過冷水連續製取裝置的製作方法

2023-10-09 06:06:04

專利名稱：過冷水連續製取裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及涉及動態製冰技術，具體是一種過冷水連續製取裝置。
背景技術：
過冷水製冰系統通常包括過冷卻裝置、過冷解除裝置和蓄冰槽，其原理是過冷卻裝置利用製冷主機提供的冷量將普通水冷卻至過冷狀態(零度以下的過冷水)，接著過冷水通過過冷解除裝置(也稱為促晶器)解除過冷狀態，形成零度的冰水混合物(冰漿)，最後冰漿儲存於蓄冰槽中，用於製冷系統的製冷和其他用冰的場合。這種製冰方式可以實現連續化和快速化製冰。過冷水製冰關鍵的技術之一是確保流過過冷卻裝置的液體具有儘可能大的過冷度，但同時又必須保證過冷液體不能在流出熱交換器之前生成冰晶，否則過冷卻裝置(換熱器)將被堵塞甚至破壞。為實現這個目的，中國發明專利說明書CN101551177B公開了一種提高水過冷度的方法和採用該方法的過冷裝置，其中該裝置包括過冷器內管和過冷器外管，過冷器內管穿設於過冷器外管的外側，過冷器內管與過冷器外管之間形成封閉的載冷劑腔，過冷器外管的上部設有載冷劑進口，過冷器外管的下部設有載冷劑出口，過冷器內管中為過冷水的通道，過冷器內管設置有過冷水進口和過冷水出口，過冷器外管套裝有磁場裝置，磁場裝置包括永久磁鐵，電磁線圈和用於固定電磁線圈的固定杆。永久磁鐵對內管中的水施加靜磁場，而電磁線圈則對內管中的水施加交變磁場。由於靜磁場和交變磁場的疊加磁場加強了分子的熱運動，使得本應開始結晶的水分子進入過冷卻狀態，從而增加水的過冷度，防止結冰。雖然上述裝置可以在一定程度上提高水的過冷度，但是由於該裝置的固有缺陷，導致該過冷裝置仍不可避免產生冰堵先生。這是由於為了獲得較佳的熱交換效果，過冷器內管一般是由傳熱係數高的金屬材質製造的，內管本身會對磁場產生屏蔽作用，影響實際穿透水體的磁力線，磁場很難有效地約束水分子的熱運動行為使其保持過冷狀態，還不能夠很好地提高水的過冷度，因此發生冰堵的機率大。

實用新型內容本實用新型解決的技術問題是提供一種不易發生冰堵的過冷水連續製取裝置。為解決上述技術問題，本實用新型採用的第一技術方案是一種過冷水連續製取裝置，包括導電材質外管，其設有過冷水進口和過冷水出口 ；導電材質內管，其以相對於外管絕緣方式設置在外管中，並設有載冷劑進口和載冷劑出口 ；高壓靜電裝置，其靜電輸出端與內管連接，接地端與外管連接。改進之一所述外管設有載冷劑管進口和載冷劑管出口，載冷劑管進口和載冷劑管出口設有絕緣材質的密封端蓋，所述內管的一端穿設在載冷劑管進口的密封端蓋中，另一端則穿設在載冷劑管出口的密封端蓋中。改進之二 該裝置包括多個所述內管，所述外管設有載冷劑管進口和載冷劑管出口，該載冷劑管進口和該載冷劑管出口設有絕緣材質的密封端蓋，各個所述內管的一端穿設在載冷劑管進口的密封端蓋中，另一端則穿設在載冷劑管出口的密封端蓋中。改進之三所述內管為螺旋管管型。改進之四所述靜電輸出端包括集電荷殼體、放電體和密封底座，集電荷殼體和放電體為導電材料部件，密封底座為絕緣材料部件，集電荷體與密封底座形成封閉的放電內腔，放電體穿設在密封底座中，且其位於放電內腔部分的端部與集電荷體保持一定的距離，集電荷體與所述內管連接，放電體與所述高壓靜電裝置的非接地電極連接。