热管19采用电加热方式321不锈钢外壳。预热箱20用水采用电导率≤10μs/cm的ro反渗透净化水。
35.至少一个实施例中，所述送风箱6左侧安装有风机3，送风箱6内部左侧安装有换热器4,送风箱6底部靠左安装有第二温度传感器10，送风箱6底部中间安装有蒸汽喷管5，送风箱6底部靠右安装有湿度传感器13，送风箱6右侧安装有均流板14。
36.方案细化，所述送风箱6整体采用304不锈钢板折弯制作，风机3选用离心式风机，风量4100～5400m3/h，风压1200pa。均流板14采用304不锈钢编织网或孔板结构，起到降低紊流的作用，送出均流板14的气流可直接用于工艺设备，或通过管道输送到使用地点。换热器4采用风冷或水冷空调模块，具备制冷制热两种模式。
37.至少一个实施例中，所述蒸汽喷管5包括喷管壳体27，喷管壳体27左侧为蒸汽进口，通过蒸汽软管11与蒸汽箱25连接，喷管壳体27底部靠左设置冷凝回流口28，喷管壳体27内部设置蒸汽导流板29，喷管壳体27上部均匀布置蒸汽喷口30，蒸汽导流板29上部为蒸汽腔32，下部为冷凝回流腔31。
38.方案细化，喷管壳体27、蒸汽导流板29选用321不锈钢材质，蒸汽导流板29焊接在
喷管壳体27内部，从而隔离形成上部蒸汽腔32与下部冷凝回流腔31，蒸汽导流板29右端相对于喷管壳体27的水平轴线向下偏移3mm，形成坡度便于冷凝水进入冷凝回流腔31从冷凝回流口28排出，冷凝回流口28通过冷凝软管12与预热箱20连接，进行回收利用。
39.至少一个实施例中，所述热平衡阀23包括阀体39，阀体39内设置阀芯37,阀芯37左侧为高温腔38，阀芯37右侧为低温腔36，阀芯37通过调节杆33连接热敏推杆34，热敏推杆后部安装热敏元件35。
40.方案细化，所述高温腔38连接蒸汽箱25，低温腔36连接预热箱20。阀体39、阀芯37材质采用不锈钢或黄铜。
41.热平衡阀23的作用是平衡阀体39两侧温差，热敏元件35检测到低温腔36的温度在达到设置温度时驱动热敏推杆34伸长，调节杆33随之移动，推动阀芯37打开，预热箱20内的水的持续补充到蒸汽箱25，当热敏元件35检测到低温腔36的温度低时，驱动阀芯37关闭，防止低温水流入蒸汽箱25，以免造成热水停止沸腾使蒸汽停止，此动作过程持续循环进行。热敏元件35采用双金属、膨胀固体、膨胀液体中的一种。调整调节杆33与热敏推杆34的固定角度可在85℃～99.9℃之间设置热平衡温度，在不考虑耗能的情况下，预热箱20的温度越接近沸点蒸汽箱25的蒸汽越稳定。
42.至少一个实施例中，所述底座1上安装有控制柜2，控制柜2通过信号电缆连接液位传感器7、第一温度传感器8、压力传感器9、第二温度传感器10、湿度传感器13、第三温度传感器18，控制柜2通过控制电缆连接热水加热管19、蒸汽加热管26、风机3，控制柜2设置显示屏、操作按钮、程序控制器、调功器、变频器，控制柜2具备显示、控制、数据存储功能。
43.本发明的工作原理及使用流程：
44.管道净化水通过进水阀17、浮球阀16加入预热箱20，待液位上升到上限浮球阀16因浮力关闭进水，进水阀17保持常开状态。启动控制柜2，热水加热管19通电加热，达到设置预热温度96℃后保持恒定，当温度达到热平衡阀23设定温度(85℃～99.9℃可设置)，预热箱20内的热水通过热平衡阀23进入蒸汽箱25，此时预热箱20液位下降，浮球阀16打开持续补水，热水加热管19持续进行加热。当液位传感器7检测到蒸汽箱25液位上限时，蒸汽加热管26通电加热至水沸腾，开始发生蒸汽，压力传感器9起到蒸汽压力检测及超压保护功能。
