一种自动化液氮冷冻设备的制作方法

本申请涉及液氮冷冻，尤其涉及一种自动化液氮冷冻设备。

背景技术：

1、液氮冷冻主要是通过液氮的相变来实现物料的冷冻。液氮从容器内喷射出来，突变到常温常压，液态向气态转化，在这个相变过程中，液氮在-195.8℃沸腾蒸发变成气态氮气，此时液氮会吸收大量的热量，从而可以迅速冷冻物料。

2、现有技术中对物料冷冻采取的工艺一般是通过机械爪夹取物料，冷冻箱的盖板通过自动控制机制打开，机械爪将物料伸入冷冻箱中进行冷冻操作，待物料冷冻完毕再控制机械爪将物料取出，这种方式需要经过夹取-开盖-放入-拿出等多个工艺步骤，步骤较为繁琐，对于大批量的物料冷冻加工，该工艺势必低效，因此本申请提出一种自动化液氮冷冻设备使物料快速冷却，减少工艺步骤。

技术实现思路

1、本申请要解决的技术问题是提供一种自动化液氮冷冻设备，采用环形滑轨的进料方式，使物料快速冷冻，并减少冷冻工艺步骤，解决了传统冷冻工艺步骤繁琐的问题。

2、为解决上述问题，提供以下技术方案：

3、本方案的一种自动化液氮冷冻设备，包括冷冻箱，冷冻箱侧面设有用于输送液氮的进液结构和出液结构，所述冷冻箱上部设有进料口和出料口，冷冻箱的内部设有至少一个用于给物料提供导向的环形轨道，环形轨道的整体呈镂空结构，环形轨道的两端分别连接进料口和出料口，物料从进料口进入环形轨道并从出料口出来。

4、通过采用上述技术方案：采用环形轨道，从进料口将物料排列送入环形轨道内，在环形轨道内的物料通过与冷冻箱中的液氮充分接触，快速冷冻，并随着进料口处物料的连续进入，冷冻完成的物料从出料口出来，本装置只需要通过放入和拿取两个步骤，极大地提高冷冻效率。

5、其中，所述环形轨道包括两个侧环片，侧环片的上方设有多个内环片，侧环片的下方设有多个外环片，内环片、外环片均与侧环片的内外边缘固定连接，且环形轨道由内环片、外环片以及侧环片围成的轴向间隙均小于物料的直径。

6、通过采用上述技术方案：环形轨道由内环片、外环片以及侧环片组成类似于镂空的半环状通道，物料在通道中可以通过镂空部分与液氮充分接触。

7、所述冷冻箱包括箱体，箱体设为与环形轨道相适应的半圆形结构，且所述箱体上设有由内壳、外壳以及封框围成的真空层，箱体顶端安装有箱盖，所述进料口、出料口以及环形轨道均设在箱盖上，且环形轨道设于箱盖的下方。

8、通过采用上述技术方案：采用与环形轨道相适应的半圆形箱体，可以节省一部分进入箱体内的液氮，也能保证液氮与位于环形滑轨中的物料充分地接触。

9、所述冷冻箱外部设有用于包裹进液管和出液管的第一真空套，第一真空套的一端与真空层连通，所述第一真空套上还安装有用于抽真空的真空接头。

10、通过采用上述技术方案：第一真空套与真空层连通，以便通过真空接头同时给第一真空套与真空层抽真空。

11、所述进液结构包括进液管，出液结构包括出液管，进液管的一端与冷冻箱内部连通另一端向上连接液氮源，位于冷冻箱内部进液管向上弯曲且在该进液管的末端侧壁上开设有若干出液孔，所述出液管为l形管且出液管的一端设在冷冻箱内部的最低处，出液管的另一端向下弯曲且其上设有低温截止阀。

12、通过采用上述技术方案：给出冷冻箱实现进液氮的结构，同时进液管的末端向上弯曲且设置多个出液孔用于保证液氮能够充分地进入冷冻箱内部，快速使冷冻箱处于低温状态，当冷冻箱内的液氮不再具有低温时，低温截止阀自动打开，此时冷冻箱内便由进液管重新进入具有低温的液氮，这样能够有效减少补液时间。

13、所述进液结构还包括控制箱和气液分离器，气液分离器的进液端连接液氮源，气液分离器的排液端通过中间管与进液管连接，所述中间管上设有回流管，回流管的顶端通过软管与气液分离器的排气端连接，回流管上安装有第一安全阀，低温截止阀、第一安全阀均与控制箱电性连接。

14、通过采用上述技术方案：由于中间管的传输距离较长，其内具有很多挥发后的常温氮气，通过回流管上的第一安全阀将氮气排出，避免常温气体进入冷冻箱影响冷冻效果。

15、所述中间管上设有第二真空套，第二真空套的一端与第一真空套连接。

16、通过采用上述技术方案：通过真空接头能够给第一真空套、第二真空套以及真空层同时抽真空。

17、还包括高脚架和低脚架，所述气液分离器安装在高脚架的顶端，所述冷冻箱安装在低脚架的顶端，气液分离器上还安装了第一液位计、低温压力表，第一液位计、低温压力表的测量端均伸入气液分离器内部，所述低温压力表的排气口与第二管道连接，低温压力表的排气口与第二管道之间安装有第二安全阀，低温压力表的测量端处安装有超低温球阀，第二管道上还设有低温薄膜调节阀。

