超低溫冰槽的製作方法

2023-10-26 23:32:57 3

專利名稱：超低溫冰槽的製作方法
技術領域：
本發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：
低溫冰槽是一種用來對各種物質材料做低溫物理性能測試的裝置。各種物質材 料在不同的溫度下都會呈現不同的溫度特性，通過低溫物理性能測試，可以得出各種物 質材料在不同的低溫下所表現出的不同的物理性能，從而決定每種物質材料適用的領域 和環境。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 定無論在科學研究或是生產製造環節都是不可或缺的。 控溫精確是對實驗設備基本要求，只有溫度控制精確，測量數值才準確。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 到測試所需。比如需要測試某物理材料在-2(TC所表現出的物理性能，低溫冰槽就需要把 溫度控制在恆溫-20°C 。 目前，現有技術的相應進口產品及國內生產廠家生產的同類產品，都採用冷熱 平衡原理以達到控溫目的。具體方式即兩級壓機降溫工作，溫度到達設定值時，由電 控輸出信號接觸器吸合，加熱棒開始工作，維持冰槽內設定溫度(一般加熱棒的電功率大
於壓機的功率)；溫度波動係數大，大約在士rc溫度範圍內變化。由於冰槽溫度設定 值在ot:—8(TC之間。當設定溫度為ot:時，第二級壓機蒸發壓力高製冷量大(一般在
1500W-2500W);如果要保持冰槽內設定溫度，加熱棒功率至少需要2500W熱量來消耗
壓機產生越2500W製冷量；加上雙機復迭壓機製冷消耗功率，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。且適用範圍較窄。 因此，測試溫度超低，適用範圍廣，控溫精度高，能耗少的低溫冰槽是當今技
術科學和社會發展的需求。

發明內容
本發明的技術任務是提供一種測試溫度超低、適用範圍廣、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，本發明的技術任務是按以下方式實現的，超低 溫冰槽，包括箱體、冰槽容器、操作屏、壓縮機製冷系統、蒸發器、風扇電機和電氣部 分，冰槽容器、壓縮機製冷系統、蒸發器和風扇電機設置在箱體內部，操作屏設置在箱 體上部；蒸發器設置在冰槽容器周邊，箱體上設置有與冰槽容器上口相對應的開口，開 口處設置有密封蓋對冰槽容器進行密封；壓縮機製冷系統與蒸發器相連；壓縮機製冷 系統排出的冷媒通過蒸發器對冰槽容器內的冷卻介質進行製冷；風扇電機對壓縮機製冷 系統中的冷凝器進行降溫，箱體上位於風扇電機附近開有風機進風口，箱體相對於風機 進風口的另外一側面上開有風機排風口；壓縮機製冷系統採用雙級復疊式壓縮機製冷技 術；電氣部分對壓縮機製冷系統進行控制，電氣部分連接操作屏，壓縮機製冷系統為一級製冷系統和二級製冷系統， 一級製冷系統和二級製冷系統的環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套入內管，外管為一級製冷系統的換熱器， 內管為二級製冷系統的換熱器；控溫方式採用雙蒸發器，雙電子膨脹閥控制冷媒流量， 即旁通分流式的控溫方式；雙蒸發器分為冰槽蒸發器和付蒸發器，冰槽蒸發器設置在冰 槽容器周邊對冰槽容器內的冷卻介質進行製冷，付蒸發器對冷量進行旁通式分流；電氣 部分包括單片機、電腦控制板、電子膨脹閥，單片機設置在電腦控制板上，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的配合使用，使得可在操作屏上操 作；電子膨脹閥設置在冰槽蒸發器和付蒸發器的製冷劑入口管路上，單片機通過電腦控 制板來控制電子膨脹閥開度，單片機根據操作指令設定溫度，對其下發指令進行溫度調 節。 —級製冷系統包括一級壓縮機、 一級冷凝器、 一級過冷器、過濾器、節流元 件、套管式換熱器的外管； 一級壓縮機、 一級冷凝器、 一級過冷器、過濾器、節流元件 和套管式換熱器的外管之間通過管路連通成一循環體；即一級壓縮機的排氣端連通一級 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， 過濾器連通節流元件，節流元件連通套管式換熱器的外管的一埠，套管式換熱器的外 管的另一埠連通到一級壓縮機的吸氣端；套管式換熱器的外管與一級壓縮機的吸氣端 之間的管路一部分纏繞在一級過冷器的外部；一級壓縮機的吸氣端外的管路上設置有單 向閥；一級冷凝器外設置有風扇電機。 —級製冷系統的冷媒流程為 一級壓縮機排出高溫高壓冷媒至一級冷凝器，一 級冷凝器外的風扇電機對其降溫，使冷媒冷卻變成高壓液體，然後經一級過冷器、過濾 器，後經節流元件節流進入套管式換熱器的外管內蒸發，從而對套管式換熱器的內管降 溫；徹底蒸發後的低壓冷媒，最後經一級壓縮機的吸氣端又回到一級壓縮機進行再循 環； 一級壓縮機的吸氣端外冷媒管路上設置有單向閥，使冷媒只進不出。
二級製冷系統包括二級壓縮機、油分離器、四通換向閥、二級冷凝器、套管式 換熱器的內管、二級過冷器、過濾器、電子膨脹閥、節流元件；四通換向閥和電子膨脹 閥均受單片機控制；二級壓縮機、油分離器、四通換向閥、二級冷凝器、套管式換熱器 的內管、過濾器、電子膨脹閥、節流元件、蒸發器和二級過冷器之間通過管路連通成一 循環體；即二級壓縮機的排氣端連通油分離器，油分離器的一端通過設置有過濾器、節 流元件的管路連通到二級壓縮機的吸氣端；油分離器還有一端通過管路聯通到四通換向 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管的一端，套管式換熱器的內管的另一端通過過濾器後分兩路，一 路通過冰槽蒸發器的電子膨脹閥後經過節流元件和過濾器連通到冰槽蒸發器的一端，冰 槽蒸發器的另一端通過管路連通到二級過冷器一端，另一路通過付蒸發器的電子膨脹閥 後經過節流元件連通到付蒸發器的一端，付蒸發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器的另一端接通的管路匯合後連通到四通換向閥 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的吸氣端；套管式換熱器的 內管與過濾器之間的管路一部分纏繞在二級過冷器上；二級冷凝器外設置有風扇電機。
二級製冷系統製冷時的冷媒流程為二級壓縮機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，經過節流元件節流送回到二級壓縮機的吸氣端；冷媒經四通換向閥的接口一進入從四通換向閥的接口二出，然後進入二級冷凝器初步冷凝， 二級冷凝器外的風扇電機對其降溫，然後冷媒進入套管式換熱器的內管內徹底冷凝降 溫，從套管式換熱器的內管出來後通過過濾器後分兩路， 一路冷媒經冰槽蒸發器的電子 膨脹閥、節流元件節流、過濾器進入冰槽蒸發器蒸發，冰槽蒸發器的電子膨脹閥控制流 量，維持冰槽容器內冷熱平衡，確保冰槽容器內溫度基本不變，冷媒從冰槽蒸發器出來 後進入二級過冷器；另一路冷媒經付蒸發器的電子膨脹閥、節流元件節流進入付蒸發器 旁通蒸發，蒸發完畢後和二級過冷器出來的冷媒一起進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的吸氣端。付蒸發器的冷媒出口處的管路上設置有單 向閥，使此處冷媒只能往外走向。 付蒸發器分流的多餘冷量也可經單片機控制四通換向閥，從四通換向閥的接口 三進入，從四通換向閥的接口二排出，後進入二級冷凝器，再進入套管式換熱器的內 管，可對套管式換熱器的外管進行降溫，減小了一級壓縮機的製冷負荷。
