CN1024370C - 冷冻剂输送方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供调节流体冷冻剂冷却势的方法，其中将流体冷冻剂分离成分别含有低冷却势气态冷冻剂和高冷却势液态冷冻剂的气相和液相，产生气态和液态冷冻剂的第一和第二物流；两物流合并成为含有气态和液态冷却剂的两相物流，因此冷冻剂以两相物流输送。冷冻剂的冷却势按下述方式调节：增加两相物流中所含的气态流体冷冻剂的量降低其冷却势，交替地增加液态流体冷冻剂的量提高其冷却势。本发明还提供实施上述方法的设备。
Description
本发明涉及一种输送纯液态和纯气态冷冻剂的设备。更具体地说，本发明提供这样一种设备，它能接收任何等级的冷冻剂，如氮或二氧化碳等，同时它又能重复地输送定量的纯液态和/或纯气态的冷冻剂。另一方面，本发明还涉及一种调节流体冷冻剂冷却势的冷冻剂输送设备及方法。更具体地说，流体冷冻剂是以含气态和液态冷冻剂的两相物流来输送的，同时，流体冷冻剂的冷却势是通过调节两相物流中所含的气态和液态冷冻剂的比例来调节的。
气态和液态氮被利用于塑料制品的吹塑工艺中。在吹塑工艺中，把半熔化的塑料挤压成一个圆柱体（称为型坯），以使它能靠重力的作用进入两块相互面向的型模板之间的位置。在一种类型的吹塑工艺中，通过一根喷针把氮气吹入型坯中直至其中的塑料紧贴于模具上为止。而氮气由来自液氮贮罐的液氮在一条通往喷针的管路中吸热而产生。
在吹气过程中，喷射系统逐渐变冷，直至细雾状的液氮进入模具为止，借此冷却成型制品。在另一种类型的吹塑工艺中，把空气吹入型坯中直至其中的塑料紧贴于模具上为止。然后再通过喷针吹入液氮以冷却成型制品。在模具冷却后，把两块模板打开以取出其中的成型塑料制品。
在其他的冷冻剂应用中，需要只输入定量的液态冷冻剂。例如，定量的液氮输入食品容器中以产生惰性气氛。在又一种应用中，定量
的液氮输送入食品容器中，以便在容器密封时，由于液氮在容器内蒸发而使该容器内部的压力增加。这种增压作用可使容器保持其结构的完整性。
在所有上述的应用中，应该指出，这些应用都是仅从示范的角度出发，针对氮而言的，因此必须重复地输送精确量的纯液态和/或纯气态的氮。在输送定量液体冷冻剂的情况下，例如食品加工工业中的液氮，液体冷冻剂是用阀来计量的，这种阀在冷冻环境中磨损相当快。况且，在喷射吹塑工艺中，贮罐每次装氮后，贮罐中液氮的温度是变化的，因此，被输送的液氮的质量也是变化的。
本发明是通过提供一种设备来解决这些问题的，这种设备可以重复和间歇地输送定量的液态和/或气态冷冻剂，该设备不采用常规的阀来计量液态冷冻剂。
在控制和精确计量由冷冻剂所提供的冷却势的过程中存在着又一个问题。例如在吹塑工艺中可能吹入过多的液氮。在此情况下，液氮在塑料制品中 形成液氮穴，因此造成了液氮的浪费。况且，液氮穴还能导致成型制品的不均匀冷却，不均匀冷却可能导致吹塑成品退色和出现不合格的缺陷。
本发明是通过提供一种以可调节冷却势输送流体冷冻剂的设备和方法来解决这后一个问题的。这种冷却势的调节作用可以使冷冻剂在特定的冷冻剂致冷应用中达到最佳的利用，因此不会造成冷冻剂的浪费。
一方面，本发明涉及一种调节流体冷冻剂冷却势的方法，该方法包含：使流体冷冻剂分离成气相和液相，此二相分别含有低冷却势的气态冷冻剂和高冷却势的液态冷冻剂，其中把冷冻剂分离成液相和气相的方法是：把冷冻剂接收入压力容器并维持在压力容器内，从而
在压力容器内形成液-气界面，液-气界面上方是气态冷冻剂，液-气界面下方是液态冷冻剂;形成气态冷冻剂的第一物流和液态冷冻剂的第二物流;把第一和第二物流合并成含液态和气态冷冻剂的两相物流;以两相物流的形式输送冷冻剂;调节被输送的冷冻剂的冷却势，方法是增加两相物流中所含的气态流体冷冻剂的量以降低其冷却势，交替地增加两相物流中所含的液态流体冷冻剂的量以提供其冷却势。
