一种自然复叠式超低温冷柜制造技术

本实用新型专利技术涉及一种自然复叠式超低温冷柜，其关键是压缩机通过管路与冷凝器及防露管这通，冷凝器的另一端通过一级气液分离器与一级逆流热交换器的内管相连，一级气液分离器的另一端通过一级节流毛细管与一级逆流热交换器的外管相连，一级逆流热交换器的另一端内管通过二级气液分离器，一路与二级逆流热交换器内管连接，另一路通过二级节流毛细管与二级逆流热交换器外管连通，二级逆流热交换器另一端的内、外管分别与三级逆流热交换器连通，三级逆流热交换器另一端的内管则通过干燥过滤器及三级毛细管与蒸发器连通，蒸发器的另一端与三级逆流热交换器的外管相连，平衡罐通过节流毛细管与压缩机低压通道相连。使制冷温度能有效地达到－８６℃低温温区。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种低温设备，特别是一种自然复叠式超低温冷柜。
技术介绍
超低温冷柜一般指制冷温度范围为-40℃--86℃甚至更低的冷柜。是医院、疾控中心、血站、高校及科研机构必须配备的基础设备。主要用于保存器官、组织、皮肤、红细胞、淋巴细胞、DNA、胚胎、骨髓、种子、花粉、标本等以及其它材料的低温试验等。已有的超低温冷柜的低温制取，主要有两级压缩制冷和双压缩机复叠制冷(又称外复叠)两种方法，两级压缩制冷制取低温制冷效率太低，应用较少，外复叠制冷制冷系数较高，经济性也较好，但其结构复杂，冷冻油容易进入毛细管，因其在低温下凝固而堵塞毛细管，影响系统的稳定性。自然复叠循环(又称内复叠循环)是一种新型的制冷方式，主要原理是采用多种不同沸点的混合工质，通过一个压缩机，经过多次气液分离、不同沸点的组份分级冷凝分级蒸发实现复叠，从而达到了制取低温的目的。与传统的外复叠制冷机相比，首先是结构简单，成本低廉，运行可靠；其次高沸点组元在较高温度形成液体经节流流回压缩机，从而避免其在低温下有固相析出，堵塞节流元件；第三，系统内的冷冻油经过多次气液分离，在较高温度下返回压缩机，可有效避免冷冻油进入低温系统堵塞节流元件或进入蒸发器影响传热效果；另外混合工质中的高沸点组元在较高温度节流返回低压通道，从而使回热效率提高，减少回热损失，保持了较高的效率。主要应用在天然气液化工程方面。此外，在中国申请的专利02269837.X中提供了一种单压缩机超低温冷柜的方案，可以获得-60℃的低温，但是由于结构和制冷剂的限制，很难达到-86℃或更低的温度。
技术实现思路
为了克服上述现有超低温冷柜的缺点和不足，本技术提供一种结构简单、成本低、性能可靠的单压缩机自然复叠式超低温冷柜。本技术是这样实现的由柜体、压缩机、冷凝器、气液分离器、节流元件、热交换器、过滤器、蒸发器及其连接管路和充注在上述制冷部件中的制冷剂构成。压缩机通过管路与冷凝器及防露管连通，冷凝器的另一端通过一级气液分离器与一级逆流热交换器的内管相连，一级气液分离器的另一端通过一级节流毛细管与一级逆流热交换器的外管相连，一级逆流热交换器的另一端内管通过二级气液分离器，一路与二级逆流热交换器内管连接，另一路通过二级节流毛细管与二级逆流热交换器外管连通，二级逆流热交换器另一端的内、外管分别与三级逆流热交换器连通，三级逆流热交换器另一端的内管则通过干燥过滤器及三级毛细管与蒸发器连通，蒸发器的另一端与三级逆流热交换器的外管相连，平衡罐通过节流毛细管与压缩机低压通道相连，一种混合制冷剂充注在整个制冷系统中。混合制冷剂经压缩机压缩变成高压混合气体，经过冷凝器、防露管后，一些高沸点的制冷剂冷凝成液体，经过一级气液分离器，其中中低沸点的混合气体进入一级逆流热交换器，冷凝后的高沸点制冷剂经一级节流毛细管后节流后进入一级逆流热交换器，蒸发换热后返回低压通道。中低沸点的混合气体在一级逆流热交换器换热，其中中沸点制冷剂冷凝后在二级气液分离器分离，经二级节流毛细管后节流后进入二级逆流热交换器，蒸发换热后返回低压通道，低沸点的工质进入二级逆流热交换器换热后进入三级逆流热交换器，与蒸发器出来的低压回流进一步热交换，冷凝后的液体经三级毛细管节流后进入蒸发器蒸发制冷。最后蒸发器出来的低沸点组份经过各级逆流热交换器汇同其它沸点的制冷剂返回压缩机，从而完成整个循环。本技术混合制冷剂由高沸点制冷剂、中沸点制冷剂、低沸点制冷剂组成，其中高沸点制冷剂由R600a、R134a、R142b、R290或者为该物质中的任两种、三种、或多种混合物组成；中沸点制冷剂由R23、R170、R508a、R508b或者为该物质中的任两种、三种、或多种混合物组成；低沸点制冷剂由R1150、R14或混合物组成。自然复叠系统的灌注压力通常比一般的冰箱和空调系统要高，本技术在低压端专门设置了一个调节压力的平衡罐，通过毛细管与压缩机回气管相连。