专利名称：液氮输送自动控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种实验设备，尤其涉及一种可以实现自动温控的实验设备。
背景技术：
由于现代工程、材料、医药和生物等实验研究领域的大量工作必须在低温或变温 过程中进行，因此液氮作为一种很好的制冷物质，被广泛应用于这些领域。液氮的温度
是-i96t:，储存在密闭容器中，当液氮蒸发汽化时，吸收大量的热，使周围环境温度降低。由
于各个领域所需的工作温度不同，为满足不同工作环境的低温或变温要求，需要控制储存 在密闭容器中的液氮的蒸发、汽化及排放量。 —般情况下，利用液氮满足工作环境的低温或变温要求是通过在贮存液氮的杜 瓦瓶上安装一个气泵使液氮增压，增压后的液氮经液氮输送管输送至工作室，从而使工作 室达到工作环境的低温要求，当工作室温度降速过快或过慢时，则手动调节气泵的开闭时 间。
这种液氮输送方式可以使工作室很快地降温，但还存在下列问题 (1)液氮的流量得不到有效控制，工作室的冷却速度不均匀，即工作室温度控制精
度不够。
(2)气泵工作时噪音很大，影响工作环境。 因此，现有的利用液氮致冷的低温或变温技术不能满足使用容器的高精度控温要 求。
发明内容本实用新型的目的是提供一种液氮输送自动控制装置，能够实现高精度温度控 制，为高精度要求的低温、变温领域提供技术保障。 本实用新型的技术构思为在现有的液氮储存容器密封盖板上集成一套液氮输送 控制系统，通过温度控制系统将工作室的温度信号传送给液氮输送控制系统，从而进一步 控制输送至工作室的液氮量，实现液氮输送的自动化、高精度控制。 为了实现上述目的，本实用新型提供了一种液氮输送自动控制装置，包括一压力 容器、一与所述压力容器连接的密封盖板，以及一设于所述压力容器与密封盖板间的密封 圈，其特征在于还包括 —液氮输送控制系统，集成于所述密封盖板上； —温度控制系统，与所述液氮输送控制系统连接，将控制信号传送给液氮输送控 制系统； —电加热体，设于所述压力容器底部，与所述液氮输送控制系统连接。电加热体的
功率由压力容器的容积和工作状况决定。
优选地，所述液氮输送控制系统包括 —液氮输出导管，穿透密封盖板，一端位于所述压力容器底部，另一端伸至所述压力容器外； —电磁阀，与液氮输出导管位于压力容器外的一端连接，并与所述温度控制系统 电连接，接收温度控制系统的温度控制信号，调节电磁阀的打开和闭合，从而用于控制液氮 输出的通、断，当工作室的降温速度过快或温度低于温度控制系统的设定值时，温度控制系 统发出停止温度降低信号并传输至电磁阀，电磁阀关闭，液氮不再输入工作室；反之，当工 作室温度高于温度控制系统的设定值时，温度控制系统不发出信号，电磁阀处于开启状态， 液氮自动输入工作室； —液氮输出控制管，与所述电磁阀连接； —压力表，通过一通管设于所述密封盖板上，通管穿透密封盖板与压力容器内部 连通，用于指示压力容器的内部压力。 —电源控制器，设于所述密封盖板上，与所述电加热体连接； 优选地，所述液氮输送控制系统还包括一安全阀，设于所述密封盖板上，当压力容 器内压超标时，其会发生破裂从而释放压力。安全阀与压力容器的承载压力水平应对应。 优选地，所述电源控制器包括 —压力传感器，与所述压力表连接，用于检测压力表内的压力信号，并将该压力信 号转换成电信号； —电压比较器，与所述压力传感器连接，接收传输自压力传感器的电信号，并将该 电信号与设定的基准电信号进行比较； —继电器，与所述电压比较器和电加热体连接，接收经过电压比较器比较的信号， 断开或闭合与电加热体的连接电路； —电源，与所述压力传感器、电压比较器和电加热体连接，为其提供电源输出。 