CN210740592U - 一种高压氮气风冷式恒温恒湿机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高压氮气风冷式恒温恒湿机组，包括机架、电控箱、制冷系统、加热系统和加湿系统，所述电控箱、制冷系统、加热系统和加湿系统均安装在机架上，所述电控箱分别与制冷系统、加热系统和加湿系统连接。通过进气管把需要恒温恒湿调节的高压氮气通入翅片蒸发器，在制冷系统的作用下氮气实现降温、除湿，再经加热系统升温、保温，再经加湿系统加湿，最终达到设定的温湿度的高压氮气通过出气管送至用户使用点，本高压氮气风冷式恒温恒湿机组采用耐压材质、翅片蒸发器做成耐压的圆筒形外壳、耐压设计的密闭式加湿系统，使得本机组可用于高压氮气的恒温恒湿控制，安全可靠，控温湿度效果好。

Description

一种高压氮气风冷式恒温恒湿机组

技术领域

本实用新型属于恒温恒湿机组装置领域，具体涉及一种高压氮气风冷式恒温恒湿机组。

背景技术

随着生产技术的发展，工业生产运用中对气体的温、湿度的控制要求越来越高，恒温恒湿机组有了广泛的应用，但是目前普遍使用的恒温恒湿机组都是针对常压气体工况设计，对一些高压气体的恒温恒湿调节不适用。有鉴于此设计一种高压氮气风冷式恒温恒湿机组很有必要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高压氮气风冷式恒温恒湿机组，以解决上述背景技术中提出目前普遍使用的恒温恒湿机组都是针对常压气体工况设计，对一些高压气体的恒温恒湿调节不适用的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种高压氮气风冷式恒温恒湿机组，包括机架、电控箱、制冷系统、加热系统和加湿系统，所述电控箱、制冷系统、加热系统和加湿系统均安装在机架上，所述电控箱分别与制冷系统、加热系统和加湿系统连接。

优选的，所述制冷系统包括翅片蒸发器，所述翅片蒸发器呈圆筒形设置，所述翅片蒸发器的一端连通有进气管，所述翅片蒸发器远离进气管的一端通过管道连通有制冷压缩机，所述制冷压缩机的出气口通过管道连通有翅片冷凝器，所述翅片冷凝器安装在机架的顶端，所述翅片冷凝器的上端安装有风机，所述翅片冷凝器的出口通过管道连通有储液桶，所述储液桶的出口连通有干燥器，所述干燥器的出口连通有膨胀阀，所述膨胀阀的出口与翅片蒸发器连通。

优选的，所述翅片蒸发器的中间下侧通过管道连通有自动排水阀，所述自动排水阀的出口连通有排水管。

优选的，所述加热系统包括加热桶，所述加热桶通过管道与翅片蒸发器连通。

优选的，所述加湿系统包括蒸汽生成桶，所述蒸汽生成桶的进口通过管道连通有水泵，所述水泵的进口连通有进水管，所述蒸汽生成桶的底端设置有电加热器，所述蒸汽生成桶的一侧通过管道连通有加湿罐，所述蒸汽生成桶和加湿罐之间设置有蒸汽电磁阀，所述加湿罐上安装有温湿度传感器，所述加湿罐通过管道与加热桶连通，所述加湿罐的出口连通有出气管。

优选的，所述蒸汽生成桶的上端安装有液位传感器，所述蒸汽生成桶设置有安全阀，所述安全阀与排水管连通。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过进气管把需要恒温恒湿调节的高压氮气通入翅片蒸发器，在制冷系统的作用下氮气实现降温、除湿，再经加热系统升温、保温(若有升温要求)，再经加湿系统加湿(若有加湿需求)，最终达到设定的温湿度的高压氮气通过出气管送至用户使用点，本高压氮气风冷式恒温恒湿机组采用耐压材质、翅片蒸发器做成耐压的圆筒形外壳、耐压设计的密闭式加湿系统，使得本机组可用于高压氮气的恒温恒湿控制，安全可靠，控温湿度效果好。

附图说明

图1为本实用新型的立体图；

图2为本实用新型的结构图一；

图3为本实用新型的结构图二；

图4为本实用新型的结构图三；

图5为本实用新型的系统原理框架图；

图6为本实用新型的温湿度传感器电路图；

图7为本实用新型的整体电路图。

附图标记：1、机架；2、电控箱；3、制冷系统；301、翅片蒸发器；302、进气管；303、制冷压缩机；304、翅片冷凝器；305、储液桶；306、干燥器； 307、膨胀阀；308、自动排水阀；309、排水管；310、风机；4、加热系统；401、加热桶；5、加湿系统；501、蒸汽生成桶；502、水泵；503、进水管；504、电加热器；505、蒸汽电磁阀；506、加湿罐；507、温湿度传感器；508、液位传感器；509、安全阀；510、出气管。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-7，本实用新型提供一种技术方案：一种高压氮气风冷式恒温恒湿机组，包括机架1、电控箱2、制冷系统3、加热系统4和加湿系统5，所述电控箱2、制冷系统3、加热系统4和加湿系统5均安装在机架1上，所述电控箱2分别与制冷系统3、加热系统4和加湿系统5连接。

