CN111023724B - 一种快速升温热泵烘干一体机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速升温热泵烘干一体机，包括壳体、设置在壳体内的热泵系统，壳体内部空间分为下部内循环区和上部外循环区；在内循环区的一侧侧壁上设有分别与烘干房连通的回风口和送风口；热泵系统包括依次通过冷媒管道相连通的压缩机、冷凝器、压差调节阀、蒸发器、干燥过滤器、储液器和气液分离器，气液分离器的出口与压缩机的回气口对应连接，形成循环回路。本发明结构紧凑、体积小，便于安装和使用，通过压差调节阀能够实现冷凝器的快速升温、缩短烘干机的开机时间，尤其适用于物料烘干需要频繁开关机的情况，可以有效节省开机时间，提高工作效率。

Description

一种快速升温热泵烘干一体机

技术领域

本发明涉及烘干机技术领域，具体涉及一种快速升温热泵烘干一体机。

背景技术

热泵烘干机是一种热量提升装置，高温热泵烘干机组利用逆卡诺原理，从周围环境中吸取热量，并把它传递给被加热的对象，主要应用于食品、药材、木材、农副产品、工业品等的烘干脱水过程。热泵烘干机可实现低温空气封闭循环干燥、物料干燥质量好，可满足大多数热敏物料的高质量干燥要求，干燥介质的封闭循环，可避免与外界气体交换所可能对物料带来的杂质污染，这对食品、药品或生物制品尤其重要。早期的热泵烘干机多为分体式的，分为外机和内机，在安装和使用时多为不便；一体式热泵烘干机体积小、能耗低，目前在许多物料烘干领域被采用。在有些物料的烘干过程中（如烟叶烘干、食品烘干），烘干机的热泵系统需要间歇性工作，开机后运行一段时间就需要关闭，间隔一段时间后再次开启运行，工作过程中需要多次开机、关机，由于每次开机后都需要等待冷凝器预热、升温，存在升温速度慢、工作效率低、造成能源浪费等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种快速升温热泵烘干一体机，在烘干过程中能够实现迅速升温，缩短开机时间、节约能耗。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

设计一种快速升温热泵烘干一体机，包括壳体、设置在所述壳体内的热泵系统，

在所述壳体内部设有横向隔板，把壳体内部空间分隔为下部内循环区和上部外循环区；在所述内循环区的一侧侧壁下部设有回风口，在所述回风口所在侧壁的上部一侧还设有送风口，在所述回风口处设置有连通至烘干房内部下方的回风风道、在所述送风口处设置有连通至烘干房内部上方的送风风道，在所述送风风道内设有循环风机；

所述热泵系统包括依次通过冷媒管道相连通的压缩机、冷凝器、压差调节阀、蒸发器、干燥过滤器、储液器和气液分离器，所述气液分离器的出口与压缩机的回气口对应连接，形成循环回路；

其中，所述蒸发器设置在所述外循环区，在所述外循环区的壳体顶部设有排风口，在所述排风口处安装有排风风机；热泵系统的其他设备设置在所述内循环区，所述冷凝器设置在与所述回风口和送风口所在的侧壁相邻的位置。

在上述技术方案中，该热泵烘干机为一体机，在使用时将该热泵烘干机安装在烘干房的一侧，下部的回风风道与烘干房的下部回风口相连通，上部的送风风道与烘干房的上部送风口相连通，烘干过程中，在循环风机的带动下，烘干房内的空气经过回风风道进入烘干机壳体内，与壳体内的冷凝器进行换热，实现空气的加热，加热后的空气经过送风风道回到烘干房内，烘干房内的空气实现上部送入、下部抽回，如此循环，实现对烘干房内物料的烘干。蒸发器设置在壳体上部的外循环区，用于与外部空气进行换热，吸收外部空气中的热量，节约能耗。

优选的，所述压差调节阀包括阀管、顶杆、限位弹簧、调节螺母以及封装管，所述阀管和封装管的下端为进液口、上端为出液口；

在所述阀管的内壁上设有环形凸台，所述限位弹簧的上部由所述进液口穿入到阀管内，所述限位弹簧的上端顶在所述环形凸台上；在所述顶杆的上端设有锥形端头，在所述阀管的顶部内壁上设有与所述锥形端头相匹配的锥形面，所述顶杆的下端穿过所述阀管和限位弹簧并延伸到阀管外部，所述锥形端头与所述锥形面贴合在一起，所述顶杆的外壁与阀管的内壁之间留有用于进液的间隙；在所述顶杆的表面设有外螺纹，所述调节螺母旋转套接在所述顶杆上，所述限位弹簧下端顶在所述调节螺母上；

