CN219433517U - 一种新型冷板温控装置 - Google Patents

Abstract

一种新型冷板温控装置，包括载冷剂储液罐、载冷剂循环泵、冷板、换热器和低温制冷系统，所述换热器包括第一冷凝器和蒸发器；载冷剂储液罐、载冷剂循环泵、冷板和第一冷凝器通过管路串联形成闭合回路；综上所述，本实用新型主要由载冷剂储液罐、载冷剂循环泵、冷板、换热器和低温制冷系统组成，其中低温制冷系统利用三组板式换热器将温度降低到‑130°左右，可以对冷板进行制冷降温，另外载冷剂储液罐、载冷剂循环泵、冷板和第一冷凝器通过管路串联形成闭合回路，对冷板进行加热，可以达到设定温度120℃，能够模拟外太空温度变化，达到高稳定度精确控温的目的，以满足特殊的航天航空冷板实验条件。

Description

一种新型冷板温控装置

技术领域

本实用新型属于空间环境模拟技术领域，具体涉及一种新型冷板温控装置。

背景技术

现在的制冷技术采用二元复叠或三元复叠制冷，实现-70℃~-120℃的超低温，二元复叠或三元复叠制冷系统部件多，控制复杂，故障率高。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种新型冷板温控装置，解决现有技术中二元复叠或三元复叠制冷制冷系统部件多、故障率高的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：一种新型冷板温控装置，包括载冷剂储液罐、载冷剂循环泵、冷板、换热器和低温制冷系统，所述换热器包括第一冷凝器和蒸发器；

载冷剂储液罐、载冷剂循环泵、冷板和第一冷凝器通过管路串联形成闭合回路；

低温制冷系统与蒸发器连接，在载冷剂储液罐内设置有加热器。

进一步的，低温制冷系统包括压缩机、油分离器、第二冷凝器、干燥过滤器、一级板式换热器、第一气液分离器、一级毛细管、二级板式换热器、第二气液分离器、二级毛细管、三级板式换热器、三级毛细管和制冷电磁阀；

所述一级板式换热器、二级板式换热器和三级板式换热器的结构相同，一级板式换热器具有进液口、出液口、进气口和出气口；在二级板式换热器和三级板式换热器上还设置有回气口；

第一气液分离器和第二气液分离器的结构相同，第一气液分离器具有气液进口、气分出气口和气分出液口；

压缩机、油分离器、第二冷凝器、干燥过滤器和一级板式换热器的进液口通过管路依次连接，一级板式换热器的出液口与第一气液分离器的气液进口通过管路连接，第一气液分离器的气分出液口、一级毛细管、二级板式换热器的进液口通过管路依次连接，第一气液分离器的气分出气口与二级板式换热器的进气口通过管路连接；

二级板式换热器的出液口与第二气液分离器的气液进口通过管路连接，第二气液分离器的气分出液口、二级毛细管、三级板式换热器的进液口通过管路依次连接，第二气液分离器的气分出气口与三级板式换热器的进气口通过管路连接；

三级板式换热器的出液口、三级毛细管、制冷电磁阀和蒸发器的进口通过管路依次连接，蒸发器的出口与三级板式换热器的回气口通过管路连接，三级板式换热器的出气口与二级板式换热器的回气口通过管路连接，二级板式换热器的出气口与一级板式换热器的进气口通过管路连接，一级板式换热器的出气口与压缩机的进气口连接。

进一步的，油分离器与压缩机之间连接有回油管。

进一步的，所述的一种新型冷板温控装置，还包括旁通电磁阀、膨胀容器和旁通毛细管，第二气液分离器的气分出气口、旁通电磁阀、膨胀容器、旁通毛细管以及压缩机的进气口通过管路依次连接。

进一步的，蒸发器的进口与油分离器之间连接有除霜管路，该除霜管路上设置有除霜电磁阀。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型主要由载冷剂储液罐、载冷剂循环泵、冷板、换热器和低温制冷系统组成，其中低温制冷系统利用三组板式换热器将温度降低到-130°左右，可以对冷板进行制冷降温，另外载冷剂储液罐、载冷剂循环泵、冷板和第一冷凝器通过管路串联形成闭合回路，对冷板进行加热，可以达到设定温度120℃，本实用新型采用单机自复叠技术，用一台压缩机，经过换热器的复叠，利用混合制冷剂的逐级分离技术，部件少，控制简单，故障率低；并且能够实现更低的温度，可以模拟外太空温度变化，达到高稳定度精确控温的目的，以满足特殊的航天航空冷板实验条件。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型一种新型冷板温控装置的结构示意图；

