節能型高低溫試驗設備的製作方法

2023-06-13 13:54:56 2

專利名稱：節能型高低溫試驗設備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及具有復迭式迴路運行的帶壓縮機的製冷系統。
環境試驗中對具有溫度變化率的高低溫變化試驗一般都使用「一箱法」試驗設備，即試驗是在一個有溫度變化的試驗箱內進行，由高溫和低溫的溫度值，冷卻和加熱的速度及循環次數來模擬周圍環境的溫度變化，以檢測試驗樣品的性能。試驗箱的加溫一般都採用電加熱器，冷卻降溫一般都採用復迭式製冷系統，其傳統結構為由一個壓縮機－冷凝器－膨脹閥－蒸發冷凝器，再回到壓縮機，組成高溫級製冷系統，再有另一壓縮機－蒸發冷凝器－膨脹閥－蒸發器，回壓縮機，組成低溫級製冷系統，這兩個系統通過蒸發冷凝器迭置成復迭式製冷系統。日本特許出願公開昭61－89429公開了這種復迭式製冷系統，以及為改善加熱升溫所作的改進。但這種單一迴路的系統不能滿足各種不同工況條件下的使用要求，勉強使用勢必有很多浪費能源和增加運行費用的缺點，另外對在高溫條件下使用時電動機和冷凍油因高溫影響會出現損壞和變質的情況，同時，對控制溫度精度要求較高和對降溫速率有要求的試驗是不能很好適用的。
本實用新型的目的是設計一種能滿足高溫(達＋200℃)、常溫(＋40℃)和低溫(低於－40℃)等各種工況條件的高低溫試驗設備，配置上相應的控制設備和儀表後，使溫度精度和降溫速率都有很大的提高。
本實用新型的目的是通過下述措施實現的，即在高溫級製冷迴路和低溫級製冷迴路中各增設一旁通迴路，使冷態製冷劑和吸熱後的高溫製冷劑混合後進入壓縮機，以避免製冷劑處於高溫下工作。另外在高溫級製冷迴路中還增設一單循環製冷迴路，以適應降溫要求在－40℃以上工況下工作時節能的要求。
附