进一步的，所述制冷系统3包括翅片蒸发器301，所述翅片蒸发器301呈圆筒形设置，所述翅片蒸发器301的一端连通有进气管302，所述翅片蒸发器301 远离进气管302的一端通过管道连通有制冷压缩机303，所述制冷压缩机303的出气口通过管道连通有翅片冷凝器304，所述翅片冷凝器304安装在机架1的顶端，所述翅片冷凝器304的上端安装有风机310，所述翅片冷凝器304的出口通过管道连通有储液桶305，所述储液桶305的出口连通有干燥器306，所述干燥器306的出口连通有膨胀阀307，所述膨胀阀307的出口与翅片蒸发器301连通。实现对高压氮气的降温、除湿，翅片蒸发器301做成耐压的圆筒形外壳并采用加厚材质，以耐受氮气的高压，提高安全性。

进一步的，所述翅片蒸发器301的中间下侧通过管道连通有自动排水阀308，所述自动排水阀308的出口连通有排水管309。高压氮气在翅片蒸发器301内被降温到露点温度以下，其中含有的水分冷凝液化析出达到除湿的目的，冷凝水经过自动排水阀308排出翅片蒸发器301，然后通过排水管309排出装置。

进一步的，所述加热系统4包括加热桶401，所述加热桶401通过管道与翅片蒸发器301连通。电控箱2根据温湿度传感器检测到高压氮气的温湿度和设定的温湿度度的控制需求，加热高压氮气到目标温度，加热桶401内部由干烧发热丝和耐压圆筒形外壳构成，起到对高压氮气加热作用，以及保证加热桶401 耐受氮气的高压，提高安全性。

进一步的，所述加湿系统5包括蒸汽生成桶501，所述蒸汽生成桶501的进口通过管道连通有水泵502，所述水泵502的进口连通有进水管503，所述蒸汽生成桶501的底端设置有电加热器504，所述蒸汽生成桶501的一侧通过管道连通有加湿罐506，所述蒸汽生成桶501和加湿罐506之间设置有蒸汽电磁阀505，所述加湿罐506上安装有温湿度传感器507，所述加湿罐506通过管道与加热桶 401连通，所述加湿罐506的出口连通有出气管510。实现对氮气的加湿，保证氮气的湿度。

进一步的，所述蒸汽生成桶501的上端安装有液位传感器508，所述蒸汽生成桶501设置有安全阀509，液位传感器508用来监测蒸汽生成桶501内水箱的水位，以便及时添加水，或在水箱水位超过预定最高水位后开启溢水电磁阀排水所述安全阀509与排水管309连通。安全阀509作为预防措施，防止控制失效后，加湿器内蒸汽压力过高产生危险。

电控箱2通过导线制冷压缩机303，水泵502、电加热器504和蒸汽电磁阀 505以及补水电磁阀等电性连接，在电控箱2内电路控制板上安装有用于接收液位传感器508和温湿度传感器507信号的单片机，该单片机采用STM32F407VET6 主控及通信电路，其电路如图7所示，在电机接口方面，包含多达17个定时器，其中2个专门三相电机控制设计的16位高级定时器，4个可以通用于霍尔和增量式编码器的普通定时器接口，每个定时器都带有4个输入捕获，4个输出捕获，PWM输出功能，在通信方面，集了CAN、UART、SPI、I2C、高速USB、以太网等通信接口，在模拟数字采样方面，集成了3个12位、2.4MSPS的A/D 转换器。在内存方面，含有512Kb的Flash程序存储和192Kb的SRAM程序运行空间，这些条件足以满足制冷压缩机和水泵矢量控制功能，不需要添加其他的存储或通信芯片，更重要的是其LQFP100封装的芯片仅有14×14×3mm的大小。

如图6所示，温湿度传感器：温湿度信号采集采用传感器SHT21S，测量温度还是湿度通过拉高或拉低SHT21S的SCL来切换，当SCL＝1时，数据线SDA输出的是温度信号，当SCL＝0时，数据线SDA输出的是湿度信号，传感器测量数据每秒刷新2次。另外SHT21S还提供SDM接口或Ic数字接口，且可将SDM端信号转换为模拟信号输出，数据由SDA线输出。SHT21S全量程标定，两线数字接口，可与单片机直接相连，外围电路极其简单。

