CN103706416A

CN103706416A - 一种恒温槽系统

Info

Publication number: CN103706416A
Application number: CN201310745636.4A
Authority: CN
Inventors: 律宝莹; 杨洋; 陈萨如拉
Original assignee: Tianjin University of Commerce
Current assignee: Tianjin University of Commerce
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2013-12-27
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2033-12-27
Also published as: CN103706416B

Abstract

本发明公开了一种恒温槽系统，提供一种能够稳定性运行的系统。包括压缩机、油分离器、冷凝器、储液器、涡流管、恒温槽、降温换热器、升温换热器、混合腔和恒温控制系统。降温换热器和升温换热器安装于恒温槽内；油分离器的制冷剂出口与热气旁通支路连接；涡流管的热流体出口通过第五调节阀与升温换热器的进口连接；涡流管的冷流体出口通过第三调节阀与降温换热器的进口连接；储液器的第一液体制冷剂出口与液态制冷剂旁通支路连接，热气旁通支路与液态制冷剂旁通支路并联后再与液态制冷剂支路和混合腔的混合流体出口并联后与压缩机的吸气口连接。该系统运行稳定，可靠性高，使用寿命长。

Description

一种恒温槽系统

技术领域

本发明涉及一种恒温设备，更具体的说，是涉及一种可以满足高低温恒定温度要求的恒温槽系统。

背景技术

恒温槽是一种适用于需要维持恒温条件下工作的实验设备，是医药卫生、化学工业、食品工业、冶金工业、大专院校、科研、遗传工程、高分子工程等实验室的必备设备。

目前，恒温槽的升温通过电加热系统实现，恒温槽的降温通过制冷系统实现。制冷系统与电加热系统的工作通过温度控制器进行自动调节，当恒温槽的温度超过预设温度时，制冷系统开始工作，温度降低；当温度低于预设温度，电加热系统开始工作，加热器开始工作，温度上升。在维持温度恒定的过程中，由于压缩机的负荷较小，制冷系统的制冷剂蒸发量较少，压缩机吸气压力较低，排气温度较高，容易导致压缩机频繁启停，制冷系统制冷不连续，影响了恒温槽的工作稳定性与可靠性。同时，制冷系统和电加热系统之间切换的频率更加频繁，造成电机过热，严重缩短了设备的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种能够稳定性运行的恒温槽系统。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种恒温槽系统，包括压缩机、油分离器、冷凝器、储液器、涡流管、恒温槽、降温换热器、升温换热器、混合腔和恒温控制系统；所述降温换热器和升温换热器安装于所述恒温槽内；所述压缩机的排气口与所述油分离器的进口连接，所述油分离器的制冷剂出口一路与由第一电磁阀和热气旁通阀组成的热气旁通支路连接，另一路通过第一调节阀与所述冷凝器进口连接，再一路与第二调节阀和第三电磁阀连接，所述冷凝器的出口与所述储液器进口连接，所述储液器的气态制冷剂出口与第四电磁阀连接，所述第三电磁阀和第四电磁阀并联后与所述涡流管的进口连接，所述涡流管的热流体出口分别与所述第五调节阀和第六调节阀进口连接，所述第五调节阀的出口与所述升温换热器的进口连接，所述升温换热器的出口与所述第六调节阀的出口并联后与所述混合腔热流体进口连接；所述涡流管的冷流体出口分别与第三调节阀和第四调节阀的进口连接，所述第三调节阀的出口与所述降温换热器的进口连接，所述降温换热器的出口与所述第四调节阀的出口并联后与所述混合腔的冷流体进口连接；所述储液器的第一液体制冷剂出口与由所述第二电磁阀和喷液膨胀阀组成的液态制冷剂旁通支路连接，所述储液器的第二液态制冷剂出口与由第五电磁阀、电子膨胀阀和第七电磁阀组成的液态制冷剂支路连接，所述电子膨胀阀的出口与所述第三调节阀的进口之间安装有第六电磁阀，所述热气旁通支路与所述液态制冷剂旁通支路并联后再与所述液态制冷剂支路和混合腔的混合流体出口并联后与所述压缩机的吸气口连接。

所述恒温控制系统包括恒温控制器及安装于所述恒温槽侧壁上的介质温度传感器、安装于所述压缩机吸气管路上的吸气温度传感器，所述介质温度传感器和吸气温度传感器的信号输出端分别与所述恒温控制器的温度信号输出端连接，所述恒温控制器的控制信号输出端分别与所述压缩机、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、电子膨胀阀、第六电磁阀、第七电磁阀、第一调节阀、第二调节阀、第三调节阀、第四调节阀、第五调节阀、第六调节阀连接；所述热气旁通阀通过连接于所述压缩机吸气管路上的导管自动控制热气旁通量；所述喷液膨胀阀通过安装于所述压缩机吸气管路上的感温包自动控制开启度。

