專利名稱：凍融循環(huán)試驗(yàn)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種試驗(yàn)設(shè)備，特別涉及一種具有快速冷凍、融化的凍 融循環(huán)試-瞼才幾。
背景技術(shù)：
凍融循環(huán)試驗(yàn)機(jī)是檢驗(yàn)材料穩(wěn)定性及耐久性時，快速模擬環(huán)境變化的一 種試驗(yàn)用機(jī)器。其經(jīng)常被應(yīng)用在建筑及材料科學(xué)領(lǐng)域中，對使用的各種材料 在人工模擬環(huán)境溫度升降的情況下，進(jìn)行材料的安全性能及耐久性性能檢
驗(yàn)。 一般做一次試驗(yàn)，設(shè)備需長時間連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)30天左右。目前，使用的各種 凍融循環(huán)試驗(yàn)機(jī)，加熱方式均采用電熱管加熱，其結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，但 存在熱轉(zhuǎn)換效率低， 一般標(biāo)準(zhǔn)28個混凝土試件配置的設(shè)備至少需要1 0 KW 以上的功率才能滿足快速升溫的要求，而且，電熱管加熱還存在漏電的危 險，增大了試驗(yàn)機(jī)使用過程的風(fēng)險系數(shù)。而制冷的方式都采用壓縮機(jī)制冷， 制冷時壓縮機(jī)所產(chǎn)生的熱量，主要采用兩種方式排放， 一種使用風(fēng)機(jī)式熱交 換器式換熱器排放，利用空氣強(qiáng)制式流動進(jìn)行散熱，這種風(fēng)機(jī)式熱交換器式 換熱器排放熱量過程中，受環(huán)境溫度影響較大，在夏天，尤其是在30。C以上 氣溫的情況下，壓縮機(jī)制冷效率大大縮減，廠家在設(shè)計(jì)中不得不增大風(fēng)機(jī)式 熱交換器和壓縮機(jī)的功率，這不但浪費(fèi)了電源，還增加了試驗(yàn)室的噪音排 放，而且由于環(huán)境氣溫的變化，給試驗(yàn)產(chǎn)生了不穩(wěn)定因素，造成所出的結(jié)果 存在誤差。另一種是用水冷式排放熱量，即用冷卻水塔來進(jìn)行散熱，用冷卻 水塔雖然散熱的效果比較理想，但整個冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜、維護(hù)成本 高，已逐漸被各廠商自然淘汰。如何解決這些問題，減少檢測單位的檢測成 本，同時又能快速穩(wěn)定的模擬檢測所需環(huán)境，對各種建材安全性及耐久性進(jìn)行檢測，提高國家工程質(zhì)量是本實(shí)用新型需要解決的。 發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本實(shí)用新型旨在提供一種節(jié)能、高效、穩(wěn) 定而安全的凍融循環(huán)試-瞼才幾。
本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的
一種凍融循環(huán)試驗(yàn)機(jī)，包括冷熱交換機(jī)組、試件箱和控制裝置，冷熱交 換機(jī)組包括制冷劑壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)式熱交換器、板式熱交換器和壓力保護(hù)裝 置，制冷劑壓縮機(jī)高壓端口通過管道穿過風(fēng)機(jī)式熱交換器后與板式熱交換器 連通，并從低壓口回到制冷劑壓縮機(jī)中，壓力保護(hù)裝置連接在制冷劑壓縮枳i 高壓口和低壓口之間，試件箱和板式熱交換器之間連接有密閉的循環(huán)通道， 通道上設(shè)有離心式循環(huán)泵，控制裝置分別與冷熱交換機(jī)組和試件箱連接，冷 熱交換機(jī)組中還包括能量存儲裝置，能量存儲裝置連接在冷熱交換機(jī)組中板 式熱交換器和風(fēng)機(jī)式熱交換器之間。
