一种防推冰杆翘曲变形的冷却装置及冷却方法

技术领域

本发明涉及冷却方法技术领域，尤其涉及一种防推冰杆翘曲变形的冷却装置及冷却方法。

背景技术

制冰机是一种将水通过蒸发器由制冷系统制冷剂冷却后生成冰的制冷机械设备，采用制冷系统，以水载体，在通电状态下通过某一设备后制造出冰。部分制冰机中安装有推冰杆，如图2-3所示，包括推冰杆主轴11，推冰杆主轴11的一侧设置有均匀分布的推冰杆推齿12，制冰机工作过程中，驱动推冰杆转动，通过推冰杆上的推冰杆推齿12将冰块推出，便于取出冰块。

由于推冰杆需要长期在低温下工作，制备推冰杆的材质需要具有：安全无毒、高强度以及耐摩擦性能优异的特点，因此，制备推冰杆的材质一般为POM4590，POM4590是一种没有侧链、高密度、高结晶性的线型聚合物，是具有优异的综合性能的工程塑料。但是，POM4590材料制品通过注塑成型后，冷却过程中，其收缩率会达到1.2％-3.0％，又由于推冰杆1本身为不对称设置，如图3所示，推冰杆1上的收缩点13分布在一条折线上，推冰杆1在冷却过程中，很容易发生翘曲变形，当推冰杆翘曲变形后，影响装置的正常使用，需要通过人工折弯反变形整形，费时费力，影响产品质量。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种防推冰杆翘曲变形的冷却装置及冷却方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种防推冰杆翘曲变形的冷却装置，包括用于固定推冰杆两端的第一夹块和第二夹块，固定后的推冰杆能够绕其自身轴线转动，并使得的推冰杆的轴线呈竖直状；

还包括电动机，所述电动机与第二夹块相适配，通过电动机驱动推冰杆绕其轴线转动；

根据推冰杆的尺寸控制电动机的转速，使得电动机带动推冰杆按照目标转速转动，对推冰杆进行冷却，保证推冰杆在冷却过程中不会发生翘曲变形。

优选的，所述第一夹块能够沿推冰杆的长度方向运动。

优选的，一种防推冰杆翘曲变形的冷却方法，包括以下步骤：

步骤1、测量推冰杆中推冰杆推齿自由端端部至推冰杆主轴的垂直距离，记作L；测量推冰杆中推冰杆主轴的半径，记住r；测量推冰杆的初始冷却温度，记作T1；测量冷却装置所处的环境温度，记作T2；获取推冰杆最低热变形温度，记作T3；

步骤2、将推冰杆安装在冷却装置上，通过电动机带动推冰杆转动，并根据推冰杆转速计算公式，确定电动机的目标转速，调整冷却装置中电动机的转速至目标转速；

步骤3、通过冷却装置对推冰杆进行冷却，同时测量推冰杆的实际温度，当推冰杆的实际温度小于等于T3时，加快对推冰杆进行冷却，直至推冰杆冷却至室温。

优选的，步骤3中，加快对推冰杆进行冷却时，可采用加快电动机4转速的方式，或将推冰杆置入冷水中，对推冰杆进行水冷。

优选的，所述推冰杆转速计算公式按以下步骤推导得到：

步骤A、根据推冰杆的初始冷却温度T1、测量冷却装置所处的环境温度T2、推冰杆的密度ρ、面积S、体积V、比热容C和获取推冰杆最低热变形温度T3，记录自然冷却状态下推冰杆温度从T1降低至T3的时间，计算出单位时间内推冰杆的体积变化量dv，将推冰杆分割为齿轴部和光轴部，其中带齿轴部的体积变化量为dv1，光轴部的体积变化量为dv2，根据带齿轴部的收缩面积S1，计算出带齿轴部的平均收缩距离dL1，根据光轴部的收缩面积S2，计算出光轴部的平均收缩距离dL2，同时计算出dL2与dL1之间的差值，记作ΔL；

步骤B、改变电动机的转速来控制推冰杆中推冰杆推齿受到的离心力，通过离心力克服推冰杆所受到的挠曲模量，在推冰杆温度仍高于T3时，使得推冰杆发生弯折，将单位时间内推冰杆的弯折量记作dL3，当dl3接近Δl时，确定此时电动机的转速为目标转速。

