专利名称：一种超低温制冷装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于制冷系统领域，涉及一种制冷装置，具体设计一种适用于温度在一 12crc —16crc的超低温制冷装置。
技术背景在现代制冷技术中，通过两级复叠制冷来实现-7crc -9(rc的低温。随着科技 发展-12crc -i6crc温度区域应用在低温冷冻、科研、航空、军工、生物、材料等 领域越来越广泛。而要达到这个温度区域则需要通过三级或三级以上的复叠制冷方 式，这种方式压缩机及控制部件较多，成本较高，同时低温系统中的压缩机油容易出 现凝固现象，堵塞节流元件，系统经常无法正常运行。还有一种构成采用多元混合工质分别冷凝节流制冷方式(专利号ZL03121465.7)该系统内部结构复杂，设计出不同的系统难度太大，难以实现真正 的被广泛使用；同时，制冷剂种类过多，占用资金大，配制过于烦琐。 发明内 容本实用新型提供了一种超低温制冷装置，该制冷系统采用双级复叠和自行复叠相 结合的结构，两级的制冷工质相互分离，高温级制冷回路采用传统制冷方式，低温级 制冷回路釆用混合制冷剂分级冷凝节流制冷方式，从而实现制冷在-120。C -16(TC 区域的超低温制冷效果。一种超低温制冷装置，包括高温级制冷回路、低温级制冷回路，高温级制冷回路 包括高温级压缩机、冷凝器、节流元件A和外循环蒸发冷凝器，低温级制冷回路包 括低温级压缩机、中间制冷包A、中间制冷包B、回流热交换器，节流元件B、油分 离器、蒸发器、毛细管、电磁阀和缓冲罐，还包括外循环蒸发冷凝器；所述节流元件 A和节流元件B相同，所述中间制冷包A和中间制冷包B相同。所述高温级制冷回路中，高温级压縮机、冷凝器、节流元件A和外循环蒸发冷 凝器顺次相连，节流元件A的输出连接到外循环蒸发冷凝器的输入接口 a，外循环蒸 发冷凝器的输出接口 b连接到高温级压缩机的输入端形成高温级制冷回路。所述低温级制冷回路中，低温级压缩机、油分离器、外循环蒸发冷凝器、中间制 冷包A、中间制冷包B、回流热交换器、节流元件B和蒸发器顺次相连。低温级压 缩机输入口连接中间制冷包A中内循环蒸发冷凝器A的接口 a和毛细管，毛细管与缓冲罐连接，低温级压缩机输出口连接油分离器的接口 a，油分离器接口 b连接低温 级压缩机回油口，油分离器接口 c与电磁阀和外循环蒸发冷凝器接口 c连接，电磁阀和缓冲罐相连。所述中间制冷包A中，气液分离器A的接口 a,节流元件C，内循环蒸发冷凝 器A的接口b顺序相连；气液分离器A的接口b，内循环蒸发冷凝器A的接口 d和 中间制冷包B中气液分离器B的接口 c顺序相连。内循环蒸发冷凝器A的接口 b与 中间制冷包B中的内循环蒸发冷凝器B的接口 d相连。所述的中间制冷包B,气液分离器B的接口 b，内循环蒸发冷凝器B的接口 d， 回流热交换器的接口d顺序相连。气液分离器B的接口a,节流元件D和内循环蒸 发冷凝器B的接口 b顺序相连。内蒸发冷凝器B的接口 b与回流热交换器的接口 a 相连。所述的回流热交换器的接口 c,节流元件B,蒸发器和回流热交换器的接口 b顺序相连。所述的一种超低温制冷装置，所述低温级制冷回路釆用多元工质分级冷凝节流制冷系统。所述的一种超低温制冷装置，所述高温级、低温级的润滑油制冷压缩机的压缩比小于12。本实用新型一种超低温制冷装置的优点在于1、 比三级或三级以上的复叠系统节约了压缩机及系统控制部件的生产成本，有 效的减低能耗，能够有效利用气液分离器来分离润滑油，以免润滑油进入低温系统造 成管路堵塞。2、 该制冷系统比多元混合工质分别冷凝节流制冷系统，少2个气液分离器、2 个内循环蒸发冷凝器、l个节流元件，便于设计人员了解熟悉攀握系统的原理，有效 节约设计成本，防止研制试验中造成的浪费。便于根据不同大小的负载设计不同大小 的制冷系统，有利于在-120t: 160X:温度领域的广泛应用。
图1是本实用新型一种超低温制冷装置的连接结构图。 l.高温级压缩机2.冷凝器 3.节流元件A 401.接口 a402.接口 b403.接口 c 5.回流热交换器501.接口 a 502.接口b504.接口 d6.低温级压缩机 601输入口4.外循环蒸发冷凝器 404.接口 d 503.接口 c 602回油口603输出口 7.油分离器 701接口 a 702接口b703接口c 8.中间制冷包A81.内循环蒸发冷凝器A 811.接口 a812.接口b 813.接口c 814.接口d 82.气液分离器A821.接口 a 822.接口 b 823.接口 c 83.节流元件9.中间制冷包B 91.内循环蒸发冷凝器B911.接口 a 912.接口 b913.接口c 914.接口d 92.气液分离器 921接口 a922.接口b923.接口c 93.节流元件D IO.缓冲罐13.电磁阀 14.毛细管具体实施方式