另一方面，本发明涉及一种用于调节流体冷冻剂冷却势的设备，所述设备包含：压力容器，该压力容器内有一个用于接收流体冷冻剂的入口;用于维持压力容器内流体冷冻剂的装置，该装置能使压力容器内形成液-气界面，液-气界面上方是具有低冷却势的气态冷冻剂，液-气界面下方是具有高冷却势的液态冷冻剂;该装置包含：与压力容器相连的放空管，其上有一个自动驱动的管路截止阀;位于压力容器内的液面探测器，该探测器能检测压力容器内液态冷冻剂的高度;与液面探测器和截止阀相连的控制线路，用于在液态冷冻剂的液面下降到低于预定的高度时自动开启截止阀;伸入压力容器内部使其一端基本上处于预定高度上的溢流管;与溢流管的另一端相连且处于压力容器外部的加热器，从而在液态冷冻剂的液面高于预定的高度时，该液态冷冻剂流入溢流管而被加热装置加热，从而蒸发而增加压力容器内的气态冷冻剂;伸入压力容器中以两相物流形式从压力容器中输出流体冷冻剂的导管装置，该导管装置包含：具有伸入压力容器中的出口段的管子;处于压力容器内而构成导管装置的活动段的活动尾段，该活动尾段适于在液-气界面的上方和下方运动以在该导管装置内形成气态流体冷冻剂的第一物流和液态流体冷冻剂的第二物流;把活性尾段连接到出口段上的挠性中间段;可驱动的
运动装置，该装置适于驱动活动尾段使其以振动方式活动到液-气界面的上方和下方，使第一和第二物流在导管装置中合并而形成两相物流，该装置包含：具有驱动臂的螺线管、用于把传动臂连接到导管的活动尾段上的传动杆装置;所述振动运动有由第一和第二时间间隔的总和所限定的周期，在此周期内活动尾段分别处于液-气界面的上方和下方，两相物流所含的气态和液态流体冷冻剂的平均量与第一和第二时间间隔成比例;一个控制器，该控制器有一个用于记录至少一组第一和第二时间间隔的记录装置，以及能对记录装置作出响应的驱动装置，该驱动装置用于驱动可驱动的运动装置，使活动段以所述周期振动，从而增加第一时间间隔以增加两相物流中所含的气态流体冷冻剂的平均量，交替地增加第二时间间隔以增加两相物流中所含的液态流体冷冻剂的平均量，从而交替地降低和增加所输送的流体冷冻剂的冷却势并因而调节冷却势。
本说明书以权利要求书结尾，特别指出了申请人认为是其发明的主题内容，据信结合附图由下列说明可以更好地理解本发明，附图说明如下：
图1是本发明冷冻剂输送设备的主视图，其中作了局部剖切;
图2是图1所示设备中所用挡板的俯视图;
图3是图1所示设备中所用导板的俯视图;
图4是图1所示冷冻剂输送设备中所用的控制器的示意图;
图5是本发明的冷冻剂输送设备的局部放大视图，其中示出了本发明溢流管的特别优选的实施方案。
参看图1-3，其中图示说明了冷冻剂输送设备10的优选实施方案。虽然图中没有画出，但在使用设备10时，最好用真空夹套或
多孔泡沫进行隔热。最有利的是把设备10封装在泡沫绝热体中。
设备10是一个压力容器，它具有一个按“T”字型结构连接到塔式部分14的冷冻剂接收/输送部分12。冷冻剂16通过一根入口导管18在冷冻剂接收/输送部分12中被接收。如上所述，虽然设备10在绝热的环境中使用，但即使传热速率很低，环境热也会导致冷冻剂16蒸发，使其变成由参考数字20所表明的液-气界面所分开的液相和气相。此外，从入口导管18所接收的冷冻剂16的等级是不定的，这样，冷冻剂16在冷冻剂接收/输送部分12中易于分离成液相和气相。正如下面所要讨论的那样，液-气界面20最好维持在冷冻剂接收/输送部分12的中心轴的水平上。
冷冻剂从设备10中输出时需通过一个出口导管22，该出口导管具有出口段24和一个活动尾段26，尾段可在液-气界面20的上方和下方运动。活动尾段26通过一个挠性中间段28与出口段24相连，该挠性中间段最好由挤压成型的钢制波纹管制成。在例举的优选实施方案中，挤压成型钢制波纹管是由CAJON公司（9760 Shepard Road，Macedonia，OH 44056）制造的0.64cm不锈钢挠性管。