當冰槽容器內溫度需要升高時，單片機可通過控制四通換向閥和二級製冷系統 的循環迴路對系統進行制熱加溫；二級製冷系統制熱時的冷媒流程為二級壓縮機排出 的高溫高壓冷媒通過油分離器後進入四通換向閥的接口一，從四通換向閥的接口三出， 後進入二級過冷器至冰槽蒸發器，高溫高壓氣體在冰槽蒸發器內釋放熱量，使冰槽容器 內溫度迅速上升；然後冷媒經過濾器、節流元件、冰槽蒸發器的電子膨脹閥、過濾器進 入套管式換熱器的內管，後經二級冷凝器蒸發；然後進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的吸氣端。 —級製冷系統中一級壓縮機為低溫壓縮機，採用環保冷媒R404A; 二級製冷系 統中二級壓縮機為超低溫壓縮機，採用環保冷媒R23;節流元件為毛細管。
—級製冷系統中的一級冷凝器與二級製冷系統中的二級冷凝器採用同一個風扇 電機進行散熱；風機進風口外設置有可供拆卸清洗的過濾網；箱體底部設置有萬向輪。
電氣部分還包括壓縮機啟動配電盒、傳感器、高壓保護開關；兩個壓縮機啟動 配電盒分別與一級壓縮機和二級壓縮機連接，壓縮機啟動配電盒的電源開關設置在箱體 上，傳感器、高壓保護開關均與電腦控制板連接，受單片機控制；傳感器包括溫度傳感 器和低壓傳感器，箱體內設置有環境溫度傳感器，冰槽蒸發器內設置有溫度傳感器，電 子膨脹閥處設置有溫度傳感器，套管式換熱器外部設置有溫度傳感器， 一級壓縮機的吸 氣端和二級壓縮機的吸氣端的管路上均設置有低壓傳感器；一級冷凝器與二級冷凝器上 均設置有高壓保護開關。 操作屏為觸控螢幕，操作屏設置在箱體上部，操作屏與箱體之間設置有可旋轉支 架，操作屏通過可旋轉支架可水平最大旋轉一百二十度。 冰槽容器為不鏽鋼冰槽容器，冰槽蒸發器對冰槽容器內的冷卻介質進行製冷， 冰槽容器內設置有攪拌電機；冰槽容器底部開有排液口，排液口經排液管連接到不鏽鋼 冷卻介質儲存箱，排液管上設置有排液閥，排液閥受單片機控制，冰槽容器內的冷卻介 質可通過排液口經排液管排入到不鏽鋼冷卻介質儲存箱內密封保存，不鏽鋼冷卻介質儲 存箱設置在箱體內部，且箱體的對應位置上開有側門，方便不鏽鋼冷卻介質儲存箱的拿 取。 冰槽容器外設置有保溫箱，冰槽蒸發器纏繞在冰槽容器周邊，纏繞著冰槽蒸發器的冰槽容器裝在保溫箱內；保溫箱外部為金屬殼，內部填充有保溫層；付蒸發器、 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 □。 冰槽容器內的冷卻介質為99.9%的酒精或者矽油。 本發明的超低溫冰槽，採用雙級復疊式壓縮機製冷技術， 一級製冷系統採用低 溫環保冷媒R404A，冷媒經一級冷凝器冷凝後，經節流元件節流後進入套管式換熱器蒸 發，給一級製冷系統的換熱器降溫；二級壓縮機採用環保冷媒R23，經冰槽蒸發器的電 子膨脹閥節流後低溫冷媒進入冰槽蒸發器蒸發，對冰槽容器內冷卻介質進行降溫；當冰 槽容器內溫度接近設定時溫度時，付蒸發器的電子膨脹閥根據單片機的指令進行冷量調 節，以保持冰槽容器內的溫度。
本發明的超低溫冰槽具有以下優點 1、採用了單片機控溫技術、雙電子膨脹閥旁通控溫技術、壓力傳感器的低溫技 術；正是有這些新技術應用，使得本發明的控溫範圍廣((TC--8(rC)，冰槽顯示溫度精確 士o.rc，系統運行穩定可靠； 2、控溫方式採用雙蒸發器，雙電子膨脹閥控制冷媒流量技術，即旁通分流式的 控溫方式；冰槽蒸發器對冰槽容器內的冷卻介質進行製冷，付蒸發器對冷量進行旁通式 分流，分流的多餘冷量也可對套管式換熱器進行降溫，減小了一級壓縮機的製冷負荷， 從而降低總功率消耗； 3、採用單片機和四通換向閥的巧妙使用，使得製冷和制熱迴路循環簡單，效果 好，冰槽容器內的溫度調節靈活，控溫範圍廣； 4、冰槽容器內有攪拌電機，對冰槽容器內冷卻介質溶液快速攪拌，使得測試樣 品溫度均勻、完全恆溫，可完全滿足國家標準所規定的各項控溫指標；