工作原理：把高压氮气通过进气管302通入到翅片蒸发器301内，翅片蒸发器301内液态制冷剂吸收高压氮气中的热量开始蒸发，最终制冷剂与高压氮气之间形成一定的温度差，液态制冷剂亦完全蒸发变为气态，然后被制冷压缩机303吸入并压缩，然后气态制冷剂通过管道输送到翅片冷凝器304内，在翅片冷凝器304和风机310的作用下排除热量，然后气态制冷剂凝结成液态并流入到储液桶305，然后流入干燥器306对液态制冷剂进行干燥，然后制冷剂通过膨胀阀307节流后变成低温低压制冷剂进入翅片蒸发器301内，完成制冷剂循环过程；

高压氮气在翅片蒸发器301内被降温到露点温度以下，其中含有的水分冷凝液化析出达到除湿的目的，冷凝水经过自动排水阀308排出翅片蒸发器301，然后通过排水管309排出装置；

然后高压氮气流经加热桶401，经过加热桶401把高压氮气加热到预定温度，然后高压氮气流入到加湿罐506内；

水泵502根据蒸汽生成桶501内水箱的水位高低启停，给水箱补水，在水箱水位超过预定最高水位后开启溢水电磁阀排水，以维持蒸汽生成桶501水位在适当的工作范围，电加热器504加热将蒸汽生成桶501内的水及水蒸气维持在高压氮气对应压力的保护温度和压力下，在需要加湿时，打开蒸汽电磁阀505，高压饱和水蒸气进入加湿罐506，给加湿罐506内的高压氮气加湿，最终达到设定的温湿度的高压氮气通过出气管510送至用户使用点，整个过程完毕。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种高压氮气风冷式恒温恒湿机组，包括机架(1)、电控箱(2)、制冷系统(3)、加热系统(4)和加湿系统(5)，其特征在于：所述电控箱(2)、制冷系统(3)、加热系统(4)和加湿系统(5)均安装在机架(1)上，所述电控箱(2)分别与制冷系统(3)、加热系统(4)和加湿系统(5)连接。

2.根据权利要求1所述的一种高压氮气风冷式恒温恒湿机组，其特征在于：所述制冷系统(3)包括翅片蒸发器(301)，所述翅片蒸发器(301)呈圆筒形设置，所述翅片蒸发器(301)的一端连通有进气管(302)，所述翅片蒸发器(301)远离进气管(302)的一端通过管道连通有制冷压缩机(303)，所述制冷压缩机(303)的出气口通过管道连通有翅片冷凝器(304)，所述翅片冷凝器(304)安装在机架(1)的顶端，所述翅片冷凝器(304)的上端安装有风机(310)，所述翅片冷凝器(304)的出口通过管道连通有储液桶(305)，所述储液桶(305)的出口连通有干燥器(306)，所述干燥器(306)的出口连通有膨胀阀(307)，所述膨胀阀(307)的出口与翅片蒸发器(301)连通。

3.根据权利要求2所述的一种高压氮气风冷式恒温恒湿机组，其特征在于：所述翅片蒸发器(301)的中间下侧通过管道连通有自动排水阀(308)，所述自动排水阀(308)的出口连通有排水管(309)。

4.根据权利要求2所述的一种高压氮气风冷式恒温恒湿机组，其特征在于：所述加热系统(4)包括加热桶(401)，所述加热桶(401)通过管道与翅片蒸发器(301)连通。

5.根据权利要求4所述的一种高压氮气风冷式恒温恒湿机组，其特征在于：所述加湿系统(5)包括蒸汽生成桶(501)，所述蒸汽生成桶(501)的进口通过管道连通有水泵(502)，所述水泵(502)的进口连通有进水管(503)，所述蒸汽生成桶(501)的底端设置有电加热器(504)，所述蒸汽生成桶(501)的一侧通过管道连通有加湿罐(506)，所述蒸汽生成桶(501)和加湿罐(506)之间设置有蒸汽电磁阀(505)，所述加湿罐(506)上安装有温湿度传感器(507)，所述加湿罐(506)通过管道与加热桶(401)连通，所述加湿罐(506)的出口连通有出气管(510)。

6.根据权利要求5所述的一种高压氮气风冷式恒温恒湿机组，其特征在于：所述蒸汽生成桶(501)的上端安装有液位传感器(508)，所述蒸汽生成桶(501)设置有安全阀(509)，所述安全阀(509)与排水管(309)连通。

Images