智能液氮冷凍的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種智能液氮冷凍機，包括冷凍管和冷源控制箱，冷源控制箱包括冷源控制箱殼體、控制器和氣液混合室，冷源控制箱殼體上設有用于檢測氣液混合室溫度的溫度傳感器，控制器根據溫度控制氣液混合室的液氮和氮氣輸入量，氣液混合室的出氣管與內管外的冷源介質夾層相通連接。本實用新型所述智能液氮冷凍機采用輸入液氮和氮氣兩種不同溫度的冷源介質，并通過氣液混合室得到溫度比一般氮氣低但比液氮高的氮氣，在滿足低溫冷凍要求的前提下，采用相比液氮壓力更高、分布更均勻的氮氣與被冷凍物件表面接觸，使被冷凍物件各部位表面溫度均勻，同時氮氣具有足夠的滲透力，提高了冷凍效果和被冷凍物件成品質量。
【專利說明】智能液氮冷凍機
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用于為管體或條形體提供急速冷凍環境的冷凍機，尤其涉及一種為膠管提供急速冷凍環境的智能液氮冷凍機。
【背景技術】
[0002]工業生產中，某些情況下需要對管體或條形體提供急速冷凍環境，以使產品滿足足夠的強度要求，確保質量。
[0003]比如，在高壓膠管行業，長膠管編織與纏繞過程中出現的搟膠現象是一直困擾生產廠家的問題。為了提高高壓膠管的質量，需要在高壓膠管生產過程中，對膠管管胚進行急速冷凍，再進行鋼絲纏繞和編制。目前，生產廠家通常采用壓縮機制冷、干冰制冷等方式來對膠管管胚進行急速冷凍，以解決搟膠問題，這種方式存在冷凍溫度不夠低、冷凍速度不夠快的問題，而且投資成本和運行成本都非常高，后續維護復雜，不利于環保。
[0004]目前也有部分企業采用液氮冷凍機來對膠管管胚進行急速冷凍，比如專利號為“ZL 201320148072.1”、名稱為“一種自動控溫的高壓膠管液氮冷凍裝置”的實用新型專利，該裝置包括液氮管道、控制系統和冷凍室，所述控制系統包括氣動控制閥門、溫度傳感器、溫度控制器、時間控制器；所述液氮管道通過所述氣動控制閥門連接所述冷凍室；所述溫度傳感器連接所述溫度控制器；所述溫度控制器連接所述時間控制器；所述時間控制器連接所述氣動控制閥門；所述溫度傳感器位于所述冷凍室內。該裝置只用到液氮作為冷源，但液氮在冷凍室內的分布均勻性不好控制，所以存在冷凍溫度均勻度不高的問題；而且由于液氮對膠管管坯表面的壓力很小且不均勻，所以冷源介質對膠管的滲透力不足，降低了冷凍效果，降低了高壓膠管的質量。另外，上述冷凍裝置也沒有對冷凍室的具體結構進行說明，難以實現最佳的冷凍效果。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的就在于為了解決上述問題而提供一種冷凍溫度均勻度高、壓力均勻的智能液氮冷凍機。
[0006]本實用新型通過以下技術方案來實現上述目的:
[0007]一種智能液氮冷凍機，包括冷凍管和冷源控制箱，所述冷凍管包括內管，所述內管的中心通孔用作膠管通道，所述內管的管壁上設有多個小孔，所述內管外為冷源介質夾層，所述冷源控制箱的冷源出管與所述冷源介質夾層相通連接；所述冷源控制箱包括冷源控制箱殼體以及安裝于所述冷源控制箱殼體內的控制器和氣液混合室，所述冷源控制箱殼體上設有氮氣進氣管、液氮進液管和用于檢測所述氣液混合室溫度的溫度傳感器，所述氮氣進氣管的內端和所述液氮進液管的內端分別與所述氣液混合室的入口連接，所述氣液混合室的出氣管為所述冷源控制箱的冷源出管，所述氮氣進氣管上安裝有進氣電磁閥，所述液氮進液管上安裝有進液電磁閥，所述溫度傳感器的信號輸出端與所述控制器的溫度信號輸入端連接，所述進氣電磁閥的控制輸入端和所述進液電磁閥的控制輸入端分別與所述控制器的控制輸出端連接。
[0008]上述結構中，冷源控制箱用于控制輸送到內管外的冷源介質夾層和內管內的氮氣量和氮氣溫度，氣液混合室用于將液氮和氮氣進行混合，實現液氮的氣化，從而確保氣液混合室送出的為氮氣(即使氣液混合室送出極少量的液氮，在進入冷源介質夾層后也會氣化為氮氣)，根據液氮輸入量的多少不同，最后送出氮氣的溫度會不同，所以通過對氣液混合室內輸入液氮量和輸入氮氣量的控制能夠控制冷源控制箱送出的氮氣溫度和氮氣量；控制器、溫度傳感器、進氣電磁閥和進液電磁閥則形成一套自動控制系統，根據檢測氣液混合室的實時溫度，通過進氣電磁閥和進液電磁閥實現對氣液混合室內輸入液氮量和輸入氮氣量的自動控制。