所述混合腔的冷流体进口处安装有第一单向阀，所述混合腔的热流体进口处安装有第二单向阀，所述涡流管的冷流体出口处安装有第三单向阀，所述涡流管的热流体出口处安装有第四单向阀。

所述油分离器与所述压缩机之间安装有油位控制器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的恒温槽系统利用制冷系统与涡流管的组合，既可以实现恒温槽的升温过程，也可以实现恒温槽的降温过程，从而维持恒温槽的恒定温度，实现了连续工作，避免了压缩机的频繁切换，提高了系统运行的稳定性和可靠性，同时，避免了由于频繁切换造成的压缩机电机过热，提高了设备的使用寿命。

2、本发明的恒温槽系统在油分离器之后增加了热气旁通支路，在储液器处增加了由第二电磁阀和喷液膨胀阀组成的液态制冷剂旁通支路，两条旁通支路并联后与压缩机吸气口连接，从而将油分离器之后的高温高压制冷剂气体与储液器中的低温高压制冷剂液体混合后引入吸气管路，为系统提供一个假负荷，保证压缩机在正常的吸排气压力范围内工作，避免了恒温槽系统在某些工况下频繁起停，提升系统的运行稳定性与可靠性，提高了设备的使用寿命。

3、本发明的恒温槽系统在储液器下部设置有液态制冷剂支路，通过电子膨胀阀可以保证压缩机吸气温度处于合理工作范围内，提高了系统运行的可靠性。

附图说明

图1所示为本发明恒温槽系统的示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明恒温槽系统的示意图如图1所示，包括压缩机1、油分离器2、冷凝器6、储液器10、涡流管20、恒温槽25、降温换热器21、升温换热器22、混合腔26和恒温控制系统；所述降温换热器21和升温换热器22安装于所述恒温槽25内；所述压缩机1的排气口与所述油分离器2的进口连接，所述油分离器2的制冷剂出口一路与由第一电磁阀4和热气旁通阀7组成的热气旁通支路连接，另一路通过第一调节阀5与所述冷凝器6进口连接，再一路与第二调节阀11和第三电磁阀12连接，所述冷凝器6的出口与所述储液器10进口连接，所述储液器10的气态制冷剂出口与第四电磁阀13连接，所述第三电磁阀12和第四电磁阀13并联后与所述涡流管20的进口连接，所述涡流管20的热流体出口分别与所述第五调节阀23和第六调节阀24进口连接，所述第五调节阀23的出口与所述升温换热器22的进口连接，所述升温换热器22的出口与所述第六调节阀24的出口并联后与所述混合腔26热流体进口连接；所述涡流管20的冷流体出口分别与第三调节阀17和第四调节阀19的进口连接，所述第三调节阀17的出口与所述降温换热器21的进口连接，所述降温换热器21的出口与所述第四调节阀19的出口并联后与所述混合腔26的冷流体进口连接；所述储液器10的第一液体制冷剂出口与由所述第二电磁阀9和喷液膨胀阀8组成的液态制冷剂旁通支路连接，所述储液器10的第二液态制冷剂出口与由第五电磁阀14、电子膨胀阀15和第七电磁阀18组成的液态制冷剂支路连接，所述电子膨胀阀15的出口与所述第三调节阀17的进口之间安装有第六电磁阀16，所述热气旁通支路与所述液态制冷剂旁通支路并联后再与所述液态制冷剂支路和混合腔26的混合流体出口并联后与所述压缩机1的吸气口连接。所述油分离器2与所述压缩机1之间安装有油位控制器3。

本实施例中的所述恒温控制系统包括恒温控制器及安装于所述恒温槽侧壁上的介质温度传感器、安装于所述压缩机吸气管路上的吸气温度传感器，所述介质温度传感器和吸气温度传感器的信号输出端分别与所述恒温控制器的温度信号输出端连接，所述恒温控制器的控制信号输出端分别与所述压缩机1、第一电磁阀4、第二电磁阀9、第三电磁阀12、第四电磁阀13、第五电磁阀14、电子膨胀阀15、第六电磁阀16、第七电磁阀18、第一调节阀5、第二调节阀11、第三调节阀17、第四调节阀19、第五调节阀23、第六调节阀24连接；所述热气旁通阀7通过连接于所述压缩机吸气管路上的导管自动控制热气旁通量；所述喷液膨胀阀8通过安装于所述压缩机吸气管路上的感温包自动控制开启度。

