CN108730160A - 一种带低温预热功能的氦气压缩机及其预热方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带低温预热功能的氦气压缩机，包括氦压缩泵、油过滤器、吸附器、冷却系统及电控系统，所述氦压缩泵大致呈圆柱状，该氦气压缩机还包括加热装置，所述加热装置包括热油器和控制热油器开关的温控器，所述热油器呈环状并与所述温控器一同固定于氦压缩泵表面接近油仓的位置，所述加热装置由电控系统供电。本发明还公开了该氦气压缩机的预热方法。本发明具有设备简易、成本低廉、可靠性高、可实现快速预热、使用寿命长的特点。

Description

一种带低温预热功能的氦气压缩机及其预热方法

技术领域

本发明属于低温制冷技术领域，具体涉及一种氦气压缩机及预热方法。

背景技术

氦气压缩机是低温泵系统或其它制冷单元的驱动单元，用于向低温泵或其它制冷单元提供高纯度氦气。由氦气压缩机提供高压氦工质的GM制冷机，最低可以获得低于4K(-269.15℃)的制冷温度。氦气压缩机工作时需要润滑油对涡旋压缩泵进行润滑与冷却，正常工作温度一般不高于80℃。但是，润滑油会随着环境温度的降低其粘度急剧增大。如在低温环境下进行压缩机的启动，由于润滑油的作用，会造成了涡旋压缩泵的启动困难，降低了压缩机的工作效率，严重情况下甚至会出现压缩泵的堵转，这些都会影响压缩机的使用寿命。

发明内容

本发明针对现有的技术问题作出改进，即发明所要解决的技术问题是提供一种带低温预热功能的氦气压缩机及其预热方法。

针对上述技术问题，本发明提供的技术方案为：

一种带低温预热功能的氦气压缩机，包括氦压缩泵、油过滤器、吸附器、冷却系统及电控系统，所述氦压缩泵大致呈圆柱状，该氦气压缩机还包括加热装置，所述加热装置包括热油器和控制热油器开关的温控器，所述热油器呈环状并与所述温控器一同固定于氦压缩泵表面接近油仓的位置，所述加热装置由电控系统供电。

进一步，所述热油器为多根且相互间并联连接，每根热油器连接一个温控器。

进一步，所述温控器为双触点式机械温控器。

进一步，所述温控器为电子温控器。

一种氦气压缩机的低温预热方法，基于上述带低温预热功能的氦气压缩机，包括如下步骤：如外界环境温度低于氦气压缩机的最低启动温度，电控系统给加热系统供电，加热系统通过温控器控制热油器给氦压缩泵加热。

进一步，该低温预热方法还包括如下步骤：如外界环境温度外界温度低于T1，电控系统给所有热油器供电；如外界温度介于T1和T2之间，电控系统按照一定时间频率随机或依次给一根热油器供电。

本发明的技术效果有：

1)整个加热系统通过热油器和温控器实现，设备简易，成本低廉，可靠性高；

2)多根并联的热油器方案可实现氦压缩泵的快速预热；

3)双触点式温控器可靠性更高、稳定性好、抗冲击振动能力更强，更为适合于具备较大振动的氦压缩泵上使用；

4)本发明实现了对多个并联的热油器的智能控制，使得每个热油器工作更为均衡，单根热油器因频繁启动工作造成过早损坏，提高了加热系统的使用寿命。

附图说明

图1是本发明提供的氦气压缩机硬件组成及布置示意图。

图2是本发明提供的氦压缩机及其连接的加热装置示意图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

实施例一：

氦压缩机包括氦压缩泵1、油过滤器5、吸附器4、冷却系统2、电控系统3及加热装置组成。氦压缩泵1是压缩机系统的核心部件，为涡旋式压缩泵，采用油润滑和油、气同时冷却。油过滤器5是用来使经过压缩泵压缩后的高压油气混合物中的油、气分离开。当高压油气混合物经过时，受到油过滤器内部的填充物阻挠而使得油分子聚积、沉淀下，从而使油、气分离。吸附器4是使经过油过滤器后的高压氦气进一步得到纯化而后排出供给冷头。冷却系统2采用双回路钎焊板式换热器，一路用来使得油气和冷却水进行热交换，另一路用来使得油和冷却水进行热交换，从而达到冷却压缩泵和高压氦气的目的。电控系统2是为压缩机及冷头等设备提供所需电能和控制启停等，并为系统提供安全保护，如：过载保护、过热保护、缺相保护等。氦压缩机系统同时提供面向外部的冷却水、氦气和电源接口。