当活动尾段26上升到液-气界面20的上方而进入冷冻剂16的气相时，纯气态冷冻剂16的第一物流从出口导管22输送出来;当活动尾段26下降到液-气界面20的下方而进入冷冻剂16的液相时，纯液态冷冻剂16的第二物流从出口导管22输送出来。可以理解，活动尾段26处于液-气界面20的上方和下方时所持续的时间间隔，将决定从冷冻剂输送设备10中输送出来的纯液态和纯气态冷冻剂16的数量。
因此，调节活动尾段26处于液-气界面20的上方和下方时所持续的时间间隔，可使用冷冻剂输送设备10重复地输送定量的纯气态或纯液态冷冻剂16。正如下面将要讨论的那样，冰冷剂输送设备10还有另外的用途。
冷冻剂16具有冷却势，也就是有从待冷却的制品中吸热的吸热势。应该指出，由于液态冷冻剂16具有蒸发潜热，所以大量的液态冷冻剂16所具有的冷却势要高于气态冷冻剂16。因此，冷冻剂输送设备10也可以起交替输送冷冻剂16的作用，有时输送具有低冷却势的纯气态冷冻剂16，有时输送具有高冷却势的纯液态冷冻剂16。
冷冻剂输送设备10还可用来输送冷却势处于纯气态和纯液态冷冻剂16的低冷却势与高冷却势之间任何数值的冷冻剂16。这种作用可以通过活动尾段26在液-气界面20的上方和下方振动来实现。活动尾段26的这种振动将出口导管22中的第一物流和第二物流合并成两相物流，因此冷冻剂16以两相物流从压力容器中输送出来。两相物流的冷却势与它所含的气态和液态冷冻剂16的平均量成比例。例如，两相物流所含的气态冷冻剂16的平均量愈大，从压力容器中输出的冷冻剂16的冷却势愈低;而两相物流所含的液态冷冻剂16的平均量愈大，从压力容器中输出的冷冻剂16的冷却势愈高。
周期性地调节活动尾段26在液-气界面上方和下方所持续的时间间隔，就可调节两相物流中所含的气态和液态冷冻剂16的平均量。可以说，每一次振动的周期由活动尾段26处于液-气界面20上方的第一时间间隔与活动尾段26处于液-气界面20下方的第二时间间隔的总和所组成。两相物流所含的气态和液态冷冻剂16的平均量
将与第一和第二时间间隔的长短成比例。例如，延长第一时间间隔而缩短第二时间间隔，将导致两相物流中气态冷冻剂16的平均量增加，而液态冷冻剂16的平均量减少，反之亦然。因此，有选择地分别调节第一和第二时间间隔也可以把从压力容器中输出的冷冻剂16的冷却势调节在气态和液态冷冻剂16的低和高冷却势之间的任何数值。
第一和第二时间间隔的总和典型地要小于约1.0秒，以保证两相物流的均匀性。但可以理解，第一和第二时间间隔总和的大小将在一定程度上取决于设备10在特定应用中所涉及的冷却要求。
活动尾段26由螺线管29通过传动杆30的作用而移动或振动，传动杆30的一端借助线环32与活动尾段26相连，另一端则通过端杆34与螺线管29的驱动臂36相连。应该说明，螺线管29最好是由LUCAS LEDEX公司（801 Scholz Drive，Vandalia，OH 45377）制造的空腹式交流螺线管。端杆34可以从很多生产厂家获得，它是设备10的一个特别优选的构件，因为它允许制造它时有一定程度的不精确性。
最好为计时控制线路38形式的装置，通过引入线42和44与螺线管29相连。计时控制线路38是许多熟知线路中的一种，它允许时间间隔预先调整，能通过电脉冲来起动螺线管29，以便在预定的时间间隔内降低或提高活动尾段26。可以理解，如果使计时控制线路38在相等的时间间隔内降低或提高活动尾段26，那么每次将有相等量选定状态的冷冻剂16重复地从设备10中输送出来。
应该说明，计时控制线路38的确切形式将取决于特定应用对冷冻剂输送设备10的要求。关于这一点，计时控制线路38既可以是数字式装置，也可以是模拟式装置。对于较简单的应用来说，冷冻剂