5、採用單片機技術控制，傳感器、高壓保護開關、電子膨脹閥、四通換向閥、 排液閥與單片機的配合實現了自動控溫、自動記時、自動調溫、自動排液、具有自動聲
光報警功能；報警形式為①、環境溫度過高(超;3;rc;)保護；②、一、二級超高壓保
護；③、一、二級系統冷媒洩露保護； 、 一、 二級壓縮機過電流保護； 6、操作屏為大型觸控螢幕數顯溫度值；操作屏可一百二十度旋轉，使用者可選
擇舒適的角度操作設備，使用方便；通過在操作屏上實施操作命令，如控溫、記時、調
溫、排液等命令，可自動工作，操作簡便； 7、箱體底部設置有萬向輪，設備移動方便； 8、風機進風口外設置有可供拆卸清洗的過濾網，使用方便； 9、冰槽容器外設置有保溫箱，付蒸發器、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，製冷速度快，容積大，控溫精度高是金屬材料低溫衝擊 試驗理想的首選設備；同時亦可用於其他低溫檢測和試驗工作；因而，具有很好的推廣 使用價值。


下面結合附圖對本發明進一步說明。
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構示意圖；
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、風機進風口， 4、風機排風口， 5、過濾網， 6、冰槽蒸發器，7、不鏽鋼冷卻介質儲存箱，8、側門，9、 一級壓縮機，10、 一級冷凝 器，11、風扇電機，12、 一級過冷器，13、毛細管，14、套管式換熱器，15、單向閥， 16、高壓保護開關，17、溫度傳感器，18、 二級壓縮機，19、油分離器，20、 二級冷凝 器，21、 二級過冷器，22、付蒸發器，23、低壓傳感器，24、電源開關，25、排液閥， 26、密封蓋，27，萬向輪，28、套管式換熱器的外管，29、套管式換熱器的內管，30、 冰槽容器，31、攪拌電機，32、冰槽蒸發器的電子膨脹閥，33、付蒸發器的電子膨脹 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、 一級壓縮機的排氣端，44、 一級壓縮機的吸氣端，45、 二級壓縮機的 排氣端，46、 二級壓縮機的吸氣端，47、可旋轉支架，48、單片機，49、電腦控制板， 50、壓縮機啟動配電盒，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為溫度達到時指示燈，K2為LED2開關，LED3 為故障報警燈，K3為LED3開關，C0MP1為一級壓縮機9， COMP2為二級壓縮機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為付蒸發器的電子膨脹閥33接口， CN10為冰槽蒸發器的電子膨脹閥32接口， CN16為箱體內環境溫度傳感器17的接口， CN17、 CN18均為溫度傳感器17的接口 ， CN19為高壓保護開關16的接口 ， CN25為冰 槽容器內溫度傳感器17的接口， CN26為運行輸入，CN27為低壓傳感器23， RUN為運 行開關，KX1、 KX2、 KX3為備用的功能選擇開關。
具體實施例方式
參照說明書附圖和具體實施例對本發明的超低溫冰槽作以下詳細地說明。
實施例 本發明的超低溫冰槽，其結構包括箱體l、冰槽容器30、操作屏2、壓縮機製冷 系統、蒸發器、風扇電機ll和電氣部分，冰槽容器30、壓縮機製冷系統、蒸發器和風扇 電機11設置在箱體1內部，操作屏2設置在箱體1上部；蒸發器設置在冰槽容器30周 邊，箱體1上設置有與冰槽容器30上口相對應的開口，開口處設置有密封蓋26對冰槽容 器30進行密封；壓縮機製冷系統與蒸發器相連；壓縮機製冷系統排出的冷媒通過蒸發器