[0009]優選地，所述冷凍管還包括中管和外管，所述內管與所述中管之間為冷源介質層，所述中管與所述外管之間為真空層，所述外管的管壁上設有真空接口。真空層的設置能盡量減少冷源介質夾層內的冷量流失，以節約成本。
[0010]為了防止在溫度變化時拉裂焊縫，所述中管上間隔設有用于補償熱脹冷縮的波紋管。
[0011]為了便于安裝控制器及其它部件，所述冷源控制箱殼體內設有隔板，所述隔板的一側與所述冷源控制箱殼體的內壁形成低溫腔，所述氣液混合室位于所述低溫腔內，所述低溫腔內位于所述氣液混合室外的空間內填充有橡塑海綿。控制器及其它內部部件安裝于隔板的另一側與冷源控制箱殼體的內壁形成的常溫腔體內。
[0012]進一步，所述冷源控制箱殼體上還設有分別與所述控制器對應連接的進氣按鈕、進液按鈕、電源指示燈、進氣電磁閥指示燈、進液電磁閥指示燈和液晶顯示器。其中，進氣按鈕和進液按鈕用于對進氣電磁閥和進液電磁閥進行手動控制，其優先級別高于自動控制，其它指示燈和液晶顯示器則用于顯示對應的運行狀態。
[0013]作為優選，所述內管的管壁上的小孔滿足以下條件:
[0014]Δ t=(q/dX I) Xn, Δ tl= Δ t2=...= Δ tn
[0015]上式中，q為冷源介質夾層的氮氣量，d為小孔直徑，I為孔間距，η為圓周開孔數量，At為孔位溫度分布值，At根據應用需求而定。這種設計使內管內的氮氣分布更加均勻。
[0016]本實用新型的有益效果在于:
[0017]本實用新型所述智能液氮冷凍機采用輸入液氮和氮氣兩種不同溫度的冷源介質，并通過氣液混合室得到溫度比一般氮氣低但比液氮高的氮氣，在滿足零下一百多攝氏度的低溫冷凍要求的前提下，采用相比液氮壓力更高、分布更均勻的氮氣與被冷凍物件如膠管管坯的表面接觸，使被冷凍物件各部位表面溫度均勻，其溫度均勻度能達到正負3°C，同時氮氣具有足夠的滲透力，提高了冷凍效果和被冷凍物件成品質量。本實用新型尤其適用于高壓膠管的冷凍硬化，能有效解決編織和纏繞過程中出現的搟膠現象，同時不會對膠管產生任何副作用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型所述智能液氮冷凍機的局剖主視結構示意圖，圖中下部的冷凍管為軸向剖視效果，上部的冷源控制箱為主視效果；
[0019]圖2是本實用新型所述智能液氮冷凍機去掉溫度傳感器后的立體結構示意圖；
[0020]圖3是本實用新型所述智能液氮冷凍機去掉溫度傳感器后的主視結構示意圖；
[0021]圖4是本實用新型所述智能液氮冷凍機去掉溫度傳感器后的俯視結構示意圖，圖中示出了冷源控制箱的內部結構；
[0022]圖5是本實用新型所述智能液氮冷凍機去掉溫度傳感器后的左視結構示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖對本實用新型作進一步說明:
[0024]如圖1-圖5所示，本實用新型所述智能液氮冷凍機包括冷凍管24和冷源控制箱I，冷凍管24包括內管17、中管16和外管14,內管17的中心通孔21用作膠管通道，內管17的管壁上設有多個用于輸送氮氣的小孔20，內管17與中管16之間為冷源介質層19，中管16與外管14之間為真空層15，外管14的管壁上設有真空接口 23，中管16上間隔設有用于補償熱脹冷縮的波紋管18 ;冷源控制箱I包括冷源控制箱殼體(圖中未標記)以及安裝于冷源控制箱殼體內的控制器27和氣液混合室25，冷源控制箱殼體內設有隔板26，隔板26的一側與冷源控制箱殼體的內壁形成低溫腔28，氣液混合室25位于低溫腔28內，低溫腔28內位于氣液混合室25外的空間內填充有橡塑海綿(圖中未示出)，控制器27及其它內部部件安裝于隔板26的另一側與冷源控制箱殼體的內壁形成的常溫腔體(圖中未標記)內，冷源控制箱殼體上設有氮氣進氣管10、液氮進液管12和用于檢測氣液混合室25溫度的溫度傳感器6，氮氣進氣管10的內端和液氮進液管12的內端分別與氣液混合室25的入口連接，氣液混合室25的出氣管13為冷源控制箱I的冷源出管且與冷源介質夾層19相通連接，氮氣進氣管10上安裝有進氣電磁閥9，液氮進液管12上安裝有進液電磁閥11，溫度傳感器6的信號輸出端與控制器27的溫度信號輸入端連接,進氣電磁閥9的控制輸入端和進液電磁閥11的控制輸入端分別與控制器27的控制輸出端連接。