16仅仅以两相物流进行输送，或者仅仅以气态或液态交替输送，这时计时控制线路38可以是模拟装置，这种模拟装置有一组输入线路，供记录周期性的第一和第二时间间隔或两个非周期性的时间间隔。日益复杂的应用要求将需要计时控制线路38具有日益复杂的能力，从而要有数量较多的输入线路。
图4画出了控制器38′的示意图。控制器38′既可以是数字式装置，也可以是模拟装置，它是计时控制线路38的一种形式，它同样适用于设备10的计量应用和控制冷却势的应用。控制器38′装有输入线路38a′、38b′、38c′和38d′，这些线路用于记录两个非周期性时间间隔和一组周期性第一和第二时间间隔。输入线路38e′用于记录时间间隔，根据输入线路38c′和38d′所规定的第一和第二时间间隔控制输送两相物流形式的冷冻剂16所持续的时间。输入线路38a′-38e′在模拟装置中可以是刻度盘或指轮，在数字装置中可以是一组编码指令。响应记录时间间隔的驱动线路38f′用于驱动螺线管29，以使活动尾段26在这样的时间间隔内上升和下降。数字装置中的驱动线路可以是输入输出通道，此通道与向螺线管29提供电脉冲的电源相连。在模拟电路中，驱动线路38f′可以是与电源相连的继电器。控制器38′可以利用导线45供应电流脉冲而进行远距离起动，这样就可以根据输入线路38a′至38e′中记录的时间间隔使冷冻剂16根据远距离起动而进行重复输送。
输入线路38a′规定的非周期性时间间隔使活动尾段26移动到液-气界面20的上方，使具有低冷却势的气态冷冻剂16输送出来;输入线路38b′规定的非周期性时间间隔使活动尾段26降低到液-气界面20的下方，使具有高冷却势的液态冷冻剂16输送出来;输
入线路38c′和38d′规定的一组周期性的第一和第二时间间隔使活动尾段26进行振动，使冷却势与第一和第二时间间隔之比成比例的冷冻剂16在输入线路38e′所规定的时间间隔内以两相物流输送出来。计时控制线路38′的工作方式为：如果38a′-38e′的所有输入线路规定了时间间隔，则首先输送气态冷冻剂16，然后输送液态和两相物流形式的冷冻剂16。
应该指出，当冷冻剂输送设备10的功用是以两相物流形式输送冷冻剂16时，该设备就可采用本发明的方法。根据这一方法，把进入压力容器中的冷冻剂16分离成气相和液相冷冻剂16，其中分别含有低冷却势的气态冷冻剂16和高冷却势的液态冷冻剂16。通过升高和降低活动尾段26，产生冷冻剂16的第一和第二物流。然后通过使活动尾段在液-气界面20的上方和下方振动，使第一和第二物流合并成两相物流，使冷冻剂16从出口导管22以两相物流输送出来。调节冷冻剂16在输送过程中纯液态和纯气态的平均量，就能调节冷冻剂的冷却势。在冷冻剂输送设备10中，这是通过调节第一和第二时间间隔的长短来实现的。
为了把冷冻剂输送装置10并入注射吹塑生产线中，可把设备10的入口管18与液氮贮罐相连，以向压力容器供应流体液氮。出口导管22与通向喷针的管路相连。应该指出，喷针可以在其内孔中安装一根同轴管，以便将氮吹入模中。吹塑过程所用的空气从同轴管与喷针孔内表面之间形成的环形空隙中通过。控制器38′的导线45以本工艺所熟知的方式与塑料注射吹塑设备的控制线路相连，以使控制器38′的起动与此种吹塑设备所执行的吹塑过程同步。
第一和第二时间间隔由实验来确定。例如，在大型制品的吹塑工
艺中，首先把一个非周期性时间间隔输入计时控制线路38的输入线路38b′中，以便使活动尾段26处于液-气界面20的下方。因此冷冻剂16就以液态被输送入成型塑料制品中。记录液体冷冻剂首先开始汇集在成型塑料制品底部的时间。然后，把另一个较长的非周期性时间间隔输入控制器38′的输入线路38a′中，使活动尾段26处于液-气界面20的上方，以纯气态的冷冻剂16完成对成型塑料制品的冷却。然后记录成型塑料制品完成冷却时的时间。然后输送两相物流形式的冷冻剂16代替气态冷冻剂16完成后续的试验，借此来缩短冷却时间。这通过活动尾段26的振动来完成，使所输送的冷冻剂16中纯液态的比例不断增加。换句话说，连续进行操作时持续增加输入线路38d′中规定的第二时间间隔，并缩短输入线路38c′中规定的第一时间间隔，借此来增加冷冻剂的冷却势。增加冷冻剂的冷却势直到冷冻剂再次汇集在成型塑料制品的底部。此刻记录构成每一个振动周期的第一和第二时间间隔，也记录冷冻剂再次汇集的时间。