圖1為本實用新型的元器件配置結構圖，圖2為一種簡易的降低低溫級壓縮機吸入氣體溫度的系統圖，是圖1的局部結構圖，圖3是一種只作為單級製冷系統使用時的製冷劑加溫系統示意圖，圖中1和25為壓縮機，2和21為熱交換器，3和19為油分離器，4為冷凝器，5為乾燥過濾器，6、7、15、18、28、29為電磁閥，8、11、22、31為單向閥，9、10、30為膨脹閥，12、13、16、33為截止閥，14、34為蒸發器，17、27為針尖閥，20為蒸發冷凝器，23為乾燥器，24為過濾器，26為膨脹容器，32為電加熱器，35為送風機。
結合附圖給出本技術方案的實施例。
現有的復迭式製冷系統如圖1中黑線所示的兩個迴路。低溫級製冷系統由壓縮機25排出的高溫高壓氣態製冷劑經油分離器19，進入蒸發冷凝器20中，在將熱量釋放給高溫級製冷劑後，相態發生變化，成為低溫高壓液態製冷劑，在乾燥器23、過濾器24中排除可能存在的雜質後，經電磁閥29，膨脹閥30，發生相態變化，成為溫度更低的、低壓氣液兩態製冷劑，進入蒸發器34，以間壁傳熱的形式，吸收試驗箱中的熱量，降低了試驗箱的溫度，其降溫程度取決於製冷劑在蒸發冷凝器中所釋放的熱量，然後再返回到壓縮機25。同樣由壓縮機1、油分離器3、冷凝器4、電磁閥7、膨脹閥10、蒸發冷凝器20組成的高溫級製冷系統，也按此循環，不同的只是製冷劑是在冷凝器4中將熱量釋放給冷凝液帶給外界的冷卻源，在蒸發冷凝器20中吸收低溫級製冷劑釋放的熱量，使低溫級製冷劑能吸收更多的熱量，從而使試驗箱中的溫度能降得更低。當試驗箱的溫度由常溫降至－40℃更低的工況下，本裝置就使用這一循環迴路，經實際試驗，溫度可降低到－80℃。但當試驗箱的高溫溫度超過常溫，甚至高達200℃工況下，這樣的循環迴路就不能正常工作。本裝置中還設有兩個旁通迴路，即電磁閥18、針尖閥17組成的高溫級旁通迴路和由電磁閥28、針尖閥27組成的低溫級旁通迴路。高溫級的旁通迴路並聯在膨脹閥10之前，低溫級的旁通迴路一路並聯在膨脹閥30之前，另一路並聯在膨脹閥通向蒸發器的管路中，在電磁閥28前還裝有一個單向閥。此時可打開這兩組閥門，使部分製冷劑，由乾燥過濾器5和23、24直接通過旁通迴路與在蒸發器蒸發冷凝器中吸收了熱量後的製冷劑一起被壓縮機吸入，從而大大降低了製冷劑和壓縮機的溫度，保護了壓縮機和驅動壓縮機的電動機，以及避免了製冷劑因受高溫影響而變質的弊病。當降溫要求達到－40℃以上時，利用這樣的復迭迴路，需開啟兩臺壓縮機顯然是不經濟的，故本裝置在高溫級製冷系統中還設有由電磁閥6、15膨脹閥9、截止閥12、16、蒸發器14(置於試驗箱內)、單向閥8、11組成的另一製冷迴路，這一迴路可由製冷劑在蒸發器14中吸收試驗箱中的熱量、進行降溫。此時關閉壓縮機25使低溫級製冷系統停止工作，同時關閉電磁閥7，這樣以單循環代替復迭循環，同樣能達到降溫至－40℃的目的，大大的節省了能量的消耗。本設備配以電腦控制設備可作下述工況的運行。
一是純降溫運行，包括1、高溫至－40℃以上的降溫運行。
製冷壓縮機1、風機35、電磁閥6、15、18同步啟動，當箱溫降至＋40℃時，電磁閥18關閉，溫度接近設定值時，電加熱器32啟動，進行熱平衡，以達到±0.5℃的精度。
2、高溫至－40℃以下的降溫運行。
製冷壓縮機1，風機35，電磁閥7同步啟動，0－10分鐘後(按需要調節選定)，製冷壓縮機25，電磁閥28、29同步啟動，當箱內溫度降至＋40℃時，電磁閥28關閉，箱內溫度接近設定值時，電加熱器32啟動，進行熱平衡，以達到±0.5℃溫度精度。
3、常溫至－40℃以上的降溫運行。
製冷壓縮機1，風機35，電磁閥6、15同步啟動，到箱內溫度接近設定值時，電加熱器32啟動，進行熱平衡，以達到±0.5℃精度。
4、常溫至－40℃以下的降溫運行。
製冷壓縮機1，風機35，電磁閥7同步啟動，1～10分鐘後，製冷壓縮機25，電磁閥29同步啟動，箱內溫度接近設定值時，電加熱器32啟動，進行熱平衡，達到±0.5℃溫度精度。
二是高低溫循環運行高溫的形成是使用電加熱器加熱，其溫度精度可達±1℃，電加熱器工作時，風機35同步運行，降溫過程見上述純降溫運行，同樣也有高溫至－40℃以上的循環；高溫至－40℃以下的循環；常溫至－40℃以上的循環和常溫至－40℃以下的循環四種工況。
從上述分析來看現有的復迭式製冷系統只適用於常溫至－40℃以下的製冷降溫工況，至於到－40℃以上的工況就顯得不經濟了，一方面製冷系統放出的冷量過大，同時又要用加熱器進行熱平衡，顯然是不合理的，另外對於高溫下工作的壓縮機驅動電機和製冷劑在高溫下(可達200℃)缺乏保護措施，會使機件損壞和製冷劑變質。本技術方案很好的解決了上述的缺點，配上相應的控制機構，既可適合各種工況條件下工作，又能達到較高的溫度精度，是一種新型的高低溫試驗設備。
權利要求1.一種高低溫試驗設備，它由電加熱器、風機和復迭式製冷系統組成，復迭式製冷系統由一壓縮機1、冷凝器4、膨脹閥10、蒸發冷凝器20及相應管道、閥門組成的高溫級製冷迴路和另一壓縮機25、蒸發冷凝器20、膨脹閥30、蒸發器34及相應管道閥門組成的低溫級製冷迴路，這兩個迴路通過蒸發冷凝器迭置而成，其特徵是在高溫級和低溫級製冷迴路中各設有一旁通迴路，即由冷凝器出口管路至壓縮機吸入管路的由電磁閥和針尖閥組成的迴路；和在高溫級迴路中設有一單循環製冷迴路。
2.根據權利要求1所說的高低溫試驗設備，其特徵是所說的單循環製冷迴路由壓縮機1、冷凝器4和電磁閥6、膨脹閥9截止閥12、蒸發器14及截止閥16、電磁閥15組成，與高溫級製冷迴路並聯設置。
3.根據權利要求1或2所說的高低溫試驗設備，其特徵是單循環製冷迴路中蒸發器出口通道除設有截止閥16和電磁閥15通道外，還並聯設有帶單向閥11的通道。
4.根據權利要求1或2所說的高低溫試驗設備，其特徵是單循環製冷迴路還設有帶單向閥8的洩壓通道。
5.根據權利要求1所說的高低溫試驗設備，其特徵是低溫級製冷迴路中，在蒸發器34前方設有帶單向閥31的通向壓縮機吸入口和電磁閥29前端的洩壓通道。
專利摘要一種具有復迭式迴路運行的帶壓縮機的製冷系統，試驗設備由電加熱器、風機和復迭式製冷系統組成外，在高溫級和低溫級製冷迴路中還各設一旁道迴路使冷態製冷劑和吸熱後的高溫製冷劑混合後進入壓縮機，以適應設備在高溫工況下工作，另外在高溫級製冷迴路中還增設一單循環製冷系統，以滿足降溫至-40℃以上工況下工作時節能的需要。本設備配上相應的控制設備和儀表後，使溫度精度和降溫速率都有很大提高，是一種多用途節能型的高低溫環境試驗設備。
文檔編號G01N25/00GK2117609SQ9221534
公開日1992年9月30日 申請日期1992年4月2日 優先權日1992年4月2日
發明者戴倫華 申請人:上海製冷設備廠