CN103388744B - 一种液氮输送装置及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种液氮输送装置，用于输出液氮容器中的液氮，其中，包括：液氮泵；为所述液氮泵提供压缩空气以驱动所述液氮泵工作的气源；控制所述压缩空气进出所述液氮泵的持续时间和间隔时间的控制器。本发明提供的液氮输送装置中的液氮泵通过控制器实现输入参数后通过程序控制，气源提供压缩空气驱动，使液氮泵能够自动定时定量运行，无需人工的全程参与，智能化程度更高，节省了人工，降低了成本，而且也使液氮的输送效率得到了显著的提升。本发明还提供了上述液氮输送装置的操作方法。

Description

一种液氮输送装置及其操作方法

技术领域

本发明涉及液氮输送技术领域，更具体地说，涉及一种液氮输送装置，本发明还涉及一种该液氮输送装置的操作方法。

背景技术

液氮作为制冷剂，被广泛应用于医疗、材料热处理、超导设备等诸多领域。

在现有技术中，从液氮容器内向外输送液氮的方法，一般采用与液氮容器导通的手捏式液氮泵或脚踏式液氮泵，具体的工作过程为：人工捏放橡皮球或踩放气缸，使得与橡皮球或气缸连通的液氮泵(通用自增压液氮泵)将液氮容器中的少量液氮吸入液氮泵的汽化室中，并使液氮在汽化室中产生汽化以形成氮气，然后将氮气输送至所需添加液氮的设备(即用氮设备)中，人工进行多次重复操作，从而实现将液氮从液氮容器中定时定量的输送至用氮设备中。

上述输送液氮的方法，均为采用人工进行体力操作的方式实现液氮的输送，整个过程始终需要人工提供原始动力，人工全程参与，智能化程度较低，不仅浪费了人力资源，而且液氮的输送效率也比较低下。

此外，在上述工作方式中，无论是橡皮球还是气缸与汽化室形成的汽化通道均是与外界大气密封的，当输送液氮需要短时间停止时，液氮泵暂停工作，此时汽化室中会积留一定量的液氮，而存在于净化室中的液氮会与液氮泵中用于封堵汽化通道的钢球接触，由于液氮的温度较低，这就经常导致液氮将钢球冻住，使钢球无法移动，进而堵死汽化通道，使液压泵无法正常工作。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种氮气输送装置，其能够自动进行氮气的输送，无需人工参与，节省了人工，提高了输送效率。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种液氮输送装置，用于输出液氮容器中的液氮，其包括：