在塑料注射吹塑设备运行前，用输入线路38a′的0.0非周期性时间间隔给控制器38′定位。给输入线路38b′规定上面由实验确定的非周期性时间间隔，在这非周期性时间间隔前，液态冷冻剂16首先开始汇集在模具中。控制器38′的输入线路38c′和38d′定位在由实验确定的第一和第二时间间隔，输入线路38e′定位在液态冷冻剂16再次开始汇集的时间间隔上。因此，每当要冷却成型制品时，控制器38′就按照规定的时间间隔来控制活动尾段26。最终结果是，冷却模具所需的总时间减少，这样就使生产线可以获得更高的生产率，不会浪费冷冻剂。
本发明可应用于上述的注射吹塑工艺中，在此工艺中，首先通过
喷针通入氮气使型坯膨胀而紧贴于模具上;然后通过喷针通入液氮使膨胀了的型坯冷却。根据本发明，冷冻剂输送设备10的入口将与处于合适压力下的液氮源相连。出口导管22将与喷针相连。给计时控制线路38′的输入线路38a′规定非周期性时间间隔，在此时间间隔内，活动尾段26移动到液-气界面20上方的位置上，这时输出纯气态氮用来吹胀型坯。应该注意到，用具有低冷却势的气态氮来吹胀型坯以避免型坯的凝固，如果使用具有较高冷却势的氮将会发生凝固。此后，为冷却成型塑料制品而输入计时控制线路38′的时间间隔，将如上所述由实验来确定。
应该指出，上述冷却工艺仅代表本发明所提供的用于控制冷却势的多种技术中的一种。例如，为了提供最佳的冷却时间和均匀性，对于很小的制品来说可能最为有利的是采用一步两相物流冷却。相反，很大的制品能够保证冷冻剂冷却势连续变化（不是两个不同的步骤），以达到最佳的冷却性能。另外，用冷冻剂雾难以均匀冷却的异型制品可从确定的两相物流冷却而非纯液态冷却中得到好处。
入口管18处可以安装节流阀，但未图示说明。节流阀可以预先定位以控制入口管18中冷冻剂16的流量。这种入口管节流作用可以调节等量流过出口导管22的气态和液态冷冻剂16的第一和第二物流。另外，出口导管22在其出口段24内也可以安装节流阀。这样的调节阀可以同时调节以大致等于其质量密度平方根之比的比例流经出口导管22的气态和液态冷冻剂的第一和第二物流。同时调节入口管节流阀和出口管节流阀，能调节上述范围内的液态或气态冷冻剂16的流量。应该认识到，在设备10的上游或下游任何其他的压头损失都会有发生作用的效果，因此在进行这种质量流量调节时必须加
以考虑。
在出口段24处，最好安装一个由螺线管操纵的截止阀46，该截止阀还通过导线48与计时控制线路38相连，这样，如果在设备10的某些应用中只需输送定量的液态冷冻剂16，就可以截止气态冷冻剂;或者，即使气态和液态冷冻剂16都需要在特定的过程中应用，也可以限制所要输送的气态冷冻剂16的量。当计时控制线路38起动螺线管29而把活动尾段26升入冷冻剂16的气相中时，计时控制线路也关闭了截止阀46。关于这一点，在只需输送液态冷冻剂16的应用中，计时控制线路38关闭截止阀46的时间略为滞后，把液态冷冻剂16从出口导管22中清除出去。在这种应用中，如果使用截止阀46就能限制冷冻剂16的损失。在需要输送定量的气态冷冻剂16的应用中，根据需要输送的气态冷冻剂16的量，可以使计时控制线路38滞后一定的时间关闭截止阀46。在上述两种应用中的任何一种中，截止阀46都仅仅是用来截止气态冷冻剂16的物流，其制造成本很便宜，因为对用于截止气态冷冻剂的阀门的强制截止要求，不如对截止液态冷冻剂所需的阀门严格。在导线48上可以装一个单刀单掷开关（但未画出），以中止设备10的只输送液态冷冻剂16的工作状态。