在停机时，压力较高的中低沸点气体进入平衡罐，有效降低系统的平衡压力，开机时，浓度较高的高沸点工质首先参与循环，平衡罐的中低沸点工质通过毛细管逐步补充到系统，可有效减小启动后的一段时间内高压侧的压力。本技术设有两处气液分离装置，从压缩机带出来的液体冷冻油与冷凝后的高沸点制冷剂首先在一级气液分离器中分离，经节流装置返回压缩机，少量的雾状冷冻油通过热交换器并经过冷却形成液体同冷凝后的中沸点制冷剂在二级气液分离器中进一步分离并经节流装置返回压缩机，混合制冷剂中的冷冻油经过两次分离后，有效避免了冷冻油进入低温系统堵塞毛细管，使系统的制冷温度能有效地达到-86℃低温温区。附图说明图1为本技术制冷系统循环图。具体实施方式结合图1，由压缩机1、冷凝器2、气液分离器4、11、节流元件6、9、12、5，热交换器5、8、10，过滤器13、蒸发器11、平衡罐14及其连接管路和充注在上述制冷部件中的制冷剂构成了整个超低温制冷系统。混合制冷剂经压缩机(1)压缩变成高压混合气体，经过冷凝器(2)、防露管(3)后，高沸点的制冷剂冷凝成液体，经过一级气液分离器(4)，其中中低沸点的混合制冷剂进入一级逆流热交换器(5)内管，冷凝后的高沸点制冷剂经一级节流毛细管(6)节流后进入一级逆流热交换器外管，蒸发换热后返回低压通道。中低沸点的混合气体在一级逆流热交换器(5)换热，其中中沸点工质冷凝后在二级气液分离器(7)分离，经二级节流毛细管(9)后节流后进入二级逆流热交换器(8)外管，蒸发换热后返回低压通道，低沸点的制冷剂进入二级逆流热交换器(8)换热后进入三级逆流热交换器(10)，与蒸发器(11)出来的低压回流进一步热交换，冷凝后的液体经干燥过滤器(13)和三级毛细管(12)节流后进入蒸发器(11)蒸发制冷。最后蒸发器出来的低沸点组份经过各级逆流热交换器汇同其它沸点的制冷剂返回压缩机(1)，从而完成整个循环。平衡罐(14)通过节流毛细管(15)与压缩机(1)低压通道相连。混合制冷剂由分高沸点制冷剂、中沸点制冷剂、低沸点制冷剂组成，其中高沸点制冷剂由R600a、R134a、R142b、R290或者为该物质中的任两种、三种、或多种混合物组成；中沸点制冷剂由R23、R170、R508a、R508b或者为该物质中的任两种、三种、或多种混合物组成；低沸点制冷剂由R1150、R14或混合物组成。权利要求1.一种自然复叠式超低温冷柜，是由柜体、压缩机、冷凝器、气液分离器、节流元件、热交换器，过滤器、蒸发器及其连接管路和充注在上述制冷部件中的制冷剂构成，其特征在于压缩机(1)通过管路与冷凝器(2)及防露管(3)连通，冷凝器(2)的另一端通过一级气液分离器(4)与一级逆流热交换器(5)的内管相连，一级气液分离器(4)的另一端通过一级节流毛细管(6)与一级逆流热交换器(5)的外管相连，一级逆流热交换器(5)的另一端内管通过二级气液分离器(7)，一路与二级逆流热交换器(8)内管连接，另一路通过二级节流毛细管(9)与二级逆流热交换器(8)外管连通，二级逆流热交换器(8)另一端的内、外管分别与三级逆流热交换器(10)连通，三级逆流热交换器(10)另一端的内管则通过干燥过滤器(13)及三级毛细管(12)与蒸发器(11)连通，蒸发器(11)的另一端与三级逆流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自然复叠式超低温冷柜，是由柜体、压缩机、冷凝器、气液分离器、节流元件、热交换器，过滤器、蒸发器及其连接管路和充注在上述制冷部件中的制冷剂构成，其特征在于：压缩机（１）通过管路与冷凝器（２）及防露管（３）连通，冷凝器（２）的另一端通过一级气液分离器（４）与一级逆流热交换器（５）的内管相连，一级气液分离器（４）的另一端通过一级节流毛细管（６）与一级逆流热交换器（５）的外管相连，一级逆流热交换器（５）的另一端内管通过二级气液分离器（７），一路与二级逆流热交换器（８）内管连接，另一路通过二级节流毛细管（９）与二级逆流热交换器（８）外管连通，二级逆流热交换器（８）另一端的内、外管分别与三级逆流热交换器（１０）连通，三级逆流热交换器（１０）另一端的内管则通过干燥过滤器（１３）及三级毛细管（１２）与蒸发器（１１）连通，蒸发器（１１）的另一端与三级逆流热交换器（１０）的外管相连，平衡罐（１４）通过节流毛细管（１５）与压缩机（１）低压通道相连，一种混合制冷剂充注在整个制冷系统中。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何勤跃，潘富金，慎马龙，徐国平，洪国民，
申请(专利权)人：洪国民，
类型：实用新型
国别省市：33[中国|浙江]