專利名稱:超低溫冰槽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種低溫測試裝置,具體地說是一種超低溫冰槽。
背景技術(shù):
低溫冰槽是一種用來對各種物質(zhì)材料做低溫物理性能測試的裝置。各種物質(zhì)材 料在不同的溫度下都會呈現(xiàn)不同的溫度特性,通過低溫物理性能測試,可以得出各種物 質(zhì)材料在不同的低溫下所表現(xiàn)出的不同的物理性能,從而決定每種物質(zhì)材料適用的領(lǐng)域 和環(huán)境。所測試的低溫性能特性包括很多方面,如檢測原料的低溫脆性,低溫脆性的測 定無論在科學(xué)研究或是生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)都是不可或缺的。 控溫精確是對實驗設(shè)備基本要求,只有溫度控制精確,測量數(shù)值才準(zhǔn)確。低溫 冰槽作為一種低溫物理性能測試的裝置,其中一個不可或缺的功能是,可控制溫度已達(dá) 到測試所需。比如需要測試某物理材料在-2(TC所表現(xiàn)出的物理性能,低溫冰槽就需要把 溫度控制在恒溫-20°C 。 目前,現(xiàn)有技術(shù)的相應(yīng)進(jìn)口產(chǎn)品及國內(nèi)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的同類產(chǎn)品,都采用冷熱 平衡原理以達(dá)到控溫目的。具體方式即兩級壓機(jī)降溫工作,溫度到達(dá)設(shè)定值時,由電 控輸出信號接觸器吸合,加熱棒開始工作,維持冰槽內(nèi)設(shè)定溫度(一般加熱棒的電功率大
于壓機(jī)的功率);溫度波動系數(shù)大,大約在士rc溫度范圍內(nèi)變化。由于冰槽溫度設(shè)定 值在ot:—8(TC之間。當(dāng)設(shè)定溫度為ot:時,第二級壓機(jī)蒸發(fā)壓力高制冷量大(一般在
1500W-2500W);如果要保持冰槽內(nèi)設(shè)定溫度,加熱棒功率至少需要2500W熱量來消耗
壓機(jī)產(chǎn)生越2500W制冷量;加上雙機(jī)復(fù)迭壓機(jī)制冷消耗功率,總消耗功率約5KW。這
種控溫方式不但控溫精度差,而且造成了極大的能源浪費。且適用范圍較窄。 因此,測試溫度超低,適用范圍廣,控溫精度高,能耗少的低溫冰槽是當(dāng)今技
術(shù)科學(xué)和社會發(fā)展的需求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是提供一種測試溫度超低、適用范圍廣、控溫精度高、能耗 少的超低溫冰槽。 如圖l、圖3、圖4、圖5所示,本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是按以下方式實現(xiàn)的,超低 溫冰槽,包括箱體、冰槽容器、操作屏、壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)、蒸發(fā)器、風(fēng)扇電機(jī)和電氣部 分,冰槽容器、壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)、蒸發(fā)器和風(fēng)扇電機(jī)設(shè)置在箱體內(nèi)部,操作屏設(shè)置在箱 體上部;蒸發(fā)器設(shè)置在冰槽容器周邊,箱體上設(shè)置有與冰槽容器上口相對應(yīng)的開口,開 口處設(shè)置有密封蓋對冰槽容器進(jìn)行密封;壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)與蒸發(fā)器相連;壓縮機(jī)制冷 系統(tǒng)排出的冷媒通過蒸發(fā)器對冰槽容器內(nèi)的冷卻介質(zhì)進(jìn)行制冷;風(fēng)扇電機(jī)對壓縮機(jī)制冷 系統(tǒng)中的冷凝器進(jìn)行降溫,箱體上位于風(fēng)扇電機(jī)附近開有風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口,箱體相對于風(fēng)機(jī) 進(jìn)風(fēng)口的另外一側(cè)面上開有風(fēng)機(jī)排風(fēng)口;壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)采用雙級復(fù)疊式壓縮機(jī)制冷技 術(shù);電氣部分對壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)進(jìn)行控制,電氣部分連接操作屏,壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)為一級制冷系統(tǒng)和二級制冷系統(tǒng), 一級制冷系統(tǒng)和二級制冷系統(tǒng)的環(huán)路上的換熱器套在一起 組成套管式換熱器,套管式換熱器為外管內(nèi)套入內(nèi)管,外管為一級制冷系統(tǒng)的換熱器, 內(nèi)管為二級制冷系統(tǒng)的換熱器;控溫方式采用雙蒸發(fā)器,雙電子膨脹閥控制冷媒流量, 即旁通分流式的控溫方式;雙蒸發(fā)器分為冰槽蒸發(fā)器和付蒸發(fā)器,冰槽蒸發(fā)器設(shè)置在冰 槽容器周邊對冰槽容器內(nèi)的冷卻介質(zhì)進(jìn)行制冷,付蒸發(fā)器對冷量進(jìn)行旁通式分流;電氣 部分包括單片機(jī)、電腦控制板、電子膨脹閥,單片機(jī)設(shè)置在電腦控制板上,電腦控制板 連接電子膨脹閥和操作屏,通過電腦控制板和單片機(jī)的配合使用,使得可在操作屏上操 作;電子膨脹閥設(shè)置在冰槽蒸發(fā)器和付蒸發(fā)器的制冷劑入口管路上,單片機(jī)通過電腦控 制板來控制電子膨脹閥開度,單片機(jī)根據(jù)操作指令設(shè)定溫度,對其下發(fā)指令進(jìn)行溫度調(diào) 節(jié)。 —級制冷系統(tǒng)包括一級壓縮機(jī)、 一級冷凝器、 一級過冷器、過濾器、節(jié)流元 件、套管式換熱器的外管; 一級壓縮機(jī)、 一級冷凝器、 一級過冷器、過濾器、節(jié)流元件 和套管式換熱器的外管之間通過管路連通成一循環(huán)體;即一級壓縮機(jī)的排氣端連通一級 冷凝器一端, 一級冷凝器另一端連通一級過冷器一端, 一級過冷器另一端連通過濾器, 過濾器連通節(jié)流元件,節(jié)流元件連通套管式換熱器的外管的一端口,套管式換熱器的外 管的另一端口連通到一級壓縮機(jī)的吸氣端;套管式換熱器的外管與一級壓縮機(jī)的吸氣端 之間的管路一部分纏繞在一級過冷器的外部;一級壓縮機(jī)的吸氣端外的管路上設(shè)置有單 向閥;一級冷凝器外設(shè)置有風(fēng)扇電機(jī)。 —級制冷系統(tǒng)的冷媒流程為 一級壓縮機(jī)排出高溫高壓冷媒至一級冷凝器,一 級冷凝器外的風(fēng)扇電機(jī)對其降溫,使冷媒冷卻變成高壓液體,然后經(jīng)一級過冷器、過濾 器,后經(jīng)節(jié)流元件節(jié)流進(jìn)入套管式換熱器的外管內(nèi)蒸發(fā),從而對套管式換熱器的內(nèi)管降 溫;徹底蒸發(fā)后的低壓冷媒,最后經(jīng)一級壓縮機(jī)的吸氣端又回到一級壓縮機(jī)進(jìn)行再循 環(huán); 一級壓縮機(jī)的吸氣端外冷媒管路上設(shè)置有單向閥,使冷媒只進(jìn)不出。
二級制冷系統(tǒng)包括二級壓縮機(jī)、油分離器、四通換向閥、二級冷凝器、套管式 換熱器的內(nèi)管、二級過冷器、過濾器、電子膨脹閥、節(jié)流元件;四通換向閥和電子膨脹 閥均受單片機(jī)控制;二級壓縮機(jī)、油分離器、四通換向閥、二級冷凝器、套管式換熱器 的內(nèi)管、過濾器、電子膨脹閥、節(jié)流元件、蒸發(fā)器和二級過冷器之間通過管路連通成一 循環(huán)體;即二級壓縮機(jī)的排氣端連通油分離器,油分離器的一端通過設(shè)置有過濾器、節(jié) 流元件的管路連通到二級壓縮機(jī)的吸氣端;油分離器還有一端通過管路聯(lián)通到四通換向 閥的接口一,四通換向閥的接口二連通到二級冷凝器的一端,二級冷凝器的另一端連通 到套管式換熱器的內(nèi)管的一端,套管式換熱器的內(nèi)管的另一端通過過濾器后分兩路,一 路通過冰槽蒸發(fā)器的電子膨脹閥后經(jīng)過節(jié)流元件和過濾器連通到冰槽蒸發(fā)器的一端,冰 槽蒸發(fā)器的另一端通過管路連通到二級過冷器一端,另一路通過付蒸發(fā)器的電子膨脹閥 后經(jīng)過節(jié)流元件連通到付蒸發(fā)器的一端,付蒸發(fā)器的另一端接通有帶有單向閥的管路, 二級過冷器的另一端通過管路與付蒸發(fā)器的另一端接通的管路匯合后連通到四通換向閥 的接口三,四通換向閥的接口四通過管路連通到二級壓縮機(jī)的吸氣端;套管式換熱器的 內(nèi)管與過濾器之間的管路一部分纏繞在二級過冷器上;二級冷凝器外設(shè)置有風(fēng)扇電機(jī)。
二級制冷系統(tǒng)制冷時的冷媒流程為二級壓縮機(jī)排出的高溫高壓冷媒通過油分 離器油氣分離,油通過油分離器,經(jīng)過節(jié)流元件節(jié)流送回到二級壓縮機(jī)的吸氣端;冷媒經(jīng)四通換向閥的接口一進(jìn)入從四通換向閥的接口二出,然后進(jìn)入二級冷凝器初步冷凝, 二級冷凝器外的風(fēng)扇電機(jī)對其降溫,然后冷媒進(jìn)入套管式換熱器的內(nèi)管內(nèi)徹底冷凝降 溫,從套管式換熱器的內(nèi)管出來后通過過濾器后分兩路, 一路冷媒經(jīng)冰槽蒸發(fā)器的電子 膨脹閥、節(jié)流元件節(jié)流、過濾器進(jìn)入冰槽蒸發(fā)器蒸發(fā),冰槽蒸發(fā)器的電子膨脹閥控制流 量,維持冰槽容器內(nèi)冷熱平衡,確保冰槽容器內(nèi)溫度基本不變,冷媒從冰槽蒸發(fā)器出來 后進(jìn)入二級過冷器;另一路冷媒經(jīng)付蒸發(fā)器的電子膨脹閥、節(jié)流元件節(jié)流進(jìn)入付蒸發(fā)器 旁通蒸發(fā),蒸發(fā)完畢后和二級過冷器出來的冷媒一起進(jìn)入四通換向閥的接口三,從四通 換向閥的接口四出回到二級壓縮機(jī)的吸氣端。付蒸發(fā)器的冷媒出口處的管路上設(shè)置有單 向閥,使此處冷媒只能往外走向。 付蒸發(fā)器分流的多余冷量也可經(jīng)單片機(jī)控制四通換向閥,從四通換向閥的接口 三進(jìn)入,從四通換向閥的接口二排出,后進(jìn)入二級冷凝器,再進(jìn)入套管式換熱器的內(nèi) 管,可對套管式換熱器的外管進(jìn)行降溫,減小了一級壓縮機(jī)的制冷負(fù)荷。
