一种模块化智能控温太阳能热管阵列干燥装置的制作方法

1.本专利涉及太阳能热利用领域，重点在于太阳能热管阵列干燥技术和智能化控温技术的系统，特别是一种模块化智能控温和太阳能热管阵列干燥装置。


背景技术：

2.随着化石类能源的日益紧缺，新型能源的使用要求越来越紧迫。太阳能是可再生清洁能源，它的有效利用可以减少人类对化石能源的依赖，并且可以有效缓解当前日益严重的环境污染问题。热管技术是1963年美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的g.m.grover发明的一种称为“热管”的传热元件，它充分利用了热传导原理与致冷工质的快速热传递性质，导热工质通过“气液相变”将发热物体的热量迅速传递到热源外，其导热能力超过任何已知金属的导热能力。
3.在农业、盐业、化工、医药等行业，有大量的产品需要干燥处理，我国目前大多数处理方法就是靠太阳光自然干燥，受气候等不可控制因素影响严重，现有的利用热管的太阳能干燥装置虽然加速干燥，但仍受到气候影响，本专利将热管应用于太阳能干燥领域和智能化领域的设计研究不仅减小了气候的影响，还做到了智能控温。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本专利的目的是提供一种模块化智能控温太阳能热管阵列干燥装置，以解决传统干燥系统的受环境因素的不可控性和不确定性的影响，还可以根据实际的工作情况智能调节温湿度来干燥产品，实现了智能控温，更加智能可靠。另外还采用模块化设计，做到根据产品和实际需求适当增加模块。
5.为实现上述目的，本专利采用的技术方案是提供一种模块化智能控温太阳能热管阵列干燥装置，其中：该装置包括有玻璃干燥腔、温控系统、相变储热系统、配电控制系统、聚光集热系统、集成控制系统、物料收集系统和模块化连接系统。
6.所述温控系统包括温控阀、热电偶、纽扣电池、遮光罩和湿度传感器。温控阀安装在连接太阳能热管集热器冷凝端和太阳能热管集热器吸热端的导热段上，使得安装温控阀的导热段可以控制太阳能热管集热器的通断，热电偶由纽扣电池提供电能，遮光罩通过支撑架与旋转轴固定在玻璃干燥腔的表面；热电偶通过无线传输方式将温度数据传输控制器，温控阀具有温度阈值，当热电偶检测到物料温度高于高温阈值，皮带电机控制遮光罩翻转遮挡聚光器的反射光，温控阀适当调节甚至关闭，使导热段的导热速度减小甚至停止，当热电偶检测到物料温度低于低温阈值，皮带电机控制遮光罩翻转，使太阳能热管集热器二吸热端继续吸收聚光器反射的能量，温控阀适当调节或完全打开，导热段继续导热。
7.所述配电控制系统包括电路控制部分、风机控制部分、遮光罩旋转控制装置和传送带控制装置。所述电路控制部分包括控制电路运行的电路控制器、逆变器、配电箱和蓄电池，蓄电池电连接电路控制器、配电箱和逆变器，配电箱电连接风机、传送带电机和皮带电机，所述风机固定设置在玻璃干燥腔一端，所述传送带电机固定在传送带的传送带主动轮
内部，传送带电机轴部与传送带主动轮轴部固定连接，传送带主动轮与传送带从动轮互相啮合，所述皮带电机轴部固定在支撑架内部，皮带电机轴部与支撑架轴部固定连接，皮带与皮带电机齿轮互相啮合，皮带电机齿轮与传动齿轮互相啮合。
8.所述相变储热系统包括第一阀门、第二阀门和相变储热箱；相变储热箱通过控制器来控制第一阀门与第二阀门的开关来存储多余的热能或者向外输出热能。
9.所述聚光集热部分包括聚光器聚集太阳辐射以提高其能量密度并反射给太阳能热管集热器二吸热端，其吸收聚光器聚集的热能以加热热管内腔气体，经过左侧导热段将热能传送到玻璃干燥腔中，通过太阳能热管集热器二冷凝端释放热能，太阳能热管集热器一吸热端和太阳能热管集热器三吸热端紧密贴合固定在聚光器背光面，其吸收聚光器反射以外多余热能，加热热管内气体，分别经过左侧导热段和右侧导热段将热能传送到太阳能热管集热器一冷凝端和太阳能热管集热器三冷凝端以加热玻璃干燥腔，所述导热段嵌入玻璃干燥腔凹槽中，经压制加工之后使导热段紧密的贴合凹槽底部及侧面，太阳能热管集热器二吸热端固定在玻璃干燥腔内的传送带的下方，太阳能热管集热器一吸热端和太阳能热管集热器三吸热端紧密贴合固定在聚光器背光面，太阳能热管集热器冷凝端固定在玻璃干燥腔内壁的上方。
10.所述集成控制系统包括控制器、液晶显示屏、温度阈值按键和湿度阈值按键；所述控制器电连接液晶显示屏和按键，所述液晶显示屏显示风速、温度、湿度、蓄电池电量、遮光罩位置、各阀门开度和给料情况。
11.所述物料收集系统包括有装满提示装置和存储室；所述装满提示装置包括有超声波传感器和报警器；存储室设置在玻璃干燥腔出口处，超声波传感器镶嵌于存储室内侧壁距离上口下十分之一的位置，报警器固定焊接在存储室外侧壁上。
