專(zhuān)利名稱(chēng)：液氮輸送自動(dòng)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種實(shí)驗(yàn)設(shè)備，尤其涉及一種可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)溫控的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。
背景技術(shù)：
由于現(xiàn)代工程、材料、醫(yī)藥和生物等實(shí)驗(yàn)研究領(lǐng)域的大量工作必須在低溫或變溫 過(guò)程中進(jìn)行，因此液氮作為一種很好的制冷物質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于這些領(lǐng)域。液氮的溫度
是-i96t:，儲(chǔ)存在密閉容器中，當(dāng)液氮蒸發(fā)汽化時(shí)，吸收大量的熱，使周?chē)h(huán)境溫度降低。由
于各個(gè)領(lǐng)域所需的工作溫度不同，為滿(mǎn)足不同工作環(huán)境的低溫或變溫要求，需要控制儲(chǔ)存 在密閉容器中的液氮的蒸發(fā)、汽化及排放量。 —般情況下，利用液氮滿(mǎn)足工作環(huán)境的低溫或變溫要求是通過(guò)在貯存液氮的杜 瓦瓶上安裝一個(gè)氣泵使液氮增壓，增壓后的液氮經(jīng)液氮輸送管輸送至工作室，從而使工作 室達(dá)到工作環(huán)境的低溫要求，當(dāng)工作室溫度降速過(guò)快或過(guò)慢時(shí)，則手動(dòng)調(diào)節(jié)氣泵的開(kāi)閉時(shí) 間。
這種液氮輸送方式可以使工作室很快地降溫，但還存在下列問(wèn)題 (1)液氮的流量得不到有效控制，工作室的冷卻速度不均勻，即工作室溫度控制精
度不夠。
(2)氣泵工作時(shí)噪音很大，影響工作環(huán)境。 因此，現(xiàn)有的利用液氮致冷的低溫或變溫技術(shù)不能滿(mǎn)足使用容器的高精度控溫要 求。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種液氮輸送自動(dòng)控制裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度溫度控 制，為高精度要求的低溫、變溫領(lǐng)域提供技術(shù)保障。 本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思為在現(xiàn)有的液氮儲(chǔ)存容器密封蓋板上集成一套液氮輸送 控制系統(tǒng)，通過(guò)溫度控制系統(tǒng)將工作室的溫度信號(hào)傳送給液氮輸送控制系統(tǒng)，從而進(jìn)一步 控制輸送至工作室的液氮量，實(shí)現(xiàn)液氮輸送的自動(dòng)化、高精度控制。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種液氮輸送自動(dòng)控制裝置，包括一壓力 容器、一與所述壓力容器連接的密封蓋板，以及一設(shè)于所述壓力容器與密封蓋板間的密封 圈，其特征在于還包括 —液氮輸送控制系統(tǒng)，集成于所述密封蓋板上； —溫度控制系統(tǒng)，與所述液氮輸送控制系統(tǒng)連接，將控制信號(hào)傳送給液氮輸送控 制系統(tǒng)； —電加熱體，設(shè)于所述壓力容器底部，與所述液氮輸送控制系統(tǒng)連接。電加熱體的
功率由壓力容器的容積和工作狀況決定。
優(yōu)選地，所述液氮輸送控制系統(tǒng)包括 —液氮輸出導(dǎo)管，穿透密封蓋板，一端位于所述壓力容器底部，另一端伸至所述壓力容器外； —電磁閥，與液氮輸出導(dǎo)管位于壓力容器外的一端連接，并與所述溫度控制系統(tǒng) 電連接，接收溫度控制系統(tǒng)的溫度控制信號(hào)，調(diào)節(jié)電磁閥的打開(kāi)和閉合，從而用于控制液氮 輸出的通、斷，當(dāng)工作室的降溫速度過(guò)快或溫度低于溫度控制系統(tǒng)的設(shè)定值時(shí)，溫度控制系 統(tǒng)發(fā)出停止溫度降低信號(hào)并傳輸至電磁閥，電磁閥關(guān)閉，液氮不再輸入工作室；反之，當(dāng)工 作室溫度高于溫度控制系統(tǒng)的設(shè)定值時(shí)，溫度控制系統(tǒng)不發(fā)出信號(hào)，電磁閥處于開(kāi)啟狀態(tài)， 液氮自動(dòng)輸入工作室； —液氮輸出控制管，與所述電磁閥連接； —壓力表，通過(guò)一通管設(shè)于所述密封蓋板上，通管穿透密封蓋板與壓力容器內(nèi)部 連通，用于指示壓力容器的內(nèi)部壓力。 —電源控制器，設(shè)于所述密封蓋板上，與所述電加熱體連接； 優(yōu)選地，所述液氮輸送控制系統(tǒng)還包括一安全閥，設(shè)于所述密封蓋板上，當(dāng)壓力容 器內(nèi)壓超標(biāo)時(shí)，其會(huì)發(fā)生破裂從而釋放壓力。安全閥與壓力容器的承載壓力水平應(yīng)對(duì)應(yīng)。 優(yōu)選地，所述電源控制器包括 —壓力傳感器，與所述壓力表連接，用于檢測(cè)壓力表內(nèi)的壓力信號(hào)，并將該壓力信 號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)； —電壓比較器，與所述壓力傳感器連接，接收傳輸自壓力傳感器的電信號(hào)，并將該 電信號(hào)與設(shè)定的基準(zhǔn)電信號(hào)進(jìn)行比較； —繼電器，與所述電壓比較器和電加熱體連接，接收經(jīng)過(guò)電壓比較器比較的信號(hào)， 斷開(kāi)或閉合與電加熱體的連接電路； —電源，與所述壓力傳感器、電壓比較器和電加熱體連接，為其提供電源輸出。 當(dāng)該液氮輸送自動(dòng)控制裝置工作時(shí)，設(shè)定一高壓觸點(diǎn)值以保證壓力容器的安全壓 力，控制液氮輸送的最大流量，同時(shí)設(shè)定一低壓觸點(diǎn)以保證輸送啟動(dòng)壓力以及液氮輸送流 量的穩(wěn)定性。與壓力表連接的電源控制器內(nèi)的壓力傳感器可以測(cè)得裝置內(nèi)的實(shí)時(shí)壓力值， 并將該壓力值轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后傳輸給電源控制器內(nèi)的電壓比較器。電壓比較器將接收傳輸 自壓力傳感器的電信號(hào)，并與之前設(shè)定的高壓觸點(diǎn)值和低壓觸點(diǎn)值所對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)電壓信號(hào) 進(jìn)行比較，當(dāng)電信號(hào)大于高壓觸點(diǎn)值所對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)電壓時(shí)，繼電器斷開(kāi)電源控制器與電加 熱體的連接電路，電加熱體不再進(jìn)行加熱；當(dāng)電信號(hào)小于低壓觸點(diǎn)值所對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)電壓時(shí)， 繼電器接通電源控制器與電加熱體的連接電路，電加熱體開(kāi)始加熱。 優(yōu)選地，所述液氮輸送自動(dòng)控制裝置還包括一瓶塞，與所述密封蓋板的下表面粘
連，設(shè)于所述壓力容器內(nèi)。該瓶塞可起到隔熱作用，能夠降低液氮的損耗。 優(yōu)選地，所述壓力容器為設(shè)壓強(qiáng)度大于3kg/cm2的壓力容器。本實(shí)用新型對(duì)壓力容
器的內(nèi)壓要求較高，因?yàn)楦叩哪蛪簭?qiáng)不僅具有較大的安全性，而且具有較大范圍的調(diào)控性。 本實(shí)用新型通過(guò)控制電磁閥的開(kāi)、閉，以及電源控制器對(duì)電加熱體加熱狀態(tài)的控
制這雙重控制，有效的提高了溫度控制精度，可實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)研究領(lǐng)域內(nèi)高精度的低溫或變溫控制。

圖1為本實(shí)用新型液氮輸送自動(dòng)控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。[0031] 圖2為本實(shí)用新型液氮輸送自動(dòng)控制裝置電源控制器的示意圖。
具體實(shí)施方式
