CN217004998U - 一种制冷机工质净化回收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种制冷机工质净化回收装置，该制冷机工质净化回收装置，包括：制冷机；冷阱，其内设有净化盘管，一第一管道一端与制冷机连通、另一端与净化盘管一端连通；回收气瓶，其上连通有第二管道，第二管道的端部与净化盘管另一端连通；第三管道，其一端与回收气瓶连通、另一端与制冷机连通，第三管道上还设有循环泵、增压压缩机；第一管道上设有第一阀门，第二管道上设有第二阀门，第三管道上设有第三阀门。本实用新型的净化回收装置可将制冷机中的工质气体通过冷阱和净化盘管净化后回收至回收气瓶中，避免工质气存放在制冷机内部产生泄露与污染的问题；同时当工质气体不纯净时，可以在不泄露的情况下对工质气体进行净化除杂。

Description

一种制冷机工质净化回收装置

技术领域

本实用新型涉及制冷机技术领域，特别涉及一种制冷机工质净化回收装置。

背景技术

³He气体非常稀缺并且价格昂贵。在极低温制冷技术中，³He是一种非常关键的工质。很多极低温制冷机使用了³He。一般情况下，当极低温制冷机停机时，³He是需要回收至独立于制冷机的储罐中，以免存放在制冷机内产生泄漏或污染。使用³He的制冷机对³He气体纯净度都有非常高的要求。例如，³He节流制冷机依赖微米级的节流元件来节流膨胀获得冷量。如果内部气体不纯，就会导致混入的杂气(包括氮气、氧气、水气等)在极低温下变成固体堵塞节流元件，从而大大影响了节流制冷机的性能。如何避免节流元件堵塞从而长寿命运行是³He节流制冷机领域内一大难题。因此，为了确保制冷机性能不受影响，在不泄露的情况下对³He气体的净化除杂非常重要。而目前现有技术中未有公开的针对³He制冷机内³He工质回收与净化的具体方案。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种制冷机工质净化回收装置，解决或至少部分解决现有技术中存在的技术缺陷。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种制冷机工质净化回收装置，包括：

制冷机；

冷阱，其内设有净化盘管，一第一管道一端与所述制冷机连通、另一端与所述净化盘管一端连通；

回收气瓶，其上连通有第二管道，所述第二管道远离所述回收气瓶的端部与所述净化盘管另一端连通；

第三管道，其一端与所述回收气瓶连通、另一端与所述制冷机连通，所述第三管道上还设有循环泵、增压压缩机；

所述第一管道上设有第一阀门，所述第二管道上设有第二阀门，所述第三管道上设有第三阀门。

优选的是，所述的制冷机工质净化回收装置，还包括第四管道，所述第四管道上设有真空泵，所述第四管道的一端均与所述第一管道、所述第三管道连通，所述第四管道上设有第四阀门。

优选的是，所述的制冷机工质净化回收装置，还包括第五管道，所述第五管道一端与所述制冷机连通、另一端分别与所述第一管道、第三管道连通，所述第五管道上设有第五阀门。

优选的是，所述的制冷机工质净化回收装置，还包括第六管道，所述第六管道一端与所述第一管道连通、另一端与所述第四管道连通，所述第六管道上设有第六阀门。

优选的是，所述的制冷机工质净化回收装置，所述净化盘管包括呈螺旋弯曲的预冷盘管以及连通设于预冷盘管下方的呈螺旋弯曲的冷凝盘管。

优选的是，所述的制冷机工质净化回收装置，所述冷阱侧壁呈中空设置，所述第四管道与所述冷阱侧壁中空部分连通。

优选的是，所述的制冷机工质净化回收装置，所述第三管道靠近所述回收气瓶一端设有第一压力传感器，所述第四管道上设有第二压力传感器，所述第五管道上设有第三压力传感器。

优选的是，所述的制冷机工质净化回收装置，还包括³He气体储气瓶，所述制冷机为³He制冷机，所述³He气体储气瓶与所述³He制冷机通过第七管道连通，所述第七管道上设有第七阀门，所述循环泵、真空泵均为无油泵。