12.所述模块化连接系统可根据需求选择模块数量，其中玻璃干燥腔连接处采用导热硅脂，传送带连接处采用过渡承重板进行过渡。
13.所述传送带在传送到出口位置时热电偶和湿度传感器检测到物料未干，则控制传送带电机停止运行，并且停止送料，直至物料干燥后再重新运行。
14.本专利的有益效果是：
15.(1)本专利具有智能控温功能，主要通过热电偶和湿度传感器进行温湿度检测，将检测数据传输给控制器，在通过控制器对以下四个方面进行联动控制和协调配合，实现智能控温调节，其中四个方面包括：一是调节温控阀的阀门开度来调节太阳能热管集热器的工作效率；二是调节皮带电机控制遮光罩翻转遮挡聚光器的反射光来控制玻璃干燥腔内的温度；三是调节风机的风速，进而控制空气流速以调节湿度；四是调节相变储热箱存储或者释放热能。
16.(2)本专利利用了相变储热材料，实现了多余热能的存储和向外输出热能，有效解决了传统干燥装置受气候环境影响的问题。
17.(3)本专利充分利用了光伏板和蓄电池为整个控制系统提供电能，为装置的正常运行提供保障，符合现代节能环保的理念。
18.(4)本专利充分利用了聚光器聚集太阳辐射来提高能量密度，再利用太阳能热管集热器的高效导热技术进行物料的干燥，最终实现太阳能热管干燥技术的高效利用。
19.(5)本专利配备了液晶显示屏，可以实时显示风速、温度、湿度、蓄电池电量、遮光
罩位置、各阀门开度和给料情况，还配备了调节按键，可以对各个控制部件的阈值进行调节设置，保证出料的干燥程度符合设定标准。
20.(6)本专利在玻璃干燥腔出口处的物料收集存储室中安装有装满提示装置，通过超声波传感器探测物料是否装满，装满后报警器进行报警，保证了干燥后的物料及时收集保存。
21.(7)本专利采用模块化连接，可根据需求选择模块数量，有效解决了各类物料的不同干燥需求。
附图说明
22.图1是本专利一种模块化智能控温太阳能热管阵列干燥装置的单模块结构示意图；
23.图2是本专利一种模块化智能控温太阳能热管阵列干燥装置的正视图；
24.图3是本专利一种模块化智能控温太阳能热管阵列干燥装置的整体结构示意图；
25.图4是本专利一种模块化智能控温太阳能热管阵列干燥装置的模块连接图；
26.图5是本专利一种模块化智能控温太阳能热管阵列干燥装置的模块连接内部截面图；
27.图6是本专利一种模块化智能控温太阳能热管阵列干燥装置的模块连接仰视图；
28.图7是本专利一种模块化智能控温太阳能热管阵列干燥装置的集成控制系统结构示意图；
29.图8是本专利一种模块化智能控温太阳能热管阵列干燥装置的承重板细节示意图；
30.图9是本专利一种模块化智能控温太阳能热管阵列干燥装置的工作流程图。
31.图中：
32.1.玻璃干燥腔
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2.温控系统
33.3.相变储热系统
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4.配电控制系统
34.5.聚光集热系统
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6.集成控制系统
35.7.物料收集系统
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8.模块化连接系统
36.11.导热硅脂
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21.温控阀
37.22.热电偶
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23.纽扣电池
38.24.遮光罩
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25.支撑架
39.26旋转轴
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27.湿度传感器
40.31.第一阀门
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32.第二阀门
41.33.相变储热箱
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41.电路控制部分
42.42.风机控制部分
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43.遮光罩旋转控制装置
43.44.传送带控制装置
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411.电路控制器
44.412.逆变器