為解決上述技術問題，本實用新型採用的第二技術方案是一種過冷水連續製取裝置，包括導電材質外管，其設有過冷水進口和過冷水出口 ；導電材質內管，其以相對於外管絕緣方式設置在外管中，並設有載冷劑進口和載冷劑出口 ；電極棒，其以相對外管和內管絕緣方式設置在所述外管中；高壓靜電裝置，其靜電輸出端與內管連接，接地端與外管、電極棒連接。改進之一該裝置包括多個所述內管，所述電極棒設置在所述外管的中心，該多個所述內管均勻分布在所述電極棒周圍。改進之二 所述外管設有載冷劑管進口和載冷劑管出口，該載冷劑管進口和該載冷劑管出口設有絕緣材質的密封端蓋，所述內管的一端穿設在載冷劑管進口的密封端蓋中，另一端則穿設在載冷劑管出口的密封端蓋中；此外，所述電極棒穿設在其中一密封端蓋中。為解決上述技術問題，本實用新型採用的第三技術方案是一種過冷水連續製取裝置，包括導電材質外管，其設有過冷水進口和過冷水出口 ；導電材質內管，其以相對於所述外管絕緣方式設置在所述外管中，並設有載冷劑進口和載冷劑出口；電極棒，其以相對外管和內管絕緣方式設置在所述外管中；高壓靜電裝置，其靜電輸出端與所述電極棒連接，接地端與外管、所述內管連接。改進之一該裝置包括多個所述電極棒，所述內管設置在所述外管的中心，該多個所述電極棒均勻分布在所述內管周圍。改進之二 所述外管設有載冷劑管進口和載冷劑管出口，載冷劑管進口和載冷劑管出口設有絕緣材質的密封端蓋，所述內管的一端穿設在載冷劑管進口的密封端蓋中，另一端則穿設在載冷劑管出口的密封端蓋中；此外，所述電極棒穿設在其中一密封端蓋中。為解決上述技術問題，本實用新型採用的第四技術方案是一種過冷水連續製取裝置，包括外管，其內壁上設有第一導電層；設置在外管中的內管，其外壁上設有第二導電層，該第一導電層與第二導電層相互絕緣；高壓靜電裝置，其靜電輸出端與內管的第二導電層連接，接地端與外管的第一導電層連接。與現有技術相比，有益效果是本實用新型的外管、密封端蓋與內管之間形成密閉的過冷水通道。水進入外管後，將與內管進行熱交換而冷卻降溫，同時由於內管與外管之間高壓靜電場的作用，使得水降至0°以下而不結冰，最後以過冷狀態(-rc至-5°c)流出外管。本實用新型可以有效地提高了水的過冷度，持續穩定地輸出溫度為-1°C至-5°C的過冷水，解決了現有過冷裝置存在的過冷度不足(達不到實際應用水平)和冰堵的技術問題。

[0019]圖I為實施例一的結構示意圖。圖2為實施例一的高壓靜電裝置的靜電輸出端結構示意圖。圖3為實施例二的結構示意圖。圖4為圖3沿A-A方向的剖視圖。圖5為實施例三的結構示意圖。圖6為圖5沿B-B方向的剖視圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。 實施例一如圖I所示，本實施例的過冷水連續製取裝置包括導電材質外管10導電材質內管20和高壓靜電裝置30，該高壓靜電裝置30的靜電輸出端31與內管20連接，接地端32與外管10連接。外管10和內管20可以採用鐵、銅、鋁、不鏽鋼等金屬導電材料，也可以採用石墨等非金屬導電材料，或者少保證內管20的外壁表面以及過冷器外管10的內壁表面覆蓋有的導電層。該外管10上設有過冷水進口 11和過冷水出口 12。水既可以從過冷水進口 11流入，經過冷水出口 12流出；也可以從過冷水出口 12流入，經過冷水入口流出。該內管20以相對於外管10絕緣方式設置在外管10中，並設有載冷劑進口 21和載冷劑出口 22，內管20為載冷劑輸送通道，為外管10中水提供熱交換的冷量。