为了保障流体的可靠流动，所述混合腔26的冷流体进口处安装有第一单向阀27，所述混合腔26的热流体进口处安装有第二单向阀28，所述涡流管20的冷流体出口处安装有第三单向阀29，所述涡流管20的热流体出口处安装有第四单向阀30。

以下提供本实施例热泵系统在低温、高温两种工况下的工作流程。

低温工况包括两个过程：将工作介质快速降温到所需温度范围，然后再精调到设定温度，并维持该温度恒定。

低温工况系统流程为：在设定完所需工作温度后，启动系统，所述第一电磁阀4、第二电磁阀9、第三电磁阀12、第四电磁阀13、第七电磁阀18关闭，所述第五电磁阀14、第六电磁阀16打开；所述压缩机1启动之后，高温高压的制冷剂蒸气通过油分离器2将润滑油分离出来，经过所述第一调节阀5，到达冷凝器6，高温高压制冷剂蒸汽在冷凝器6中经过冷却相变成饱和液态制冷剂，进入所述储液器10；所述储液器10中液体制冷剂经过所述第五电磁阀14、电子膨胀阀15、第六电磁阀16、第三调节阀17之后，进入降温换热器21，在其中蒸发吸热，通过所述电子膨胀阀15调节其蒸发温度；蒸发产生的蒸汽经第一单向阀27、混合腔26之后，进入压缩机吸气管路，完成快速降温过程。经过快速降温之后，所述恒温槽25中介质温度值与设定温度值偏差不大，这时需要通过精调来使得所述恒温槽25中介质温度达到设定值。此时，所述第三电磁阀12、第五电磁阀14、第六电磁阀16、第七电磁阀18关闭，所述第一电磁阀4、第二电磁阀9、第四电磁阀13打开，所述压缩机1启动之后，高温高压的制冷剂蒸气通过油分离器2将润滑油分离出来，一部分蒸气通过第一调节阀5,进入冷凝器6，在冷凝器6内冷凝成汽液混合物之后进入所述储液器10；所述储液器10上部的高压饱和气态制冷剂，经所述第四电磁阀进入所述涡流管20，在所述涡流管20中分离成冷热两部分流体，冷、热流体分别通过所述第三单向阀29、第四单向阀30后，根据此时控制系统的信号自动调节冷流体通过所述第三调节阀、第四调节阀的冷流体流量以及热流体通过所述第五调节阀、第六调节阀的冷流体流量，以此达到精确控制所述恒温槽25中的介质温度；随后，换热之后的冷热流体分别通过第一单向阀27、第二单向阀28之后，在所述混合腔26中混合之后，进入压缩机吸气管路；由于维持所述恒温槽中温度恒定过程中，负荷较小，考虑到压缩机在吸气压力过低的工况下会产生一系列的不良后果，因此，在本发明中，采用将压缩机另一部分高温高压排气经所述第一电磁阀4与热气旁通阀7相连，并与从储液器过来的，通过第二电磁阀9、喷液膨胀阀8的液态制冷剂混合后，进入压缩机吸气管路，为系统提供“假负荷”，使所述压缩机1可以在正常吸气压力、温度范围内连续工作，避免系统在精确控温过程中由于负荷较小，导致系统频繁启停，影响系统工作的稳定性与可靠性。

高温工况包括两个过程：将工作介质快速升温到所需温度范围，然后再精调到设定温度，并维持该温度恒定。

高温工况系统流程为：在设定完所需工作温度后，启动系统，所述第一电磁阀4、第二电磁阀9、第四电磁阀13、第六电磁阀16关闭，所述第三电磁阀12、第五电磁阀14、第七电磁阀18打开；所述压缩机1启动之后，高温高压的制冷剂蒸气通过油分离器2将润滑油分离出来，一部分高温高压制冷剂蒸汽经过所述第一调节阀5，到达冷凝器6，在冷凝器6中经过冷却相变成饱和液态制冷剂，进入所述储液器10；另一部分高温高压制冷剂蒸汽经过所述第二调节阀11，通过第三电磁阀12之后，到达所述涡流管20的进口，冷热气流分离后，冷气流经第三单向阀29后，通过第四调节阀被旁通，热气流通过第四单向阀30后，经第五调节阀，进入升温换热器22，使所述恒温槽25中的介质快速升温；被旁通的冷气流与经过所述升温换热器22分别通过所述第一单向阀27、第二单向阀28，在所述混合腔26中混合，进入压缩机吸气管路，为防止吸气过热，从所述储液器10中，引一路液体制冷剂，通过所述第五电磁阀14、电子膨胀阀15、第七电磁阀18，进入压缩机吸气管路，保证系统运行过程的稳定性与可靠性；经过快速升温之后，所述恒温槽25中介质温度值与设定温度值偏差不大，这时需要通过精调来使得所述恒温槽25中介质温度达到设定值。此时，系统的实施方式可以参照低温工况。