當(dāng)冰槽容器內(nèi)溫度需要升高時,單片機(jī)可通過控制四通換向閥和二級制冷系統(tǒng) 的循環(huán)回路對系統(tǒng)進(jìn)行制熱加溫;二級制冷系統(tǒng)制熱時的冷媒流程為二級壓縮機(jī)排出 的高溫高壓冷媒通過油分離器后進(jìn)入四通換向閥的接口一,從四通換向閥的接口三出, 后進(jìn)入二級過冷器至冰槽蒸發(fā)器,高溫高壓氣體在冰槽蒸發(fā)器內(nèi)釋放熱量,使冰槽容器 內(nèi)溫度迅速上升;然后冷媒經(jīng)過濾器、節(jié)流元件、冰槽蒸發(fā)器的電子膨脹閥、過濾器進(jìn) 入套管式換熱器的內(nèi)管,后經(jīng)二級冷凝器蒸發(fā);然后進(jìn)入四通換向閥的接口二,四通換 向閥的接口四出,從而回到二級壓縮機(jī)的吸氣端。 —級制冷系統(tǒng)中一級壓縮機(jī)為低溫壓縮機(jī),采用環(huán)保冷媒R404A; 二級制冷系 統(tǒng)中二級壓縮機(jī)為超低溫壓縮機(jī),采用環(huán)保冷媒R23;節(jié)流元件為毛細(xì)管。
—級制冷系統(tǒng)中的一級冷凝器與二級制冷系統(tǒng)中的二級冷凝器采用同一個風(fēng)扇 電機(jī)進(jìn)行散熱;風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口外設(shè)置有可供拆卸清洗的過濾網(wǎng);箱體底部設(shè)置有萬向輪。
電氣部分還包括壓縮機(jī)啟動配電盒、傳感器、高壓保護(hù)開關(guān);兩個壓縮機(jī)啟動 配電盒分別與一級壓縮機(jī)和二級壓縮機(jī)連接,壓縮機(jī)啟動配電盒的電源開關(guān)設(shè)置在箱體 上,傳感器、高壓保護(hù)開關(guān)均與電腦控制板連接,受單片機(jī)控制;傳感器包括溫度傳感 器和低壓傳感器,箱體內(nèi)設(shè)置有環(huán)境溫度傳感器,冰槽蒸發(fā)器內(nèi)設(shè)置有溫度傳感器,電 子膨脹閥處設(shè)置有溫度傳感器,套管式換熱器外部設(shè)置有溫度傳感器, 一級壓縮機(jī)的吸 氣端和二級壓縮機(jī)的吸氣端的管路上均設(shè)置有低壓傳感器;一級冷凝器與二級冷凝器上 均設(shè)置有高壓保護(hù)開關(guān)。 操作屏為觸摸屏,操作屏設(shè)置在箱體上部,操作屏與箱體之間設(shè)置有可旋轉(zhuǎn)支 架,操作屏通過可旋轉(zhuǎn)支架可水平最大旋轉(zhuǎn)一百二十度。 冰槽容器為不銹鋼冰槽容器,冰槽蒸發(fā)器對冰槽容器內(nèi)的冷卻介質(zhì)進(jìn)行制冷, 冰槽容器內(nèi)設(shè)置有攪拌電機(jī);冰槽容器底部開有排液口,排液口經(jīng)排液管連接到不銹鋼 冷卻介質(zhì)儲存箱,排液管上設(shè)置有排液閥,排液閥受單片機(jī)控制,冰槽容器內(nèi)的冷卻介 質(zhì)可通過排液口經(jīng)排液管排入到不銹鋼冷卻介質(zhì)儲存箱內(nèi)密封保存,不銹鋼冷卻介質(zhì)儲 存箱設(shè)置在箱體內(nèi)部,且箱體的對應(yīng)位置上開有側(cè)門,方便不銹鋼冷卻介質(zhì)儲存箱的拿 取。 冰槽容器外設(shè)置有保溫箱,冰槽蒸發(fā)器纏繞在冰槽容器周邊,纏繞著冰槽蒸發(fā)器的冰槽容器裝在保溫箱內(nèi);保溫箱外部為金屬殼,內(nèi)部填充有保溫層;付蒸發(fā)器、 套管式換熱器以及所有管路外均包裹有保溫層;保溫箱底部也開有供排液管穿過的排液 □。 冰槽容器內(nèi)的冷卻介質(zhì)為99.9%的酒精或者硅油。 本發(fā)明的超低溫冰槽,采用雙級復(fù)疊式壓縮機(jī)制冷技術(shù), 一級制冷系統(tǒng)采用低 溫環(huán)保冷媒R404A,冷媒經(jīng)一級冷凝器冷凝后,經(jīng)節(jié)流元件節(jié)流后進(jìn)入套管式換熱器蒸 發(fā),給一級制冷系統(tǒng)的換熱器降溫;二級壓縮機(jī)采用環(huán)保冷媒R23,經(jīng)冰槽蒸發(fā)器的電 子膨脹閥節(jié)流后低溫冷媒進(jìn)入冰槽蒸發(fā)器蒸發(fā),對冰槽容器內(nèi)冷卻介質(zhì)進(jìn)行降溫;當(dāng)冰 槽容器內(nèi)溫度接近設(shè)定時溫度時,付蒸發(fā)器的電子膨脹閥根據(jù)單片機(jī)的指令進(jìn)行冷量調(diào) 節(jié),以保持冰槽容器內(nèi)的溫度。
本發(fā)明的超低溫冰槽具有以下優(yōu)點 1、采用了單片機(jī)控溫技術(shù)、雙電子膨脹閥旁通控溫技術(shù)、壓力傳感器的低溫技 術(shù);正是有這些新技術(shù)應(yīng)用,使得本發(fā)明的控溫范圍廣((TC--8(rC),冰槽顯示溫度精確 士o.rc,系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠; 2、控溫方式采用雙蒸發(fā)器,雙電子膨脹閥控制冷媒流量技術(shù),即旁通分流式的 控溫方式;冰槽蒸發(fā)器對冰槽容器內(nèi)的冷卻介質(zhì)進(jìn)行制冷,付蒸發(fā)器對冷量進(jìn)行旁通式 分流,分流的多余冷量也可對套管式換熱器進(jìn)行降溫,減小了一級壓縮機(jī)的制冷負(fù)荷, 從而降低總功率消耗; 3、采用單片機(jī)和四通換向閥的巧妙使用,使得制冷和制熱回路循環(huán)簡單,效果 好,冰槽容器內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)靈活,控溫范圍廣; 4、冰槽容器內(nèi)有攪拌電機(jī),對冰槽容器內(nèi)冷卻介質(zhì)溶液快速攪拌,使得測試樣 品溫度均勻、完全恒溫,可完全滿足國家標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的各項控溫指標(biāo);
5、采用單片機(jī)技術(shù)控制,傳感器、高壓保護(hù)開關(guān)、電子膨脹閥、四通換向閥、 排液閥與單片機(jī)的配合實現(xiàn)了自動控溫、自動記時、自動調(diào)溫、自動排液、具有自動聲
