[发明专利]基于自增压低温流体输送技术的可控温深冷处理系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于自增压低温流体输送技术的可控温深冷处理系统。

背景技术

深冷处理又称超低温处理，通常是指在-130℃以下对材料进行处理的一种方法，它是常规热处理的一种延伸。深冷处理可以提高某些黑色金属、有色金属、金属合金、碳化物、塑料(包括尼龙，特氟龙)、硅酸盐等材料的力学性能(提高强度和耐磨性等)、延长使用寿命、稳定尺寸等，并且具有操作简便、不易破坏工件、无污染和成本低等优点，具有可观的经济效益和市场前景。目前，深冷处理广泛应用于工业生产、航空航天事业、军事工程等领域，主要用于处理刀具、模具、量具、摩擦偶件、低温机械零件、精密仪器仪表零件等。

深冷处理系统中的深冷处理室为材料的深冷处理提供封闭、隔热的环境。为了向深冷处理室输送冷却介质，深冷处理系统需要输送动力。目前为深冷处理系统提供输送动力的方式有：设置加热器汽化低温液体实现增压输送，以及使用低温液体泵输送等，这两种方式都需要消耗外部能量。

由于液氮来源广、价格便宜且无污染，是目前深冷处理工艺最常采用的冷源。深冷处理根据所使用冷却介质物态的不同可以分为液体法(液态冷却介质)和气体法(气态冷却介质)。液体法就是将材料直接放到液态冷却介质中，如液氮中，利用低温液体沸腾的汽化潜热冷却工件；气体法则是将材料置于低温气态冷却介质中，如低温氮气中，利用低温气体的显热来对材料进行处理。液体法热冲击较大、冷却速率快，容易使得某些脆性部件发生断裂，而气体法热冲击小，冷却速率相对较慢。这两中方法各有优缺点，都有各自的应用场合。

冷却速率是深冷工艺中的一个关键因素，冷却速率的快慢将直接影响工件深冷处理的效果。另外深冷处理室温度场的均匀性也是深冷处理工艺中的一个重要因素。处理室温度场的均匀性影响着工件整体温度的均匀性，工件局部存在温度差可能会引起收缩不均而产生温度应力。当应力低于材料的弹性极限时，仅使零件产生可逆性的弹性扭曲，但当某一部分的温度应力超过了材料的屈服极限时，零件则将发生不可逆转的扭曲变形。因此对于深冷处理来说，合理控制处理室内部温度场的均匀性也是至关重要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于自增压低温流体输送技术的可控温深冷处理系统。

它包括液氮储罐、输液管、注液管、汽化器、自增压回路、输气管、自增压调节阀、注液阀、安全阀、手动泄压阀、输液阀、输气阀、压力传感器P1、三通管、压力传感器P2、数据采集仪、计算机、深冷处理室顶盖、液位计、排气管、温度计、深冷处理室箱体、待处理工件、搁物架、支撑结构、移动轮、多孔挡板、冷却介质输送管、深冷处理室；深冷处理室的箱体为内外壁双层结构，内外壁都是不锈钢，两壁之间填充珠光砂绝热材料，深冷处理室的箱体内壁底部设有支撑结构，上部设有排气管，顶部设有深冷处理室顶盖，箱体底部安装移动轮，注液管、输液管和输气管从液氮储罐顶部插入，注液管和输液管的下端开口靠近储罐底部，而输气管的下端开口靠近储罐顶部，处于低温氮气中；自增压回路从储罐底部引出，经汽化器和自增压调节阀后回到储罐的上部；注液管和输液管上分别设有注液阀和输液阀；输气管路上设有安全阀、手动泄压阀和输气阀；输液管和输气管通过三通管与冷却介质输送管连接，冷却介质输送管伸入到深冷处理室的底部，其开口竖直朝上，开口处设有多孔挡板，深冷处理室设有搁物架，搁物架上方设有温度计、液位计。