將本實(shí)用新型液氮輸送自動(dòng)控制裝置運(yùn)用于形狀記憶合金實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。 如圖l和圖2所示，壓力容器選用容積100L、耐壓大于等于3kg/cn^的的杜瓦瓶l， 密封蓋板2根據(jù)杜瓦瓶1的口徑選用直徑約200mm、厚度約10mm的不銹鋼板，密封蓋板2的 下表面粘結(jié)有大約厚60mm的塑泡瓶塞ll，密封蓋板2下表面還有一圈經(jīng)磨光處理的U行 密封槽，杜瓦瓶1和密封蓋板2兩者之間通過(guò)密封圈3由螺栓扣連接。將密封蓋板2卸開(kāi) 即可進(jìn)行填充液氮的操作。液氮輸送控制系統(tǒng)集成于密封蓋板2上，包括有不銹鋼液氮輸 出導(dǎo)管4，與液氮輸出導(dǎo)管4上端連接的控制液氮輸出通、斷的電磁閥5，與電磁閥5連接的 四氟乙烯液氮輸出控制管6，穿透密封蓋板2的不銹鋼通管14，與不銹鋼通管14連接的壓 力表7，與壓力表7連接的電源控制器8，以及設(shè)于密封蓋板2上的安全閥10。功率為200W 的電加熱板9設(shè)于杜瓦瓶?jī)?nèi)，通過(guò)電源輸出線(xiàn)與電源控制器8連接。電磁閥5與溫度控制 系統(tǒng)12連接。電源控制器8包括與壓力表7連接的壓力傳感器81，與壓力傳感器81連接 的電壓比較器82，與電壓比較器82連接的繼電器83，以及為這些部件提供電源輸出的電源 84。 工作時(shí)，在杜瓦瓶1內(nèi)部裝上液氮，蓋上密封蓋板2。設(shè)定高壓觸點(diǎn)值為3個(gè)大氣 壓，低壓觸點(diǎn)值為l個(gè)大氣壓。杜瓦瓶l內(nèi)液氮的汽化立即會(huì)在其上部形成一定的內(nèi)壓，但 這個(gè)內(nèi)壓低于1個(gè)大氣壓不足以形成有效的液氮輸送。此時(shí)壓力傳感器81測(cè)得的壓力小 于1個(gè)大氣壓，壓力傳感器81將該壓力值轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后，傳輸給與壓力傳感器81連接的 電壓比較器82，電壓比較器82將該電信號(hào)與1個(gè)大氣壓對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)電信號(hào)85做比較，發(fā) 現(xiàn)實(shí)時(shí)電信號(hào)小于該基準(zhǔn)電信號(hào)85，于是將信號(hào)傳給繼電器83，繼電器83接到信號(hào)后接通 電源控制器8與電加熱板9連接的電路，電加熱板9開(kāi)始加熱，杜瓦瓶1內(nèi)液氮汽化致杜瓦 瓶1上部氣室的內(nèi)壓上升，對(duì)液面形成壓力，此時(shí)電磁閥5處于打開(kāi)狀態(tài)，液氮即可通過(guò)液 氮輸出導(dǎo)管4和液氮輸出控制管6輸送到工作室13的相關(guān)部件。 當(dāng)杜瓦瓶1內(nèi)部氣室壓力上升到高壓觸點(diǎn)3個(gè)大氣壓時(shí)，電壓比較器82接收傳輸 自壓力傳感器81的實(shí)時(shí)電信號(hào)，并與3個(gè)大氣壓對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)電信號(hào)85做比較，發(fā)現(xiàn)實(shí)時(shí)電 信號(hào)大于該基準(zhǔn)電信號(hào)85，于是將信號(hào)傳給繼電器83，繼電器83接到信號(hào)后斷開(kāi)電源控制 器8與電加熱板9連接的電路，電加熱板9停止加熱。這樣杜瓦瓶1內(nèi)部氣室一直維持一 定的壓力，保證了液氮不斷輸出的降溫需求。當(dāng)上述部件出現(xiàn)故障，無(wú)法保證杜瓦瓶l內(nèi)的 壓力維持在安全值，致使內(nèi)壓超過(guò)了杜瓦瓶1所可以耐受的壓力時(shí)，安全閥10破裂，將內(nèi)壓 卸掉。 當(dāng)工作室的降溫速度高于5°C /min或溫度低于_50°C時(shí)，溫度控制系統(tǒng)12發(fā)出停 止降溫信號(hào)，電磁閥5接到信號(hào)后自動(dòng)關(guān)閉，液氮不再輸入工作室13。 本實(shí)用新型中的各控制部件均安裝在蓋板上，整個(gè)液氮輸出自動(dòng)控制裝置結(jié)構(gòu)小 巧、緊湊，操作十分便捷，并且有效的提高了溫度控制精度，可實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)研究領(lǐng)域內(nèi)高精度 的低溫或變溫控制。 