控制器38′有一个不工作状态，该状态是在输入线路38a′、38b′和38e′中规定的最后一个时间间隔结束后起动的。在不工作状态时，螺线管29被起动而使活动尾段26升起，然后在略为滞后的时间起动截止阀46使其关闭。时间略为滞后可把存留于出口导管22中的所有液体清除掉;关闭截止阀46防止了纯气态冷冻剂16从出口导管22逸出，因此节省了冷冻剂16。
借助溢流管50把液-气界面维持在冷冻剂接收/输送部分12的中心轴的水平面上，该溢流管的顶部敞开（在冷冻剂接收/输送部分12的内部），下端封闭（在冷冻剂接收/输送部分12的下方）。管52缠绕在溢流管50的下端，其中有干燥的室温空气或氮气进行循环。当冷冻剂16的液相平面上升到高于溢流管50的敞开顶端时，冷冻剂就流入溢流管50中被管52加热。加热后，液态冷冻剂蒸发而增加了冷冻剂接收/输送部分12内部所含的气态冷冻剂的量。可以认为，溢流管50的下端可以安装电加热器或一组散热翅片，代替管52来加热溢流管50的下端。
现在参考图5，在特别优选的实施方案中，装置电加热的溢流管50′来代替上述的溢流管50。溢流管50′有一个窄径部分50a′和一个宽径部分50b′，窄径部分50a′伸入到冷冻剂接收/输送部分12的内部，宽径部分50b′通过一个缩径接头50c′与窄径部分50a′相连。水平管50d′与宽径部分50b′的底部相连，并安装有4个电加热器50e′。虽然未图示说明，但电加热器50e′由电线与电源相连。流入溢流管50′的液态冷冻剂16被电加热器50e′蒸发，这样就增加了冷冻剂接收/输送部分12内所含的气态冷冻剂16的量。
为了能接近电加热器50e′，窄径部分50a′将从绝热体中伸出来。为了防止溢流管50′内的对流作用，窄径部分50a′优选较小的内径。然而，由于在溢流管50露出在绝热壳体外的那部分管壁上有可能发生沸腾，可能会产生一个气封，阻止液体滴落到加热水平管50d′中。宽径部分50b′起到限制可能的管壁沸腾的作用，因而防止了气封。宽径部分50b′的内表面应大于窄径部分50a′约4倍。
可以通过连接于塔式部分14的放空管54使气态冷冻剂16放空，维持气相冷冻剂16的水平面。放空操作由一个安装于放空管54上的、由螺线管操纵的截止阀56来控制，该截止阀由液面控制线路58起动而开启，该液面控制线路优选KAY-RAY/SENSALL公司（523 Townline Road，Suite 4，Hauppauge，NY 11788）制造的液面控制器。当液相冷冻剂16的液面下降到低于冷冻剂接收/输送部分12的中心轴时，液面传感器60（优选KAY-RAY/SENSALL公司制造的超声液面传感器）使液面控制线路58起动截止阀56使其开启，放掉多余的气态冷冻剂16。为体系稳定起见，在高于冷冻剂接收/输送部分12中心轴的溢流管50顶端的高处与低于冷冻剂接收/输送部分12中心轴的液面之间，应稍稍搭接，在此部分起动截止阀56。如上所述，冷冻剂16在入口管18中时，可以具有任意的等级，但最好不低于50%。当冷冻剂16的等级下降时，更多的蒸气通过放空管54放空，以维持冷冻剂16的液面。当冷冻剂16的等级上升时，更多的液体在溢流管50中蒸发，以维持冷冻剂16的液面。
冷冻剂接收/输送部分12和塔式部分14，最好用常规的铜管套接法来制造。套筒的大小及12和14两部分的体积，可根据设备10的预定应用对冷冻剂接收/输送的要求来选择。
如图所示，冷冻剂接收/输送部分12包括一个“T”形套管62的中心部分，该“T”形套管具有64、66和68三个叉口。在所示的部分12的左侧，有一个缩小的“T”形套管70，该“T”形套管具有72、76和78三个叉口，在叉口72处，通过管80连接到缩径接头82上，而缩径接头82又通过管84连接到“T”