所述封装管套装在所述阀管的外部，所述封装管的内壁与所述阀管的外壁覆合固定在一起，所述调节螺母的外径小于所述封装管的内径，所述封装管的进液一端连接所述冷凝器末端出口，出液一端连接所述蒸发器前端进口。

通过设置压差调节阀，使得从冷凝排出的冷媒经过调节阀时产生压差，高压一侧的制冷剂继续保持高压状态并迅速液化放热，使冷凝器迅速升温；同时降低蒸发器内的压力，有利于制冷剂的蒸发，起降压节流作用。其中，顶杆安装在阀管内，上部锥形端头与阀管内壁的锥形面贴合，实现阀管的闭合；冷凝器送出的冷凝剂从阀管的下端进液口进入，因为要顶开锥形端头从出液口流出，就需要带动限位弹簧压缩变形，因此制冷剂到阀管的出液口处时需要达到一定压力才能推动锥形端头开启，这就使得制冷剂在调节阀前后两侧产生压差，高压一侧的制冷剂继续保持高压状态并迅速液化放热，使冷凝器快速升温，减少预热时间，提高工作效率。通过调整限位弹簧的螺距、线径、压缩量，可以使调节阀出液口达到所需的压差，以适应不同系统的压差需求。

优选的，所述封装管的两端分别设有单向阀，通过单向阀与连通至冷凝器和蒸发器的冷媒管道对应连接，所述封装管与单向阀之间通过连接螺母连接，在所述封装管的端部设有喇叭状端口，所述连接螺母套装在封装管的管体外部，在所述连接螺母的后部内壁上设有与所述喇叭状端口形状相匹配的卡接面，所述喇叭状端口卡接在单向阀的管状接口内，所述连接螺母的前部与单向阀的管状接口螺纹连接固定。

通过在封装管两侧设置的单向阀，可以方便该调节阀的拆卸和更换，将两侧单向阀关闭，两侧管道内的冷媒被截断，可将调节阀拆卸掉，再换上新的调节阀即可；当压差阀损坏或者需要更换不同压差的调节阀时，可进行快速拆卸和安装；不同压差的调节阀可以适应热泵系统对压差的不同需求；更换过程中不影响热泵系统中的其他设备。

优选的，在所述连接螺母的卡接面与封装管的喇叭状端口的接触面之间设有橡胶密封圈，起到进一步的密封作用。

优选的，所述环形凸台的内径大于所述顶杆的杆体直径。

优选的，在所述阀管外壁的上部和下部各设有一组增强固定部，所述增强固定部包括两个相邻的环状凸缘，以及在两个环状凸缘之间形成的环状凹槽。增强固定部便于加强阀管和封装管之间的固定，使二者之间更加牢固，避免阀管在封装管内产生松动。

优选的，所述封装管位于所述阀管外的管体形状与阀管外壁的形状相匹配。

优选的，所述蒸发器为两组，每组蒸发器包括两个呈V型设置的管片，每组蒸发器的V型开口对应的壳体顶部均设有一个排风口和排风风机；所述外循环区的一侧侧壁为网格状透风板。壳体顶部的排风风机开启后，外部空气通过网格状透风板进入壳体内的外循环区，与蒸发器进行换热，蒸发器吸收外部空气的热量，换热后的空气经由排风口排出，呈V型设置的蒸发器管片可以增大空气的接触面积，提高换热效率。

本发明的有益效果在于：

本发明快速升温热泵烘干一体机结构紧凑、体积小，便于安装和使用，能够对烘干房内的空气实现内部循环加热，通过压差调节阀能够实现冷凝器的快速升温、缩短烘干机的开机时间，尤其适用于物料烘干需要频繁开关机的情况，可以有效节省开机时间，提高工作效率、更加节能环保。

附图说明

图1为本发明快速升温热泵烘干一体机的侧面结构示意图；

图2为本发明快速升温热泵烘干一体机的内部结构示意图；

图3为压差调节阀的结构示意图；

图4为压差调节阀的爆炸图；

图5为阀管的剖视图；

图6为制冷剂通过压差调节阀的方式示意图；

图7为为封装管两端设置单向阀的结构示意图；

图8为封装管与单向阀连接处结构示意图；

图9为封装管与单向阀连接在一起之后的局部剖视图；

图中标号：1阀管，2顶杆，3限位弹簧，4调节螺母，5环形凸台，6锥形端头，7锥形面，8封装管，9环状凸缘，10环状凹槽；11为单向阀，12连接螺母，13喇叭状端口；14压缩机，15冷凝器，16储液器，17蒸发器，18气液分离器，19干燥过滤器；20壳体，21回风风道，22送风风道，23循环风机，24排风口。