對冰槽容器30內的冷卻介質進行製冷；風扇電機ll對壓縮機製冷系統中的冷凝器進行降
溫，箱體1上位於風扇電機11附近開有風機進風口3，箱體1相對於風機進風口3的另
外一側面上開有風機排風口4;壓縮機製冷系統採用雙級復疊式壓縮機製冷技術；電氣
部分對壓縮機製冷系統進行控制，電氣部分連接操作屏2，壓縮機製冷系統為一級製冷系統和二級製冷系統， 一級製冷系統和二級製冷系統的環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套入內管，外管為一級製冷系統的換熱器，內管為二級製冷系統的換熱器；控溫方式採用雙蒸發器，雙電子膨脹閥控制冷媒流量，即旁通分流式的控溫方式；雙蒸發器分為冰槽蒸發器6和付蒸發器22，冰槽蒸發器6設置在冰槽容器30周邊對冰槽容器30內的冷卻介質進行製冷，付蒸發器22對冷量進行旁通式分流；電氣部分包括單片機48、電腦控制板49、電子膨脹閥，單片機48設置在電腦控制板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48的配合使用，使得可在操作屏2上操作；電子膨脹閥設置在冰槽蒸發器6和付蒸發器22的製冷劑入口管路上，單片機48通過電腦控制板49來控制電子膨脹閥開度，單片機48根據操作指令設定溫度，對其下發指令進行溫度調節。 —級製冷系統包括一級壓縮機9、 一級冷凝器IO、 一級過冷器12、過濾器42、毛細管13、套管式換熱器的外管28; —級壓縮機9、 一級冷凝器IO、 一級過冷器12、過濾器42、毛細管13和套管式換熱器的外管28之間通過管路41連通成一循環體；即一級壓縮機的排氣端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連通毛細管13，毛細管13連通套管式換熱器的外管28的一埠，套管式換熱器的外管28的另一埠連通到一級壓縮機的吸氣端44 ;套管式換熱器的外管28與一級壓縮機的吸氣端44之間的管路41 一部分纏繞在一級過冷器12的外部； 一級壓縮機的吸氣端44外的管路41上設置有單向閥15; —級冷凝器IO外設置有風扇電機11。 —級製冷系統的冷媒流程為 一級壓縮機9排出高溫高壓冷媒至一級冷凝器10， 一級冷凝器10外的風扇電機11對其降溫，使冷媒冷卻變成高壓液體，然後經一級過冷器12、過濾器42，後經毛細管13節流進入套管式換熱器的外管28內蒸發，從而對套管式換熱器的內管29降溫；徹底蒸發後的低壓冷媒，最後經一級壓縮機的吸氣端44又回到一級壓縮機9進行再循環； 一級壓縮機的吸氣端44外冷媒管路41上設置有單向閥15，使冷媒只進不出。 二級製冷系統包括二級壓縮機18、油分離器19、四通換向閥36、 二級冷凝器20、套管式換熱器的內管29、 二級過冷器21、過濾器42、電子膨脹閥、毛細管13;四通換向閥36和電子膨脹閥均受單片機48控制；二級壓縮機18、油分離器19、四通換向閥36、 二級冷凝器20、套管式換熱器的內管29、過濾器42、電子膨脹閥、毛細管13、蒸發器和二級過冷器21之間通過管路41連通成一循環體；即二級壓縮機的排氣端45連通油分離器19，油分離器19的一端通過設置有過濾器42、毛細管13的管路41連通到二級壓縮機的吸氣端46;油分離器19還有一端通過管路41聯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管29的一端，套管式換熱器的內管29的另一端通過過濾器42後分兩路，一路通過冰槽蒸發器的電子膨脹閥32後經過毛細管13和過濾器42連通到冰槽蒸發器6的一端，冰槽蒸發器6的另一端通過管路41連通到二級過冷器21—端，另一路通過付蒸發器的電子膨脹閥33後經過毛細管13連通到付蒸發器22的一端，付蒸發器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與付蒸發器22的另一端接通的管路41匯合後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的吸氣端46 ;套管式換熱器的內管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外設置有風扇電機11。
