無氟電冰箱教學實驗儀的製作方法
2023-07-27 17:25:11 1
專利名稱：無氟電冰箱教學實驗儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電冰箱教學與技術培訓用的電冰箱教學實驗儀器。屬於教學儀器類。
目前出現的電冰箱教學儀器均以氫氟烴為製冷劑，學員作「抽空、充氟」訓練時，將大量R-12排放於大氣中破壞臭氧層，R-12價格較貴，實驗成本高。近年出現的「無氟電冰箱」以氫氯氟烴及氫氟烴代替氯氟烴對臭氧層破壞作用減小到1/20，為環保所允許。但價格比R-12更昂貴，且難以購買，大量的普及培訓或教學無法採用。也有採用摸擬方法，以電子燈順序點亮代表製冷劑循環過程的，因缺少真實性，影響教學質量和教學速度的提高。
本實用新型的目的是提供一種直觀、真實、學生可動手操作的無氟電冰箱教學實驗儀器，演示電冰箱的構造、原理、使用與維修的多功能教學儀器。
本實用新型的目的是這樣實現的本實用新型為一個整體結構。它由製冷循環系統、電器控制系統、顯示系統和箱體及支座組成。
圖1為製冷循環系統圖。圖2為電器控制系統圖。圖3為溫度顯示系統圖。圖4是箱體及支座的外形圖。
分別敘述如下(1)製冷循環系統本實用新型採用真實電冰箱的零部件壓縮機1、冷凝器2、乾燥過濾器3、節流毛細管4和主蒸發器5、副蒸發器6經管路連成一個密封循封系統。此外還增加下面的用於教學的專用機構高壓表7限量1.6MPa的壓力表，裝於壓縮機排氣管處，以顯示工質循環高壓側壓力，即排氣壓力Pk。
低壓表8量限0.6MPa，帶負壓的(真空)壓力表，以顯示工質循環低壓側壓力，即吸氣壓力P0。
排氣閥9裝於排氣管路中的直通閥門，用以演示壓縮機排氣閥片的密封性等。
吸氣閥9a裝於吸氣管路中的直通閥門，用於演示壓縮機吸氣閥片的密封性等。
貯液器10與貯液閥門11加裝在冷凝器與乾燥過濾器之間的密封容器。用於貯存一定量的工質。用於演示「缺氟」(此處「氟」是製冷劑代名詞。不一定是氟裡昂下同)。「過氟」或「適量氟」之用。
冰堵、髒堵實驗閥12裝於毛細管與蒸發器之間的直通閥門用於演示冰堵、髒堵之用。
噴「氟」觀察裝置13裝於毛細管與蒸發器之間的玻璃管，用於觀察高壓液態工作物質迅速蒸發吸熱現象。
回氣觀察管14連接於副蒸發器與壓縮機吸氣管之間的透明尼龍管，用於觀察回氣的狀態。
(2)電器控制系統本儀器採用真實電冰箱電器控制系統零件部壓縮機電機15(與壓縮機一體)、熱保護繼電器16、啟動元件(PTC元件)17、溫度控制器18、箱內照明燈19及開關20等組成電冰箱的電器控制系統。全部元件按照電原理圖布置在平面有機玻璃板上。構成完整的示教析。敷設於箱體的一個側面。此外還加裝本實用新型特有的為了教學需要的元件如下總電流表21量程為10A的交流電錶，用於顯示整機工作電流和啟動時整機電流。
總電壓表22量程為250V的交流電壓表。用於顯示整機工作電壓。
啟動電流表23量程為3A的交流電流表。用於顯示啟動電流的變化。
演示用溫控器24除箱內裝有控制箱內溫度的溫控器18外，加裝一個開蓋的溫控器在電路裡，用以顯示溫控器的作用與動作原理。
測試點25壓縮機電動機三個端子、PTC、熱保護器、溫控器各元件兩端均引出接線柱，用以對上述元件進行電性測理，顯示檢查與維修方法。
(3)溫度顯示系統為了使用本實用新型提供的儀器作製冷循環壓焓圖。需要測量工作物質在循環中四個點的溫度。為此在排氣管、吸氣管、主蒸發器、冷凝器上安置四個溫度傳感器26(與管路密接)通過切換(四刀互鎖式)開關22與數字測溫儀表連接。該數字測溫儀表由測溫電阻電橋28、31/2位CMOC雙積分A/D轉換器710129直接驅動共陽極半導體數碼顯示器LED30，顯示亮度高，可視距離大，測溫精度為±0.5℃。
為了顯示冷凍室及冷藏室溫度分別置一個指針式溫度計。