优选的是，所述的制冷机工质净化回收装置，还包括⁴He气体储气瓶，所述制冷机为⁴He制冷机，所述⁴He气体储气瓶与所述⁴He制冷机通过第八管道连通，所述第八管道上设有第八阀门，所述循环泵、真空泵均为无油泵。

本实用新型的一种制冷机工质净化回收装置相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)本实用新型的制冷机工质净化回收装置，包括制冷机、冷阱、净化盘管、回收气瓶、循环泵、增压压缩机，可将制冷机中的工质气体通过冷阱和净化盘管净化后回收至回收气瓶中，避免工质气存放在制冷机内部产生泄露与污染的问题；同时当工质气体不纯净时，可以在不泄露的情况下对工质气体的净化除杂；

(2)本实用新型的制冷机工质净化回收装置，还包括³He气体储气瓶，利用³He气体储气瓶可对³He制冷机进行充气操作；

(3)本实用新型的制冷机工质净化回收装置，还包括⁴He气体储气瓶，利用⁴He气体储气瓶可对⁴He制冷机进行充气操作。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型其中一个实施例中制冷机工质净化回收装置的结构示意图；

图2为本实用新型其中一个实施例中净化盘管的结构示意图；

图3为本实用新型其中一个实施例中冷阱的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，如“上”等指示方位或位置的关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。

本申请实施例提供了一种制冷机工质净化回收装置，如图1～3所示，包括：

制冷机1；

冷阱2，其内设有净化盘管3，第一管道21一端与制冷机1连通、另一端与净化盘管3一端连通；

回收气瓶4，其上连通有第二管道41，第二管道41远离回收气瓶4的端部与净化盘管3另一端连通；

第三管道51，其一端与回收气瓶4连通、另一端与制冷机1连通，第三管道51上还设有循环泵5、增压压缩机6；

第一管道21上设有第一阀门22，第二管道41上设有第二阀门42，第三管道51上设有第三阀门52。

需要说明的是，本申请的制冷机工质净化回收装置，包括制冷机1、冷阱2、净化盘管3、回收气瓶4、循环泵5、增压压缩机6；制冷机1内部含有制冷工质，比如可以为³He、⁴He工质等；净化盘管3设置在冷阱2内，第一管道21一端与制冷机1连通、另一端伸入冷阱2内并与净化盘管3一端连通；第二管道41一端与净化盘管3另一端连通、另一端与回收气瓶4连通；第三管道51一端与回收气瓶4连通、另一端与制冷机1连通，循环泵5、增压压缩机6均位于第三管道51上。本申请的制冷机工质净化回收装置在进行工质回收时工作原理如下：打开第一阀门22、第二阀门42，打开制冷机1的阀门，制冷机1中的制冷工质(比如³He气体)经过第一管道21，进入净化盘管3中，再经过第二管道41进入回收气瓶4中并达到平衡，平衡稳定后关闭第一阀门22、第二阀门42；再打开第一阀门22，打开循环泵5、增压压缩机6，然后打开第三阀门52，使制冷机1与净化盘管3内的剩余工质被吸入回收气瓶4，回收结束后关闭所有阀门；实际中，循环泵5、增压压缩机6持续开机约1小时，即可完成制冷机1中工质的回收。本申请的制冷机工质净化回收装置在进行工质净化时工作原理如下：打开第一阀门22、第二阀门42、第三阀门52，打开制冷机1的阀门，使制冷机1中的工质充满第一管道21、第三管道51，然后将液氦通入至冷阱2中使净化盘管3底部的温度降至液氦温度，打开增压压缩机6，使工质在第一管道21、第二管道41、第三管道51内循环，杂质气体会被冷阱内的低温冻结成固体，达到净化制冷机1中制冷工质的目的。本实用新型使用液氦净化工质，未使用多孔吸附材料，规避了吸附材料饱和后向制冷机内部释放杂气的风险，避免了吸附材料重新活化的问题。