光報警功能;報警形式為①、環(huán)境溫度過高(超;3;rc;)保護(hù);②、一、二級超高壓保
護(hù);③、一、二級系統(tǒng)冷媒泄露保護(hù); 、 一、 二級壓縮機(jī)過電流保護(hù); 6、操作屏為大型觸摸屏數(shù)顯溫度值;操作屏可一百二十度旋轉(zhuǎn),使用者可選
擇舒適的角度操作設(shè)備,使用方便;通過在操作屏上實施操作命令,如控溫、記時、調(diào)
溫、排液等命令,可自動工作,操作簡便; 7、箱體底部設(shè)置有萬向輪,設(shè)備移動方便; 8、風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口外設(shè)置有可供拆卸清洗的過濾網(wǎng),使用方便; 9、冰槽容器外設(shè)置有保溫箱,付蒸發(fā)器、套管式換熱器以及所有管路外均包裹 有保溫層,保溫隔離效果好; 10、操作簡便、安全,制冷速度快,容積大,控溫精度高是金屬材料低溫沖擊 試驗理想的首選設(shè)備;同時亦可用于其他低溫檢測和試驗工作;因而,具有很好的推廣 使用價值。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
附圖1為超低溫冰槽的原理示意圖;
附圖2為超低溫冰槽的電器示意圖;
附圖3為超低溫冰槽的外觀結(jié)構(gòu)示意圖;
附圖4為附圖3的右視剖面示意圖;
附圖5為附圖3的左視剖面示意圖。 圖中1、箱體,2、操作屏,3、風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口, 4、風(fēng)機(jī)排風(fēng)口, 5、過濾網(wǎng), 6、冰槽蒸發(fā)器,7、不銹鋼冷卻介質(zhì)儲存箱,8、側(cè)門,9、 一級壓縮機(jī),10、 一級冷凝 器,11、風(fēng)扇電機(jī),12、 一級過冷器,13、毛細(xì)管,14、套管式換熱器,15、單向閥, 16、高壓保護(hù)開關(guān),17、溫度傳感器,18、 二級壓縮機(jī),19、油分離器,20、 二級冷凝 器,21、 二級過冷器,22、付蒸發(fā)器,23、低壓傳感器,24、電源開關(guān),25、排液閥, 26、密封蓋,27,萬向輪,28、套管式換熱器的外管,29、套管式換熱器的內(nèi)管,30、 冰槽容器,31、攪拌電機(jī),32、冰槽蒸發(fā)器的電子膨脹閥,33、付蒸發(fā)器的電子膨脹 閥,34、排液口, 35、排液管,36、四通換向閥,37、四通換向閥的接口一, 38、四通 換向閥的接口二, 39、四通換向閥的接口三,40、四通換向閥的接口四,41、管路, 42、過濾器,43、 一級壓縮機(jī)的排氣端,44、 一級壓縮機(jī)的吸氣端,45、 二級壓縮機(jī)的 排氣端,46、 二級壓縮機(jī)的吸氣端,47、可旋轉(zhuǎn)支架,48、單片機(jī),49、電腦控制板, 50、壓縮機(jī)啟動配電盒,51、保溫層,52、保溫箱。 附圖1中實線箭頭代表降溫冷媒流向;虛線箭頭代表升溫冷媒流向。
附圖2中K1為排液閥25, LED2為溫度達(dá)到時指示燈,K2為LED2開關(guān),LED3 為故障報警燈,K3為LED3開關(guān),C0MP1為一級壓縮機(jī)9, COMP2為二級壓縮機(jī)18, CN1為排液閥25、 LED2、 LED3的接口, CN2為四通換向閥36的接口 , CN3為變壓器 初級,CN4為零線接口, CN8為串行通信接口, CN9為付蒸發(fā)器的電子膨脹閥33接口, CN10為冰槽蒸發(fā)器的電子膨脹閥32接口, CN16為箱體內(nèi)環(huán)境溫度傳感器17的接口, CN17、 CN18均為溫度傳感器17的接口 , CN19為高壓保護(hù)開關(guān)16的接口 , CN25為冰 槽容器內(nèi)溫度傳感器17的接口, CN26為運行輸入,CN27為低壓傳感器23, RUN為運 行開關(guān),KX1、 KX2、 KX3為備用的功能選擇開關(guān)。
具體實施例方式
參照說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明的超低溫冰槽作以下詳細(xì)地說明。
實施例 本發(fā)明的超低溫冰槽,其結(jié)構(gòu)包括箱體l、冰槽容器30、操作屏2、壓縮機(jī)制冷 系統(tǒng)、蒸發(fā)器、風(fēng)扇電機(jī)ll和電氣部分,冰槽容器30、壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)、蒸發(fā)器和風(fēng)扇 電機(jī)11設(shè)置在箱體1內(nèi)部,操作屏2設(shè)置在箱體1上部;蒸發(fā)器設(shè)置在冰槽容器30周 邊,箱體1上設(shè)置有與冰槽容器30上口相對應(yīng)的開口,開口處設(shè)置有密封蓋26對冰槽容 器30進(jìn)行密封;壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)與蒸發(fā)器相連;壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)排出的冷媒通過蒸發(fā)器
對冰槽容器30內(nèi)的冷卻介質(zhì)進(jìn)行制冷;風(fēng)扇電機(jī)ll對壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)中的冷凝器進(jìn)行降