所述能量存儲裝置包括能量存儲器、兩個儲液罐、兩個控制閥組和一個 四通閥，兩個控制閥組分別連接在兩個儲液罐的出口上，兩套連接著的控制 閥組的出口和儲液罐進(jìn)口之間相互交叉連接，交叉連接的控制閥組和儲液罐 連接在板式熱交換器和能量存儲器之間，能量存儲器上的另 一接口連接在風(fēng) 機(jī)式熱交換器的接口上，風(fēng)機(jī)式熱交換器上的另一個接口與四通閥連通，四 通闊上還分別連接有板式熱交換器接口以及制冷劑壓縮機(jī)高壓口和低壓口 ， 四通閥通過導(dǎo)線與控制裝置連接。
所述能量存儲器上兩個接口之間還設(shè)有連接通道，通道上連接有單向限 流閥。
所述控制閥組包括依次順序連通的膨脹閥、單向閥和過濾器，過濾器連 接在儲液罐出口上。所述能量存儲器包括腔體、熱交換器和能量存儲器循環(huán)泵，所述腔體外 圍設(shè)有保溫材料，腔體中放有乙二醇，熱交換器和能量存儲器循環(huán)泵位于乙 二醇中，熱交換器上的 一個接口與交叉連接的控制閥組和儲液罐的 一端連
通，另一接口與風(fēng)機(jī)式熱交換器的一個接口連通；所述能量存儲器循環(huán)泵通
過導(dǎo)線與控制裝置連接。
所述熱交換器為蛇形管道熱交換器。
本實(shí)用新型所述的凍融循環(huán)試驗(yàn)機(jī)，利用能量存儲器將以往為試件箱做 制冷工作時所需排放的 一部分廢棄熱能存儲起來，并在需要為試件箱做加熱 工作時將存儲的熱量有效釋放，從而提高加熱過程的速度，而釋放熱量后的 能量存儲器同時又會降到低溫狀態(tài)，當(dāng)需要再次為試件箱降溫時，利用能量 存儲器的低溫狀態(tài)，對經(jīng)過風(fēng)機(jī)式熱交換器降溫后的制冷劑進(jìn)行二次降溫， 達(dá)到對制冷劑快速降溫目的。本實(shí)用新型所述的凍融循環(huán)試驗(yàn)機(jī)不僅回收、 利用了大量的廢棄能源，降低了能源消耗，提高了工作效率，而且具有升降 溫速度快、噪音小、工作環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，不管是炎熱的夏季還是在寒冷的冬 季，設(shè)備都能高效穩(wěn)定的運(yùn)行，適合在各種試驗(yàn)場所及自然溫度環(huán)境下工 作。


圖l為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意簡圖2為加熱過程中冷熱交換機(jī)組內(nèi)部制冷劑流向示意圖3為制冷過程中冷熱交換機(jī)組內(nèi)部制冷劑流向示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的描述
如圖l所示，本實(shí)用新型所述的凍融循環(huán)試驗(yàn)機(jī)，包括冷熱交換機(jī)組26、試件箱1和控制裝置3。
其中冷熱交換機(jī)組26包括制冷劑壓縮機(jī)6、板式熱交換器22、風(fēng)機(jī)式熱 交換器9、壓力保護(hù)裝置4和能量存儲裝置。制冷劑壓縮機(jī)6、板式熱交換器 22、風(fēng)機(jī)式熱交換器9和能量存儲裝置分別固定在冷熱交換機(jī)組26箱體的底 座上，壓力保護(hù)裝置4的兩個接口分別連接在制冷劑壓縮機(jī)高壓口7和低壓口 5上，監(jiān)控著制冷劑壓縮機(jī)6兩端的壓力，并把壓力信號轉(zhuǎn)換為電信號通過導(dǎo) 線傳遞給控制裝置3，通過控制裝置3隨時調(diào)整并控制制冷劑壓縮機(jī)6安全、 可靠的運(yùn)行。
板式熱交換器22內(nèi)有兩組完全隔離并緊鄰的管道，管道中填充有乙二 醇，其中一組和試件箱1之間連接有密閉的循環(huán)通道25，循環(huán)通道25上設(shè)有 離心式循環(huán)泵2，離心式循環(huán)泵2帶動乙二醇在板式熱交換器22和試件箱1內(nèi) 往復(fù)循環(huán)。制冷劑壓縮機(jī)6、風(fēng)機(jī)式熱交換器9、離心式循環(huán)泵2和試件箱1通 過導(dǎo)線分別與控制裝置3連接。
