[发明专利]逆布雷顿低温箱快速制冷系统及其运行控制方法

权利要求书

1.逆布雷顿低温箱快速制冷系统，包括通过管路依次循环连通的位于箱体内的用冷器、膨胀机、透平压缩机、后冷器和回热器，透平压缩机和膨胀机由高速电机驱动，还包括有电控装置，电控装置连接透平压缩机和高速电机；其特征在于：后冷器的出口管路与透平压缩机的进口之间设有用于制造临时气体短路现象的旁通管路，旁通管路上设有旁通电磁阀，旁通电磁阀与电控装置相连接。

2.根据权利要求1所述的逆布雷顿低温箱快速制冷系统，其特征在于：逆布雷顿低温箱快速制冷系统的具体结构是：

回热器具有高温进口、高温出口、低温进口和低温出口；透平压缩机用于将低温低压的氮气压缩为高温高压的氮气，透平压缩机的出气口连接有第一高温管路，第一高温管路连接后冷器的进口；

后冷器相邻设有用于将环境空气吹向后冷器和高速电机的散热风机，散热风机17连接电控装置；后冷器的出口通过第二高温管路连接回热器的高温进口，回热器的高温出口通过第三高温管路连接所述膨胀机的进口，膨胀机的出口连接有第一低温管路，第一低温管路连接所述用冷器的进口，用冷器的出口通过第二低温管路连接回热器的低温进口，回热器的低温出口通过第三低温管路连接所述透平压缩机的进气口；

旁通管路的出口端与第三低温管路相连接，旁通管路的进口端与第二高温管路相连接。

3.根据权利要求2所述的逆布雷顿低温箱快速制冷系统，其特征在于：旁通管路的管径由预定的旁通流量决定；后冷器的出口流出的气体总流量为SUM，旁通电磁阀全开时通过旁通管路的气流流量为SUM的25%～50%。

4.权利要求2或3中所述逆布雷顿低温箱快速制冷系统的运行控制方法，其特征在于：

第一步骤是启动步骤；

在打开高速电机的同时，电控装置打开旁通电磁阀和散热风机；

高速电机启动时由其驱动的透平压缩机和膨胀机同步启动；部分由后冷器流出的气体经旁通管路回流入透平压缩机，从而迅速提高透平压缩机的吸气量和高速电机的运行功率；待高速电机的运行功率达到预定功率之后，电控装置关闭旁通电磁阀，进入第二步骤；

第二步骤是正常运行步骤；正常运行时，透平压缩机将低温低压的氮气压缩至高温高压状态后经透平压缩机出气口送入第一高温管路；高温氮气接着通过后冷器的出口和第二高温管路进入回热器的高温进口；在经过后冷器时，高温氮气被散热风机吹向后冷器和高速电机的风冷却降温；

高温氮气在回热器内通过高温通道进入回热器的高温出口，然后经第三高温管路进入膨胀机的进口，高温氮气在膨胀机内膨胀后形成低温低压状态；低温氮气经膨胀机的出口和第一低温管路进入用冷器，使箱体内温度降低；

氮气通过用冷器的出口和第二低温管路进入回热器的低温进口，在回热器内高温氮气和低温氮气进行换热，从而降低系统整体功耗，能够获得更低的膨胀温度；低温氮气经回热器的低温出口通过第三低温管路进入透平压缩机的进气口，形成完整的制冷循环；

第三步骤是关闭步骤；当箱体内的温度达到预定的低温状态后，电控装置关闭高速电机和散热风机。

5.根据权利要求4所述的运行控制方法，其特征在于：旁通电磁阀全开时的开启度为100%，关闭时的开启度为0%；在启动步骤中电控装置打开旁通电磁阀时，使旁通电磁阀的开启度为100%；

第一步骤中，电控装置关闭旁通电磁阀的具体过程是：分N次关闭操作，每次关闭（100/N）%的开度，N为自然数， N为自然数且5≤N≤20；除最后一次关闭操作外，每次关闭操作后均保持2－30秒的时间再进行下一次关闭操作，直到使旁通电磁阀的开启度为0%。

6.根据权利要求4所述的运行控制方法，其特征在于：

第三步骤中，电控关闭高速电机和散热风机的具体操作是：

电控装置控制高速电机的转速按照r1转/分钟的速度下降，200﹤r1≤1000，下降至转速r2时，35000≤r2≤50000，连续运行m分钟，然后以r3转/分钟的速度下降，100﹤r3≤500，下降至停机点转速后，完全关闭高速电机，同时关闭散热风机。