当该液氮输送自动控制装置工作时，设定一高压触点值以保证压力容器的安全压 力，控制液氮输送的最大流量，同时设定一低压触点以保证输送启动压力以及液氮输送流 量的稳定性。与压力表连接的电源控制器内的压力传感器可以测得装置内的实时压力值， 并将该压力值转换成电信号后传输给电源控制器内的电压比较器。电压比较器将接收传输 自压力传感器的电信号，并与之前设定的高压触点值和低压触点值所对应的基准电压信号 进行比较，当电信号大于高压触点值所对应的基准电压时，继电器断开电源控制器与电加 热体的连接电路，电加热体不再进行加热；当电信号小于低压触点值所对应的基准电压时， 继电器接通电源控制器与电加热体的连接电路，电加热体开始加热。 优选地，所述液氮输送自动控制装置还包括一瓶塞，与所述密封盖板的下表面粘
连，设于所述压力容器内。该瓶塞可起到隔热作用，能够降低液氮的损耗。 优选地，所述压力容器为设压强度大于3kg/cm2的压力容器。本实用新型对压力容
器的内压要求较高，因为高的耐压强不仅具有较大的安全性，而且具有较大范围的调控性。 本实用新型通过控制电磁阀的开、闭，以及电源控制器对电加热体加热状态的控
制这双重控制，有效的提高了温度控制精度，可实现实验研究领域内高精度的低温或变温控制。
图1为本实用新型液氮输送自动控制装置的结构示意图。[0031] 图2为本实用新型液氮输送自动控制装置电源控制器的示意图。
具体实施方式
将本实用新型液氮输送自动控制装置运用于形状记忆合金实验系统。 如图l和图2所示，压力容器选用容积100L、耐压大于等于3kg/cn^的的杜瓦瓶l， 密封盖板2根据杜瓦瓶1的口径选用直径约200mm、厚度约10mm的不锈钢板，密封盖板2的 下表面粘结有大约厚60mm的塑泡瓶塞ll，密封盖板2下表面还有一圈经磨光处理的U行 密封槽，杜瓦瓶1和密封盖板2两者之间通过密封圈3由螺栓扣连接。将密封盖板2卸开 即可进行填充液氮的操作。液氮输送控制系统集成于密封盖板2上，包括有不锈钢液氮输 出导管4，与液氮输出导管4上端连接的控制液氮输出通、断的电磁阀5，与电磁阀5连接的 四氟乙烯液氮输出控制管6，穿透密封盖板2的不锈钢通管14，与不锈钢通管14连接的压 力表7，与压力表7连接的电源控制器8，以及设于密封盖板2上的安全阀10。功率为200W 的电加热板9设于杜瓦瓶内，通过电源输出线与电源控制器8连接。电磁阀5与温度控制 系统12连接。电源控制器8包括与压力表7连接的压力传感器81，与压力传感器81连接 的电压比较器82，与电压比较器82连接的继电器83，以及为这些部件提供电源输出的电源 84。 工作时，在杜瓦瓶1内部装上液氮，盖上密封盖板2。设定高压触点值为3个大气 压，低压触点值为l个大气压。杜瓦瓶l内液氮的汽化立即会在其上部形成一定的内压，但 这个内压低于1个大气压不足以形成有效的液氮输送。此时压力传感器81测得的压力小 于1个大气压，压力传感器81将该压力值转换成电信号后，传输给与压力传感器81连接的 电压比较器82，电压比较器82将该电信号与1个大气压对应的基准电信号85做比较，发 现实时电信号小于该基准电信号85，于是将信号传给继电器83，继电器83接到信号后接通 电源控制器8与电加热板9连接的电路，电加热板9开始加热，杜瓦瓶1内液氮汽化致杜瓦 瓶1上部气室的内压上升，对液面形成压力，此时电磁阀5处于打开状态，液氮即可通过液 氮输出导管4和液氮输出控制管6输送到工作室13的相关部件。 当杜瓦瓶1内部气室压力上升到高压触点3个大气压时，电压比较器82接收传输 自压力传感器81的实时电信号，并与3个大气压对应的基准电信号85做比较，发现实时电 信号大于该基准电信号85，于是将信号传给继电器83，继电器83接到信号后断开电源控制 器8与电加热板9连接的电路，电加热板9停止加热。