[发明专利]一种超低温制冷机的压力调节系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种制冷设备，更明确地说是一种超低温制冷机的压力调节系统。

背景技术

超低温冷柜一般指制冷温度范围为-40℃～-86℃甚至更低的冷柜。是医院、疾控中心、血站、高校及科研机构必须配备的基础设备。主要用于保存器官、组织、皮肤、红细胞、淋巴细胞、DNA、胚胎、骨髓、种子、花粉、标本等以及其它材料的低温试验等。低温冷冻常用多级或多级蒸汽压缩制冷循环和复合式蒸汽压缩制冷机系统。多级或多级蒸汽压缩制冷循环使用的是单一工质，每个制冷循环都需要一个压缩机，对低温压缩机还有相当的要求。近年来还发展了一种新型的制冷方式：自然复叠循环(又称内复叠循环)，采用非共沸点混合工质做制冷剂，且整套系统只使用一台压缩机，设备减少，成本降低，效率提高。该技术制作的制冷机基于KLEEMENKO循环原理，通过使用汽液分离器和节流装置，可以提高任意级数的冷却，各级汽液分离器只有液相膨胀，从而保持膨胀过程的高效率，同时采用多级分离技术，达到混合制冷剂逐步液化的目的。

自然复叠循环在超低温冷柜上的应用，中科院理化所低温工程中心有这方面的报道。此外，在中国专利ZL02269837.X中提供了一种单压缩机超低温冷柜的方案，可以获得-60℃的低温。而中国专利公开号CN1363815A介绍了一种采用精镏装置分离技术能有效地分离高、低沸点工质。但由于高沸点工质进入精镏装置和冷凝蒸发器的分配上很难控制，其分离效率虽然提高，但很难实现技术的产品化和工业化。中国专利公开号CN1677014A介绍了另外一种采用精镏装置分离技术的内复叠制冷系统。该系统由于在高沸点工质进入精镏装置和冷凝蒸发器时采用了分路供液设计，并设计了蒸发压力调节系统，因尔使得蒸汽压缩内复叠制冷系统更趋于合理化，能有效控制高沸点工质的分配比例和蒸发温度，提高低沸点工质的纯度，降低低沸点工质蒸发时的温度漂移，增加系统整体稳定性。中国专利公开号CN2839921Y名称为“一种自然复叠式超低温冷柜”介绍的是采用多级分离技术的内复叠制冷系统。上述文献主要是围绕内复叠制冷系统高低沸点工质如何有效分离方面的技术，均未涉及对充灌压力的调节。对于-86℃以上温区，由于低沸点工质的比例较低，充灌压力不高，通过平衡罐等辅助措施后，压缩机启动压力不会很高，但是要达到-120℃或更低温区，由于低沸点工质比例提高，充灌压力很高，通过平衡罐等辅助措施后也很难达到预期的效果。压缩机刚启动时，大量的低沸点工质以不凝气体状态积聚在冷凝器内，高压部压力过高，压缩机出现保护，造成系统不能正常工作。

发明内容

本发明的目的，就在于克服上述制冷系统的缺点和不足，提供一种结构简单，成本低廉，性能可靠的压力调节系统，实现极低温区，特别是-120℃以下温区制冷机系统的稳定运行。

本发明是这样实现的：一种用于超低温制冷机的压力调节系统，是由平衡罐、压力控制器、电磁阀、节流元件构成，平衡罐通过电磁阀及节流元件分别与压缩机的高压端及低压端连接，压力控制器按装在制冷系统的高压部分。这样构成的超低温制冷机的压力调节系统，在制冷系统运行初期，减少低沸点工质参与循环的比例，随着系统温度的降低，逐步增加低沸点工质参与循环的量，以达到持续降温的目的。由于采用了压力自动调节系统，一方面可以避免高压压力过高造成压缩机故障，另一方面使压缩机处于比较稳定的运行工况，降温速度比较均衡，运行平稳。

附图说明

图1.是本发明结构原理图。图中：7-压缩机、8-冷凝器、9-防露管、10-多级逆流换热器、11-蒸发器。

图2.是图1中A的放大图。图中：1-第一电磁阀、2-第一节流元件、3-平衡罐、4-第二节流元件、5-第二电磁阀、6-压力控制器。

具体实施方式

结合图1，一种用于超低温制冷机的压力调节系统，是由平衡罐3、压力控制器6、第一电磁阀1及第二电磁阀5、第一节流元件2及第二节流元件4构成，平衡罐3通过第一电磁阀1及第一节流元件2与压缩机7的高压端连接，平衡罐3通过第二电磁阀5和及第二节流元件4与压缩机7的低压端连接，压力控制器6按装在制冷系统的高压部分，控制第一电磁阀1及第二电磁阀5开启和闭合。压力控制器6的开启和闭合压力点可根据制冷系统的状态进行设定。为了达到控制系统启动压力过高的目的，当制冷系统处于停机状态时，第一电磁阀1处于闭合状态即压缩机高压部分与平衡罐3不通；而第二电磁阀5处于打开状态即混合制冷剂在压缩机低压通道通过第二节流元件4与平衡罐3相连。压缩机7启动后，混合制冷剂经压缩机排气管进入冷凝器，高沸点工质冷凝成液态，而大量的中低沸点工质以不凝气体状态积聚在冷凝器内，高压部压力升高，当系统高压部压力超过某个压力控制器6的开启点时，第一电磁阀1打开，高压不凝气体通过第一节流元件2回到平衡罐3，此时第二电磁阀5闭合，低压通道与平衡罐3处于不连状态。随着系统的运行，各级换热器及蒸发器的温度逐渐降低，高压部压力逐渐下降，当压力降至压力控制器6的闭合点时，第一电磁阀1处于闭合状态即压缩机7的高压部分与平衡罐3断开；而第二电磁阀5处于打开状态即混合制冷剂在压缩机7的低压通道通过第二节流元件4与平衡罐相连，如此循环，随着箱内温度的持续下降，低沸点的工质逐步补充到系统中参与循环，直到高压部压力低于压力控制器6的开启点。第一电磁阀1处于常闭状态，而第二电磁阀5处于常开状态，系统进入稳定运行状态，从而解决了为达到-120℃以下低温温区压缩机启动压力过高的问题。