图2为低温制冷系统的结构示意图。

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。

以下结合实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

如图1和图2所示，本实用新型所提供的一种新型冷板温控装置的具体实施例1：

一种新型冷板温控装置，包括载冷剂储液罐1、载冷剂循环泵2、冷板3、换热器4和低温制冷系统，所述换热器4的一侧为第一冷凝器5，换热器4的另一侧为蒸发器6；载冷剂储液罐1、载冷剂循环泵2、冷板3和第一冷凝器5通过管路串联形成闭合回路；低温制冷系统与蒸发器6连接，在载冷剂储液罐1内设置有加热器7，且载冷剂储液罐1内盛装有硅油。

本实施例的冷板3处于真空环境中，当冷板3需要低温时，低温制冷系统正常运行，蒸发器6吸热，给换热器4制冷，制冷温度在-130°左右；硅油经过载冷剂循环泵2的泵送，在冷板3管道、第一冷凝器5、载冷剂储液罐1连续循环，硅油经过换热器4逐渐被降温直至降到-130℃上下，从而实现了给冷板3降温的效果；

当冷板3需要高温时，低温制冷系统停止工作，低温制冷系统不给换热器4制冷；此时加热器7通电，开始给载冷剂储罐里的硅油进行加热，被加热后的硅油经过载冷剂循环泵2的泵送，在冷板3管道、第一冷凝器5、载冷剂储液罐1连续循环，冷板3逐渐被加热，直至达到设定的温度120℃。当需要给冷板3制冷时，加热器7停止工作，低温制冷系统正常运行，周而复始。本装置一般用于航空航天的冷板3实验上，为了模拟外太空的温度变化。

本实施例的低温制冷系统能够制冷温度在-130°左右，具体的，该低温制冷系统包括压缩机8、油分离器9、第二冷凝器10、干燥过滤器11、一级板式换热器12、第一气液分离器13、一级毛细管14、二级板式换热器15、第二气液分离器16、二级毛细管17、三级板式换热器18、三级毛细管19和制冷电磁阀20；

所述一级板式换热器12、二级板式换热器15和三级板式换热器18的结构相同，一级板式换热器12具有进液口a、出液口b、进气口c和出气口d；在二级板式换热器15和三级板式换热器18上还设置有回气口e；

第一气液分离器13和第二气液分离器16的结构相同，第一气液分离器13具有气液进口f、气分出气口g和气分出液口h；

压缩机8、油分离器9、第二冷凝器10、干燥过滤器11和一级板式换热器12的进液口a通过管路依次连接，一级板式换热器12的出液口b与第一气液分离器13的气液进口f通过管路连接，第一气液分离器13的气分出液口h、一级毛细管14、二级板式换热器15的进液口a通过管路依次连接，第一气液分离器13的气分出气口g与二级板式换热器15的进气口c通过管路连接；

二级板式换热器15的出液口b与第二气液分离器16的气液进口f通过管路连接，第二气液分离器16的气分出液口h、二级毛细管17、三级板式换热器18的进液口a通过管路依次连接，第二气液分离器16的气分出气口g与三级板式换热器18的进气口c通过管路连接；

三级板式换热器18的出液口b、三级毛细管19、制冷电磁阀20和蒸发器6的进口通过管路依次连接，蒸发器6的出口与三级板式换热器18的回气口e通过管路连接，三级板式换热器18的出气口d与二级板式换热器15的回气口e通过管路连接，二级板式换热器15的出气口d与一级板式换热器12的进气口c通过管路连接，一级板式换热器12的出气口d与压缩机8的进气口连接。

油分离器9与压缩机8之间连接有回油管21。

该低温制冷系统的制冷流程如下：混合制冷剂经压缩机8进气口吸入，该混合制冷剂由组分1、组分2和组分3组成，并且组分1、组分2和组分3的沸点由高到低，混合制冷剂从压缩机8出气口排出时变成高温高压的气态，经油分离器9后，将混合制冷剂中的油分离出来，经过回油管21回到压缩机8，分离后的混合制冷剂经第二冷凝器10冷凝散热后，变为常温高压的混合制冷剂，在该过程组分1已被液化，其余均为气态，接着再经干燥过滤器11将微量水分及杂质滤掉。

然后混合制冷剂经过一级板式换热器12进入第一气液分离器13，组分1在第一气液分离器13底部经过一级毛细管14绝热膨胀后进入二级板式换热器15进行吸热，从而进行制冷，温度可达到-20℃；