本實施例的內管20採用銅管，為防止陽極腐蝕高壓靜電裝置的靜電輸出端接負極。若內管20採用其他耐陽極腐蝕的材料，靜電輸出端也可以接正極。外管10、密封端蓋40與內管20之間形成密閉的過冷水通道。水進入外管10後，將與內管20進行熱交換而冷卻降溫，同時由於內管20與外管10之間高壓靜電場的作用，使得水降至0°以下而不結冰，最後以過冷狀態(-1°C至_5°C)流出外管10。本實用新型可以有效地提高了水的過冷度，持續穩定地輸出溫度為-1°C至_5°C的過冷水，解決了現有過冷裝置存在的過冷度不足(達不到實際應用水平)和冰堵的技術問題。高壓靜電場誘導液體過冷的原理是高壓靜電場作用於過冷水，破壞了自然狀態下的締合水分子，水分子在高壓靜電場中形成水偶極子，並以氫鍵的形式相互偶聯形成具有一定結構的、大小不同的締合態水分子，其正電極端朝向陰極，負電極端朝向陽極並依次首尾相連。當溫度被降低到通常冰晶開始形成溫度時，由於高壓靜電場對分子的作用而此時結晶並沒有開始，水分子被帶到一個更高的過冷狀態。為了將內管20絕緣地(相對外管10絕緣)設置在外管10中，外管10上設有載冷劑管進口 13和載冷劑管出口 14，載冷劑管進口 13和載冷劑管出口 14設有絕緣材質的密封端蓋40，內管20的一端穿設在載冷劑管進口 13的密封端蓋40中，另一端則穿設在載冷劑管出口 14的密封端蓋40中。本實施例中密封端蓋40採用聚四氟乙烯、環氧樹脂等絕緣材料。密封端蓋40起到密封外管10和支撐固定內管20的雙重作用。由於內管20是絕緣的，因此外管10與內管20之間相互隔離並絕緣，為生成高壓靜電場創造基礎條件。內管20可以採用彎管、直管或螺旋管等各種形狀的液體管道，同樣地，外管10也可以採用除直管以外形狀的管道。若內管20可以採用螺旋管管型，可以增加熱交換面積，並產生強烈的紊流，增強換熱效率。[0031]本實施例可以採用多個內管20，為了固定各個內管20，可以將各個內管20的一端穿設在同一載冷劑管進口 13的密封端蓋40中，另一端則穿設在同一載冷劑管出口 14的密封端蓋40中，即通過同一個密封端蓋40固定多個內管20 ;另外，也可以在外管10上設置多組載冷劑管進口 13和載冷劑管出口 14，此時各個內管20的兩端則分別穿設在對應的載冷劑管進口 13和載冷劑管出口 14的密封端蓋40中，即通過多個密封端蓋40固定多個內管20。本實施例的靜電輸出端31採用常規的結構。如圖2所示，高壓靜電輸出端31包括集電荷殼體311、放電體312和密封底座313。其中，集電荷殼體311和放電體312採用鐵、銅、鋁、不鏽鋼等金屬電導材料，或石墨等非金屬電導材料；密封底座313則採用聚四氟乙烯、環氧樹脂等絕緣材料。集電荷體與密封底座313形成封閉的放電內腔，放電體312穿設在密封底座313中，且與集電荷體保持一定的距離，集電荷體通過放電體312的電暈放電而獲得淨電荷。集電荷體直接接觸相應部件，例如內管20或電極棒，而放電體312則連接高壓靜電裝置30的非接地電極。實施例二 如圖3、圖4所示，本實施例的過冷水連續製取裝置包括導電材質外管·10，其設有過冷水進口 11和過冷水出口 12 ;多個導電材質內管20，其以相對於外管10絕緣方式設置在外管10中，並設有載冷劑進口 21和載冷劑出口 22 ;電極棒50，其以相對外管10和內管20絕緣方式設置在外管10中；高壓靜電裝置30，其靜電輸出端31與內管20連接，接地端32與外管10、電極棒50連接。如圖4所示，該電極棒50設置在外管10的中心，該多個內管20則均勻分布在電極棒50周圍。採用以電極棒50為中心的多內管20式結構，可以改善外管10中的靜電場分布，使過冷水通道全截面都存在均勻電場力作用，在有效提高水過冷度的同時防止出現