在一些实施例中，还包括第四管道71，第四管道71上设有真空泵7，第四管道71的一端均与第一管道21、第三管道51连通，第四管道71上设有第四阀门72。

在上述实施例中，第四管道71与第一管道21、第三管道51连通，第四管道71上设有真空泵7，在进行工质回收以及工质净化之前，先打开第四阀门72、第一阀门22、第二阀门42、第三阀门52，开启真空泵7，将第四管道71、第一管道21、第二管道41、第三管道51均抽至真空状态，此过程完毕后，关闭所有阀门，再进行后续的工质回收以及工质净化操作。

在一些实施例中，还包括第五管道8，第五管道8一端与制冷机1连通、另一端分别与第一管道21、第三管道51连通，第五管道8上设有第五阀门81。

在上述实施例中，制冷机1与第五管道8连通，而第五管道8则分成两支路分别与第一管道21、第三管道51连通。

在一些实施例中，还包括第六管道26，第六管道26一端与第一管道21连通、另一端与第四管道71连通，第六管道26上设有第六阀门27。

在上述实施例中，第一管道21通过第六管道26与第四管道71连通，而第一管道21、第三管道51均通过第五管道8与制冷机1连通。

在一些实施例中，净化盘管3包括呈螺旋弯曲的预冷盘管31以及连通设于预冷盘管31下方的呈螺旋弯曲的冷凝盘管32。

在上述实施例中，净化盘管3包括相互连通的预冷盘管31以及冷凝盘管32，预冷盘管31以及冷凝盘管32均呈螺旋状弯曲，具体的，净化盘管3采用铜管盘绕而成，在使用时向冷阱2内通入液氦，使液氦液面没过底部的冷凝盘管32。

在一些实施例中，冷阱2侧壁呈中空设置，第四管道71与冷阱2侧壁中空部分连通。

在上述实施例中，冷阱2侧壁内部呈中空设置，在工质净化之前，可通过真空泵7将侧壁的中空部分抽至真空，以减少液氦的漏热，减少液氦在冷阱2内的蒸发。具体而言，请再次参考图3所示，冷阱2侧壁包括外壁和内壁，外壁和内壁之间形成间隙(间隙即为上述提到的中空)，在工质净化之前，可通过真空泵7将间隙抽至真空状态；具体的，为了方便操作，间隙与第四管道71之间通过第一支管24连通，第一支管24上设有第九阀门25，通过打开第九阀门25，真空泵7即可将间隙抽至真空状态。

在一些实施例中，第三管道51靠近回收气瓶4一端设有第一压力传感器53，，第四管道71上设有第二压力传感器73，第五管道8上设有第三压力传感器82。

在上述实施例中，第一压力传感器53可以用于监测回收气瓶4内气体压力，第二压力传感器73用以监测第四管道71内气体压力，第三压力传感器82用以监测制冷机中工质气体压力。

在一些实施例中，第三管道51上设置的第三阀门52靠近第五管道8，第三阀门52位于循环泵5与第五管道8之间，同时第三管道51上且位于增压压缩机6与回收气瓶4之间设有第十阀门54。

在一些实施例中，第四管道71与制冷机1之间通过第二支管74连通，第二支管74上设有十一阀门75。打开十一阀门75，可将制冷机1的真空罐抽真空。

在一些实施例中，还包括³He气体储气瓶9，制冷机为³He制冷机，³He气体储气瓶9与³He制冷机通过第七管道91连通，第七管道91上设有第七阀门92，循环泵5、真空泵7均为无油泵。

在上述实施例中，回收气瓶4中³He气体经过第二管道41、第一管道21返回至³He制冷机，若回收气瓶4中³He气体不足，则打开³He气体储气瓶9以及第七阀门92，使³He气体储气瓶9中³He气体补充至³He制冷机中；具体的，第七管道91均与第五管道8连通，进而实现³He气体储气瓶9与³He制冷机的连通。