二級製冷系統製冷時的冷媒流程為二級壓縮機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，經過毛細管13節流送回到二級壓縮機的吸氣端46;冷媒經四通換向閥的接口一37進入從四通換向閥的接口二38出，然後進入二級冷凝器20初步冷凝，二級冷凝器20外的風扇電機11對其降溫，然後冷媒進入套管式換熱器的內管29內徹底冷凝降溫，從套管式換熱器的內管29出來後經過濾器42後分兩路，一路冷媒經冰槽蒸發器的電子膨脹閥32、毛細管13節流、過濾器42進入冰槽蒸發器6蒸發，冰槽蒸發器的電子膨脹閥32控制流量，維持冰槽容器30內冷熱平衡，確保冰槽容器30內溫度基本不變，然後冷媒從冰槽蒸發器6出來後進入二級過冷器21;另一路冷媒經付蒸發器的電子膨脹閥33、毛細管13節流進入付蒸發器22旁通蒸發，蒸發完畢後和二級過冷器21出來的冷媒一起進入四通換向閥的接口三39 ，從四通換向閥的接口四40出回到二級壓縮機的吸氣端46。付蒸發器22的冷媒出口管路41上設置有單向閥15，使此處冷媒只能往外走向。 付蒸發器22分流的多餘冷量也可經單片機48控制四通換向閥36，從四通換向閥的接口三39進入，從四通換向閥的接口二38排出，後進入二級冷凝器20，再進入套管式換熱器的內管29，可對套管式換熱器的外管28進行降溫，減小了一級壓縮機9的製冷負荷。 當冰槽容器30內溫度需要升高時，單片機48可通過控制四通換向閥36和二級製冷系統的循環迴路對系統進行制熱加溫；二級製冷系統制熱時的冷媒流程為二級壓縮機18排出的高溫高壓冷媒通過油分離器19後進入四通換向閥的接口一37，從四通換向閥的接口三39出，後進入二級過冷器21至冰槽蒸發器6，高溫高壓氣體在冰槽蒸發器6內釋放熱量，使冰槽容器30內溫度迅速上升；然後冷媒經過濾器42、毛細管13、冰槽蒸發器的電子膨脹閥32、過濾器42進入套管式換熱器的內管29，後經二級冷凝器20蒸發；然後進入四通換向閥的接口二38，四通換向閥的接口四40齣，從而回到二級壓縮機的吸氣端46。 —級製冷系統中一級壓縮機9為低溫壓縮機，採用環保冷媒R404A; 二級製冷系統中二級壓縮機18為超低溫壓縮機，採用環保冷媒R23。 —級製冷系統中的一級冷凝器10與二級製冷系統中的二級冷凝器20採用同一個風扇電機11進行散熱；風機進風口 3外設置有可供拆卸清洗的過濾網5 ;箱體1底部設置有萬向輪27。 如圖2所示，電氣部分還包括壓縮機啟動配電盒50、傳感器、高壓保護開關16;兩個壓縮機啟動配電盒50分別與一級壓縮機9和二級壓縮機18連接，壓縮機啟動配電盒50的電源開關24設置在箱體1上，傳感器、高壓保護開關16均與電腦控制板49連接，受單片機48控制；傳感器包括溫度傳感器17和低壓傳感器23，箱體1內設置有環境溫度傳感器17，冰槽蒸發器6內設置有溫度傳感器17，電子膨脹閥處設置有溫度傳感器17，套管式換熱器14外部設置有溫度傳感器17， 一級壓縮機的吸氣端44和二級壓縮機的吸氣端46的管路41上均設置有低壓傳感器23 ; —級冷凝器10與二級冷凝器20上均設置有高壓保護開關16。
操作屏2為觸控螢幕，操作屏2設置在箱體1上部，操作屏2與箱體1之間設置有可旋轉支架47，操作屏2通過可旋轉支架47可水平最大旋轉一百二十度。