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413.配电箱
45.414.蓄电池
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415.光伏板
46.421.第三阀门
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422.风机
47.431.皮带电机
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432.皮带电机齿轮
48.433.从动齿轮
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434.皮带
49.441.传送带
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442.传送带主动轮
50.443.传送带从动轮
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444.传送带电机
51.511.太阳能热管集热器一吸热端
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512.太阳能热管集热器二吸热端
52.513.太阳能热管集热器三吸热端
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51.太阳能热管集热器吸热端
53.52.导热段
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53.太阳能热管集热器冷凝端
54.54.聚光器
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521.左侧导热段
55.522.右侧导热段
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531.太阳能热管集热器一冷凝端
56.532.太阳能热管集热器二冷凝端
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33.太阳能热管集热器三冷凝端
57.60.控制器
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61.液晶显示屏
58.62.温度阈值按键
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63.湿度阈值按键
59.601.遮光罩阈值按键
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602.风机阈值调节按键
60.603.蓄热阈值按键
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604.温控阀阈值调节按键
61.605.传送带电机和给料装置按键
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611.上确界按键
62.612.下确界按键
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613.增大按键
63.614减小按键
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70.装满提示装置
64.71.存储室
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72.超声波传感器
65.73.报警器
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80.卡槽
66.81.第一传送带
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82.第二传送带
67.83.过渡承重板一
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84.过渡承重板二
68.85.连接杆
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86.稳定辊
69.87.支座
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88.伸缩杆
70.89.挂座
具体实施方式
71.下面结合附图对本专利的一种模块化智能控温太阳能热管阵列干燥装置的结构加以说明。