在一些实施例中，还包括⁴He气体储气瓶10，制冷机1为⁴He制冷机，⁴He气体储气瓶10与⁴He制冷机通过第八管道11连通，第八管道11上设有第八阀门12，循环泵5、真空泵7均为无油泵。

在上述实施例中，打开第四阀门72、第五阀门81以及真空泵7进行抽气，抽气结束后关闭所有阀门；再将第八阀门12打开，打开⁴He气体储气瓶10后即可向⁴He制冷机通入⁴He气体。

在一些实施例中，循环泵5、真空泵7均为无油泵，增压压缩机6为无油线性有阀压缩机。具体的，循环泵5可以为机械干泵，真空泵7为真空分子泵机组，真空分子泵机组包括相互串联的机械干泵和分子泵，循环泵5、真空泵7采用无油泵以免污染管道引入杂质。

在一些实施例中，循环泵5的吸气压力一般不高于1bar，因此在制冷机1与回收气瓶4气压平衡后，制冷机1内剩余的气体工质压力不能高于1bar，这就需要根据制冷机1内部容积与压力计算出合适的回收气瓶4容积与尺寸。

利用上述的制冷机工质净化回收装置的净化回收方法，其中，工质回收方法包括以下步骤：

S11、打开制冷机1的阀门，打开第一阀门22、第二阀门42，使制冷机1内部工质与回收气瓶4连通，并达到平衡，平衡稳定后，关闭第一阀门22、第二阀门42；

S12、打开第三阀门52、第一阀门22，启动循环泵5、增压压缩机6，制冷机1内部工质以及净化盘管3内的残余工质，经第三管道51进入回收气瓶4；

工质净化方法包括以下步骤：

S21、打开第三阀门52、第一阀门22、第二阀门42、制冷机1的阀门；

S22、将液氦通入冷阱2内，启动增压压缩机6，制冷机1内部工质经第一管道21、第二管道41、第三管道51循环，通过经净化盘管3进行净化。

在一些实施例中，工质回收、工质净化之前还包括对净化回收装置进行抽真空处理，具体为：打开第十阀门54、第二阀门42、第三阀门52、第一阀门22、第六阀门27，关闭其余阀门，打开真空泵7将装置内部抽到真空状态。此过程完毕后，关闭所有阀门。

若制冷机1为³He制冷机，则³He工质回收方法包括以下步骤：

S11、打开第五阀门81、第一阀门22、第二阀门42，打开制冷机1的阀门，使制冷机1内部³He气体与真空状态的回收气瓶4连通，并通过第一压力传感器53观测制冷机1与回收气瓶4的平衡压力，³He气体经过平衡后的压力不能高于1bar，平衡稳定后，关闭所有阀门；

S12、打开第五阀门81、第一阀门22，启动循环泵5、增压压缩机6，缓慢打开第三阀门52、第十阀门54，使制冷机1、净化盘管3内的剩余气体被吸入回收气瓶4，回收结束后关闭所有阀门，此时通过第一压力传感器53观测回收至回收气瓶4内的气体压力。

若制冷机1为³He制冷机，则³He工质净化方法包括以下步骤：

S21、打开第三阀门52、第一阀门22、第二阀门42、第十阀门54，打开制冷机1的阀门使工质气体充满第三管道51、第一管道21、第二管道41；

S22、将液氦通入冷阱2内，使净化盘管3底部的温度降至液氦温度，并使液氦没过底部冷凝盘管32，低功率开启增压压缩机6，使工质气体沿增压压缩机6、回收气瓶4、净化盘管3充分循环大约1小时后，结束净化过程，关闭所有阀门；

