智能液氮冷冻机及控制方法技术

本发明专利技术公开了一种智能液氮冷冻机，包括冷冻管和冷源控制箱，冷源控制箱包括冷源控制箱壳体、控制器和气液混合室，冷源控制箱壳体上设有用于检测气液混合室温度的温度传感器，控制器根据温度控制气液混合室的液氮和氮气输入量，气液混合室的出气管与内管外的冷源介质夹层相通连接。本发明专利技术还公开了一种智能液氮冷冻机的控制方法，进气电磁阀的开启时间S和进液电磁阀L的开启时间满足以下条件：Q={(T-t)×S+(t-T)×L}×D，其中，D为电磁阀内径，t为温度传感器的测量温度，T为气液混合室的设定温度，Q为气液混合室的冷气总量。本发明专利技术采用输入液氮和氮气并通过气液混合室得到相比液氮压力更高、分布更均匀的低温氮气，能提高冷冻效果和成品质量。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种智能液氮冷冻机，包括冷冻管和冷源控制箱，冷源控制箱包括冷源控制箱壳体、控制器和气液混合室，冷源控制箱壳体上设有用于检测气液混合室温度的温度传感器，控制器根据温度控制气液混合室的液氮和氮气输入量，气液混合室的出气管与内管外的冷源介质夹层相通连接。本专利技术还公开了一种智能液氮冷冻机的控制方法，进气电磁阀的开启时间S和进液电磁阀L的开启时间满足以下条件：Q={(T-t)×S+(t-T)×L}×D，其中，D为电磁阀内径，t为温度传感器的测量温度，T为气液混合室的设定温度，Q为气液混合室的冷气总量。本专利技术采用输入液氮和氮气并通过气液混合室得到相比液氮压力更高、分布更均匀的低温氮气，能提高冷冻效果和成品质量。【专利说明】
本专利技术涉及一种用于为管体或条形体提供急速冷冻环境的冷冻机，尤其涉及一种为胶管提供急速冷冻环境的。
技术介绍
工业生产中，某些情况下需要对管体或条形体提供急速冷冻环境，以使产品满足足够的强度要求，确保质量。比如，在高压胶管行业，长胶管编织与缠绕过程中出现的擀胶现象是一直困扰生产厂家的问题。为了提高高压胶管的质量，需要在高压胶管生产过程中，对胶管管胚进行急速冷冻，再进行钢丝缠绕和编制。目前，生产厂家通常采用压缩机制冷、干冰制冷等方式来对胶管管胚进行急速冷冻，以解决擀胶问题，这种方式存在冷冻温度不够低、冷冻速度不够快的问题，而且投资成本和运行成本都非常高，后续维护复杂，不利于环保。目前也有部分企业采用液氮冷冻机来对胶管管胚进行急速冷冻，比如专利号为“ZL 201320148072.1”、名称为“一种自动控温的高压胶管液氮冷冻装置”的技术专利，该装置包括液氮管道、控制系统和冷冻室，所述控制系统包括气动控制阀门、温度传感器、温度控制器、时间控制器；所述液氮管道通过所述气动控制阀门连接所述冷冻室；所述温度传感器连接所述温度控制器；所述温度控制器连接所述时间控制器；所述时间控制器连接所述气动控制阀门；所述温度传感器位于所述冷冻室内。该装置只用到液氮作为冷源，但液氮在冷冻室内的分布均匀性不好控制，所以存在冷冻温度均匀度不高的问题；而且由于液氮对胶管管坯表面的压力很小且不均匀，所以冷源介质对胶管的渗透力不足，降低了冷冻效果，降低了高压胶管的质量。另外，上述冷冻装置也没有对冷冻室的具体结构以及控制方法进行说明，难以实现最佳的冷冻效果。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种冷冻温度均匀度高、压力均匀的。本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的: 一种智能液氮冷冻机，包括冷冻管和冷源控制箱，所述冷冻管包括内管，所述内管的中心通孔用作胶管通道，所述内管的管壁上设有多个小孔，所述内管外为冷源介质夹层，所述冷源控制箱的冷源出管与所述冷源介质夹层相通连接；所述冷源控制箱包括冷源控制箱壳体以及安装于所述冷源控制箱壳体内的控制器和气液混合室，所述冷源控制箱壳体上设有氮气进气管、液氮进液管和用于检测所述气液混合室温度的温度传感器，所述氮气进气管的内端和所述液氮进液管的内端分别与所述气液混合室的入口连接，所述气液混合室的出气管为所述冷源控制箱的冷源出管，所述氮气进气管上安装有进气电磁阀，所述液氮进液管上安装有进液电磁阀，所述温度传感器的信号输出端与所述控制器的温度信号输入端连接，所述进气电磁阀的控制输入端和所述进液电磁阀的控制输入端分别与所述控制器的控制输出端连接。上述结构中，冷源控制箱用于控制输送到内管外的冷源介质夹层和内管内的氮气量和氮气温度，气液混合室用于将液氮和氮气进行混合，实现液氮的气化，从而确保气液混合室送出的为氮气(即使气液混合室送出极少量的液氮，在进入冷源介质夹层后也会气化为氮气)，根据液氮输入量的多少不同，最后送出氮气的温度会不同，所以通过对气液混合室内输入液氮量和输入氮气量的控制能够控制冷源控制箱送出的氮气温度和氮气量；控制器、温度传感器、进气电磁阀和进液电磁阀则形成一套自动控制系统，根据检测气液混合室的实时温度，通过进气电磁阀和进液电磁阀实现对气液混合室内输入液氮量和输入氮气量的自动控制。