能量存儲裝置包括能量存儲器21、兩個儲液罐、兩個控制閥組和一個四 通閥8。能量存儲器21由腔體16、蛇形管道熱交換器17和能量存儲器循環(huán)泵 18組成，腔體16外圍設(shè)有保溫材料15，腔體16中放有乙二醇，腔體16固定在 冷熱交換機(jī)組26箱體的底座上。蛇形管道熱交換器17和能量存儲器循環(huán)泵18 都放置在乙二醇中，蛇形管道熱交換器17上設(shè)有第一接口14和第二接口13, 能量存儲器循環(huán)泵化與控制裝置3連接，能量存儲器循環(huán)泵18可帶動腔體16 內(nèi)的乙二醇做循環(huán)流動。兩個控制閥組分別為第一控制閥組19和第二控制閥 組20，兩個儲液罐為第一儲液罐10和第二儲液罐11。第一控制閥組19和第二 控制閥組20分別由依次順序連通的膨脹閥、單向閥和過濾器組成，兩個過濾 器的另 一端分別與第一儲液罐1 O和第二儲液罐11的出口連接，相互連接的第 一控制閥組19和第一儲液罐10與相互連接的第二控制閥組20和第二儲液罐11 之間相互并聯(lián)并且兩端交叉連接，并聯(lián)后的控制閥組和儲液罐的兩端連接在板式熱交換器22和能量存儲器21之間，即分別與板式熱交換器22上的第二端 口23和能量存儲器21中蛇形管道熱交換器17上的第一接口14連接，從而使連 接在板式熱交換器22和能量存儲器21之間的并聯(lián)的兩套控制閥組和儲液罐只 能始終保持單方向?qū)?。制冷劑壓縮機(jī)的高壓端口7、低壓端口5和板式熱交 換器上的第一端口24以及蛇形管道熱交換器上的第二接口13分別通過管道連 接在四通閥8上，其中連接在蛇形管道熱交換器第二接口13上的管道穿過風(fēng) 機(jī)式熱交換器9后與四通閥8連通。四通閥8本身通過導(dǎo)線與控制裝置3連接， 并在控制裝置3的控制下開啟或關(guān)閉四通閥8上相應(yīng)的閥門，接通不同的管路 通道。
為了提高凍融循環(huán)試驗(yàn)機(jī)整個制冷過程中的制冷效率，充分利用能量存 儲器的功能，在蛇形管道熱交換器17上兩個進(jìn)出接口之間還設(shè)有一個連接通 道，通道上設(shè)有單向限流閥12，控制流過蛇形管道熱交換器17進(jìn)行降溫的制 冷劑的流量，使能量存儲器21的能量能長時間有效釋放。
當(dāng)需要對試件箱進(jìn)行加熱時，如圖2所示，圖中箭頭方向?yàn)橹评鋭┻\(yùn)動方 向。四通閥8在控制裝置3的控制下接通相應(yīng)通道，制冷劑壓縮機(jī)6啟動，制 冷劑壓縮機(jī)6把制冷劑壓成高壓氣體后從高壓口 7釋放出，經(jīng)四通閥8和連接 管道從第一端口24進(jìn)入板式熱交換器22中，高壓環(huán)境下的制冷劑凝結(jié)成液態(tài) 同時排出大量熱量，當(dāng)制冷劑進(jìn)入板式熱交換器22后與另 一組完全隔離并緊 鄰管道中的乙二醇進(jìn)行熱交換后，使另一組管道中的乙二醇溫度升高，在循 環(huán)泵2的作用下，升溫后的乙二醇在板式熱交換器2 2與試件箱1之間循環(huán)流 動，又與試件箱1中的試驗(yàn)材料進(jìn)行熱交換，從而完成對試件箱1中試驗(yàn)材料 的加熱過程。而被冷卻并凝結(jié)成液態(tài)的制冷劑經(jīng)板式熱交換器22上的第二端 口23流出，進(jìn)入第二儲液罐11中并充分凝結(jié)成液態(tài)，經(jīng)第二控制閥組20進(jìn)入 低壓側(cè)管路中，制冷劑在低壓狀態(tài)下將揮發(fā)并需吸收很大的熱量。揮發(fā)過程 中的制冷劑通過第 一接口 14進(jìn)入蛇形管道熱交換器17中，在能量存儲器循環(huán)泵18的作用下與腔體16中的乙二醇進(jìn)行熱量交換，使乙二醇溫度降低，揮發(fā) 后的制冷劑從第二接口 13流出蛇形管道熱交換器17，進(jìn)入風(fēng)機(jī)式熱交換器9 并使未完全揮發(fā)的制冷劑完全揮發(fā)，完全揮發(fā)后的制冷劑從四通閥8和制冷 劑壓縮機(jī)低壓口 5流回到制冷劑壓縮機(jī)6中，經(jīng)制冷劑壓縮機(jī)6再次壓縮成高 壓氣體制冷劑，這樣往復(fù)工作，直至試件箱1內(nèi)試驗(yàn)材料達(dá)到設(shè)定的溫度為 止，就完成整個對試件箱1的加熱過程。而加熱過程產(chǎn)生的廢棄能量則存儲 在能量存儲器腔體16內(nèi)的乙二醇中，能量存儲器腔體16內(nèi)的乙二醇已被降為 低溫狀態(tài)。當(dāng)試驗(yàn)材料到達(dá)設(shè)定的溫度后，由于試驗(yàn)規(guī)則的需求需馬上對試 驗(yàn)材料進(jìn)行降溫，此時控制裝置3發(fā)出指令使冷熱交換機(jī)組26切換成制冷連 接狀態(tài)。