以下结合附图与具体实施方式
对本实用新型作进一步详细描述 一种超低温制冷装置，包括高温级制冷回路、低温级制冷回路、毛细管14、电 磁阀13和缓冲罐10，高温级制冷回路包括高温级压缩机1、冷凝器2、节流元件 A3和外循环蒸发冷凝器4，低温级制冷回路包括低温级压缩机6、中间制冷包A8、 中间制冷包B9、回流热交换器5，节流元件Bl 1、蒸发器12、油分离器7和外循 环蒸发冷凝器4;所述节流元件A3和节流元件B11相同，所述中间制冷包A8和中 间制冷包B9相同。所述高温级制冷回路中，釆取管路连接的方式，高温级压缩机l、冷凝器2、节 流元件A3和外循环蒸发冷凝器4顺次相连，节流元件A3的输出连接到外循环蒸发 冷凝器4的输入接口 a401，外循环蒸发冷凝器4的输出接口 b402连接到高温级压 缩机1的输入端形成高温级制冷回路，外循环蒸发冷凝器的接口 C403连接油分离 器7的接口 c703，外蒸发冷凝器的接口 d404连接气液分离器A82的接口 c823.所述低温级制冷回路中，采取管路连接的方式，低温级压缩机6、油分离器7、 外循环蒸发冷凝器4、中间制冷包A8、中间制冷包B9、回流热交换器5、节流元件 Bll和蒸发器12顺次相连。低温级压缩机6输入口 601连接中间制冷包A8中内 循环蒸发冷凝器A81的接口 a811和毛细管14，毛细管14与缓冲罐IO连接，低 温级压缩机6的输出口 603连接油分离器7的接口 a701 ，油分离器7接口 b702 连接低温级压缩机6的回油口 602，油分离器接口 c703与电磁阀13和外循环蒸发 冷凝器4接口 c403连接，电磁阀13和缓冲罐10相连。所述中间制冷包A8中，气液分离器A82的接口 a821与节流元件C83相连， 内循环蒸发冷凝器A81的接口 b812与节流元件c83相连，气液分离器A82的接口 b822与内循环蒸发冷凝器A81的接口 d814相连，内循环蒸发冷凝器A81的接口b812与中间制冷包B9中的内循环蒸发冷凝器B91的接口 a911相连，内循环蒸发 冷凝器A81的接口 c813与中间制冷包B9的气液分离器B92的接口 c923相连， 内循环蒸发冷凝器A81的接口 a811与低温压缩机6接口 601相连。所述的中间制冷包B9，气液分离器B92的接口 b922与内循环蒸发冷凝器B91 的接口 d914相连，回流热交换器5的接口 d504与内循环蒸发冷凝器B91的接口 C913相连，气液分离器B92的接口 a921与节流元件D93相连，内循环蒸发冷凝 器B91的接口 b912与节流元件D93相连。内蒸发冷凝器B91的接口 b912与回 流热交换器5的接口 a501相连。所述的回流热交换器5的接口 c503与节流元件Bll相连，蒸发器12和回流 热交换器5的接口 b502相连，节流元件Bl 1与蒸发器12相连。高温制冷系统首先启动，通过采用单一制冷剂普通制冷方式，使外循环蒸发冷凝 器4温度达到一35。C左右。高温级压缩机1输出的制冷剂为气态进入冷凝器2后冷 凝剂为液态高压,经过节流元件A3节流后通过接口 a401进入外循环蒸发冷凝器4， 此时制冷剂从液态蒸发为气液混合状态并从接口 b402回到高温级压缩机1。低温制冷系统采用混合制冷剂分级冷凝技术，制冷剂为气态充入，以利于启动及 掌握添加的总量。启动低温制冷系统，低温级压缩机6从输出口 603排出在10 15BAR之间的高温高压的气态制冷剂，经过油分离器7时由于油分离器7的分离作 用将润滑油等物质从制冷剂中分离回低温压缩机6的回油口 602，经过分离后得制 冷剂以气态通过接口 c403进入外循环蒸发冷凝器4并在一35。C的环境中进行冷凝。 冷凝后的气液混合物通过接口 d404进入中间制冷包A8的气液分离器A82中，被 冷凝出来的制冷剂从气液分离器A82流经节流元件C83进入内循环蒸发冷凝器A81 的接口 b812进行蒸发制冷，蒸发温度在-65。C左右；而未被冷凝的气体通过气液 分离器A82从内循环蒸发冷凝器A81的接口 d814进入内循环蒸发冷凝器A81并 在一65。