优选地，所述冷冻管还包括中管和外管，所述内管与所述中管之间为冷源介质层，所述中管与所述外管之间为真空层，所述外管的管壁上设有真空接口。真空层的设置能尽量减少冷源介质夹层内的冷量流失，以节约成本。为了防止在温度变化时拉裂焊缝，所述中管上间隔设有用于补偿热胀冷缩的波纹管。为了便于安 装控制器及其它部件，所述冷源控制箱壳体内设有隔板，所述隔板的一侧与所述冷源控制箱壳体的内壁形成低温腔，所述气液混合室位于所述低温腔内，所述低温腔内位于所述气液混合室外的空间内填充有橡塑海绵。控制器及其它内部部件安装于隔板的另一侧与冷源控制箱壳体的内壁形成的常温腔体内。进一步，所述冷源控制箱壳体上还设有分别与所述控制器对应连接的进气按钮、进液按钮、电源指示灯、进气电磁阀指示灯、进液电磁阀指示灯和液晶显示器。其中，进气按钮和进液按钮用于对进气电磁阀和进液电磁阀进行手动控制，其优先级别高于自动控制，其它指示灯和液晶显示器则用于显示对应的运行状态。作为优选，所述内管的管壁上的小孔满足以下条件:Δ t=(q/dX I) Xn, Δ tl= Δ t2=...= Δ tn 上式中，q为冷源介质夹层的氮气量，d为小孔直径，I为孔间距，η为圆周开孔数量，At为孔位温度分布值，At根据应用需求而定。这种设计使内管内的氮气分布更加均匀。一种智能液氮冷冻机的控制方法，所述进气电磁阀和所述进液电磁阀的开启时间满足以下条件:Q= {(T-t) XS+(t-T) XL} XD 上式中，D为进气电磁阀和进液电磁阀的内径，t为温度传感器的测量温度，T为气液混合室的设定温度，S为进气电磁阀的开启时间，L为进液电磁阀的开启时间，Q为气液混合室的冷气总量，其中，Q根据冷冻所需温度和设备结构确定，为已知数。本专利技术的有益效果在于: 本专利技术所述智能液氮冷冻机采用输入液氮和氮气两种不同温度的冷源介质，并通过气液混合室得到温度比一般氮气低但比液氮高的氮气，在满足零下一百多摄氏度的低温冷冻要求的前提下，采用相比液氮压力更高、分布更均匀的氮气与被冷冻物件如胶管管坯的表面接触，使被冷冻物件各部位表面温度均匀，其温度均匀度能达到正负3°C，同时氮气具有足够的渗透力，提高了冷冻效果和被冷冻物件成品质量；本专利技术所述控制方法能够根据气液混合室的温度自动控制进气电磁阀和进液电磁阀的开启时间，确保气液混合室送出的氮气温度和流量满足冷冻需求。本专利技术尤其适用于高压胶管的冷冻硬化，能有效解决编织和缠绕过程中出现的擀胶现象，同时不会对胶管产生任何副作用。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术所述智能液氮冷冻机的局剖主视结构示意图，图中下部的冷冻管为轴向剖视效果，上部的冷源控制箱为主视效果； 图2是本专利技术所述智能液氮冷冻机去掉温度传感器后的立体结构示意图； 图3是本专利技术所述智能液氮冷冻机去掉温度传感器后的主视结构示意图； 图4是本专利技术所述智能液氮冷冻机去掉温度传感器后的俯视结构示意图，图中示出了冷源控制箱的内部结构； 图5是本专利技术所述智能液氮冷冻机去掉温度传感器后的左视结构示意图。【具体实施方式】下 面结合附图对本专利技术作进一步说明: 如图1-图5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能液氮冷冻机，包括冷冻管和冷源控制箱，所述冷冻管包括内管，所述内管的中心通孔用作胶管通道，所述内管的管壁上设有多个小孔，所述内管外为冷源介质夹层，所述冷源控制箱的冷源出管与所述冷源介质夹层相通连接；其特征在于：所述冷源控制箱包括冷源控制箱壳体以及安装于所述冷源控制箱壳体内的控制器和气液混合室，所述冷源控制箱壳体上设有氮气进气管、液氮进液管和用于检测所述气液混合室温度的温度传感器，所述氮气进气管的内端和所述液氮进液管的内端分别与所述气液混合室的入口连接，所述气液混合室的出气管为所述冷源控制箱的冷源出管，所述氮气进气管上安装有进气电磁阀，所述液氮进液管上安装有进液电磁阀，所述温度传感器的信号输出端与所述控制器的温度信号输入端连接，所述进气电磁阀的控制输入端和所述进液电磁阀的控制输入端分别与所述控制器的控制输出端连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐文明，曾卓，
申请(专利权)人：成都盛杰低温设备有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51