[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

说明书

本发明公开了一种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；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。本发明还公开了相应的运行控制方法。本发明在系统启动初期通过设计的气流短路现象提高透平压缩机和高速电机的运行功率、待运行功率提高后再结束气流短路现象的技术方案，从而通过快速提高系统运行功率达到快速制冷的目的。

技术领域

本发明涉及气体逆布雷顿循环低温箱制冷技术，是河南新飞制冷器具有限公司为解决目前气体逆布雷顿循环低温箱初期制冷速度慢、机组可靠性差而发明的一种快速制冷及其稳定运行方法。

背景技术

现有的逆布雷顿循环制冷系统的结构是：包括用于提供低温存储空间的箱体、用于低温氮气和高温氮气换热的回热器、透平压缩机、膨胀机、后冷器、高速电机和位于箱体内的用冷器；回热器具有高温进口、高温出口、低温进口和低温出口；回热器外设有发泡层，发泡层对外隔热，促使高温氮气和低温氮气更好地相互交换热量。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的散热风机（优选采用轴流风机）；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；高速电机的动力轴与透平压缩机的轴相连接并驱动透平压缩机；高速电机的动力轴的另一端伸入膨胀机并连接有叶轮（叶轮为常规技术，图未示），膨胀机的进口朝向叶轮，氮气通过第三高温管路并通过膨胀机的进口后撞击在叶轮上驱动高速电机的动力轴旋转。后冷器、用冷器和回热器均为热交换器。现有的逆布雷顿循环制冷系统还包括有电控装置，电控装置连接透平压缩机和高速电机。高速电机的轴由气动轴承（即空气轴承）约束。

简而言之，现有的现有的逆布雷顿循环制冷系统的结构包括通过管路依次循环连通的回热器、膨胀机、透平压缩机、后冷器和位于箱体内的用冷器，透平压缩机和膨胀机由高速电机驱动。

这种现有结构的逆布雷顿循环制冷系的缺点是：在系统起动初期，由于主机吸气量有限造成高速电机功率偏低，功率提高到正常运行的水平的速度很慢，导致透平压缩机性能不能快速发挥，需要等较长的时间待箱内压力平衡后才可以完全发挥透平压缩机的性能，造成系统制冷速度慢，速冻能力弱。

而且由于控制不够完善，在高速电机的转速每分钟10万转左右的正常工作状态下直接停机，电机轴会不平稳，在气动轴承处会产生摩擦，使气动轴承甚至电机轴受损，缩短相应结构的使用寿命，并增加后续使用时高速电机的功率，并且气动轴承或电机轴受损后，会造成后续电机启动不易。

发明内容

本发明的目的在于提供一种逆布雷顿低温箱快速制冷系统，为迅速发挥透平压缩机的性能提供基础条件，有利于实现快速制冷。

为实现上述目的，本发明的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。

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；