另外气态的组分1从二级板式换热器15的出气口d回到一级板式换热器12，最终回到压缩机8的进气口，而组分2和组分3从第一气液分离器13上部进入二级板式换热器15，组分2被冷凝液化，组分3为气态。

组分2在底部经过二级毛细管17绝热膨胀后进入三级板式换热器18进行吸热，从而进行制冷，温度可达到-40℃；

另外组分2从三级板式换热器18，再回到二级板式换热器15、一级板式换热器12，最终回到压缩机8的进气口。

组分3从第二气液分离器16上部进入三级板式换热器18，其中组分3被冷凝液化，接着再经过三级毛细管19绝热膨胀后，再经过制冷电磁阀20进入蒸发器6蒸发吸热，从而进行制冷，温度可达到-130℃。

组分3从蒸发器6回到三级板式换热器18，再回到二级板式换热器15、一级板式换热器12，最终回到压缩机8的进气口。

本实用新型所提供的一种新型冷板温控装置的具体实施例2：

与具体实施例1的不同之处在于，所述的一种新型冷板温控装置，还包括旁通电磁阀22、膨胀容器23和旁通毛细管24，第二气液分离器16的气分出气口g、旁通电磁阀22、膨胀容器23、旁通毛细管24以及压缩机8的进气口通过管路依次连接。

本实用新型所提供的一种新型冷板温控装置的具体实施例3：

与具体实施例1的不同之处在于，蒸发器6的进口与油分离器9之间连接有除霜管路25，该除霜管路25上设置有除霜电磁阀26。

当蒸发器6需要除霜时，除霜电磁阀26得电打开，同时制冷电磁阀20失电关阀。高温高压的气态混合制冷剂进入蒸发器6，给蒸发器6化霜，当除霜温度达到设定值时，除霜电磁阀26失电关闭，除霜完成。

需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

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 (5)

1.一种新型冷板温控装置，其特征在于：包括载冷剂储液罐、载冷剂循环泵、冷板、换热器和低温制冷系统，所述换热器包括第一冷凝器和蒸发器；

载冷剂储液罐、载冷剂循环泵、冷板和第一冷凝器通过管路串联形成闭合回路；

低温制冷系统与蒸发器连接，在载冷剂储液罐内设置有加热器。

2.根据权利要求1所述的一种新型冷板温控装置，其特征在于：低温制冷系统包括压缩机、油分离器、第二冷凝器、干燥过滤器、一级板式换热器、第一气液分离器、一级毛细管、二级板式换热器、第二气液分离器、二级毛细管、三级板式换热器、三级毛细管和制冷电磁阀；

所述一级板式换热器、二级板式换热器和三级板式换热器的结构相同，一级板式换热器具有进液口、出液口、进气口和出气口；在二级板式换热器和三级板式换热器上还设置有回气口；

第一气液分离器和第二气液分离器的结构相同，第一气液分离器具有气液进口、气分出气口和气分出液口；

压缩机、油分离器、第二冷凝器、干燥过滤器和一级板式换热器的进液口通过管路依次连接，一级板式换热器的出液口与第一气液分离器的气液进口通过管路连接，第一气液分离器的气分出液口、一级毛细管、二级板式换热器的进液口通过管路依次连接，第一气液分离器的气分出气口与二级板式换热器的进气口通过管路连接；

二级板式换热器的出液口与第二气液分离器的气液进口通过管路连接，第二气液分离器的气分出液口、二级毛细管、三级板式换热器的进液口通过管路依次连接，第二气液分离器的气分出气口与三级板式换热器的进气口通过管路连接；

三级板式换热器的出液口、三级毛细管、制冷电磁阀和蒸发器的进口通过管路依次连接，蒸发器的出口与三级板式换热器的回气口通过管路连接，三级板式换热器的出气口与二级板式换热器的回气口通过管路连接，二级板式换热器的出气口与一级板式换热器的进气口通过管路连接，一级板式换热器的出气口与压缩机的进气口连接。

3.根据权利要求2所述的一种新型冷板温控装置，其特征在于：油分离器与压缩机之间连接有回油管。

4.根据权利要求3所述的一种新型冷板温控装置，其特征在于：还包括旁通电磁阀、膨胀容器和旁通毛细管，第二气液分离器的气分出气口、旁通电磁阀、膨胀容器、旁通毛细管以及压缩机的进气口通过管路依次连接。

5.根据权利要求3所述的一种新型冷板温控装置，其特征在于：蒸发器的进口与油分离器之间连接有除霜管路，该除霜管路上设置有除霜电磁阀。