溫,箱體1上位于風(fēng)扇電機(jī)11附近開有風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口3,箱體1相對于風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口3的另
外一側(cè)面上開有風(fēng)機(jī)排風(fēng)口4;壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)采用雙級復(fù)疊式壓縮機(jī)制冷技術(shù);電氣
部分對壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)進(jìn)行控制,電氣部分連接操作屏2,壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)為一級制冷系統(tǒng)和二級制冷系統(tǒng), 一級制冷系統(tǒng)和二級制冷系統(tǒng)的環(huán)路上的換熱器套在一起組成套管式換熱器14,套管式換熱器為外管內(nèi)套入內(nèi)管,外管為一級制冷系統(tǒng)的換熱器,內(nèi)管為二級制冷系統(tǒng)的換熱器;控溫方式采用雙蒸發(fā)器,雙電子膨脹閥控制冷媒流量,即旁通分流式的控溫方式;雙蒸發(fā)器分為冰槽蒸發(fā)器6和付蒸發(fā)器22,冰槽蒸發(fā)器6設(shè)置在冰槽容器30周邊對冰槽容器30內(nèi)的冷卻介質(zhì)進(jìn)行制冷,付蒸發(fā)器22對冷量進(jìn)行旁通式分流;電氣部分包括單片機(jī)48、電腦控制板49、電子膨脹閥,單片機(jī)48設(shè)置在電腦控制板49上,電腦控制板49連接電子膨脹閥和操作屏2,通過電腦控制板49和單片機(jī)48的配合使用,使得可在操作屏2上操作;電子膨脹閥設(shè)置在冰槽蒸發(fā)器6和付蒸發(fā)器22的制冷劑入口管路上,單片機(jī)48通過電腦控制板49來控制電子膨脹閥開度,單片機(jī)48根據(jù)操作指令設(shè)定溫度,對其下發(fā)指令進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。 —級制冷系統(tǒng)包括一級壓縮機(jī)9、 一級冷凝器IO、 一級過冷器12、過濾器42、毛細(xì)管13、套管式換熱器的外管28; —級壓縮機(jī)9、 一級冷凝器IO、 一級過冷器12、過濾器42、毛細(xì)管13和套管式換熱器的外管28之間通過管路41連通成一循環(huán)體;即一級壓縮機(jī)的排氣端43連通一級冷凝器10 —端, 一級冷凝器10另一端連通一級過冷器12 —端, 一級過冷器12另一端連通過濾器42,過濾器42連通毛細(xì)管13,毛細(xì)管13連通套管式換熱器的外管28的一端口,套管式換熱器的外管28的另一端口連通到一級壓縮機(jī)的吸氣端44 ;套管式換熱器的外管28與一級壓縮機(jī)的吸氣端44之間的管路41 一部分纏繞在一級過冷器12的外部; 一級壓縮機(jī)的吸氣端44外的管路41上設(shè)置有單向閥15; —級冷凝器IO外設(shè)置有風(fēng)扇電機(jī)11。 —級制冷系統(tǒng)的冷媒流程為 一級壓縮機(jī)9排出高溫高壓冷媒至一級冷凝器10, 一級冷凝器10外的風(fēng)扇電機(jī)11對其降溫,使冷媒冷卻變成高壓液體,然后經(jīng)一級過冷器12、過濾器42,后經(jīng)毛細(xì)管13節(jié)流進(jìn)入套管式換熱器的外管28內(nèi)蒸發(fā),從而對套管式換熱器的內(nèi)管29降溫;徹底蒸發(fā)后的低壓冷媒,最后經(jīng)一級壓縮機(jī)的吸氣端44又回到一級壓縮機(jī)9進(jìn)行再循環(huán); 一級壓縮機(jī)的吸氣端44外冷媒管路41上設(shè)置有單向閥15,使冷媒只進(jìn)不出。 二級制冷系統(tǒng)包括二級壓縮機(jī)18、油分離器19、四通換向閥36、 二級冷凝器20、套管式換熱器的內(nèi)管29、 二級過冷器21、過濾器42、電子膨脹閥、毛細(xì)管13;四通換向閥36和電子膨脹閥均受單片機(jī)48控制;二級壓縮機(jī)18、油分離器19、四通換向閥36、 二級冷凝器20、套管式換熱器的內(nèi)管29、過濾器42、電子膨脹閥、毛細(xì)管13、蒸發(fā)器和二級過冷器21之間通過管路41連通成一循環(huán)體;即二級壓縮機(jī)的排氣端45連通油分離器19,油分離器19的一端通過設(shè)置有過濾器42、毛細(xì)管13的管路41連通到二級壓縮機(jī)的吸氣端46;油分離器19還有一端通過管路41聯(lián)通到四通換向閥的接口一37,四通換向閥的接口二 38連通到二級冷凝器20的一端,二級冷凝器20的另一端連通到套管式換熱器的內(nèi)管29的一端,套管式換熱器的內(nèi)管29的另一端通過過濾器42后分兩路,一路通過冰槽蒸發(fā)器的電子膨脹閥32后經(jīng)過毛細(xì)管13和過濾器42連通到冰槽蒸發(fā)器6的一端,冰槽蒸發(fā)器6的另一端通過管路41連通到二級過冷器21—端,另一路通過付蒸發(fā)器的電子膨脹閥33后經(jīng)過毛細(xì)管13連通到付蒸發(fā)器22的一端,付蒸發(fā)器22的另一端接通有帶有單向閥15的管路41, 二級過冷器21的另一端通過管路41與付蒸發(fā)器22的另一端接通的管路41匯合后連通到四通換向閥的接口三39,四通換向閥的接口四40通過管路連通到二級壓縮機(jī)的吸氣端46 ;套管式換熱器的內(nèi)管29與過濾器42之間的管路41 一部分纏繞在二級過冷器21上;二級冷凝器20外設(shè)置有風(fēng)扇電機(jī)11。