具体实施方式

下面结合实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。在以下实施例中所涉及的设备元件如无特别说明，均为常规设备元件。

实施例1：快速升温热泵烘干一体机，参见图1-图6，包括壳体20、设置在壳体20内的热泵系统。

在壳体20内部设有横向隔板，把壳体20内部空间分隔为下部内循环区和上部外循环区；在内循环区的一侧侧壁下部设有回风口，在回风口所在侧壁的上部一侧还设有送风口，在回风口处设置有连通至烘干房内部下方的回风风道21、在送风口处设置有连通至烘干房内部上方的送风风道22，在送风风道22内设有循环风机23；

热泵系统包括依次通过冷媒管道相连通的压缩机14、冷凝器15、压差调节阀、蒸发器17、干燥过滤器19、储液器16和气液分离器18，气液分离器18的出口与压缩机14的回气口对应连接，形成循环回路；

其中，蒸发器17设置在外循环区，在外循环区的壳体20顶部设有排风口24，在排风口24处安装有排风风机；热泵系统的其他设备设置在内循环区，冷凝器15设置在与回风口和送风口所在的侧壁相邻的位置。

蒸发器17为两组，每组蒸发器17包括两个呈V型设置的管片，每组蒸发器17的V型开口对应的壳体20顶部均设有一个排风口24和排风风机；外循环区的一侧侧壁为网格状透风板。

压差调节阀包括阀管1、顶杆2、限位弹簧3、调节螺母4以及封装管8，阀1管和封装管8的下端为进液口、上端为出液口；在阀管1的内壁上设有环形凸台5，限位弹簧3的上部由进液口穿入到阀管1内，限位弹簧3的上端顶在环形凸台5上，环形凸台5的内径大于顶杆2的杆体直径。在顶杆2的上端设有锥形端头6，在阀管1的顶部内壁上设有与锥形端头6相匹配的锥形面7，顶杆2的下端穿过阀管1和限位弹簧3并延伸到阀管1外部，锥形端头6与锥形面7贴合在一起，顶杆2的外壁与阀管1的内壁之间留有用于进液的间隙；在顶杆2的表面设有外螺纹，调节螺母4旋转套接在顶杆2上，限位弹簧3下端顶在调节螺母4上；封装管8套装在阀管1的外部，封装管8的内壁与阀管1的外壁覆合固定在一起，调节螺母4的外径小于封装管8的内径，封装管8的进液一端连接冷凝器15末端出口，出液一端连接蒸发器17前端进口。

在阀管外壁的上部和下部各设有一组增强固定部，增强固定部包括两个相邻的环状凸缘9，以及在两个环状凸缘9之间形成的环状凹槽10。封装管8位于阀管1外的管体形状与阀管1外壁的形状相匹配。

实施例2：一种快速升温热泵烘干一体机，参见图7-图9，封装管8的两端分别设有单向阀11，通过单向阀11与连通至压缩机14和冷凝器15的冷媒管道对应连接，封装管8与单向阀11之间通过连接螺母12连接，在封装管8的端部设有喇叭状端口13，连接螺母12套装在封装管8的管体外部，在连接螺母12的后部内壁上设有与喇叭状端口13形状相匹配的卡接面，喇叭状端口13卡接在单向阀11的管状接口内，连接螺母12的前部与单向阀11的管状接口螺纹连接固定。在连接螺母12的卡接面与封装管8的喇叭状端口13的接触面之间设有橡胶密封圈。

本发明快速升温热泵烘干一体机的具体工作方式为：

将该一体机安装在烘干房的一侧，回风风道与烘干房的侧壁下部的开口相连通，用于将烘干房内的空气抽回到烘干机的壳体内进行加热；送风风道与烘干房的侧壁上部的开口相连通，用于将加热后的热空气送到烘干房内；回风风道、送风风道与烘干房侧壁之间为密封连接；烘干机开启后，在循环风机的作用下，烘干房内的空气被抽回到烘干机壳体内，与冷凝器进行热交换，实现空气的加热，加热后的空气通过送风风道被送回到烘干房内，实现烘干房内空气的循环加热，对烘干房内的物料进行烘干。图1中右侧箭头所指为烘干房内的空气进出烘干机的方向示意。