對試件箱1進(jìn)行降溫時，如圖3所示，圖中箭頭方向?yàn)橹评鋭┻\(yùn)動方向， 控制裝置3控制四通閥8接通相應(yīng)通路，使高壓高溫制冷劑從制冷劑壓縮機(jī)高 壓端口7出來后，經(jīng)四通閥8流向風(fēng)機(jī)式熱交換器9，風(fēng)機(jī)式熱交換器9首先對 管路中的高壓高溫制冷劑進(jìn)行初次降溫，制冷劑開始被冷卻并開始凝結(jié)成液 態(tài)。但當(dāng)在酷熱的夏天，氣溫高于30。C的環(huán)境下，風(fēng)機(jī)式熱交換器9的換熱 效率大大降低，不能完全使制冷劑冷卻凝結(jié)，這樣一部分冷卻后的制冷劑經(jīng) 蛇形管道熱交換器上第 一接口 14和第二接口 13之間連接通道上的單向限流閥 12流過，而另一部分則進(jìn)入到蛇形管道熱交換器17中，與加熱過程中在腔體 16內(nèi)乙二醇中存儲的低溫能量進(jìn)行熱交換，帶走乙二醇中存儲的低溫能量， 使進(jìn)入蛇形管道熱交換器17中的這部分制冷劑完全凝結(jié)成液態(tài)，降溫后的制 冷劑與從單向限流閥12流過的制冷劑在第一儲液罐10中充分混合凝結(jié)，經(jīng)第 一控制閥組19中的過濾器、單向閥和膨脹閥進(jìn)入到板式熱交換器22中，此時 四通閥8已經(jīng)在控制裝置3的作用下切換成板式熱交換器22的第一端口24經(jīng)四 通閥8與制冷劑壓縮機(jī)低壓口5連通，在制冷劑壓縮機(jī)6的作用下和第一控制 閥組19的控制下，板式熱交換器22內(nèi)的制冷劑管道已成為低壓狀態(tài)，高壓制冷劑從第二端口 23進(jìn)入到板式熱交換器22中會發(fā)生揮發(fā)成為氣態(tài)，同時吸收 大量熱量，而使^于另 一組中完全隔離并緊鄰管道中的乙二醇溫度快速降 溫，在離心式循環(huán)泵2的作用下，乙二醇在板式熱交換器22與試件箱1之間循 環(huán)流動，使試件箱1中的試驗(yàn)材料溫度降低，從而完成對試件箱1中試驗(yàn)材料 的降溫過程。而板式熱交換器22中已揮發(fā)的制冷劑通過第一端口24流出后， 經(jīng)四通閥8從制冷劑壓縮機(jī)低壓口5流回到制冷劑壓縮機(jī)6中，再經(jīng)制冷劑壓 縮機(jī)6壓縮成高壓氣體制冷劑，這樣往復(fù)工作直至完成整個對試件箱1的制冷 過程。
由于能量存儲裝置的存在，在整個機(jī)組做能量轉(zhuǎn)換時，不管是對試件箱1 做加熱工作或?qū)υ嚰?做制冷工作，制冷劑都能快速的吸收熱量或排放熱 量，排除了因自然環(huán)境溫度的變化而影響冷熱交換機(jī)組26能量轉(zhuǎn)換的效率， 使冷熱交換機(jī)組26的冷熱轉(zhuǎn)換效率始終保持在最佳狀態(tài)，可充分滿足在不同 環(huán)境下的使用需要。
權(quán)利要求1、一種凍融循環(huán)試驗(yàn)機(jī)，包括冷熱交換機(jī)組、試件箱和控制裝置，所述冷熱交換機(jī)組包括制冷劑壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)式熱交換器、板式熱交換器和壓力保護(hù)裝置，制冷劑壓縮機(jī)高壓端口通過管道穿過風(fēng)機(jī)式熱交換器后與板式熱交換器連通，并從低壓口回到制冷劑壓縮機(jī)中，壓力保護(hù)裝置連接在制冷劑壓縮機(jī)高壓口和低壓口之間；所述試件箱和板式熱交換器之間連接有密閉的循環(huán)通道，通道上設(shè)有離心式循環(huán)泵；所述控制裝置分別與冷熱交換機(jī)組和試件箱連接，其特征在于，所述冷熱交換機(jī)組中還包括能量存儲裝置，所述能量存儲裝置連接在冷熱交換機(jī)組中板式熱交換器和風(fēng)機(jī)式熱交換器之間。