液氮泵；

为所述液氮泵提供压缩空气以驱动所述液氮泵工作的气源；

控制所述压缩空气进出所述液氮泵的持续时间和间隔时间的控制器。

优选的，上述液氮输送装置中，所述控制器通过两位三通阀控制所述压缩空气进入所述液氮泵的持续时间和间隔时间，所述两位三通阀设置在所述气源与所述液氮泵的导通通道上。

优选的，上述液氮输送装置中，所述导通通道上设置有对所述压缩空气进行净化处理的气动三联件。

优选的，上述液氮输送装置中，所述压缩空气的压强为0.1Mpa-0.25Mpa。

优选的，上述液氮输送装置中，所述气动电磁阀为气动二位三通电阀、气动二位五通电阀或气动三位五电磁阀。

优选的，上述液氮输送装置中，还包括：能够连通所述液氮泵的汽化室与外界大气的气管；设置在所述液氮泵的空气出入口上的气动快速接头。

优选的，上述液氮输送装置中，还包括：对液氮容器中的液氮进行实时称重并可通过称重传感器与所述控制器进行信号连通的称重装置；与所述控制器电连接的报警器。

优选的，上述液氮输送装置中，还包括能够与用氮设备电导通，并在所述控制器的控制下实现连动工作的MODBUS通信接口。

优选的，上述液氮输送装置中，所述控制器为可编程控制器。

基于上述提供的液氮输送装置，本发明还提供了一种液氮输送装置的操作方法，其适用于上述任意一项所述的液氮输送装置，其包括以下步骤：

1)在所述控制器中输入所述压缩空气进出所述液氮泵的持续时间、间隔时间等工艺参数；

2)所述控制器根据设置的工艺参数，控制所述压缩空气进入到所述液氮泵中以驱动所述液氮泵工作；

3)所述液氮泵将液氮容器中的液氮通过所述液氮泵的液氮吸入管吸入所述液氮泵的汽化室中，并将液氮汽化成氮气，然后将氮气通过所述液氮泵的氮气排出管输送至用氮设备中；

4)所述控制器对进入所述液氮泵的压缩空气的压力进行调节，以控制输送液氮量的大小；

5)重复步骤3)的操作，以将液氮从所述液氮容器中定时定量的输送至用氮设备中。

本发明提供的液氮输送装置中，设置有能够提供压缩空气的气源，并在控制器中预先设置工艺参数，在控制器的控制下，压缩空气进入到液氮泵中，液氮泵通过压缩空气驱动运行，使得液氮容器中的液氮被吸入液氮泵中，并将液氮汽化成氮气，然后氮气输送至用氮设备中，重复上述过程，从而在控制器的控制下实现将液氮从液氮容器中定时定量的输送至用氮设备中。本发明提供的液氮输送装置中的液氮泵通过控制器实现输入参数后通过程序控制，气源提供压缩空气驱动，使液氮泵能够自动定时定量运行，无需人工的全程参与，智能化程度更高，节省了人工，降低了成本，而且也使液氮的输送效率得到了显著的提升。本发明还提供了上述液氮输送装置的操作方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的液氮输送装置各部件之间的连接示意图；

图2为液氮泵的结构示意图；

图3为液氮输送装置控制逻辑图；

图4为手动控制两位三通电磁阀开启、关闭周期图；

图5为自动控制两位三通电磁阀开启、关闭周期图；

图6为本发明实施例提供的液氮输送装置的操作方法的流程图。

以上图1-图6中：

液氮容器1、液氮泵2、气源3、气动电磁阀4、导通通道5、气动三联件6、称重传感器7、称重装置8、空气出入口9、氮气出口10、吸液管11；

液氮吸入管21、氮气排出管22。

具体实施方式

本发明提供了一种氮气输送装置，其能够自动进行氮气的输送，无需人工参与，节省了人工，提高了输送效率。本发明还提供了上述液氮输送装置的操作方法。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的液氮输送装置，用于输出液氮容器1中的液氮，其包括：

液氮泵2；

为液氮泵2提供压缩空气以驱动液氮泵2工作的气源3；

控制压缩空气进出液氮泵2的持续时间和间隔时间的控制器，此控制器为可编程控制器或单片机控制器，并具有人机界面，以方便操作人员对控制器进行控制，例如在人机界面上输入工艺参数。

本实施例提供的液氮输送装置中，设置有能够提供压缩空气的气源3，并在控制器中预先设置工艺参数，在控制器的控制下，压缩空气进入到液氮泵2中，液氮泵2通过压缩空气驱动运行，使得液氮容器1中的液氮被吸入液氮泵2中，并将液氮汽化成氮气，然后氮气输送至用氮设备中，重复上述过程，从而在控制器的控制下实现将液氮从液氮容器1中定时定量的输送至用氮设备中。

本发明提供的液氮输送装置中的液氮泵2通过控制器实现输入参数后通过程序控制，气源3提供压缩空气驱动，使液氮泵2能够自动定时定量运行，无需人工的全程参与，智能化程度更高，节省了人工，降低了成本，而且也使液氮的输送效率得到了显著的提升。

本实施例提供的液氮输送装置是以压缩空气为气源，通过气动电磁阀4来实现液氮泵2连续工作，利用液氮极易汽化这一物理特性，采用负压自吸原理，促使液氮容器1内少量的液氮在汽化室内讯速汽化，产生很低压力(<＝0.04Mpa)，将液氮从液氮容器1内自动排放出来灌注到所需设备中，避免因人工倾倒而损坏液氮容器1和大量挥发损耗液氮的弊端。液氮泵2工作的具体过程为：当液氮泵2通过空气出入口9充入压缩空气后，液氮泵2的活塞压缩弹簧下行同时压缩汽化室内的液氮使其汽化，液氮泵2的氮气出口10处的单向阀打开，汽化后的低温氮气经与氮气出口10连通的氮气排出管22排出；当液氮泵2上的空气出入口9与大气相通时，液氮泵2的活塞在弹簧的作用下复位上行，吸液管11上的单向阀打开，液氮泵2将液氮经与吸液管11连通的液氮吸入管21吸入汽化室中实现液氮的补充，如图2所示。