若净化过程出现杂气较多从而堵住净化盘管3的现象，则将第二阀门42关闭，增大增压压缩机6运行功率，打开循环泵5，使净化盘管3内残留的纯净³He气体吸出，关闭第一阀门22。然后停止通入液氦，等待冷阱2复温；此过程可以使用热风箱加速复温，待冷阱2恢复室温之后，缓慢打开第六阀门27，用真空泵7将杂质气体抽走，待冷阱2内干净无杂气之后，关闭第六阀门27，向冷阱2内通入液氦，重复上述净化过程的S22步骤，直至净化充分后，停止净化过程，关闭所有阀门。

本申请的制冷机工质净化回收装置还包括向制冷机中充入气体工质，以制冷机1为³He制冷机为例说明，具体包括以下步骤：

S31、打开第五阀门81、第一阀门22、第二阀门42，回收气瓶4内净化后的³He气体充入制冷机1；

S32、观察第三压力传感器82，如果充入制冷机1内的压力不够，则需要打开第七阀门92，打开³He气体储气瓶9，利用³He气体储气瓶9向制冷机1内补充气体。

若制冷机1为⁴He制冷机，则还包括对⁴He制冷机抽气充气操作，具体为：

S41、打开第五阀门81、第四阀门72，通过真空泵7抽气，抽气结束后关闭所有阀门；

S42、打开第五阀门81、第八阀门12，打开⁴He气体储气瓶10，利用⁴He气体储气瓶10向制冷机1内补充气体，充气完毕后，关闭所有阀门。

以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (9)

1.一种制冷机工质净化回收装置，其特征在于，包括：

制冷机；

冷阱，其内设有净化盘管，一第一管道一端与所述制冷机连通、另一端与所述净化盘管一端连通；

回收气瓶，其上连通有第二管道，所述第二管道远离所述回收气瓶的端部与所述净化盘管另一端连通；

第三管道，其一端与所述回收气瓶连通、另一端与所述制冷机连通，所述第三管道上还设有循环泵、增压压缩机；

所述第一管道上设有第一阀门，所述第二管道上设有第二阀门，所述第三管道上设有第三阀门。

2.如权利要求1所述的制冷机工质净化回收装置，其特征在于，还包括第四管道，所述第四管道上设有真空泵，所述第四管道的一端均与所述第一管道、所述第三管道连通，所述第四管道上设有第四阀门。

3.如权利要求2所述的制冷机工质净化回收装置，其特征在于，还包括第五管道，所述第五管道一端与所述制冷机连通、另一端分别与所述第一管道、第三管道连通，所述第五管道上设有第五阀门。

4.如权利要求3所述的制冷机工质净化回收装置，其特征在于，还包括第六管道，所述第六管道一端与所述第一管道连通、另一端与所述第四管道连通，所述第六管道上设有第六阀门。

5.如权利要求1所述的制冷机工质净化回收装置，其特征在于，所述净化盘管包括呈螺旋弯曲的预冷盘管以及连通设于预冷盘管下方的呈螺旋弯曲的冷凝盘管。

6.如权利要求4所述的制冷机工质净化回收装置，其特征在于，所述冷阱侧壁呈中空设置，所述第四管道与所述冷阱侧壁中空部分连通。

7.如权利要求3所述的制冷机工质净化回收装置，其特征在于，所述第三管道靠近所述回收气瓶一端设有第一压力传感器，所述第四管道上设有第二压力传感器，所述第五管道上设有第三压力传感器。

8.如权利要求1～7任一所述的制冷机工质净化回收装置，其特征在于，还包括³He气体储气瓶，所述制冷机为³He制冷机，所述³He气体储气瓶与所述³He制冷机通过第七管道连通，所述第七管道上设有第七阀门，所述循环泵、真空泵均为无油泵。

9.如权利要求1～7任一所述的制冷机工质净化回收装置，其特征在于，还包括⁴He气体储气瓶，所述制冷机为⁴He制冷机，所述⁴He气体储气瓶与所述⁴He制冷机通过第八管道连通，所述第八管道上设有第八阀门，所述循环泵、真空泵均为无油泵。

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