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的凍融循環(huán)試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，所述能量存儲 裝置包括能量存儲器、兩個儲液罐、兩個控制閥組和一個四通閥，所述兩個 控制閥組分別連接在兩個儲液罐的出口上，兩套連接著的控制閥組的出口和 儲液罐進(jìn)口之間相互交叉連接，交叉連接的控制閥組和儲液罐連接在板式熱 交換器和能量存儲器之間，能量存儲器上的另 一接口連接在風(fēng)機(jī)式熱交換器 的接口上，風(fēng)才幾式熱交換器上的另一個接口與四通閥連通，四通閥上還分別 連接有板式熱交換器接口以及制冷劑壓縮機(jī)高壓口和低壓口 ，四通閥通過導(dǎo) 線與控制裝置連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的凍融循環(huán)試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，所述能量存儲 器上兩個接口之間還設(shè)有連接通道，通道上連接有單向限流閥。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的凍融循環(huán)試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，所述控制 閥組包括依次順序連通的膨脹閥、單向閥和過濾器，過濾器連接在儲液罐出 口上。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的凍融循環(huán)試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，所述能量 存儲器包括腔體、熱交換器和能量存儲器循環(huán)泵，所述腔體外圍設(shè)有保溫材 料，腔體中放有乙二醇，熱交換器和能量存儲器循環(huán)泵位于乙二醇中，熱交換器上的一個接口與交叉連接的控制閥組和儲液罐的一端連通，另一接口與風(fēng)機(jī)式熱交換器的一個接口連通；所述能量存儲器循環(huán)泵通過導(dǎo)線與控制裝 置連接。
6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的凍融循環(huán)試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，所述熱交換器 為蛇形管道熱交換器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種凍融循環(huán)試驗(yàn)機(jī)，包括冷熱交換機(jī)組、試件箱和控制裝置，控制裝置分別與冷熱交換機(jī)組和試件箱連接并控制它們的運(yùn)轉(zhuǎn)，在冷熱交換機(jī)組中還包括能量存儲裝置，能量存儲裝置連接在冷熱交換機(jī)組中板式熱交換器和風(fēng)機(jī)式熱交換器之間。利用能量存儲器將以往為試件箱做制冷或加熱過程中需要廢棄的一部分能量存儲起來，而在下一次相對應(yīng)的加熱或制冷過程中再把存儲的能量釋放，從而提高加熱或制冷過程的速度，既回收利用了大量的廢棄能源，降低了能源消耗，提高了工作效率，又保證了升降溫的速度，具有噪音小、工作環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，適合在各種試驗(yàn)場所及自然溫度環(huán)境下使用。
文檔編號G01N3/60GK201149570SQ20082007841
公開日2008年11月12日 申請日期2008年1月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月3日
發(fā)明者陸國衛(wèi) 申請人:陸國衛(wèi)