(4)箱體與支座箱體採用6mm厚有機玻璃製成雙門結構。上面的冷凍室31，下面的冷藏室32，冷藏室下面留有壓縮機所佔空間。為了保溫而且透明，箱壁及箱門均用雙層結構。兩個箱門也用磁性門封條33密封，既減少漏熱又與實際電冰箱一致。
為使本儀器各側面包括內容便於從各方面觀察。該支座具有自由旋轉的功能。為觀察其上、下各部結構、性能，本支座有升降功能。本支座下裝四個輪子，具有行走功能。便於大場合多人觀察。
由於採用上述方案本實用新型的積極效果在於以前電冰箱教學中遇到的困難得以解決。
1、使電冰箱的製冷循環系統電器控制系統的構造一目了然，遠大於解剖實際電冰箱的效果。
2、工質在循環中各點的狀態、壓力、溫度全部顯示出來，對製冷原理加深理解。
3、該儀器可作製冷循環壓焓圖。可計算出單位製冷量qo單位熱負荷qk、單位耗功量W。及製冷熱效率。可從理論上對電冰箱冷系統原理定量理解。
4、噴「氟」觀察。電冰箱與空調器的製冷原理是過熱液態製冷劑低壓蒸發汽化的過程。這一關鍵過程過去是無法看到的。本實用新型實現了噴「氟」觀察這個關鍵環節。
5、多功能性。本實用新型除能完成有關電冰箱的全部示教工作外。可作二十多項學生分組實驗。即它集演示儀器與分組實驗器材於一體。可作實驗項目如下(1)電冰箱的檢漏，(2)抽真空實驗，(3)充注製冷劑實驗，(4)欠「氟」過「氟」、與適量「氟」的鑑別，(5)作製冷循環壓焓圖，(6)壓縮機吸、排氣閥片密封性檢查，(7)壓縮機電機繞組電阻、電流及絕緣等級的檢查，(8)熱保護器的功能檢查，(9)溫控器動作原理與檢查，(10)PTC元件的啟動特性實驗，(11)整機電流、電壓的測量與耗電量計算，(12)冰堵、髒堵故障鑑別，(13)冷凝壓力、蒸發壓力、平衡壓力與環境溫度關係的研究觀察，(14)冷凝溫度的確定實驗，(15)製冷性能測試，(16)噪音評估，(17)瞬間斷電延時保護功能，(18)過壓保護功能，(19)欠壓保護功能，(20)溫控器的調節與箱內溫度、環境溫度的關係等。
6、代替氟的決定意義。
學員實驗操作能否進行就取決於尋找既廉價易得又符合環保要求的氟的代替物。其製冷性能以滿足教學要求為限。經大量研究選取液化石油氣中相近成分(丙烷、丙烯)為宜。其價格僅是R—12的1/5。其飽和蒸汽壓的對比附後。
需要說明的是，本文中所列零件及元件器件參數的選擇僅是實施例之一，實際製作中，可以選用其他參數。
附飽和蒸汽壓對比
權利要求1.一種用於教學或技術培訓的無氟電冷箱教學實驗儀，由製冷循環系統、電器控制系統、顯示系統、箱體及支座組成，其特徵在於箱體是由有空氣夾層的雙層有機玻璃製成的透明體，固定在可旋轉、升降、行走的支架上；製冷劑採用液化石油汽中丙烷丙烯。
2.根據權利要求1所述實驗儀，其特徵在於製冷循環系統中有高低壓壓力表(7)、(8)，吸、排氣閥門(9)、(9a)，貯液器(10)及閥門(11)，冰堵、髒堵實驗閥門(12)；並裝有用玻璃管制的噴「氟」觀察裝置(13)。
3.根據權利要求1所述的實驗儀，其特徵是電器控制系統有整機總電流表(21)、電壓表(22)、啟動電流表(23)、附加溫控器(24)，全部電器控制系統裝成一塊示教板，敷設於箱體側面。
4.根據權利要求1所述的實險儀，其特徵是採用4個溫度傳感器(26)，數字顯示電路(27-30)。
5.根據權利要求1所述的實驗儀，其特徵是壓縮機裝有強迫風冷散熱風扇。
專利摘要一種用於教學或技術培訓的無氟電冰箱教學實驗儀，由製冷循環系統、電器控制系統、顯示系統、箱體和支座組成。具有直觀性、真實性、教學雙向可操作性，運用傳感器及數字顯示技術進行點溫度測量，可製作製冷循環壓焓圖。由於利用廉價且不損害環境的氟代替物，使抽空、充製冷劑訓練能在培訓中進行。
文檔編號G09B23/16GK2217244SQ9520759
公開日1996年1月10日 申請日期1995年4月14日 優先權日1995年4月14日
發明者黃守學 申請人:黃守學