优选的，步骤B中，当改变推冰杆的转速时，推冰杆的冷却速率会发生变化，此时需引入修正量φ，满足dL3＝φΔL，根据修正后的dL3，确定该电动机的转速为目标转速。

优选的，对电动机的转速进行拟合，得到电动机目标转速的计算公式：

其中，n为推冰杆的转速，单位为r/s；k为系数；T1、T2和T3的单位均为℃；L的单位为m；r的单位为m。

优选的，所述推冰杆的材质为POM4590，k的取值范围为125-320。

优选的，所述推冰杆的材质为POM4590，n的取值范围为1.5-8。

本发明的有益效果是：

1、本装置中，通过第一夹块和第二夹块将推冰杆固定住，固定后的推冰杆的轴线呈竖直状，并能够绕其自身轴线转动，通过电动机带动推冰杆转动，在推冰杆推齿处受到一定的离心力，在推冰杆的温度高于推冰杆的最低热变形温度时，通过该离心力克服推冰杆所受到的挠曲模量，使得推冰杆发生弯折，抵消推冰杆冷却过程中产生的形变，达到平衡，使得推冰杆冷却过程中，不会发生翘曲现象。

2、改装置中，通过电动机带动推冰杆转动，加快推冰杆周围的空气扰动，能够有效的提高推冰杆的冷却速率，便于推冰杆的快速冷却。

3、通过该冷却方法，获取推冰杆的参数信息，代入计算公式，能够快速的计算出推冷却冰杆所需要的目标转速，便于快速的确定电动机的转速，同时保证冷却后的推冰杆质量稳定可靠。

附图说明

图1为本发明提出的一种防推冰杆翘曲变形的冷却装置的主视结构示意图；

图2为本发明提出的一种防推冰杆翘曲变形的冷却装置的推冰杆的主视结构示意图；

图3为本发明提出的一种防推冰杆翘曲变形的冷却装置的推冰杆中收缩点分布位置示意图；

图4为本发明提出图3中局部放大的结构示意图；

图5为本发明提出的一种防推冰杆翘曲变形的冷却装置中带齿轴部和光轴部的结构示意图；

图6为本发明提出的一种防推冰杆翘曲变形的冷却装置的结构示意图二。

图中：1推冰杆、2第一夹块、3第二夹块、4电动机、5固定块、6固定板、7底板、8竖杆、9第一安装架、10第二安装架、11推冰杆主轴、12推冰杆推齿、13收缩点、14收缩区域、15带齿轴部、16光轴部。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-6，一种防推冰杆翘曲变形的冷却装置，包括用于固定推冰杆1两端的第一夹块2和第二夹块3，固定后的推冰杆1能够绕其自身轴线转动，并使得的推冰杆1的轴线呈竖直状；

还包括电动机4，所述电动机4与第二夹块3相适配，通过电动机4驱动推冰杆1绕其轴线转动；

根据推冰杆1的尺寸控制电动机4的转速，使得电动机4带动推冰杆1按照目标转速转动，对推冰杆1进行冷却，保证推冰杆1在冷却过程中不会发生翘曲变形。

所述第一夹块2能够沿推冰杆1的长度方向运动。

实施例1中，参照图1，第二夹块3固定安装在竖向设置的固定板6上，固定板6上安装有固定块5，第一夹块2能够沿着固定块5滑动，固定块5上设置有用于固定第一夹块2的螺丝，通过第一夹块2和第二夹块3将推冰杆1固定住，第二夹块3下端固定安装有电动机4，通过电动机4带动推冰杆1进行转动。

实施例2中，参照图6，该冷却装置包括底板7，底板7上固定设置有相互对应的竖杆8，竖杆8之间安装有水平状的第一安装架9、和第二安装架10，第一安装架9用于安装第一夹块2，第二安装架10用于安装第二夹块3和电动机4，第一夹块2能够在第一安装架9进行竖直方向上移动，通过第一夹块2和第二夹块3将推冰杆1固定住，电动机4带动推冰杆1转动，通过该装置，能够批量的对推冰杆1进行冷却。