C环境下进行冷凝，这样冷凝剂中沸点在一65t:以下的成分就会被蒸发。冷 凝后的制冷剂从内循环蒸发冷凝器A81的接口 d813进入中间制冷包B9的气液分 离器B92，被冷凝分离出来的润滑油及部分制冷剂通过气液分离器B92后流经节流 元件D93进入内循环蒸发冷凝器B91的接口 b912再次进行蒸发制冷,蒸发温度在 -100。C左右,而未被冷凝的气体通过气液分离器B92从内循环蒸发冷凝器B91的接 口 d914进入内循环蒸发冷凝器B9并在-100。C环境下进行冷凝，这样冷凝剂中沸点 在一100。C以下的成分就会被蒸发;被冷凝后的制冷剂从内循环蒸发冷凝器B91的接 口 c913流出，并从回流热交换器5的接口 d504进入回流热交换器5与蒸发器12输出的回流为-12(TC的气流发生热交换；即冷凝剂中沸点在一 12(TC以下的成分就 会被蒸发，冷凝剂从回流热交换器5的接口 c503输出，通过节流元件Bl 1进入蒸发 器12进行蒸发制冷到-15(TC，则冷凝剂中沸点在一 15(TC以下的成分就会被蒸发。 蒸发制冷后的温度约一 12CTC的制冷剂从蒸发器12的出口进入回流热交换器5的接 口 502进行热交换，再从回流热交换器5的低压出口接口 a501进入中间制冷包B9 中的内循环蒸发冷凝器B91的接口 b912，内循环蒸发冷凝器B91的接口 a911与 中间制冷包A8中的内循环蒸发冷凝器A81的接口 b812相连，内循环蒸发冷凝器 A81的接口 a811与低温级压缩机的输入口 601相连完成整个循环。其中气液分离器A82和气液分离器B92也相当于油分离器的作用，有效防止润 滑油进入低温系统，发生凝固堵塞管路。设计适当的缓冲罐io的大小来实现静态充 灌压力以低于冷凝剂在当时的冷凝压力。
权利要求1、一种超低温制冷装置，包括高温级制冷回路、低温级制冷回路；高温级制冷回路包括高温级压缩机、冷凝器、节流元件A和外循环蒸发冷凝器，低温级制冷回路包括低温级压缩机、毛细管、电磁阀、油分离器和缓冲罐、中间制冷包A、中间制冷包B、节流元件B和蒸发器，其特征在于，高温级制冷回路和低温级制冷回路由外循环蒸发冷凝器所连接，节流元件A的输出连接到外循环蒸发冷凝器的输入接口a，外循环蒸发冷凝器的输出接口b连接到高温级压缩机的输入端形成高温级制冷回路，油分离器接口c与电磁阀和外循环蒸发冷凝器接口c连接；所述高温级制冷回路中，高温级压缩机、冷凝器、节流元件A和外循环蒸发冷凝器顺次相连，节流元件A的输出连接到外循环蒸发冷凝器的输入接口a，外循环蒸发冷凝器的输出接口b连接到高温级压缩机的输入端形成高温级制冷回路；所述低温级制冷回路中，低温级压缩机、油分离器、外循环蒸发冷凝器、中间制冷包A、中间制冷包B、回流热交换器、节流元件B和蒸发器顺次相连，低温级压缩机输入口连接中间制冷包A中内循环蒸发冷凝器A的接口a和毛细管，毛细管与缓冲罐连接，低温级压缩机输出口连接油分离器的接口a，油分离器接口b连接低温级压缩机回油口，油分离器接口c与电磁阀和外循环蒸发冷凝器接口c连接，电磁阀和缓冲罐相连；外循环蒸发冷凝器接口d与中间制冷包A中气液分离器A的接口c相连接。
2、 根据权利要求1所述的一种超低温制冷装置，其特征在于节流元件A和节流元 件B相同，包括干燥过滤器和节流阀。
3、 根据权利要求1所述的一种超低温制冷装置，其特4正在于中间制冷包A和中间 制冷包B相同，包括内循环蒸发冷凝器，气液分离器，节流元件。
4、 根据权利要求1所述的一种超低温制冷装置，其特征在于高温级的蒸发器与低 温级的冷凝器相结合，组合成外循环蒸发冷凝器，进行热交换，两级的制冷工质相互分离。
5、 根据权利要求1所述的一种超低温制冷装置，其特征在于，所述低温级制冷回 路采用多元工质分级冷凝节流制冷系统。
6、 根据权利要求1所述的一种超低温制冷装置，其特征在于，所述高温级、低温 级的润滑油制冷压缩机的压缩比小于12。
专利摘要本实用新型公开了一种超低温制冷装置，包括高温级和低温级两套独立的制冷单元，通过高温级的蒸发器与低温级的冷凝器相连。高温级采用单一制冷剂普通制冷方式，低温级采用多种混合工质自行分级冷凝节流制冷系统，适用于-120℃～-160℃温度区域的科研、航空、军工、生物、材料等冷冻领域。
文档编号F25B7/00GK201104043SQ200720173288
公开日2008年8月20日 申请日期2007年9月21日 优先权日2007年9月21日
发明者龙志刚 申请人:龙志刚