18、通过采用上述技术方案：保证气液分离器能够稳定工作。

19、采取以上方案，具有以下优点：

20、1.本申请中采用环形轨道，从进料口将物料排列送入环形轨道内，在环形轨道内的物料通过与冷冻箱中的液氮充分接触，快速冷冻，并随着进料口处物料的连续进入，冷冻完成的物料从出料口出来，本装置只需要通过放入和拿取两个步骤，极大地提高冷冻效率。

21、2.本申请的环形轨道由内环片、外环片以及侧环片组成类似于镂空的半环状通道，物料在通道中可以通过镂空部分与液氮充分接触。

技术特征：

1.一种自动化液氮冷冻设备，包括冷冻箱(100)，冷冻箱(100)侧面设有用于输送液氮的进液结构和出液结构，其特征在于，所述冷冻箱(100)上部设有进料口(1021)和出料口(1022)，冷冻箱(100)的内部设有至少一个用于给物料提供导向的环形轨道(103)，环形轨道(103)的整体呈镂空结构，环形轨道(103)的两端分别连接进料口(1021)和出料口(1022)，物料从进料口(1021)进入环形轨道(103)并从出料口(1022)出来。

2.如权利要求1所述的一种自动化液氮冷冻设备，其特征在于，所述环形轨道(103)包括两个侧环片(1031)，侧环片(1031)的上方设有多个内环片(1032)，侧环片(1031)的下方设有多个外环片(1033)，内环片(1032)、外环片(1033)均与侧环片(1031)的内外边缘固定连接，且环形轨道(103)由内环片(1032)、外环片(1033)以及侧环片(1031)围成的轴向间隙均小于物料的直径。

3.如权利要求2所述的一种自动化液氮冷冻设备，其特征在于，所述冷冻箱(100)包括箱体(101)，箱体(101)设为与环形轨道(103)相适应的半圆形结构，且所述箱体(101)上设有由内壳(1011)、外壳(1012)以及封框(1013)围成的真空层，箱体(101)顶端安装有箱盖(102)，所述进料口(1021)、出料口(1022)以及环形轨道(103)均设在箱盖(102)上，且环形轨道(103)设于箱盖(102)的下方。

4.如权利要求3所述的一种自动化液氮冷冻设备，其特征在于，所述冷冻箱(100)外部设有用于包裹进液管(104)和出液管(105)的第一真空套(2000)，第一真空套(2000)的一端与真空层连通，所述第一真空套(2000)上还安装有用于抽真空的真空接头(2100)。

5.如权利要求1至4任一项所述的一种自动化液氮冷冻设备，其特征在于，所述进液结构包括进液管(104)，出液结构包括出液管(105)，进液管(104)的一端与冷冻箱(100)内部连通另一端向上连接液氮源，位于冷冻箱(100)内部进液管(104)向上弯曲且在该进液管(104)的末端侧壁上开设有若干出液孔(1041)，所述出液管(105)为l形管且出液管(105)的一端设在冷冻箱(100)内部的最低处，出液管(105)的另一端向下弯曲且其上设有低温截止阀(2200)。

6.如权利要求5所述的一种自动化液氮冷冻设备，其特征在于，所述进液结构还包括控制箱和气液分离器(200)，气液分离器(200)的进液端连接液氮源，气液分离器(200)的排液端通过中间管(1700)与进液管(104)连接，所述中间管(1700)上设有回流管(1300)，回流管(1300)的顶端通过软管(600)与气液分离器(200)的排气端连接，回流管(1300)上安装有第一安全阀(1400)，低温截止阀(2200)、第一安全阀(1400)均与控制箱电性连接。

7.如权利要求6所述的一种自动化液氮冷冻设备，其特征在于，所述中间管(1700)上设有第二真空套(300)，第二真空套(300)的一端与第一真空套(2000)连接。

8.如权利要求6所述的一种自动化液氮冷冻设备，其特征在于，还包括高脚架(1800)和低脚架(1900)，所述气液分离器(200)安装在高脚架(1800)的顶端，所述冷冻箱(100)安装在低脚架(1900)的顶端，气液分离器(200)上还安装了第一液位计(800)、低温压力表(900)，第一液位计(800)、低温压力表(900)的测量端均伸入气液分离器(200)内部，所述低温压力表(900)的排气口与第二管道(1100)连接，低温压力表(900)的排气口与第二管道(1100)之间安装有第二安全阀(1000)，低温压力表(900)的测量端处安装有超低温球阀，第二管道(1100)上还设有低温薄膜调节阀(700)。

技术总结本申请涉及液氮冷冻技术领域，尤其涉及一种自动化液氮冷冻设备，它包括冷冻箱，冷冻箱侧面设有用于输送液氮的进液结构和出液结构，所述冷冻箱上部设有进料口和出料口，冷冻箱的内部设有至少一个用于给物料提供导向的环形轨道，环形轨道的整体呈镂空结构，环形轨道的两端分别连接进料口和出料口，物料从进料口进入环形轨道并从出料口出来；采用环形轨道，从进料口将物料排列送入环形轨道内，在环形轨道内的物料通过与冷冻箱中的液氮充分接触，快速冷冻，并随着进料口处物料的连续进入，冷冻完成的物料从出料口出来，本装置只需要通过放入和拿取两个步骤，极大地提高冷冻效率。技术研发人员：赵洪林受保护的技术使用者：无锡爱思科仪器有限公司技术研发日：20231008技术公布日：2024/6/5