一种相变球

技术领域

本发明涉及相变蓄能领域，尤其是涉及一种相变球。

背景技术

目前，相变蓄能系统为蓄能利用提供了最佳选择，具有广泛的应用前景。但是传统的相变材料封装存在一定的缺点。

相变材料的封装方式主要为整体封装和分封装。和整体封装相比，分封装的布置方式更为灵活，可以适应不同的容量和场景，隔离腐蚀性较好，蓄放能效率更高，安全性更好。分封装将相变材料封装到每个小的相变单元中，相变单元的结构、壁材及加工技术会对相变蓄能系统的实际应用产生一定的影响。对于相变球这一相变单元，目前相变球加工时是用两个半球拼接在一起，一段时间后拼接缝会使相变材料发生泄漏，球上预留一个凸起的相变材料填装口，填装口用超声波焊接法进行焊接，凸起的填装口使得相变球外部结构不均匀，会增加外部流体流过时的流动阻力，相变球的承压能力会受到一定的影响，并且焊接口容易发生泄漏。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种相变球。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种相变球，包括球体和堵头，所述球体的内部填充相变材料，所述球体设有用于填装相变材料的凹槽，所述凹槽通过填装口连通球体的内部，所述堵头与凹槽和填装口的形状相适应。

所述的填装口为圆形填装口，所述的凹槽为圆柱体凹槽。

所述的堵头的横截面呈凸形，堵头的宽部与凹槽相适应，堵头的窄部与填装口相适应。

所述填装口的周围设密封件。

所述的密封件为环形密封件，环形密封件环绕填装口并与凹槽的槽面固定连接。

所述的密封件为硅胶密封圈。

所述的密封件与凹槽的槽面粘接。

所述的堵头与凹槽和填装口过盈配合。

所述的堵头与凹槽的槽壁之间超声波焊接。

所述的球体为HDPE球体。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)球体设有用于填装相变材料的凹槽，凹槽通过填装口连通球体的内部，堵头与凹槽和填装口的形状相适应，保证了良好的密封效果并保证了相变单元的承压能力，节省壁材。相变球外部结构的完整性，减少了外部流体的流动阻力及球体间的挤压损坏。

(2)填装口的周围设密封件，可进一步增强密封性。

(3)球体为HDPE球体，增长了相变球的使用年限。

附图说明

图1为本发明的剖视图；

图2为本发明的俯视图；

图3为本发明不包括堵头的侧视图；

图4为本发明包括堵头的侧视图；

附图标记：

1为球体；2为堵头；3为填装口；4为密封件；5为凹槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

本实施例提供一种相变球，如图1-图3所示，该相变球具有好的密封性且承压能力较好。将相变材料填装入该相变球并进行密封，重复填装多个该相变球，然后再集中放置到一个空间内，在这个空间中通入流动的载冷(热)流体，以实现蓄冷、蓄热的目的。

相变球包括球体1和堵头2，球体1的内部填充相变材料，球体1设有用于填装相变材料的凹槽5，凹槽5通过填装口3连通球体1的内部，堵头2与凹槽5和填装口3的形状相适应，凹槽5和填装口3方便将相变材料填装入相变球，同时尽量保证相变球外部结构的完整性。

具体而言：

填装口3为圆形填装口，凹槽5为圆柱体凹槽。

堵头2的横截面呈凸形，堵头2的宽部与凹槽5相适应，堵头2的窄部与填装口3相适应，堵头2的尺寸刚好匹配相变球上的凹槽5及填装口3，将堵头2置入相变球的凹槽5，并进行密封处理，形成一个完整的相变单元；堵头2可以与凹槽5和填装口3过盈配合，或者堵头2与凹槽5的槽壁之间超声波焊接，再或者堵头2与填装口3过盈配合且与凹槽5的槽壁之间填充密封胶，以实现堵头2与球体1的密封连接。

填装口3的周围设环形的硅胶的密封件4，环形密封件环绕填装口3并与凹槽5的槽面固定连接，密封件4与凹槽5的槽面粘接；密封件4的设置可进一步增强堵头2与球体1之间的密封性，防止相变材料的泄露。

球体1为HDPE球体，HDPE指高密度聚乙烯，高密度聚乙烯的密度大于0.940g/CC，高密度聚乙烯具有硬度、拉伸强度、蠕变性、耐磨性、电绝缘性、化学稳定性和韧性好的优点，可增长相变球的使用年限。

本实施例的相变球适用于中低温相变蓄能系统，通过改变填充的相变材料，既可以用于蓄冷，又可以用于蓄热。球形容器受力较为均匀；在同样壁厚条件下，球体的承载能力最高；相同的容积，球形容器的表面积最小。由于壁厚、表面积小等原因，球形容器一般要比圆筒形容器节约30％～40％的壁材。HDPE材料具有重量轻、耐高压、韧性好、施工快、寿命长等特点，并且其导热系数可以满足内部相变材料及外部流体的换热需求。该相变球的直径选用90mm，保证了最佳的蓄能量及蓄能时间。

本实施例的相变球用于蓄能时：

相变球用于蓄冷系统时：将多个封装有相变蓄冷材料的相变球堆叠到蓄冷装置中，低温载冷流体流动于每个单独相变球的缝隙中，由于内外材料的温度差异，相变球内的蓄冷材料吸收外部流体的冷量从而完成蓄冷过程。放冷过程则与之前的步骤相反，蓄冷材料将冷量释放给相变球外部的高温流体。

相变球用于蓄热系统时：将多个封装有相变蓄热材料的相变球堆叠到蓄热装置中，高温载热流体流动于每个单独相变球的缝隙中，由于内外材料的温度差异，相变球内的蓄热材料吸收外部流体的热量从而完成蓄热过程。放热过程则与之前的步骤相反，蓄热材料将热量释放给相变球外部的低温流体。

相变球使用过程中的稳定性好，不易发生故障，由于相变球个数较多，增大了相变材料与外部流体的换热面积所以能实现较高的蓄冷及蓄热效率。