局部結晶。與實施例一類似，為了固定內管20，本實施例的外管10上設有載冷劑管進口 13和載冷劑管出口 14，該載冷劑管進口 13和該載冷劑管出口 14設有絕緣材質的密封端蓋40，內管20的一端穿設在載冷劑管進口 13的密封端蓋40中，另一端則穿設在載冷劑管出口 14的密封端蓋40中。此外，電極棒50穿設在其中一個密封端蓋40中，電極棒50的一部分位於外管10的內部，另一部分位於外管10的外部並與高壓靜電裝置30的接地端32連接。實施例三如圖5、圖6所示，本實施例的過冷水連續製取裝置包括導電材質外管10，其設有過冷水進口 11和過冷水出口 12 ;導電材質內管20，其以相對於外管10絕緣方式設置在外管10中，並設有載冷劑進口 21和載冷劑出口 22 ;電極棒50，其以相對外管10和內管20絕緣方式設置在外管10中；高壓靜電裝置30，靜電輸出端31與電極棒50連接，接地端32與外管10、內管20連接。相比之下，實施例二中高壓靜電裝置30的靜電輸出端31是與內管20連接的，而本實施例高壓靜電裝裝置的靜電輸出端31則是與電極棒50連接。本實施例可以米用一個電極棒50或多個電極棒50。如圖6所7]^，若米用多個電極棒50，則可以將內管20設置在外管10的中心，該多個電極棒50均勻分布在內管20周圍，由此使得外管10中的電場分布更加均勻。為了固定內管20和電極棒50，本實施例的外管10設有載冷劑管進口 13和載冷劑管出口 14，載冷劑管進口 13和載冷劑管出口 14設有絕緣材質的密封端蓋40，內管20的一端穿設在載冷劑管進口 13的密封端蓋40中，另一端則穿設在載冷劑管出口 14的密封端蓋40中；而各個電極棒50則穿設在其中一密封端蓋40中。實施例四本實施例與上述三個實施例的不同之處在於夕卜管的內壁上設有第一 導電層，內管外壁上設有第二導電層，該第一導電層與第二導電層相互絕緣。若裝置沒有電極棒，則高壓靜電裝置的靜電輸出端與內管的第二導電層連接，接地端與外管的第一導電層連接；若裝置設有電極棒，則高壓靜電裝置的靜電輸出端與第二導電層或電極棒連接，為保障安全，防止漏電事故，其接地端仍然與外管的第一導電層連接。
權利要求1.一種過冷水連續製取裝置，其特徵在於包括 導電材質外管，其設有過冷水進口和過冷水出口； 導電材質內管，其以相對於外管絕緣方式設置在外管中，並設有載冷劑進口和載冷劑出口 ； 高壓靜電裝置，其靜電輸出端與內管連接，接地端與外管連接。
2.根據權利要求I所述的過冷水連續製取裝置，其特徵在於所述外管設有載冷劑管進口和載冷劑管出口，載冷劑管進口和載冷劑管出口設有絕緣材質的密封端蓋，所述內管的一端穿設在載冷劑管進口的密封端蓋中，另一端則穿設在載冷劑管出口的密封端蓋中。
3.根據權利要求I所述的過冷水連續製取裝置，其特徵在於該裝置包括多個所述內管，所述外管設有載冷劑管進口和載冷劑管出口，該載冷劑管進口和該載冷劑管出口設有絕緣材質的密封端蓋，各個所述內管的一端穿設在載冷劑管進口的密封端蓋中，另一端則穿設在載冷劑管出口的密封端蓋中。
4.根據權利要求I所述的過冷水連續製取裝置，其特徵在於所述內管為螺旋管管型。