形套管62的叉口64上。在图中所示的部分12的右侧，有一个缩小的“T”形套管86，它具有88、90和92三个叉口，在叉口88处连接到一个缩径接头94上，缩径接头94又通过缩径接头96连接到“T”形套管62的叉口68上。
溢流管50通过一个密封接口96连接到缩小的“T”形套管70的叉口76上。端塞98以螺纹紧固于一个螺纹连接件100上，而该连接件又接到缩小的“T”形套管70的叉口78上。
管102以直角连接到管80上，以便把液面传感器60固定于冷冻剂接收/输送部分12的内部。液面传感器60通过螺纹连接到管104的下端，而管104又通过一个密封连接件106连接到管102的顶端。
具体参考图2，在液面传感器60的两侧，有两块挡板108和110在管80的内部相连，以防止液态冷冻剂16的喷溅使液-气界面20的高度指示产生错误的过低指示，从而防止了气态冷冻剂16从放空管54的不必要放空。这种喷溅可能是由于液态冷冻剂16在溢流管50内迅速膨胀而产生的，也可能是由于出口导管22的活动尾段26上升和下降造成的液态冷冻剂波浪运动而产生的。关于这一点，挡板108和110皆为圆盘形，只是在其上部截去一块而形成一个顶部边缘111，该边缘在冷冻剂接收/输送部分12内壁的下部与其形成一定的距离，从而可让气态冷冻剂16自由通过;每一块挡板上皆有很多小孔112，允许液态冷冻剂16以低流速通过。因此，挡板108和110起栅板的作用;挡板108的作用是挡住来自溢流管50的喷溅，挡板110的作用是挡住由于活动尾段26的上升和下降而引起的喷溅。挡板108和110皆在其中心部
位有一个狭长的或椭圆形的孔118，其作用将在下面讨论。
入口导管18通过密封连接件122连接于缩小的“T”形套管86的叉口90上。出口导管22的出口段24连接到密封连接件124上，后者又通过密封连接件126连接到缩小的“T”形套管86的叉口92上。密封连接件124可以拆卸，以便从冷冻剂接收/输送部分12中卸下出口导管22。在更换出口导管22后，取下端塞98，可把一根棒杆（未画出）伸入挡板108和110的中心孔118，以便帮助使活动尾段26伸入传动杆30的线环32中。
塔式部分14包括一个管接头128，该管接头将缩径套管130和132二者上、下对接起来。缩径套管130的下端安装有一块固定板134用于固定螺线管29，并通过管136连接到“T”形套管62的叉口66上。管136的长度最好使螺线管29处于液-气界面20上方约15.24cm处，以防止螺线管29被冻结。“T”形套管138以其叉口140连接到缩径套管130的上部;与“T”形套管138的叉口144相连的接头142中的导线用于把导线引入塔式部分14。装设减压阀146以防止由于过压而破坏塔式部分14或冷冻剂接收/输送部分12，该减压阀与“T”形套管138的叉口148相连。
现在具体参考图3，在管136的下端内安装有一块环形导板150作为传动杆30的导板。为此，导板150有一个可让传动杆30穿过的中心孔152，还有一对外孔154以使气态冷冻剂16进入塔式部分14。另外，可以有一个套环155与传动杆30相连，通过与导板150接触而限制出口导管22的活动尾段26的向下运动。
虽然给出了优选实施方案并作了详细叙述，但本领域技术人员容易理解并认识到，可以作出许多省略、修改和补充，而不偏离本发明的要旨和范围。
Claims (6)
1、一种调节流体冷冻剂冷却势的方法，其特征在于，该方法包含：
使流体冷冻剂分离成气相和液相，此二相分别含有低冷却势的气态冷冻剂和高冷却势的液态冷冻剂，其中把冷冻剂分离成液相和气相的方法是：把冷冻剂接收入压力容器并维持在压力容器内，从而在压力容器内形成液-气界面，液-气界面上方是气态冷冻剂，液-气界面下方是液态冷冻剂；
