[实用新型]一种基于斯特林制冷机的低温液氮系统

说明书

本实用新型属于制冷系统技术领域，提供了一种基于斯特林制冷机的低温液氮系统，采用串联的三级自由活塞斯特林制冷机分级制冷，逐级降低氮气温度最终得到液氮，使得每台制冷机仅需分担部分制冷，使用三级小型斯特林制冷机即能将氮气转化为液氮，用串联方法连接制冷机，使得整个液氮系统结构紧凑，设备占地面积小，噪音降低；同时由于小型制冷机结构简单，使设备操作容易，降低了生产成本和维修维护难度。使用空气处理系统处理后的氮气浓度更高，再通过三级斯特林制冷机得到的液氮纯度也更高。所以，本实用新型的基于斯特林制冷机的低温液氮系统，设备结构紧凑，占地面积小，噪声小，操作容易，维护简单，且制取的液氮纯度高，洁净度高。

技术领域

本实用新型属于制冷系统技术领域，具体涉及一种基于斯特林制冷机的低温液氮系统。

背景技术

液氮是一种常用的冷源，高纯度的液氮具有安全性高等优点，在医疗、食品、电子、冶金、航天以及机械制造等领域被广泛应用。但液氮在常温下不易保存，通常在需要时再使用液氮机制造。但传统的低温空分液氮系统往往以大中型制冷机为基础，这类制冷机虽然制造液氮的量大、纯度高，但体积大、占地面积大、成本高且使用流程复杂，不适用于高纯度液氮需求量小或使用场合较小的情况。

实用新型内容

本实用新型是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种基于斯特林制冷机的低温液氮系统。

本实用新型提供了一种基于斯特林制冷机的低温液氮系统，具有这样的特征，包括：氮气液化系统以及液氮罐，其中，氮气液化系统包括：依次连通的一级制冷机、二级制冷机以及三级制冷机，一级制冷机为自由活塞式斯特林制冷机，以氢气为制冷剂，用于将输入一级制冷机的氮气降低一定温度；二级制冷机为自由活塞式斯特林制冷机，以体积比为1：1的氦气和氢气为制冷剂，用于将一级制冷机输出的氮气再降低一定温度；三级制冷机为自由活塞式斯特林制冷机，与液氮罐连接，以氦气为制冷剂，用于将二级制冷机输出的氮气再降低一定温度，转化为液氮，液氮罐用于承接三级制冷机输出的液氮。

在本实用新型提供的基于斯特林制冷机的低温液氮系统中，还可以具有这样的特征：其中，一级制冷机的制冷温度为-60℃。

在本实用新型提供的基于斯特林制冷机的低温液氮系统中，还可以具有这样的特征：其中，二级制冷机的制冷温度为-150℃。

在本实用新型提供的基于斯特林制冷机的低温液氮系统中，还可以具有这样的特征：其中，三级制冷机的制冷温度为-200℃。

在本实用新型提供的基于斯特林制冷机的低温液氮系统中，具有这样的特征：其中，氮气由空气处理系统制得，空气处理系统除去空气中的水、二氧化碳以及氧气，从而制得氮气，空气处理系统包括依次连接的空气压缩机、第一过滤器、冷干机、第二过滤器、第三过滤器、空气罐、变压吸附制氮装置以及氮气纯化装置，氮气由氮气纯化装置排出进入一级制冷机。

在本实用新型提供的基于斯特林制冷机的低温液氮系统中，还可以具有这样的特征：其中，空气处理系统的氮气纯化装置输出的氮气纯度大于99.5％。

实用新型的作用与效果

根据本实用新型所涉及的基于斯特林制冷机的低温液氮系统，因为采用串联的三级自由活塞斯特林制冷机分级制冷，逐级降低氮气温度最终得到液氮，使得每台制冷机仅需分担部分制冷，使用三级小型斯特林制冷机即能将氮气转化为液氮。用串联方法连接小型斯特林制冷机，使得整个液氮系统结构紧凑，设备占地面积小，噪音降低；同时由于小型制冷机结构简单，使设备操作容易，降低了生产成本和维修维护难度。使用空气处理系统处理后的氮气浓度更高，再通过三级斯特林制冷机得到的液氮纯度也更高。

所以，本实用新型的基于斯特林制冷机的低温液氮系统，设备结构紧凑，占地面积小，噪声小，操作容易，维护简单，且制取的液氮纯度高，洁净度高。

附图说明

图1是本实用新型的实施例中基于斯特林制冷机的低温液氮系统；