一种防推冰杆翘曲变形的冷却方法，包括以下步骤：

步骤1、测量推冰杆1中推冰杆推齿12自由端端部至推冰杆主轴11的垂直距离，记作L；测量推冰杆1中推冰杆主轴11的半径，记住r；测量推冰杆1的初始冷却温度，记作T1；测量冷却装置所处的环境温度，记作T2；获取推冰杆1最低热变形温度，记作T3；

步骤2、将推冰杆1安装在冷却装置上，通过电动机4带动推冰杆1转动，并根据推冰杆转速计算公式，确定电动机4的目标转速，调整冷却装置中电动机4的转速至目标转速；

步骤3、通过冷却装置对推冰杆1进行冷却，同时测量推冰杆1的实际温度，当推冰杆1的实际温度小于等于T3时，加快对推冰杆1进行冷却，直至推冰杆1冷却至室温。

步骤3中，加快对推冰杆1进行冷却时，可采用加快电动机4转速的方式，或将推冰杆1置入冷水中，对推冰杆1进行水冷。

所述推冰杆转速计算公式按以下步骤推导得到：

步骤A、根据推冰杆1的初始冷却温度T1、测量冷却装置所处的环境温度T2、推冰杆1的密度ρ、面积S、体积V、比热容C和获取推冰杆1最低热变形温度T3，记录自然冷却状态下推冰杆1温度从T1降低至T3的时间，计算出单位时间内推冰杆1的体积变化量dv，将推冰杆1分割为齿轴部15和光轴部16，其中带齿轴部15的体积变化量为dv1，光轴部16的体积变化量为dv2，根据带齿轴部15的收缩面积S1，计算出带齿轴部15的平均收缩距离dL1，根据光轴部16的收缩面积S2，计算出光轴部16的平均收缩距离dL2，同时计算出dL2与dL1之间的差值，记作ΔL；

从图4中可以看出，推冰杆1上不同区域的收缩区域14体积不同，光轴部16由于其厚度低，散热块，其收缩速度大于带齿轴部15，且光轴部16远离推冰杆推齿12一侧的收缩率大于光轴部16靠近推冰杆推齿12一侧的收缩率，若冷却过程中，不对推冰杆1进行干预，会导致图3中θ角的度数变大，导致推冰杆1发生翘曲变形。

步骤B、改变电动机4的转速来控制推冰杆1中推冰杆推齿12受到的离心力，通过离心力克服推冰杆1所受到的挠曲模量，在推冰杆1温度仍高于T3时，使得推冰杆1发生弯折，将单位时间内推冰杆1的弯折量记作dL3，当dl3接近ΔL时，确定此时电动机4的转速为目标转速。

步骤B中，当改变推冰杆1的转速时，推冰杆1的冷却速率会发生变化，此时需引入修正量φ，满足dL3＝φΔL，根据修正后的dL3，确定该电动机4的转速为目标转速，推冰杆1冷却后，其冷却速率会明显加快，为了保证计算结果准确，需要对ΔL进行修正。

对电动机4的转速进行拟合，得到电动机4目标转速的计算公式：

其中，n为推冰杆1的转速，单位为r/s；k为系数；T1、T2和T3的单位均为℃；L的单位为m；r的单位为m。

所述推冰杆1的材质为POM4590，k的取值范围为125-320。

所述推冰杆1的材质为POM4590，n的取值范围为1.5-8。

本装置中，通过第一夹块2和第二夹块3将推冰杆1固定住，固定后的推冰杆1的轴线呈竖直状，并能够绕其自身轴线转动，通过电动机4带动推冰杆1转动，在推冰杆推齿12处受到一定的离心力，在推冰杆1的温度高于推冰杆1的最低热变形温度时，通过该离心力克服推冰杆1所受到的挠曲模量，使得推冰杆1发生弯折，抵消推冰杆1冷却过程中产生的形变，达到平衡，使得推冰杆1冷却过程中，不会发生翘曲现象。

改装置中，通过电动机4带动推冰杆1转动，加快推冰杆1周围的空气扰动，能够有效的提高推冰杆1的冷却速率，便于推冰杆1的快速冷却。

通过该冷却方法，获取推冰杆1的参数信息，代入计算公式，能够快速的计算出推冷却冰杆1所需要的目标转速，便于快速的确定电动机4的转速，同时保证冷却后的推冰杆1质量稳定可靠。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。