二級制冷系統(tǒng)制冷時的冷媒流程為二級壓縮機(jī)18排出的高溫高壓冷媒通過油分離器19油氣分離,油通過油分離器,經(jīng)過毛細(xì)管13節(jié)流送回到二級壓縮機(jī)的吸氣端46;冷媒經(jīng)四通換向閥的接口一37進(jìn)入從四通換向閥的接口二38出,然后進(jìn)入二級冷凝器20初步冷凝,二級冷凝器20外的風(fēng)扇電機(jī)11對其降溫,然后冷媒進(jìn)入套管式換熱器的內(nèi)管29內(nèi)徹底冷凝降溫,從套管式換熱器的內(nèi)管29出來后經(jīng)過濾器42后分兩路,一路冷媒經(jīng)冰槽蒸發(fā)器的電子膨脹閥32、毛細(xì)管13節(jié)流、過濾器42進(jìn)入冰槽蒸發(fā)器6蒸發(fā),冰槽蒸發(fā)器的電子膨脹閥32控制流量,維持冰槽容器30內(nèi)冷熱平衡,確保冰槽容器30內(nèi)溫度基本不變,然后冷媒從冰槽蒸發(fā)器6出來后進(jìn)入二級過冷器21;另一路冷媒經(jīng)付蒸發(fā)器的電子膨脹閥33、毛細(xì)管13節(jié)流進(jìn)入付蒸發(fā)器22旁通蒸發(fā),蒸發(fā)完畢后和二級過冷器21出來的冷媒一起進(jìn)入四通換向閥的接口三39 ,從四通換向閥的接口四40出回到二級壓縮機(jī)的吸氣端46。付蒸發(fā)器22的冷媒出口管路41上設(shè)置有單向閥15,使此處冷媒只能往外走向。 付蒸發(fā)器22分流的多余冷量也可經(jīng)單片機(jī)48控制四通換向閥36,從四通換向閥的接口三39進(jìn)入,從四通換向閥的接口二38排出,后進(jìn)入二級冷凝器20,再進(jìn)入套管式換熱器的內(nèi)管29,可對套管式換熱器的外管28進(jìn)行降溫,減小了一級壓縮機(jī)9的制冷負(fù)荷。 當(dāng)冰槽容器30內(nèi)溫度需要升高時,單片機(jī)48可通過控制四通換向閥36和二級制冷系統(tǒng)的循環(huán)回路對系統(tǒng)進(jìn)行制熱加溫;二級制冷系統(tǒng)制熱時的冷媒流程為二級壓縮機(jī)18排出的高溫高壓冷媒通過油分離器19后進(jìn)入四通換向閥的接口一37,從四通換向閥的接口三39出,后進(jìn)入二級過冷器21至冰槽蒸發(fā)器6,高溫高壓氣體在冰槽蒸發(fā)器6內(nèi)釋放熱量,使冰槽容器30內(nèi)溫度迅速上升;然后冷媒經(jīng)過濾器42、毛細(xì)管13、冰槽蒸發(fā)器的電子膨脹閥32、過濾器42進(jìn)入套管式換熱器的內(nèi)管29,后經(jīng)二級冷凝器20蒸發(fā);然后進(jìn)入四通換向閥的接口二38,四通換向閥的接口四40出,從而回到二級壓縮機(jī)的吸氣端46。 —級制冷系統(tǒng)中一級壓縮機(jī)9為低溫壓縮機(jī),采用環(huán)保冷媒R404A; 二級制冷系統(tǒng)中二級壓縮機(jī)18為超低溫壓縮機(jī),采用環(huán)保冷媒R23。 —級制冷系統(tǒng)中的一級冷凝器10與二級制冷系統(tǒng)中的二級冷凝器20采用同一個風(fēng)扇電機(jī)11進(jìn)行散熱;風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口 3外設(shè)置有可供拆卸清洗的過濾網(wǎng)5 ;箱體1底部設(shè)置有萬向輪27。 如圖2所示,電氣部分還包括壓縮機(jī)啟動配電盒50、傳感器、高壓保護(hù)開關(guān)16;兩個壓縮機(jī)啟動配電盒50分別與一級壓縮機(jī)9和二級壓縮機(jī)18連接,壓縮機(jī)啟動配電盒50的電源開關(guān)24設(shè)置在箱體1上,傳感器、高壓保護(hù)開關(guān)16均與電腦控制板49連接,受單片機(jī)48控制;傳感器包括溫度傳感器17和低壓傳感器23,箱體1內(nèi)設(shè)置有環(huán)境溫度傳感器17,冰槽蒸發(fā)器6內(nèi)設(shè)置有溫度傳感器17,電子膨脹閥處設(shè)置有溫度傳感器17,套管式換熱器14外部設(shè)置有溫度傳感器17, 一級壓縮機(jī)的吸氣端44和二級壓縮機(jī)的吸氣端46的管路41上均設(shè)置有低壓傳感器23 ; —級冷凝器10與二級冷凝器20上均設(shè)置有高壓保護(hù)開關(guān)16。
操作屏2為觸摸屏,操作屏2設(shè)置在箱體1上部,操作屏2與箱體1之間設(shè)置有可旋轉(zhuǎn)支架47,操作屏2通過可旋轉(zhuǎn)支架47可水平最大旋轉(zhuǎn)一百二十度。
冰槽容器30為不銹鋼冰槽容器,冰槽蒸發(fā)器6對冰槽容器30內(nèi)的冷卻介質(zhì)進(jìn)行制冷,冰槽容器30內(nèi)設(shè)置有攪拌電機(jī)31 ;冰槽容器30底部開有排液口34,排液口34經(jīng)排液管35連接到不銹鋼冷卻介質(zhì)儲存箱7,排液管35上設(shè)置有排液閥25,排液閥25受單片機(jī)48控制,冰槽容器30內(nèi)的冷卻介質(zhì)可通過排液口 34經(jīng)排液管35排入到不銹鋼冷卻介質(zhì)儲存箱7內(nèi)密封保存,不銹鋼冷卻介質(zhì)儲存箱7設(shè)置在箱體1內(nèi)部,且箱體l的對應(yīng)位置上開有側(cè)門8,方便不銹鋼冷卻介質(zhì)儲存箱7的拿取。 冰槽容器30外設(shè)置有保溫箱52,冰槽蒸發(fā)器6纏繞在冰槽容器30周邊,纏繞著