5.根據權利要求I至4任一所述的過冷水連續製取裝置，其特徵在於所述靜電輸出端包括集電荷殼體、放電體和密封底座，集電荷殼體和放電體為導電材料部件，密封底座為絕緣材料部件，集電荷體與密封底座形成封閉的放電內腔，放電體穿設在密封底座中，且其位於放電內腔部分的端部與集電荷體保持一定的距離，集電荷體與所述內管連接，放電體與所述高壓靜電裝置的非接地電極連接。
6.一種過冷水連續製取裝置，其特徵在於包括 導電材質外管，其設有過冷水進口和過冷水出口 ； 導電材質內管，其以相對於外管絕緣方式設置在外管中，並設有載冷劑進口和載冷劑出口 ； 電極棒，其以相對外管和內管絕緣方式設置在所述外管中； 高壓靜電裝置，其靜電輸出端與內管連接，接地端與外管、電極棒連接。
7.根據權利要求6所述的一種過冷水連續製取裝置，其特徵在於該裝置包括多個所述內管，所述電極棒設置在所述外管的中心，該多個所述內管均勻分布在所述電極棒周圍。
8.根據權利要求6或7所述的一種過冷水連續製取裝置，其特徵在於所述外管設有載冷劑管進口和載冷劑管出口，該載冷劑管進口和該載冷劑管出口設有絕緣材質的密封端蓋，所述內管的一端穿設在載冷劑管進口的密封端蓋中，另一端則穿設在載冷劑管出口的密封端蓋中；此外，所述電極棒穿設在其中一密封端蓋中。
9.一種過冷水連續製取裝置，其特徵在於包括 導電材質外管，其設有過冷水進口和過冷水出口 ； 導電材質內管，其以相對於所述外管絕緣方式設置在所述外管中，並設有載冷劑進口和載冷劑出口； 電極棒，其以相對外管和內管絕緣方式設置在所述外管中； 高壓靜電裝置，其靜電輸出端與所述電極棒連接，接地端與外管、所述內管連接。
10.根據權利要求9所述的一種過冷水連續製取裝置，其特徵在於該裝置包括多個所述電極棒，所述內管設置在所述外管的中心，該多個所述電極棒均勻分布在所述內管周圍。
11.根據權利要求9或10所述的一種過冷水連續製取裝置，其特徵在於所述外管設有載冷劑管進口和載冷劑管出口，載冷劑管進口和載冷劑管出口設有絕緣材質的密封端蓋，所述內管的一端穿設在載冷劑管進口的密封端蓋中，另一端則穿設在載冷劑管出口的密封端蓋中；此外，所述電極棒穿設在其中一密封端蓋中。
12.一種過冷水連續製取裝置，其特徵在於包括 外管，其內壁上設有第一導電層； 設置在外管中的內管，其外壁上設有第二導電層，該第一導電層與第二導電層相互絕緣； 高壓靜電裝置，其靜電輸出端與內管的第二導電層連接，接地端與外管的第一導電層連接。
專利摘要本實用新型涉及動態製冰技術，具體是一種過冷水連續製取裝置。該裝置包括導電材質外管,其設有過冷水進口和過冷水出口；導電材質內管，其以相對於外管絕緣方式設置在外管中，並設有載冷劑進口和載冷劑出口；高壓靜電裝置，其靜電輸出端與內管連接，接地端與外管連接。本實用新型的外管、密封端蓋與內管之間形成密閉的過冷水通道。水進入外管後，將與內管進行熱交換而冷卻降溫，同時由於內管與外管之間高壓靜電場的作用，使得水降至0°以下而不結冰，最後以過冷狀態流出外管。本實用新型可以有效地提高了水的過冷度，持續穩定地輸出溫度為-1℃至-5℃的過冷水，解決了現有過冷裝置存在的過冷度不足和冰堵的技術問題。
文檔編號F25B21/00GK202719804SQ201220028410
公開日2013年2月6日 申請日期2012年1月21日 優先權日2012年1月21日
發明者江衛紅 申請人:江衛紅