45.热平衡阀23功能的进一步说明，当预热箱20内的水温达不到热平衡阀23设置的开启温度，热平衡阀23关闭，停止向蒸汽箱25内补水，蒸汽箱25内设置了足够容量，确保持续发生蒸汽，待预热箱20内的水温达到设定值，热平衡阀23开启，持续补充蒸汽箱25的水位到上限，此过程持续循环进行。
46.同时，蒸汽通过蒸汽软管进入送风箱6，同时开启风机3，抽取室外空气进行经换热器4恒温、蒸汽喷管5加湿混合后经均流板14送至使用点。过程中湿度传感器13实时检测送风湿度，信号传到控制柜2内，控制柜2根据已设定的需求湿度30％rh，采用负反馈控制原理，动态控制蒸汽加热管26的输出功率，使送风湿度稳定在需求值，湿度可控制在30％
±
1.0％rh。于此同时，温度传感器10实时检测送风温度，信号传至控制柜2内，控制柜2根据已设定的需求温度25℃，动态控制换热器4，使送风温度稳定在需求值，温度可控制在25
±
0.5℃。
47.换热器4功能的进一步说明，室外空气温度高时，换热器4转换为制冷模式，对空气进行降温除湿。室外空气温度低时，换热器4转换为制热模式，对空气进行加热升温，使送风
温度稳定在需求值。
48.最终经送风箱6输出的空气指标可实现湿度在10％rh～80％调节，湿度精度
±
1.0％rh，温度可在15℃～30℃调节，温度精度
±
0.5℃，实现了一种工业用空气恒温恒湿装置。
49.实施例2
50.实施例2中的工业用空气恒温恒湿装置与实施例1的区别在于：空气动力源不同。
51.实施例1中送风箱6的风机3为离心风机，抽取的室外空气温湿度随气候变化，尤其是冬夏两季，空气温度湿度变化大，使后期恒温恒湿处理的难度增加。本实施例针对此种情况，采用了工业现场常用的管道压缩空气为空气动力源，压缩空气经过专用压缩机设备产生，温湿度基本稳定，可将环境影响降到最低，进一步提高稳定性。
52.具体实施方式如图6所示，气源接头40通过管道连接调压阀41，调压阀41通过管道连接流量调节阀42，流量调节阀42通过管道连接扩散腔43，扩散腔43通过法兰与送风箱6箱体左侧连接，为保证空气洁净，管道材质均采用304不锈钢。
53.本实例工作过程，通过实施例1相同的方式产生蒸汽，蒸汽通过蒸汽软管11进入送风箱6，同时压缩空气经气源接头40接入，通过调压阀41调节压力在1200pa，流量调节阀42调节在5000m3/h，稳压后的空气经扩散腔43匀速进入送风箱6，通过换热器4恒温、蒸汽喷管5加湿混合后经均流板14送至使用点。过程中湿度传感器13实时检测送风湿度，信号传到控制柜2内，控制柜2根据已设定的需求湿度40％rh，采用负反馈控制原理，动态控制蒸汽加热管26的输出功率，使送风湿度稳定在需求值，湿度可控制在40％
±
0.5％rh。于此同时，温度传感器10实时检测送风温度，信号传至控制柜2内，控制柜2根据已设定的需求温度25℃，动态控制换热器4，使送风温度稳定在需求值，温度可控制在25
±
0.2℃。
54.最终经送风箱6输出的空气指标可实现湿度在10％rh～80％调节，湿度精度
±
0.5％rh，温度可在15℃～30℃调节，温度精度
±
0.2℃，较实施例1恒温恒湿稳定性进一步提高。
55.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。