冰槽容器30為不鏽鋼冰槽容器，冰槽蒸發器6對冰槽容器30內的冷卻介質進行製冷，冰槽容器30內設置有攪拌電機31 ;冰槽容器30底部開有排液口34，排液口34經排液管35連接到不鏽鋼冷卻介質儲存箱7，排液管35上設置有排液閥25，排液閥25受單片機48控制，冰槽容器30內的冷卻介質可通過排液口 34經排液管35排入到不鏽鋼冷卻介質儲存箱7內密封保存，不鏽鋼冷卻介質儲存箱7設置在箱體1內部，且箱體l的對應位置上開有側門8，方便不鏽鋼冷卻介質儲存箱7的拿取。 冰槽容器30外設置有保溫箱52，冰槽蒸發器6纏繞在冰槽容器30周邊，纏繞著
冰槽蒸發器6的冰槽容器30裝在保溫箱52內；保溫箱52外部為金屬殼，內部填充有保
溫層51;付蒸發器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內的冷卻介質為99.9%的酒精或者矽油。 本發明的超低溫冰槽其加工製作非常簡單方便，按說明書附圖所示。 除說明書所述的技術特徵外，均為本專業技術人員的已知技術。
權利要求
超低溫冰槽，包括箱體、冰槽容器、操作屏、壓縮機製冷系統、蒸發器、風扇電機和電氣部分，冰槽容器、壓縮機製冷系統、蒸發器和風扇電機設置在箱體內部，操作屏設置在箱體上部；蒸發器設置在冰槽容器周邊，箱體上設置有與冰槽容器上口相對應的開口，開口處設置有密封蓋對冰槽容器進行密封；壓縮機製冷系統與蒸發器相連；風扇電機設置在壓縮機製冷系統中的冷凝器旁邊，箱體上位於風扇電機附近開有風機進風口，箱體相對於風機進風口的另外一側面上開有風機排風口；壓縮機製冷系統採用雙級復疊式壓縮機製冷技術；電氣部分對壓縮機製冷系統進行控制，電氣部分連接操作屏，其特徵在於壓縮機製冷系統包括一級製冷系統和二級製冷系統，一級製冷系統和二級製冷系統的環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套入內管，外管為一級製冷系統的換熱器，內管為二級製冷系統的換熱器；控溫方式採用雙蒸發器，雙電子膨脹閥控制冷媒流量，即旁通分流式的控溫方式；雙蒸發器為冰槽蒸發器和付蒸發器，冰槽蒸發器設置在冰槽容器周邊對冰槽容器內的冷卻介質進行製冷，付蒸發器對冷量進行旁通式分流；電氣部分包括單片機、電腦控制板、電子膨脹閥，單片機設置在電腦控制板上，電腦控制板連接電子膨脹閥和操作屏，電子膨脹閥設置在冰槽蒸發器和付蒸發器的製冷劑入口管路上，單片機通過電腦控制板來控制電子膨脹閥開度。
2. 根據權利要求1所述的超低溫冰槽，其特徵在於一級製冷系統包括一級壓縮機、一 級冷凝器、 一級過冷器、過濾器、節流元件、套管式換熱器的外管； 一級壓縮機、 一級 冷凝器、 一級過冷器、過濾器、節流元件和套管式換熱器的外管之間通過管路連通成一 循環體；即一級壓縮機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，過濾器連通節流元件，節流元件連通套管式換 熱器的外管的一埠，套管式換熱器的外管的另一埠連通到一級壓縮機的吸氣端；套 管式換熱器的外管與一級壓縮機的吸氣端之間的管路一部分纏繞在一級過冷器的外部； 一級壓縮機的吸氣端外的管路上設置有單向閥； 一級冷凝器外設置有風扇電機。
3. 根據權利要求1所述的超低溫冰槽，其特徵在於二級製冷系統包括二級壓縮機、 油分離器、四通換向閥、二級冷凝器、套管式換熱器的內管、二級過冷器、過濾器、電 子膨脹閥、節流元件；四通換向閥和電子膨脹閥均受單片機控制；二級壓縮機、油分 離器、四通換向閥、二級冷凝器、套管式換熱器的內管、過濾器、電子膨脹閥、節流元 件、蒸發器和二級過冷器之間通過管路連通成一循環體；即二級壓縮機的排氣端連通油 分離器，油分離器的一端通過設置有過濾器、節流元件的管路連通到二級壓縮機的吸氣 