本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用來(lái)說(shuō)明本實(shí)用新 型，而并非用作為對(duì)本實(shí)用新型的限定，只要在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對(duì)以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落在本實(shí)用新型的權(quán)利要求書(shū)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種液氮輸送自動(dòng)控制裝置，包括一壓力容器、一與所述壓力容器連接的密封蓋板，以及一設(shè)于所述壓力容器與密封蓋板間的密封圈，其特征在于還包括一液氮輸送控制系統(tǒng)，集成于所述密封蓋板上；一溫度控制系統(tǒng)，與所述液氮輸送控制系統(tǒng)連接，將控制信號(hào)傳送給液氮輸送控制系統(tǒng)；一電加熱體，設(shè)于所述壓力容器底部，與所述液氮輸送控制系統(tǒng)連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的液氮輸送自動(dòng)控制裝置，其特征在于，所述液氮輸送控制系統(tǒng) 包括一液氮輸出導(dǎo)管，穿透密封蓋板，一端位于所述壓力容器底部，另一端伸至所述壓力容 器外；一電磁閥，與所述液氮輸出導(dǎo)管位于壓力容器外的一端連接，并與所述溫度控制系統(tǒng) 電連接，接收溫度控制系統(tǒng)的溫度控制信號(hào)，調(diào)節(jié)電磁閥的打開(kāi)和閉合； 一液氮輸出控制管，與所述電磁閥連接；一壓力表，通過(guò)一通管設(shè)于所述密封蓋板上，通管穿透密封蓋板與壓力容器內(nèi)部連通；一電源控制器，設(shè)于所述密封蓋板上，與所述電加熱體和壓力表連接。
3. 如權(quán)利要求2所述的液氮輸送自動(dòng)控制裝置，其特征在于，所述液氮輸送控制系統(tǒng) 還包括一安全閥，設(shè)于所述密封蓋板上。
4. 如權(quán)利要求3所述的液氮輸送自動(dòng)控制裝置，其特征在于，所述電源控制器包括 一壓力傳感器，與所述壓力表連接，用于檢測(cè)壓力表內(nèi)的壓力信號(hào)，并將該壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；一電壓比較器，與所述壓力傳感器連接，接收傳輸自壓力傳感器的電信號(hào)，并將該電信 號(hào)與設(shè)定的基準(zhǔn)電信號(hào)進(jìn)行比較；一繼電器，與所述電壓比較器和電加熱體連接，接收經(jīng)過(guò)電壓比較器比較的信號(hào)，斷開(kāi) 或閉合與電加熱體的連接電路；一電源，與所述壓力傳感器、電壓比較器和電加熱體連接，為其提供電源輸出。
5. 如權(quán)利要求4所述的液氮輸送自動(dòng)控制裝置，其特征在于，所述液氮輸送自動(dòng)控制 裝置還包括一瓶塞，與所述密封蓋板的下表面粘連，設(shè)于所述壓力容器內(nèi)。
6. 如權(quán)利要求5所述的液氮輸送自動(dòng)控制裝置，其特征在于，所述壓力容器為設(shè)壓強(qiáng) 度大于3kg/cm2的壓力容器。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種液氮輸送自動(dòng)控制裝置，包括壓力容器、與壓力容器連接的密封蓋板，以及設(shè)于壓力容器與密封蓋板間的密封圈，還包括集成于密封蓋板上的液氮輸送控制系統(tǒng)，與液氮輸送控制系統(tǒng)連接的溫度控制系統(tǒng)，還有設(shè)于壓力容器底部的、與液氮輸送控制系統(tǒng)連接的電加熱體。本實(shí)用新型可以根據(jù)溫度控制系統(tǒng)的指令調(diào)節(jié)液氮的輸送量，同時(shí)還能夠通過(guò)控制電加熱體的工作狀態(tài)將該裝置壓力容器內(nèi)的壓力位置在一個(gè)恒定的范圍區(qū)間，從而通過(guò)控制液氮的輸送而有效的提高了溫度的控制精度。
文檔編號(hào)F17C7/04GK201547487SQ20092021105
公開(kāi)日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2009年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月21日
發(fā)明者姚麗姜 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司