形成气态冷冻剂的第一物流和液态冷冻剂的第二物流；
把第一和第二物流合并成含液态和气态冷冻剂的两相物流；
以两相物流的形式输送冷冻剂；
调节被输送的冷冻剂的冷却势，方法是增加两相物流中所含的气态流体冷冻剂的量以降低其冷却势，交替地增加两相物流中所含的液态流体冷冻剂的量以提高其冷却势。
2、按权利要求1的方法，其特征在于：
冷冻剂以两相物流经导管从压力容器中输送出来，导管具有位于压力容器内并适于在液-气界面上方和下方运动的活动尾段;
把活动尾段分别升高和降低到液-气界面的上方和下方，形成第一和第二物流;
以由第一和第二时间间隔的总和所限定的周期，使活动尾段在液-气界面上方和下方振动，使第一和第二物流合并而产生两相物流，在第一和第二时间间隔内活动尾段分别处于液-气界面的上方和下方;
在所输送的冷冻剂中，纯气态和纯液态冷冻剂的平均量分别与第一和第二时间间隔的长短成比例;
增加第一时间间隔使被输送的冷冻剂的冷却势降低，增加第二时间间隔使其冷却势增加。
3、按权利要求2的方法，其特征在于：在预定时间内第一时间间隔或第二时间间隔为零，以便输送纯液态或纯气态的冷冻剂。
4、用于调节流体冷冻剂冷却势的设备，其特征在于，所述设备包含：
压力容器，该压力容器内有一个用于接收流体冷冻剂的入口;
用于维持压力容器内流体冷冻剂的装置，该装置能使压力容器内形成液-气界面，液-气界面上方是具有低冷却势的气态冷冻剂，液-气界面下方是具有高冷却势的液态冷冻剂;该装置包含：与压力容器相连的放空管，其上有一个自动驱动的管路截止阀;位于压力容器内的液面探测器，该探测器能检测压力容器内液态冷冻剂的高度;与液面探测器和截止阀相连的控制线路，用于在液态冷冻剂的液面下降到低于预定的高度时自动开启截止阀;伸入压力容器内部使其一端基本上处于预定高度上的溢流管;与溢流管的另一端相连且处于压力容器外部的加热器，从而在液态冷冻剂的液面高于预定的高度时，该液态冷冻剂流入溢流管而被加热装置加热，从而蒸发而增加压力容器内的气态冷冻剂;
伸入压力容器中以两相物流形式从压力容器中输出流体冷冻剂的导管装置，该导管装置包含：具有伸入压力容器中的出口段的管子;处于压力容器内而构成导管装置的活动段的活动尾段，该活动尾段适于在液-气界面的上方和下方运动以在该导管装置内形成气态流体冷冻剂的第一物流和液态流体冷冻剂的第二物流;把活动尾段连接到出口段上的挠性中间段;
可驱动的运动装置，该装置适于驱动活动尾段使其以振动方式活动到液-气界面的上方和下方，使第一和第二物流在导管装置中合并而形成两相物流;该装置包含：具有驱动臂的螺线管;用于把传动臂连接到导管的活动尾段上的传动杆装置;
所述振动运动有由第一和第二时间间隔的总和所限定的周期，在此周期内活动尾段分别处于液-气界面的上方和下方，两相物流所含的气态和液态流体冷冻剂的平均量与第一和第二时间间隔成比例;
一个控制器，该控制器有一个用于记录至少一组第一和第二时间间隔的记录装置，以及能对记录装置作出响应的驱动装置，该驱动装置用于驱动可驱动的运动装置，使活动段以所述周期振动，从而增加第一时间间隔以增加两相物流中所含的气态流体冷冻剂的平均量，交替地增加第二时间间隔以增加两相物流中所含的液态流体冷冻剂的平均量，从而交替地降低和增加所输送的流体冷冻剂的冷却势并因而调节冷却势。
5、按权利要求4的设备，其特征在于：其中的压力容器包含：
水平的冷冻剂接收/输送部分，在此部分内维持液-气界面，并有导管伸入其中;
以“T”形结构与冷冻剂接收/输送部分相连的垂直塔式部分，在该部分内设置有处于液态冷冻剂上方预选高度上的螺线管，所述高度足以防止螺线管被冻结。
6、按权利要求4的设备，其特征在于：其中的挠性中间段包含一个挤压成型的钢制波纹管。
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