氦压缩泵1大致呈圆柱状，内注有定量的润滑油。氦压缩泵1圆筒表面固定有加热装置。该加热装置为具有特定的加热功率的热油器61，其呈环状并紧密固定在氦压缩泵表面接近油仓的位置，并与更有效地对其内部润滑油进行加热。热油器均连接一个温控器62，并由电控系统供电。

温控器62为控制温度的智能或非智能开关，机械式温控器或电子式温控器的均可用于本发明。这里优选双触点式机械温控器，相比于单触点式机械温控器可靠性低、稳定性差、抗振动性能差的不足，双触点式机械温控器可靠性更高、稳定性好、抗冲击振动能力更强，适合于具备较大振动的氦压缩泵上使用。

当氦气压缩机系统外部环境过低，温控器62开启，热油器61通过氦压缩泵壳体的加热间接对泵体内的润滑油加热，达到或超过氦压缩泵启动的温度阈值后，温控器62动作，此动作被电控系统3获取，进而具备氦气压缩器启动的温度条件。

实施例二：

实施例二对实施例一的加热装置进行了改进，加热装置为多根相互并联的热油器61，每根热油器61连接一个温控器62，并由电控系统3供电。热油器61和温控器52选择同等型号和同等性能指标的设备。相比于单根热油器561的方案，如外界环境温度过低，多根热油器61可依据实际工况提供更高的预热效率，达到缩短启动时间的效果。但是，如果外界温度偏低，仅单根热油器61即可快速满足低温预热的效果。如不对多根热气器61进行智能控制，将会出现某根热油器61频繁启动，而其他热油器61长期不工作，最终出现各热油器61之间工作不均衡，单根热油器61因频繁启动工作造成过早损坏，最终影响了整个加热设备的使用寿命。

为了实现多根并联的热油器61的协调工作，使得每根热油器61的工作更为均衡。电控系统同时可通信地连接一个环境温度传感器，根据外部环境温度的情况，智能选择单根热油器61单独工作或多根热油器61同时并联工作。如外界温度低于T1，电控系统3给所有热油器61供电；如外界温度介于T1和T2之间，电控系统按照一定时间频率随机或依次给一根热油器61供电。其中，T1和T2依据单根和多更热油器61的不同加热效率确定的温度阈值，可依据实际使用情况需要的快速预热时间来确定，这些都属于本领域技术人员能够理解和计算的范畴。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (6)

1.一种带低温预热功能的氦气压缩机，包括氦压缩泵、油过滤器、吸附器、冷却系统及电控系统，其特征在于，所述氦压缩泵大致呈圆柱状，该氦气压缩机还包括加热装置，所述加热装置包括热油器和控制热油器开关的温控器，所述热油器呈环状并与所述温控器一同固定于氦压缩泵表面接近油仓的位置，所述加热装置由电控系统供电。

2.根据权利要求1所述的带低温预热功能的氦气压缩机，其特征在于，所述热油器为多根且相互间并联连接，每根热油器连接一个温控器。

3.根据权利要求1或2所述的带低温预热功能的氦气压缩机，其特征在于，所述温控器为双触点式机械温控器。

4.根据权利要求1或2所述的带低温预热功能的氦气压缩机，其特征在于，所述温控器为电子温控器。

5.一种氦气压缩机的低温预热方法，基于权利要求1的带低温预热功能的氦气压缩机，其特征在于，包括如下步骤：如外界环境温度低于氦气压缩机的最低启动温度，电控系统给加热系统供电，加热系统通过温控器控制热油器给氦压缩泵加热。

6.根据氦气压缩机的低温预热方法，所述氦气压缩机的加热系统包括多根且相互间并联连接的热油器，每根热油器连接一个温控器，该低温预热方法还包括如下步骤：如外界环境温度外界温度低于T1，电控系统给所有热油器供电；如外界温度介于T1和T2之间，电控系统按照一定时间频率随机或依次给一根热油器供电。