冰槽蒸發(fā)器6的冰槽容器30裝在保溫箱52內(nèi);保溫箱52外部為金屬殼,內(nèi)部填充有保
溫層51;付蒸發(fā)器22、套管式換熱器14以及所有管路41外均包裹有保溫層;保溫箱52
底部也開有供排液管35穿過的排液口 34。 冰槽容器30內(nèi)的冷卻介質(zhì)為99.9%的酒精或者硅油。 本發(fā)明的超低溫冰槽其加工制作非常簡單方便,按說明書附圖所示。 除說明書所述的技術(shù)特征外,均為本專業(yè)技術(shù)人員的已知技術(shù)。
權(quán)利要求
超低溫冰槽,包括箱體、冰槽容器、操作屏、壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)、蒸發(fā)器、風(fēng)扇電機(jī)和電氣部分,冰槽容器、壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)、蒸發(fā)器和風(fēng)扇電機(jī)設(shè)置在箱體內(nèi)部,操作屏設(shè)置在箱體上部;蒸發(fā)器設(shè)置在冰槽容器周邊,箱體上設(shè)置有與冰槽容器上口相對應(yīng)的開口,開口處設(shè)置有密封蓋對冰槽容器進(jìn)行密封;壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)與蒸發(fā)器相連;風(fēng)扇電機(jī)設(shè)置在壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)中的冷凝器旁邊,箱體上位于風(fēng)扇電機(jī)附近開有風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口,箱體相對于風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口的另外一側(cè)面上開有風(fēng)機(jī)排風(fēng)口;壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)采用雙級復(fù)疊式壓縮機(jī)制冷技術(shù);電氣部分對壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)進(jìn)行控制,電氣部分連接操作屏,其特征在于壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)包括一級制冷系統(tǒng)和二級制冷系統(tǒng),一級制冷系統(tǒng)和二級制冷系統(tǒng)的環(huán)路上的換熱器套在一起組成套管式換熱器,套管式換熱器為外管內(nèi)套入內(nèi)管,外管為一級制冷系統(tǒng)的換熱器,內(nèi)管為二級制冷系統(tǒng)的換熱器;控溫方式采用雙蒸發(fā)器,雙電子膨脹閥控制冷媒流量,即旁通分流式的控溫方式;雙蒸發(fā)器為冰槽蒸發(fā)器和付蒸發(fā)器,冰槽蒸發(fā)器設(shè)置在冰槽容器周邊對冰槽容器內(nèi)的冷卻介質(zhì)進(jìn)行制冷,付蒸發(fā)器對冷量進(jìn)行旁通式分流;電氣部分包括單片機(jī)、電腦控制板、電子膨脹閥,單片機(jī)設(shè)置在電腦控制板上,電腦控制板連接電子膨脹閥和操作屏,電子膨脹閥設(shè)置在冰槽蒸發(fā)器和付蒸發(fā)器的制冷劑入口管路上,單片機(jī)通過電腦控制板來控制電子膨脹閥開度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低溫冰槽,其特征在于一級制冷系統(tǒng)包括一級壓縮機(jī)、一 級冷凝器、 一級過冷器、過濾器、節(jié)流元件、套管式換熱器的外管; 一級壓縮機(jī)、 一級 冷凝器、 一級過冷器、過濾器、節(jié)流元件和套管式換熱器的外管之間通過管路連通成一 循環(huán)體;即一級壓縮機(jī)的排氣端連通一級冷凝器一端, 一級冷凝器另一端連通一級過冷 器一端, 一級過冷器另一端連通過濾器,過濾器連通節(jié)流元件,節(jié)流元件連通套管式換 熱器的外管的一端口,套管式換熱器的外管的另一端口連通到一級壓縮機(jī)的吸氣端;套 管式換熱器的外管與一級壓縮機(jī)的吸氣端之間的管路一部分纏繞在一級過冷器的外部; 一級壓縮機(jī)的吸氣端外的管路上設(shè)置有單向閥; 一級冷凝器外設(shè)置有風(fēng)扇電機(jī)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低溫冰槽,其特征在于二級制冷系統(tǒng)包括二級壓縮機(jī)、 油分離器、四通換向閥、二級冷凝器、套管式換熱器的內(nèi)管、二級過冷器、過濾器、電 子膨脹閥、節(jié)流元件;四通換向閥和電子膨脹閥均受單片機(jī)控制;二級壓縮機(jī)、油分 離器、四通換向閥、二級冷凝器、套管式換熱器的內(nèi)管、過濾器、電子膨脹閥、節(jié)流元 件、蒸發(fā)器和二級過冷器之間通過管路連通成一循環(huán)體;即二級壓縮機(jī)的排氣端連通油 分離器,油分離器的一端通過設(shè)置有過濾器、節(jié)流元件的管路連通到二級壓縮機(jī)的吸氣 端;油分離器還有一端通過管路聯(lián)通到四通換向閥的接口一,四通換向閥的接口二連 通到二級冷凝器的一端,二級冷凝器的另一端連通到套管式換熱器的內(nèi)管的一端,套管 式換熱器的內(nèi)管的另一端通過過濾器后分兩路, 一路通過冰槽蒸發(fā)器的電子膨脹閥后經(jīng) 過節(jié)流元件和過濾器連通到冰槽蒸發(fā)器的一端,冰槽蒸發(fā)器的另一端通過管路連通到二 