这样杜瓦瓶1内部气室一直维持一 定的压力，保证了液氮不断输出的降温需求。当上述部件出现故障，无法保证杜瓦瓶l内的 压力维持在安全值，致使内压超过了杜瓦瓶1所可以耐受的压力时，安全阀10破裂，将内压 卸掉。 当工作室的降温速度高于5°C /min或温度低于_50°C时，温度控制系统12发出停 止降温信号，电磁阀5接到信号后自动关闭，液氮不再输入工作室13。 本实用新型中的各控制部件均安装在盖板上，整个液氮输出自动控制装置结构小 巧、紧凑，操作十分便捷，并且有效的提高了温度控制精度，可实现实验研究领域内高精度 的低温或变温控制。 本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新 型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。
权利要求一种液氮输送自动控制装置，包括一压力容器、一与所述压力容器连接的密封盖板，以及一设于所述压力容器与密封盖板间的密封圈，其特征在于还包括一液氮输送控制系统，集成于所述密封盖板上；一温度控制系统，与所述液氮输送控制系统连接，将控制信号传送给液氮输送控制系统；一电加热体，设于所述压力容器底部，与所述液氮输送控制系统连接。
2. 如权利要求1所述的液氮输送自动控制装置，其特征在于，所述液氮输送控制系统 包括一液氮输出导管，穿透密封盖板，一端位于所述压力容器底部，另一端伸至所述压力容 器外；一电磁阀，与所述液氮输出导管位于压力容器外的一端连接，并与所述温度控制系统 电连接，接收温度控制系统的温度控制信号，调节电磁阀的打开和闭合； 一液氮输出控制管，与所述电磁阀连接；一压力表，通过一通管设于所述密封盖板上，通管穿透密封盖板与压力容器内部连通；一电源控制器，设于所述密封盖板上，与所述电加热体和压力表连接。
3. 如权利要求2所述的液氮输送自动控制装置，其特征在于，所述液氮输送控制系统 还包括一安全阀，设于所述密封盖板上。
4. 如权利要求3所述的液氮输送自动控制装置，其特征在于，所述电源控制器包括 一压力传感器，与所述压力表连接，用于检测压力表内的压力信号，并将该压力信号转换成电信号；一电压比较器，与所述压力传感器连接，接收传输自压力传感器的电信号，并将该电信 号与设定的基准电信号进行比较；一继电器，与所述电压比较器和电加热体连接，接收经过电压比较器比较的信号，断开 或闭合与电加热体的连接电路；一电源，与所述压力传感器、电压比较器和电加热体连接，为其提供电源输出。
5. 如权利要求4所述的液氮输送自动控制装置，其特征在于，所述液氮输送自动控制 装置还包括一瓶塞，与所述密封盖板的下表面粘连，设于所述压力容器内。
6. 如权利要求5所述的液氮输送自动控制装置，其特征在于，所述压力容器为设压强 度大于3kg/cm2的压力容器。
专利摘要本实用新型公开了一种液氮输送自动控制装置，包括压力容器、与压力容器连接的密封盖板，以及设于压力容器与密封盖板间的密封圈，还包括集成于密封盖板上的液氮输送控制系统，与液氮输送控制系统连接的温度控制系统，还有设于压力容器底部的、与液氮输送控制系统连接的电加热体。本实用新型可以根据温度控制系统的指令调节液氮的输送量，同时还能够通过控制电加热体的工作状态将该装置压力容器内的压力位置在一个恒定的范围区间，从而通过控制液氮的输送而有效的提高了温度的控制精度。
文档编号F17C7/04GK201547487SQ20092021105
公开日2010年8月11日 申请日期2009年10月21日 优先权日2009年10月21日
发明者姚丽姜 申请人:宝山钢铁股份有限公司