[0025]如圖1-圖3所示，冷源控制箱殼體上還設有分別與控制器27對應連接的進氣按鈕7、進液按鈕5、電源指示燈3、進氣電磁閥指示燈2、進液電磁閥指示燈8和液晶顯示器4。其中，進氣按鈕7和進液按鈕5用于對進氣電磁閥9和進液電磁閥11進行手動控制，其優先級別高于自動控制，其它指示燈和液晶顯示器4則用于顯示對應的運行狀態。
[0026]圖1-圖5中還示出了安裝于冷凍管24兩端的法蘭22，圖4還示出了用于安裝溫度傳感器的安裝孔29。
[0027]結合圖1，內管17的管壁上的小孔20滿足以下條件:
[0028]Δ t=(q/dX I) Xn, Δ tl= Δ t2=...= Δ tn
[0029]上式中，q為冷源介質夾層19的氮氣量，d為小孔20的直徑，I為孔間距，η為圓周開孔數量，At為孔位溫度分布值，At根據應用需求而定。
[0030]結合圖1-圖5，使用時，通過法蘭22將冷凍管24與其它被冷凍物件輸送設備連接，將氮氣進氣管10、液氮進液管12和真空接口 23分別外接氮氣源、液氮源和真空泵，啟動冷源控制箱I后，控制器27根據預定控制方法控制進氣電磁閥9和進液電磁閥11的通斷時間，液氮和氮氣均進入氣液混合室25內進行混合，混合后，液氮氣化并形成溫度高于液氮并低于輸入氮氣的低溫氮氣，氮氣經氣液混合室25的出氣管13送到冷源介質夾層19內，再經小孔20進入內管17內。在內管17內充滿低溫氮氣后，被冷凍物件如膠管管坯勻速通過內管17的中心通孔21，低溫氮氣與被冷凍物件的表面均勻接觸并保持均衡壓力，被冷凍物件急速冷凍實現硬化，不會出現搟膠現象，同時不會產生任何副作用。
[0031]上述實施例只是本實用新型的較佳實施例，并不是對本實用新型技術方案的限制，比如:真空層15可以用其它保溫層代替；波紋管18也可以用其它用于補償熱脹冷縮的溫度補償器代替；低溫腔28內也可不填充橡塑海綿，而采用真空隔熱結構；只要是不經過創造性勞動即可在上述實施例的基礎上實現的技術方案，均應視為落入本實用新型專利的權利保護范圍內。
【權利要求】
1.一種智能液氮冷凍機，包括冷凍管和冷源控制箱，所述冷凍管包括內管，所述內管的中心通孔用作膠管通道，所述內管的管壁上設有多個小孔，所述內管外為冷源介質夾層，所述冷源控制箱的冷源出管與所述冷源介質夾層相通連接；其特征在于:所述冷源控制箱包括冷源控制箱殼體以及安裝于所述冷源控制箱殼體內的控制器和氣液混合室，所述冷源控制箱殼體上設有氮氣進氣管、液氮進液管和用于檢測所述氣液混合室溫度的溫度傳感器，所述氮氣進氣管的內端和所述液氮進液管的內端分別與所述氣液混合室的入口連接，所述氣液混合室的出氣管為所述冷源控制箱的冷源出管，所述氮氣進氣管上安裝有進氣電磁閥，所述液氮進液管上安裝有進液電磁閥，所述溫度傳感器的信號輸出端與所述控制器的溫度信號輸入端連接，所述進氣電磁閥的控制輸入端和所述進液電磁閥的控制輸入端分別與所述控制器的控制輸出端連接。
2.根據權利要求1所述的智能液氮冷凍機，其特征在于:所述冷凍管還包括中管和外管，所述內管與所述中管之間為冷源介質層，所述中管與所述外管之間為真空層，所述外管的管壁上設有真空接口。
3.根據權利要求2所述的智能液氮冷凍機，其特征在于:所述中管上間隔設有用于補償熱脹冷縮的波紋管。
4.根據權利要求1所述的智能液氮冷凍機，其特征在于:所述冷源控制箱殼體內設有隔板，所述隔板的一側與所述冷源控制箱殼體的內壁形成低溫腔，所述氣液混合室位于所述低溫腔內，所述低溫腔內位于所述氣液混合室外的空間內填充有橡塑海綿。
5.根據權利要求1或4所述的智能液氮冷凍機，其特征在于:所述冷源控制箱殼體上還設有分別與所述控制器對應連接的進氣按鈕、進液按鈕、電源指示燈、進氣電磁閥指示燈、進液電磁閥指示燈和液晶顯示器。
6.根據權利要求1所述的智能液氮冷凍機，其特征在于:所述內管的管壁上的小孔滿足以下條件:
Δ t=(q/dX I) Xn, Δ tl= Δ t2=...= Δ tn 上式中，q為冷源介質夾層的氮氣量，d為小孔直徑，I為孔間距，η為圓周開孔數量，At為孔位溫度分布值。
【文檔編號】B29C35/16GK203928543SQ201420279770
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年5月29日 優先權日:2014年5月29日
【發明者】唐文明, 曾卓 申請人:成都盛杰低溫設備有限公司