通过设置压差调节阀，当冷凝器排出的制冷剂通过压差调节阀时，首先从阀管的下端进液口进入到阀管内部，达到一定压力之后将顶杆上端的锥形端头顶开，使制冷剂在调节阀前后两侧产生压差，高压一侧的制冷剂继续保持高压状态并迅速液化放热，能够使冷凝器快速升温，提高热泵的工作效率、节约能源。现有技术中的使用热泵系统的烘干机，开机后达到正常工作温度所需的时间一般在5-6分钟，而采用本发明中的热泵系统的烘干机，开机时间可以缩短到1分钟，有些物料烘干时，烘干机需要间歇性工作，如每次开机后运行15分钟就需要关机，则每小时可运行3次，十小时运行30次，采用本发明热泵系统每次开机能够节省4-5分钟，则每天可节省开关机时间2-2.5小时，能够有效提高烘干机的工作效率、节约电能。

上面结合实施例对本发明作了详细的说明，但是所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (6)

1.一种快速升温热泵烘干一体机，其特征在于，包括壳体、设置在所述壳体内的热泵系统，

在所述壳体内部设有横向隔板，把壳体内部空间分隔为下部内循环区和上部外循环区；在所述内循环区的一侧侧壁下部设有回风口，在所述回风口所在侧壁的上部一侧还设有送风口，在所述回风口处设置有连通至烘干房内部下方的回风风道、在所述送风口处设置有连通至烘干房内部上方的送风风道，在所述送风风道内设有循环风机；

所述热泵系统包括依次通过冷媒管道相连通的压缩机、冷凝器、压差调节阀、蒸发器、干燥过滤器、储液器和气液分离器，所述气液分离器的出口与压缩机的回气口对应连接，形成循环回路；

其中，所述蒸发器设置在所述外循环区，在所述外循环区的壳体顶部设有排风口，在所述排风口处安装有排风风机；热泵系统的其他设备设置在所述内循环区，所述冷凝器设置在与所述回风口和送风口所在的侧壁相邻的位置；

所述压差调节阀包括阀管、顶杆、限位弹簧、调节螺母以及封装管，所述阀管和封装管的下端为进液口、上端为出液口；

在所述阀管的内壁上设有环形凸台，所述限位弹簧的上部由所述进液口穿入到阀管内，所述限位弹簧的上端顶在所述环形凸台上；在所述顶杆的上端设有锥形端头，在所述阀管的顶部内壁上设有与所述锥形端头相匹配的锥形面，所述顶杆的下端穿过所述阀管和限位弹簧并延伸到阀管外部，所述锥形端头与所述锥形面贴合在一起，所述顶杆的外壁与阀管的内壁之间留有用于进液的间隙；在所述顶杆的表面设有外螺纹，所述调节螺母旋转套接在所述顶杆上，所述限位弹簧下端顶在所述调节螺母上；

所述封装管套装在所述阀管的外部，所述封装管的内壁与所述阀管的外壁覆合固定在一起，所述调节螺母的外径小于所述封装管的内径，所述封装管的进液一端连接所述冷凝器末端出口，出液一端连接所述蒸发器前端进口；

所述封装管的两端分别设有单向阀，通过单向阀与连通至冷凝器和蒸发器的冷媒管道对应连接，所述封装管与单向阀之间通过连接螺母连接，在所述封装管的端部设有喇叭状端口，所述连接螺母套装在封装管的管体外部，在所述连接螺母的后部内壁上设有与所述喇叭状端口形状相匹配的卡接面，所述喇叭状端口卡接在单向阀的管状接口内，所述连接螺母的前部与单向阀的管状接口螺纹连接固定。

2.根据权利要求1所述的快速升温热泵烘干一体机，其特征在于，在所述连接螺母的卡接面与封装管的喇叭状端口的接触面之间设有橡胶密封圈。

3.根据权利要求1所述的快速升温热泵烘干一体机，其特征在于，所述环形凸台的内径大于所述顶杆的杆体直径。

4.根据权利要求1所述的快速升温热泵烘干一体机，其特征在于，在所述阀管外壁的上部和下部各设有一组增强固定部，所述增强固定部包括两个相邻的环状凸缘，以及在两个环状凸缘之间形成的环状凹槽。

5.根据权利要求4所述的快速升温热泵烘干一体机，其特征在于，所述封装管位于所述阀管外的管体形状与阀管外壁的形状相匹配。

6.根据权利要求1所述的快速升温热泵烘干一体机，其特征在于，所述蒸发器为两组，每组蒸发器包括两个呈V型设置的管片，每组蒸发器的V型开口对应的壳体顶部均设有一个排风口和排风风机；所述外循环区的一侧侧壁为网格状透风板。

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