本发明恒温槽系统充分发挥了涡流管制冷与制冷系统各自的特点，整个恒温槽的温度控制均通过同一套制冷系统完成，同时也解决了恒温槽在负荷较低时，系统经常启停，容易导致系统部件损坏的弊端，提高了系统运行的稳定性和可靠性，提高了设备的使用寿命。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种恒温槽系统，其特征在于，包括压缩机（1）、油分离器（2）、冷凝器（6）、储液器（10）、涡流管（20）、恒温槽（25）、降温换热器（21）、升温换热器（22）、混合腔（26）和恒温控制系统；所述降温换热器（21）和升温换热器（22）安装于所述恒温槽（25）内；所述压缩机（1）的排气口与所述油分离器（2）的进口连接，所述油分离器（2）的制冷剂出口一路与由第一电磁阀（4）和热气旁通阀（7）组成的热气旁通支路连接，另一路通过第一调节阀（5）与所述冷凝器（6）进口连接，再一路与第二调节阀（11）和第三电磁阀（12）连接，所述冷凝器（6）的出口与所述储液器（10）进口连接，所述储液器（10）的气态制冷剂出口与第四电磁阀（13）连接，所述第三电磁阀（12）和第四电磁阀（13）并联后与所述涡流管（20）的进口连接，所述涡流管（20）的热流体出口分别与所述第五调节阀（23）和第六调节阀（24）进口连接，所述第五调节阀（23）的出口与所述升温换热器（22）的进口连接，所述升温换热器（22）的出口与所述第六调节阀（24）的出口并联后与所述混合腔（26）热流体进口连接；所述涡流管（20）的冷流体出口分别与第三调节阀（17）和第四调节阀（19）的进口连接，所述第三调节阀（17）的出口与所述降温换热器（21）的进口连接，所述降温换热器（21）的出口与所述第四调节阀（19）的出口并联后与所述混合腔（26）的冷流体进口连接；所述储液器（10）的第一液体制冷剂出口与由所述第二电磁阀（9）和喷液膨胀阀（8）组成的液态制冷剂旁通支路连接，所述储液器（10）的第二液态制冷剂出口与由第五电磁阀（14）、电子膨胀阀（15）和第七电磁阀（18）组成的液态制冷剂支路连接，所述电子膨胀阀（15）的出口与所述第三调节阀（17）的进口之间安装有第六电磁阀（16），所述热气旁通支路与所述液态制冷剂旁通支路并联后再与所述液态制冷剂支路和混合腔（26）的混合流体出口并联后与所述压缩机（1）的吸气口连接。

2.根据权利要求1所述的恒温槽系统，其特征在于，所述恒温控制系统包括恒温控制器及安装于所述恒温槽侧壁上的介质温度传感器、安装于所述压缩机吸气管路上的吸气温度传感器，所述介质温度传感器和吸气温度传感器的信号输出端分别与所述恒温控制器的温度信号输出端连接，所述恒温控制器的控制信号输出端分别与所述压缩机（1）、第一电磁阀（4）、第二电磁阀（9）、第三电磁阀（12）、第四电磁阀（13）、第五电磁阀（14）、电子膨胀阀（15）、第六电磁阀（16）、第七电磁阀（18）、第一调节阀（5）、第二调节阀（11）、第三调节阀（17）、第四调节阀（19）、第五调节阀（23）、第六调节阀（24）连接；所述热气旁通阀（7）通过连接于所述压缩机吸气管路上的导管自动控制热气旁通量；所述喷液膨胀阀（8）通过安装于所述压缩机吸气管路上的感温包自动控制开启度。

3.根据权利要求2所述的恒温槽系统，其特征在于，所述混合腔（26）的冷流体进口处安装有第一单向阀（27），所述混合腔（26）的热流体进口处安装有第二单向阀（28），所述涡流管20的冷流体出口处安装有第三单向阀（29），所述涡流管（20）的热流体出口处安装有第四单向阀（30）。

4.根据权利要求3所述的恒温槽系统，其特征在于，所述油分离器（2）与所述压缩机（1）之间安装有油位控制器（3）。