一种高效冰水分离装置的制作方法

本发明涉及冰浆生成技术领域，具体涉及一种冰浆生成过程中对冰水进行分离的装置。

背景技术：

动态冰蓄冷技术通过采用制冷剂直接或间接与水进行热交换，可将普通的水变成流态的冰浆。制取的冰浆是两相混合物，由微小的冰晶和水组成，具有良好的流动和换热特性，可作为性能优良的储能介质和相变载冷剂。但受过冷度的限制，冰晶生成速率有限，冰浆中含冰率不高且冰晶生成过程难以控制，较难将冰浆中固态冰分离开来。

现有技术主要是通过利用蓄冰槽对冰浆进行存储，使冰浆冰水分层，从而达到分离冰浆的目的。但蓄冰槽占用体积较大，分离效率低，容易出现团聚和板结等问题，需要探索更加简单高效的冰浆分离装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高效冰水分离装置，通过对制取出来的流态冰浆进行旋流离心和收集，从而促进冰浆中固态冰晶和液态水的分离。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种高效冰水分离装置，包括传动电机、上盖板、主轴、内桶、冰沙收集桶、外桶和下安装盘；

外桶设置在下安装盘上，内桶设置在外桶内部，冰沙收集桶设置在外桶上部，且与内桶上端连通，冰沙收集桶的上端设置有固定法兰，上盖板连接在固定法兰上，传动电机的电机传动轴穿过上盖板与主轴上端连接，主轴下端与下安装盘中心转动连接，主轴位于内桶中心轴线位置，其上设置有螺旋叶片，内桶的壁面上设置有均匀分布的分离水孔，内桶的上端设置有冰沙盘，内桶的下端设置有冰浆入口，冰沙收集桶的底面设置有向下延伸的冰沙出口。

工作时，传动电机通过电机传动轴带动主轴及主轴上的螺旋叶片转动，冰浆经冰浆入口进入内桶后被螺旋叶片带动旋转上升，冰浆中冰水密度存在差异，在离心力作用下，密度较大的水通过分离水孔甩出内桶进入外桶，最后流出，而冰晶则基本保留下来，被螺旋叶片带出内桶，经过冰沙盘进入冰沙收集桶，从冰沙出口流出。

作为本发明的一种改进，所述的冰沙收集桶位于冰沙出口的一侧设置有向上延伸的冰沙挡板。利用冰沙挡板的阻挡作用，使得冰晶容易从冰沙出口流出。

作为本发明的一种改进，所述的内桶上的分离水孔的孔径为微米级别。如此，分离水孔孔径较小，与冰晶尺寸接近，可尽量保留冰浆中固态冰。

作为本发明的一种改进，所述的上盖板上还设置有电机安装盘，传动电机设置在电机安装盘上。

作为本发明的一种改进，所述的传动电机采用变频电机，以使主轴转速可调。通过调节转速，可得到不同浓度冰浆或固态冰沙。

作为本发明的一种改进，所述的主轴下端设置有旋转卡套，所述的下安装盘中心设置有用于与旋转卡套相配合的轴承位。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明利用传动电机、传动轴、主轴及螺旋叶片等旋转部件，再通过与带孔内桶、外桶、挡板、进出口及其他配件配合形成冰水分离装置，可通过离心作用直接对制取出来的冰浆实现在线高效浓缩及分离，且可通过调节转速分离出不同浓度的冰浆或固态冰沙。

附图说明

图1为本发明的一种高效冰水分离装置的分解示意图一；

图2为本发明的一种高效冰水分离装置的分解示意图二；

图3为本发明的一种高效冰水分离装置的分解示意图三；

附图标记说明：1-传动电机；2-电机安装盘；3-电机传动轴；4-上盖板；5-主轴；6-螺旋叶片；7-冰沙盘；8-内桶；9-分离水孔；10-冰浆入口；11-固定法兰；12-冰沙收集桶；13-外桶；14-冰沙出口；15-下安装盘；16-旋转卡套；17-冰沙挡板；18-轴承位；19-中心支架。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参照图1至图3所示，一种高效冰水分离装置，包括传动电机1、电机安装盘2、电机传动轴3、上盖板4、主轴5、螺旋叶片6、冰沙盘7、内桶8、分离水孔9、冰浆入口10、固定法兰11、冰沙收集桶12、外桶13、冰沙出口14、下安装盘15、旋转卡套16、冰沙挡板17、轴承位18和中心支架19。

传动电机1固定在电机安装盘2上，电机安装盘2固定在上盖板4上，传动电机1的电机传动轴3穿过上盖板4与主轴5上端连接。主轴5上设置有螺旋叶片6，主轴5下端通过旋转卡套16嵌入下安装盘15中心的轴承位18，且位于内桶8中心轴线位置。

内桶8呈圆柱形，圆柱面上均匀分布有孔径为微米级别的分离水孔9，上端外沿向外凸出形成冰沙盘7，下端为冰浆入口10。内桶8外是外桶13，外桶13下端与下安装盘15连接，上端与冰沙收集桶12连接，并伸出一小段。冰沙收集桶12上端外沿向外凸出形成固定法兰11，上盖板4与固定法兰11配套使用，封住冰沙收集桶12，起固定连接和密封作用。