72.如图1～3所示，为本专利一种模块化智能控温太阳能热管阵列干燥装置的单模块结构示意图、正视图和整体结构示意图，包括有玻璃干燥腔1、温控系统2、相变储热系统3、配电控制系统4、聚光集热系统5、集成控制系统6、物料收集系统7和模块化连接系统8。
73.所述温控系统中的温控阀21安装在连接太阳能热管集热器冷凝端53和太阳能热管集热器吸热端51的导热段52上，使得安装温控阀21的导热段52可以控制太阳能热管集热器的通断，遮光罩24通过支撑架25与旋转轴26固定在玻璃干燥腔1表面，所述温控阀21具有温度阈值，当热电偶22检测到物料温度高于高温阈值，皮带电机431控制遮光罩24翻转遮挡聚光器54的反射光，温控阀21关闭，导热段停止导热，当热电偶22检测到物料温度低于低温阈值，皮带电机控制遮光罩翻转使太阳能热管集热器二吸热端512继续吸收聚光器54的反射光，温控阀21打开，导热段继续导热。传送带441将物料传送到出口位置时热电偶22和湿度传感器27检测到物料未干，则控制传送带电机444停止运行，并且停止送料，直至检测到物料干燥后继续运行。所述模块化连接可根据需求选择模块数量，其中玻璃干燥腔1连接处
采用导热硅脂11，传送带连接处采用过渡承重板进行过渡。
74.所述相变储热系统3中的相变储热箱33经由第一阀门31和第二阀门32连接所述太阳能热管集热器一吸热端511、太阳能热管集热器二吸热端512和太阳能热管集热器三吸热端513，通过第一阀门31或第二阀门32的开关来存储多余的热能或者向外输出热能；
75.所述配电控制系统4包括电路控制部分41、风机控制部分42、遮光罩旋转控制装置43和传送带控制装置44，其中电路控制部分41包括控制电路运行的电路控制器411、将直流电转换为交流电的逆变器412、整流分配电能的配电箱413和补给电能的蓄电池414，所述遮光罩旋转控制装置43包括有遮光罩24、皮带电机431、皮带电机齿轮432、从动齿轮433和皮带434，所述风机控制部分42包括有第三阀门421和风机422，所述传送带控制装置44包括有传送带441、传送带主动轮442、传送带从动轮443和传送带电机444；所述蓄电池414表面敷设光伏板415，蓄电池414电连接电路控制器411、配电箱413和逆变器412，所述配电箱413电连接风机422、传送带电机444和皮带电机431，所述风机422固定设置在玻璃干燥腔1一端，所述传送带电机444固定在传送带441的传送带主动轮442的内部，传送带电机444的轴部与传送带主动轮442的轴部固定连接，传送带主动轮442与传送带从动轮443互相啮合，所述皮带电机431的轴部固定在支撑架25内部，皮带电机431轴部与支撑架25轴部固定连接，皮带434与皮带电机齿轮432互相啮合，皮带电机齿轮432与从动齿轮433互相啮合；
76.所述聚光集热系统5包括有热管集热部分和太阳能聚光部分，所述热管集热部分包括太阳能热管集热器吸热端51、导热段52和太阳能热管集热器冷凝端53，所述太阳能热管集热器吸热端51包括太阳能热管集热器一吸热端511、太阳能热管集热器二吸热端512和太阳能热管集热器三吸热端513，所述导热段52包括左侧导热段521和右侧导热段522，所述太阳能热管集热器冷凝端53包括太阳能热管集热器一冷凝端531、太阳能热管集热器二冷凝端532和太阳能热管集热器三冷凝端533。所述太阳能热管集热器一吸热端511和太阳能热管集热器三吸热端513紧密贴合固定在聚光器54背光面，所述导热段52嵌入玻璃干燥腔1凹槽中，经压制加工之后使导热段紧密的贴合凹槽底部及侧面，靠近外侧一面安装有保温材料防止热损失，导热段52一端固定密封连接太阳能热管集热器吸热端51，另一端固定密封连接太阳能热管集热器冷凝端53，太阳能热管集热器一吸热端511和太阳能热管集热器三吸热端513吸收聚光器54反射以外的热能以加热热管内腔气体并加以输出，太阳能热管集热器二吸热端512吸收聚光器54反射的热能加热热管内气体并加以输出。所述太阳能热管集热器吸热端分为两部分，太阳能热管集热器一吸热端511和太阳能热管集热器二吸热端512吸收的热能从左侧导热段521分别进入太阳能热管集热器一冷凝端531和太阳能热管集热器二冷凝端532，太阳能热管集热器三吸热端513吸收的热能从右侧导热段522进入太阳能热管集热器三冷凝端533。所述太阳能聚光部分主要利用聚光器的聚光反射原理，聚集太阳辐射以提高其能量密度。
77.所述物料收集系统7包括有装满提示装置70和存储室71。所述装满提示装置70包括有超声波传感器72和报警器73。所述存储室71设置在玻璃干燥腔1出口处，所述超声波传感器72镶嵌于存储室内侧壁距离顶部下十分之一的位置，所述报警器73固定焊接在存储室71外侧壁上。
