[實用新型]一種新型節能液氮制冷系統

有效

• 申請號: 201720686724.5
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN206817841U
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 呂小甫;徐勇;陳念;袁記楷;謝赴鷹
• 申請（專利權）人: 重慶市威爾試驗儀器有限公司
• 主分類號: F25D3/10
• 分類號: F25D3/10;F25D29/00
• 代理公司: 深圳市興科達知識產權代理有限公司44260
• 代理人: 易敏

技術領域

本實用新型涉及環境試驗設備技術領域，具體涉及一種新型節能液氮制冷系統。

背景技術

在環境試驗設備低溫試驗中，一般機械制冷單級可到-40℃左右，雙級制冷可到-80℃左右，三級制冷可到-120℃左右。如果再需要更低的溫度試驗，就需用液氮制冷，才能達到要求，液氮制冷最低可達-190℃或更低，常壓下液氮蒸發溫度-196℃，理論上試驗箱可獲得接近-196℃的溫度。

由于科學技術、科學試驗的發展，各科研單位，軍工企業對溫度的要求越來越嚴酷，低溫要求要達到-100℃以下，直至-190℃，常規液氮制冷系統，請參閱圖1和圖2，由自增壓液氮罐1’、過濾器2’、第一電磁閥3’、第二電磁閥4’、第一毛細管5’、第二毛細管6’、管道7’和實驗箱工作室8’組成，所述自增壓液氮罐1’、過濾器2’、第一電磁閥3’、第一毛細管5’通過管道7’與試驗箱工作室8’組成第一條連接線路。所述自增壓液氮罐1’、過濾器2’、第二電磁閥4’、第二毛細管6’通過管道7’與試驗箱工作室’8組成第二條連接線路，其中第一毛細管5’流量大于第二毛細管6’。其工作原理為：自增壓液氮罐1’輸送出一定壓力的液氮，通過過濾器2’、第一電磁閥3’，經大流量的第一毛細管5’節流降壓后，液氮就會在實驗箱工作室8’蒸發降溫，液氮持續的輸出，溫度就持續的下降，當溫度降到所需低溫時，通過控制系統控制第一電磁閥3’關閉，第二電磁閥4’打開，經小流量的第二毛細管6’節流后，進入試驗箱工作室8’蒸發降溫，但是其流量是不可精確控制的，因此，想要溫度恒定，就需要通過設置于試驗箱工作室8’內的電加熱器9’加熱，來平衡液氮的制冷量，從而達到溫度的穩定。在試驗箱工作室8’內溫度在-100℃～-190℃的低溫情況下，若試驗箱工作室8采用常規的雙層硅橡膠密封條10’和門框加熱帶11’預熱方式密封，硅橡膠密封條10’能耐的最低溫度在-80℃以上，低于-80℃硅橡膠密封條10’就會變硬變脆，而失去密封的效果。

綜上所述，常規的液氮制冷系統存在以下問題：

1、由于第二毛細管6’節流后，其流量是不可精確控制的，因此，想要溫度恒定，就需要通過設置于試驗箱工作室8’內的電加熱器9’加熱，來平衡液氮的制冷量，因此液氮需要持續不斷的輸出，會造成液氮的消耗量很大，溫度恒定時需要電加熱來平衡，從而又加大了能源的消耗。

2、由于硅膠密封盤根10’的最佳的密封溫度為-70℃，柔軟性好，氣密性好，密封效果好，增加加熱帶門框預熱功能，能使硅橡膠密封條密封溫度最多能達到-100℃，因此，在該試驗箱工作室8’采用常規的硅膠密封盤根10’密封方式，已經不能滿足其密封要求，由于所需的加熱帶門框預熱功率較大，有相當部分制冷量消耗在預熱上，浪費能源，且密封效果不是太好，造成冷氣外泄，使門框和大門之間結霜、結冰、凝水。

實用新型內容

針對上述不足，本實用新型的目的在于，提供一種新型節能液氮制冷系統，通過溫度感應器感應試驗箱工作室內溫度變化將信號傳遞給高頻脈沖電磁閥并控制在一個周期內開啟和關閉氮氣的時間，保持試驗箱工作室內的溫度的恒定，減少了液氮消耗量，且不需加熱器加熱平衡，降低了能耗，同時所述試驗箱工作室采用石墨四氟密封盤根和硅膠密封盤根的內外雙層密封，在低溫下能有效的達到密封效果，提高了試驗箱工作室的密封效果，降低了能耗。

為實現上述目的，本實用新型所提供的技術方案是：

一種新型節能液氮制冷系統，包括自增壓液氮罐、過濾器、高頻脈沖電磁閥、毛細管、試驗箱工作室和控制器。所述自增壓液氮罐、過濾器、高頻脈沖電磁閥和毛細管通過管道依次連接并接入到試驗箱工作室內，且所述試驗箱工作室內設有溫度感應器。所述試驗箱工作室包括箱體、門體和密封結構，所述門體通過鉸鏈鉸接于箱體上。所述密封結構設置于箱體和門體的兩側的連接空隙處，所述密封結構包括石墨四氟密封盤根、硅膠密封盤根和自限溫加熱帶，所述箱體和門體連接空隙處的內側對應設有所述石墨四氟密封盤根，所述硅膠密封盤根裝設于門體上且位于所述連接空隙的外側，所述自限溫加熱帶設置于硅膠密封盤根處的箱體和門體上。所述高頻脈沖電磁閥和溫度感應器電性連接于所述控制器。

優選的，所述箱體由箱體外框和箱體內框圍合而成，且箱體外框和箱體內框的連接處向上凹陷形成安裝槽，且所述石墨四氟密封盤根裝設于安裝槽內，所述門體由門體外框和門體內框圍合而成，且門體外框和門體內框的連接處向下凹陷形成安裝槽，所述石墨四氟密封盤根裝設于安裝槽內，當門體關閉時，所述箱體內裝設的石墨四氟密封盤根與門體內裝設的石墨四氟密封盤根相互接觸擠壓在一起。