端；油分離器還有一端通過管路聯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管的一端，套管 式換熱器的內管的另一端通過過濾器後分兩路， 一路通過冰槽蒸發器的電子膨脹閥後經 過節流元件和過濾器連通到冰槽蒸發器的一端，冰槽蒸發器的另一端通過管路連通到二 級過冷器一端，另一路通過付蒸發器的電子膨脹閥後經過節流元件連通到付蒸發器的一 端，付蒸發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 發器的另一端接通的管路匯合後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的吸氣端；套管式換熱器的內管與過濾器之間的管路一部分纏繞 在二級過冷器上；二級冷凝器外設置有風扇電機。
4. 根據權利要求1、 2或3所述的超低溫冰槽，其特徵在於一級製冷系統中一級壓縮機為低溫壓縮機，採用環保冷媒R404A; 二級製冷系統中二級壓縮機為超低溫壓縮機， 採用環保冷媒R23;節流元件為毛細管。
5. 根據權利要求1、 2或3所述的超低溫冰槽，其特徵在於一級製冷系統中的一級冷 凝器與二級製冷系統中的二級冷凝器採用同一個風扇電機進行散熱；風機進風口外設置 有可拆卸的過濾網；箱體底部設置有萬向輪。
6. 根據權利要求1、 2或3所述的超低溫冰槽，其特徵在於電氣部分還包括壓縮機啟 動配電盒、傳感器、高壓保護開關；兩個壓縮機啟動配電盒分別與一級壓縮機和二級壓 縮機連接，壓縮機啟動配電盒的電源開關設置在箱體上，傳感器、高壓保護開關均與電 腦控制板連接，受單片機控制；傳感器包括溫度傳感器和低壓傳感器，箱體內設置有環 境溫度傳感器，冰槽蒸發器內設置有溫度傳感器，電子膨脹閥處設置有溫度傳感器，套 管式換熱器外部設置有溫度傳感器， 一級壓縮機的吸氣端的管路上和二級壓縮機的吸氣 端的管路上均設置有低壓傳感器；一級冷凝器與二級冷凝器上均設置有高壓保護開關。
7. 根據權利要求1所述的超低溫冰槽，其特徵在於操作屏為觸控螢幕，操作屏設置在箱 體上部，操作屏與箱體之間設置有可旋轉支架，操作屏通過可旋轉支架可水平最大旋轉 一百二十度。
8. 根據權利要求1所述的超低溫冰槽，其特徵在於冰槽容器為不鏽鋼冰槽容器，冰槽 蒸發器對冰槽容器內的冷卻介質進行製冷，冰槽容器內設置有攪拌電機；冰槽容器底部 開有排液口，排液口經排液管連接到不鏽鋼冷卻介質儲存箱，排液管上設置有排液閥， 排液閥受單片機控制，不鏽鋼冷卻介質儲存箱設置在箱體內部，箱體的對應位置上開有 側門。
9. 根據權利要求1、 2、 3或9所述的超低溫冰槽，其特徵在於冰槽容器外設置有保溫 箱，冰槽蒸發器纏繞在冰槽容器周邊，纏繞著冰槽蒸發器的冰槽容器裝在保溫箱內；保 溫箱外部為金屬殼，內部填充有保溫層；付蒸發器、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. 根據權利要求1或8所述的超低溫冰槽，其特徵在於冰槽容器內的冷卻介質為 99.9%的酒精或者矽油。
全文摘要
本發明公開了一種超低溫冰槽，屬於低溫測試裝置，其結構採用雙級復疊式壓縮機製冷技術，一級製冷系統的一級壓縮機冷媒經一級冷凝器冷凝，後經節流元件節流，然後進入套管式換熱器蒸發，給二級製冷系統降溫；二級製冷系統中的二級壓縮機的冷媒經電子膨脹閥節流後低溫冷媒進入蒸發器蒸發，對冰槽容器內冷卻介質進行降溫；當冰槽容器內溫度接近設定時溫度時，旁通電子膨脹閥根據單片機的指令進行冷量調節，以保持冰槽容器內的溫度。本發明的超低溫冰槽和現有技術相比，具有測試溫度超低、適用範圍廣、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 優先權日2009年9月28日
發明者安繼周, 秦丙泉, 秦楠 申請人:秦丙泉