内桶8上端的冰沙盘7扣在外桶13上端，螺旋叶片6伸出内桶8上端一小段，冰沙收集桶12靠近桶壁的区域设置有向下延伸的冰沙出口14，且在冰沙出口14的一个侧边设置有向上延伸的冰沙挡板17。如此，被螺旋叶片6带出的冰晶经冰沙盘7落在的冰沙收集桶12底面，在冰沙挡板17的阻挡作用下进入冰沙出口14。

下安装盘15为圆环状结构，其中心的轴承位18通过呈辐射设置的中心支架19连接固定。冰浆入口10可直接与冰浆制取装置出口连接，实现冰浆的在线动态浓缩。冰沙出口14也可直接与外部连接，实现冰浆的直接浓缩利用。传动电机1采用变频电机，使得主轴5及螺旋叶片6的转速可调，通过调节转速，可得到不同浓度冰浆或固态冰沙。

下面对本发明的工作过程进行详细说明：

传动电机1工作时，通过电机传动轴3带动主轴5及其螺旋叶片6转动。过冷水促晶后形成的冰浆从冰浆入口10进入内桶8，在螺旋叶片6的带动下，旋转上升。冰浆中冰与水的密度和形态不同，液体水具有很好的流动性，在离心力作用下，冰浆中密度较大的水经过分离水孔9流入外桶13，密度较小的固态冰得以保留，冰浆得到浓缩。随着螺旋叶片6旋转上升，冰浆浓度不断增加，最后可得到高浓度冰浆或完全分离出固态冰沙。螺旋叶片6带出的高浓度冰浆或固态冰沙，经过冰沙盘7进入冰沙收集桶12，在冰沙挡板17的作用下，经由冰沙出口14完成分离。同时，可根据需要，通过调整主轴5的转速，浓缩出需要的高浓度冰浆或者分离出固态冰沙。

本发明利用离心分离原理，通过控制内桶孔径尺寸和旋转速度，可对制取出来的冰浆直接进行在线浓缩和分离，具有简单、灵活、高效等特点。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

技术特征：

1.一种高效冰水分离装置，其特征在于：包括传动电机(1)、上盖板(4)、主轴(5)、内桶(8)、冰沙收集桶(12)、外桶(13)和下安装盘(15)；

外桶(13)设置在下安装盘(15)上，内桶(8)设置在外桶(13)内部，冰沙收集桶(12)设置在外桶(13)上部，且与内桶(8)上端连通，冰沙收集桶(12)的上端设置有固定法兰(11)，上盖板(4)连接在固定法兰(11)上，传动电机(1)的电机传动轴(3)穿过上盖板(4)与主轴(5)上端连接，主轴(5)下端与下安装盘(15)中心转动连接，主轴(5)位于内桶(8)中心轴线位置，其上设置有螺旋叶片(6)，内桶(8)的壁面上设置有均匀分布的分离水孔(9)，内桶(8)的上端设置有冰沙盘(7)，内桶(8)的下端设置有冰浆入口(10)，冰沙收集桶(12)的底面设置有向下延伸的冰沙出口(14)。

2.根据权利要求1所述的一种高效冰水分离装置，其特征在于：所述的冰沙收集桶(12)位于冰沙出口(14)的一侧设置有向上延伸的冰沙挡板(17)。

3.根据权利要求1所述的一种高效冰水分离装置，其特征在于：所述的内桶(8)上的分离水孔(9)的孔径为微米级别。

4.根据权利要求1所述的一种高效冰水分离装置，其特征在于：所述的上盖板(4)上还设置有电机安装盘(2)，传动电机(1)设置在电机安装盘(2)上。

5.根据权利要求1所述的一种高效冰水分离装置，其特征在于：所述的传动电机(1)采用变频电机，以使主轴(5)转速可调。

6.根据权利要求1所述的一种高效冰水分离装置，其特征在于：所述的主轴(5)下端设置有旋转卡套(16)，所述的下安装盘(15)中心设置有用于与旋转卡套(16)相配合的轴承位(18)。

技术总结
本发明公开了一种高效冰水分离装置，包括传动电机、上盖板、主轴、内桶、冰沙收集桶、外桶和下安装盘；外桶设置在下安装盘上，内桶设置在外桶内部，冰沙收集桶设置在外桶上部，且与内桶上端连通，冰沙收集桶的上端设置有固定法兰，上盖板连接在固定法兰上，传动电机的电机传动轴穿过上盖板与主轴上端连接，主轴下端与下安装盘中心转动连接，主轴位于内桶中心轴线位置，其上设置有螺旋叶片，内桶的壁面上设置有均匀分布的分离水孔，内桶的上端设置有冰沙盘，内桶的下端设置有冰浆入口，冰沙收集桶的底面设置有向下延伸的冰沙出口。本发明通过离心作用，可对制取出来的冰浆实现在线高效浓缩及分离。

技术研发人员：秦坤;周盛妮;冯自平;宋文吉
受保护的技术使用者：中国科学院广州能源研究所
技术研发日：2019.12.18
技术公布日：2020.04.28