78.如图4、图5和图8所示，为本专利一种模块化智能控温太阳能热管阵列干燥装置的模块连接图、模块连接内部截面图和承重板细节示意图，模块化连接系统包括有传送带过
渡装置和玻璃干燥腔连接部分。所述传送带过渡装置的第一传送带81与第二传送带82各设置有过渡承重板一83和过渡承重板二84，过渡承重板一83和过渡承重板二84靠近传送带一侧的底部通过连接杆85铰连接设置有稳定辊86，稳定辊86紧贴设置在第一传送带81与第二传送带82上，传送带支座87上铆接有伸缩杆88，伸缩杆88另一端铰接挂座89，所述过渡承重板一83的一端搭设在第一传送带81另一端上表面，过渡承重板二84的一端搭设在第二传送带82另一端上表面，过渡承重板一83底部设置有卡槽80，卡槽80内设置过渡承重板二84，所述玻璃干燥腔连接部分通过导热硅脂11密封连接。
79.如图6所示，为本专利一种模块化智能控温太阳能热管阵列干燥装置的模块连接仰视图，热电偶22和纽扣电池23通过电连接，热电偶22由纽扣电池23提供电能，通过无线传输方式将温度数据传输给控制器60以后，通过液晶显示屏61进行显示，热电偶22和纽扣电池23分别嵌入传送带441凹槽中，经过加工贴合于凹槽的底面与侧面。
80.如图7所示，为本专利一种模块化智能控温太阳能热管阵列干燥装置的集成控制系统结构示意图，控制器60接收热电偶22和湿度传感器27信号后，与设置的阈值进行比较，从而控制皮带电机431旋转遮光罩24和风机422的转速，控制相变储热箱33蓄热或者放热、温控阀21的阀门开度，控制传送带电机444的启停和给料情况，所述皮带电机431控制旋转遮光罩和温控阀开度控制采用优先级控制方式，并且皮带电机控制的优先级高于温控阀开度控制，所述液晶显示屏61显示风速、温度、湿度、蓄电池电量、遮光罩位置、各阀门开度和给料情况。当按下温度阈值按键62，在该模式下，可通过按下遮光罩阈值按键601，再根据调节增大按键613和减小按键614设置上确界按键611和下确界按键612的阈值，使其在设定温度阈值范围内控制遮光罩翻转。可通过风机阈值调节按键602设置多个阈值，分别通过调节增大按键613和减小按键614来设置上确界按键611和下确界按键612的增大和减小，使其在设定温度阈值内风机422风速符合玻璃干燥腔空气流速的需求，可通过蓄热阈值按键603设置其在设定温度阈值内控制第一阀门32和第二阀门32反向进而控制相变储热箱33存储或者释放热能，可设置调节上确界按键611和下确界按键612的增大按键613和减小按键614，可通过温控阀阈值调节按键604设置多个阈值，分别设置调节上确界按键611和下确界按键612的增大按键613和减小按键614，使热管在同一温度范围内工作强度符合玻璃干燥腔的温度需要，还可设置传送带电机和给料装置按键605的停止阈值，同样采用上确界按键611和下确界按键612，增大按键613和减小按键614进行设置。在湿度阈值模式下调节方法同理。
81.如图9所示，为本专利一种模块化智能控温太阳能热管阵列干燥装置的整体执行过程流程图，该装置正常工作时，传送带441正常工作，遮光罩24位于玻璃干燥腔1上部，太阳能热管集热器吸热端51吸收热量通过导热段52传输热量至太阳能热管集热器冷凝端53进行热能释放，加热玻璃干燥腔1中的空气进而干燥物料，添加物料后，温控阀根据热电偶温度检测和自身温度阈值设定进行自动调节，热电偶22和湿度传感器27判断是否干燥，如果没有干燥，给料装置停止加料并且传送带停止运行，直至检测到物料干燥后传送带继续运行并且继续加料，如果已经干燥，则风机适当调节运行强度，热电偶22和湿度传感器27判断是否过干，如果过于干燥，温控阀21全部关闭，电机控制遮光罩转动到下部遮光，直到物料被收集。如果没有过干则直接收集物料。
82.实施例
83.1、本装置的模块连接个数、热管集热器个数、热电偶22个数可以根据实际需求增加或减少。
84.2、玻璃干燥腔1内可根据需要添加隔板装置，在传送带运行过程中，将物料均匀分布。
85.3、热管集热器冷凝端53表面可根据需要添加高反射涂层。
86.4、集成控制系统6中的液晶显示屏61可采用触摸屏进行调节控制。
87.5、热管集热器的导热可在除两端以外的模块选择从干燥腔两端传热，即部分吸热端从干燥腔一端传至冷凝端，另一部分吸热端从干燥腔另一端传至冷凝端，并且两侧冷凝端不连通。
88.6、本装置的模块选择除两端外，其他模块的太阳能热管集热器冷凝端53可选择从玻璃干燥腔1的两侧向中间释放热能。
89.7、本装置的采用的皮带434也可选用金属制品，如履带，目的是延长其使用寿命，使整个装置更加安全可靠。
90.以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。