級過冷器一端,另一路通過付蒸發(fā)器的電子膨脹閥后經(jīng)過節(jié)流元件連通到付蒸發(fā)器的一 端,付蒸發(fā)器的另一端接通有帶有單向閥的管路,二級過冷器的另一端通過管路與付蒸 發(fā)器的另一端接通的管路匯合后連通到四通換向閥的接口三,四通換向閥的接口四通過 管路連通到二級壓縮機(jī)的吸氣端;套管式換熱器的內(nèi)管與過濾器之間的管路一部分纏繞 在二級過冷器上;二級冷凝器外設(shè)置有風(fēng)扇電機(jī)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、 2或3所述的超低溫冰槽,其特征在于一級制冷系統(tǒng)中一級壓縮機(jī)為低溫壓縮機(jī),采用環(huán)保冷媒R404A; 二級制冷系統(tǒng)中二級壓縮機(jī)為超低溫壓縮機(jī), 采用環(huán)保冷媒R23;節(jié)流元件為毛細(xì)管。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1、 2或3所述的超低溫冰槽,其特征在于一級制冷系統(tǒng)中的一級冷 凝器與二級制冷系統(tǒng)中的二級冷凝器采用同一個風(fēng)扇電機(jī)進(jìn)行散熱;風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口外設(shè)置 有可拆卸的過濾網(wǎng);箱體底部設(shè)置有萬向輪。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1、 2或3所述的超低溫冰槽,其特征在于電氣部分還包括壓縮機(jī)啟 動配電盒、傳感器、高壓保護(hù)開關(guān);兩個壓縮機(jī)啟動配電盒分別與一級壓縮機(jī)和二級壓 縮機(jī)連接,壓縮機(jī)啟動配電盒的電源開關(guān)設(shè)置在箱體上,傳感器、高壓保護(hù)開關(guān)均與電 腦控制板連接,受單片機(jī)控制;傳感器包括溫度傳感器和低壓傳感器,箱體內(nèi)設(shè)置有環(huán) 境溫度傳感器,冰槽蒸發(fā)器內(nèi)設(shè)置有溫度傳感器,電子膨脹閥處設(shè)置有溫度傳感器,套 管式換熱器外部設(shè)置有溫度傳感器, 一級壓縮機(jī)的吸氣端的管路上和二級壓縮機(jī)的吸氣 端的管路上均設(shè)置有低壓傳感器;一級冷凝器與二級冷凝器上均設(shè)置有高壓保護(hù)開關(guān)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低溫冰槽,其特征在于操作屏為觸摸屏,操作屏設(shè)置在箱 體上部,操作屏與箱體之間設(shè)置有可旋轉(zhuǎn)支架,操作屏通過可旋轉(zhuǎn)支架可水平最大旋轉(zhuǎn) 一百二十度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低溫冰槽,其特征在于冰槽容器為不銹鋼冰槽容器,冰槽 蒸發(fā)器對冰槽容器內(nèi)的冷卻介質(zhì)進(jìn)行制冷,冰槽容器內(nèi)設(shè)置有攪拌電機(jī);冰槽容器底部 開有排液口,排液口經(jīng)排液管連接到不銹鋼冷卻介質(zhì)儲存箱,排液管上設(shè)置有排液閥, 排液閥受單片機(jī)控制,不銹鋼冷卻介質(zhì)儲存箱設(shè)置在箱體內(nèi)部,箱體的對應(yīng)位置上開有 側(cè)門。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1、 2、 3或9所述的超低溫冰槽,其特征在于冰槽容器外設(shè)置有保溫 箱,冰槽蒸發(fā)器纏繞在冰槽容器周邊,纏繞著冰槽蒸發(fā)器的冰槽容器裝在保溫箱內(nèi);保 溫箱外部為金屬殼,內(nèi)部填充有保溫層;付蒸發(fā)器、套管式換熱器以及所有管路外均包 裹有保溫層;保溫箱底部也開有供排液管穿過的排液口。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的超低溫冰槽,其特征在于冰槽容器內(nèi)的冷卻介質(zhì)為 99.9%的酒精或者硅油。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超低溫冰槽,屬于低溫測試裝置,其結(jié)構(gòu)采用雙級復(fù)疊式壓縮機(jī)制冷技術(shù),一級制冷系統(tǒng)的一級壓縮機(jī)冷媒經(jīng)一級冷凝器冷凝,后經(jīng)節(jié)流元件節(jié)流,然后進(jìn)入套管式換熱器蒸發(fā),給二級制冷系統(tǒng)降溫;二級制冷系統(tǒng)中的二級壓縮機(jī)的冷媒經(jīng)電子膨脹閥節(jié)流后低溫冷媒進(jìn)入蒸發(fā)器蒸發(fā),對冰槽容器內(nèi)冷卻介質(zhì)進(jìn)行降溫;當(dāng)冰槽容器內(nèi)溫度接近設(shè)定時溫度時,旁通電子膨脹閥根據(jù)單片機(jī)的指令進(jìn)行冷量調(diào)節(jié),以保持冰槽容器內(nèi)的溫度。本發(fā)明的超低溫冰槽和現(xiàn)有技術(shù)相比,具有測試溫度超低、適用范圍廣、控溫精度高、能耗少等特點。
文檔編號B01L7/00GK101690902SQ20091001845
公開日2010年4月7日 申請日期2009年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月28日
發(fā)明者安繼周, 秦丙泉, 秦楠 申請人:秦丙泉