为了进一步优化上述技术方案，本实施例提供的液氮输送装置中，控制器通过气动电磁阀4控制压缩空气进入液氮泵2的持续时间和间隔时间，此气动电磁阀4具体为两位三通气动电磁阀，其设置在气源3与液氮泵2的导通通道5上，如图1所示(图中未画出控制器)。本实施例中，优选通过控制器控制设置在导通通道5上的气动电磁阀4实现对液氮泵2的控制，此气动电磁阀4能够实现压缩空气进入、导出液氮泵2。当然，在不影响气源3正常驱动液氮泵2的前提下，控制器还可以通过控制其他类型的阀体来实现对液氮泵2的动力控制，例如二位五通气动电阀或三位五气动电磁阀。此外，此气动电磁阀4也可以通过手动来进行控制，其控制方法如图4所示。

优选的，导通通道5上设置有对压缩空气进行净化处理和压力调节的气动三联件6。设置气动三联件6能够进一步优化压缩空气对液压泵的驱动效果和通过调节压缩空气压力大小调节输送液氮量大小，提高本实施例提供的液氮输送装置的使用寿命。

优选的，压缩空气的压强为0.1Mpa-0.25Mpa。

具体的，压缩空气进出液氮泵2的空气出入口9上设置有气动快速接头。在压缩空气进出液氮泵2的空气出入口9上设置气动快速接头，能够进一步方便导通通道5与液氮泵2的连接，为压缩空气进入、导出液氮泵2提供了操作便利，使技术方案得到了进一步的完善。

在本实施例中，还包括能够连通液氮泵2的汽化室与外界大气的气管。设置连通汽化室与外界大气的气管，汽化室通过气管经两位三通气动电磁阀R口上的消声器与大气相通，由于大气温度远高于液氮的温度，所以大气热能传导至液氮泵2汽化室中，使液化室内积留的液迅速汽化，并通过此气管排出汽化室，以避免将液氮泵2里的钢球被冻住而造成卡死液氮泵2的现象，从而有效地的解决了液氮泵2卡死的难题。

本实施例提供的液氮输送装置中，还包括：对液氮容器1中的液氮进行实时称重并可通过称重传感器7与控制器进行信号连通的称重装置8；与控制器电连接的报警器。本实施例中，还包括自动称重装置8，使用时通过改变人机界面设置自动输送液氮参数，实现输送液氮持续时间，加氮间隔周期，什么时候开始输送液氮，什么时候停止输送液氮后，通过具有自动称重功能的手推车式称重装置8来实时显示液氮的重量以及液位高度，其中称重装置8上设置有称重传感器7，此称重传感器7能够实时监测液氮容器1中的液氮量，当液氮低于一定液位或设定液位时就会发送信号给控制器，控制器控制报警器自动报警，提示工人提前干预换液氮，实现与用氮设备的全自动控制。

具体的，称重装置8为手推车式称重小车，设置在称重小车上的称重传感器7，用于检测液氮容器1内液位高低，是否空罐，有无液氮容器1等。称重传感器7可以为通用衡器稳重传感器，也可以为简易称重装置，如机械弹簧与机械行程开关组成的简易称重装置，又如机械弹簧与其它位开关所组成的简易称重装置，也可由液位传感器代替。其中，当称重传感器7为衡器稳重传感器时，本实施例提供的液氮输送装置不仅能实现液位检测也可实现称重；当其为简易称重装置时，其仅能实现液位检测。

进一步的，本实施例还包括能够与用氮设备电导通，并在控制器的控制下实现连动工作的MODBUS(Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言)通信接口。将本实施例提供的液氮输送装置通过MODBUS通信接口与用氮设备连通，使得液氮输送装置和用氮设备能够在控制器的控制下连动工作，进一步提高了操作的智能化，提高了工作效率。

如图3-图6所示，基于上述提供的液氮输送装置，本实施例还提供了一种液氮输送装置的操作方法，其适用于上述所述的液氮输送装置，其包括以下步骤：

S101、在控制器中输入压缩空气进出液氮泵2的持续时间、间隔时间等工艺参数；

S102、控制器根据设置的工艺参数，控制压缩空气进入到液氮泵2中以驱动液氮泵2工作；

S103、液氮泵2将液氮容器1中的液氮通过液氮泵2上的液氮吸入管21吸入液氮泵2的汽化室中，并将液氮汽化成氮气，然后将氮气通过液氮泵2上的氮气排出管22输送至用氮设备中；

S104、控制器对进入液氮泵2的压缩空气的压力进行调节，以控制输送液氮量的大小，具体的为：控制器控制气动三联件6将压缩空气的压力调至0.1Mpa-0.25Mpa，通过调节压缩空气压力来最终实现调节液氮输送液氮量大小；

S105、重复步骤S103的操作，以将液氮从液氮容器1中定时定量的输送至用氮设备中。

此操作方法只需操作人员在控制器的人机界面中输入控制参数，控制器即可对设备进行自动控制，后续工作自动完成，不仅提高了工作效率，而且也避免了人工的全程参与，减小了操作人员的工作负担，节约了人力成本。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种液氮输送装置，用于输出液氮容器(1)中的液氮，其特征在于，包括：

液氮泵(2)；

为所述液氮泵(2)提供压缩空气以驱动所述液氮泵(2)工作的气源(3)；

控制所述压缩空气进出所述液氮泵(2)的持续时间和间隔时间的控制器；

所述液氮泵(2)通过空气出入口(9)充入压缩空气后，所述液氮泵(2)的活塞压缩弹簧下行同时压缩汽化室内的液氮使其汽化，所述液氮泵(2)的氮气出口(10)处的单向阀打开，汽化后的低温氮气经与所述氮气出口(10)连通的氮气排出管(22)排出；当所述液氮泵(2)上的所述空气出入口(9)与大气相通时，所述液氮泵(2)的所述活塞在所述弹簧的作用下复位上行，吸液管(11)上的单向阀打开，所述液氮泵(2)将液氮经与所述吸液管(11)连通的液氮吸入管(21)吸入所述汽化室中实现液氮的补充。

2.根据权利要求1所述的液氮输送装置，其特征在于，所述控制器通过气动电磁阀(4)控制所述压缩空气进入所述液氮泵(2)的持续时间和间隔时间，所述气动电磁阀(4)设置在所述气源(3)与所述液氮泵(2)的导通通道(5)上。

3.根据权利要求2所述的液氮输送装置，其特征在于，所述导通通道(5)上设置有对所述压缩空气进行净化处理和压力调节的气动三联件(6)。

4.根据权利要求1所述的液氮输送装置，其特征在于，所述压缩空气的压力为0.1Mpa-0.25Mpa。

5.根据权利要求2所述的液氮输送装置，其特征在于，所述气动电磁阀(4)为气动二位三通电阀、气动二位五通电阀或气动三位五电磁阀。

6.根据权利要求1所述的液氮输送装置，其特征在于，还包括：能够连通所述液氮泵(2)的汽化室与外界大气的气管；设置在所述液氮泵(2)的空气出入口(9)上的气动快速接头。

7.根据权利要求1所述的液氮输送装置，其特征在于，还包括：对液氮容器(1)中的液氮进行实时称重并可通过称重传感器(7)与所述控制器进行信号连通的称重装置(8)；与所述控制器电连接的报警器。

8.根据权利要求1所述的液氮输送装置，其特征在于，还包括能够与用氮设备控制系统连接，并在所述控制器的控制下实现连动工作的MODBUS通信接口。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的液氮输送装置，其特征在于，所述控制器为可编程控制器或单片机控制器。

10.一种液氮输送装置的操作方法，其特征在于，适用于上述权利要求1-9中任意一项所述的液氮输送装置，其包括以下步骤：

1)在所述控制器中输入所述压缩空气进出所述液氮泵(2)的持续时间、间隔时间的工艺参数；

2)所述控制器根据设置的工艺参数，控制所述压缩空气进入到所述液氮泵(2)中以驱动所述液氮泵(2)工作；

3)所述液氮泵(2)将液氮容器(1)中的液氮通过所述液氮泵(2)的液氮吸入管(21)吸入所述液氮泵(2)的汽化室中，并将液氮汽化成氮气，然后将氮气通过所述液氮泵(2)的氮气排出管(22)输送至用氮设备中；

4)所述控制器对进入所述液氮泵(2)的压缩空气的压力进行调节，以控制输送液氮量的大小；

5)重复步骤3)的操作，以将液氮从所述液氮容器(1)中定时定量的输送至用氮设备中。