一种具有液位报警及预测功能的低温恒温器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种具有液位报警及预测功能的低温恒温器，包括低温恒温机构、液氮液位传感机构、信号采集处理设备和报警与预测设备，所述低温恒温机构的液氮室壁面自上而下等间距设置有多个横向开孔，横向开孔内设置有盲管，所述低温恒温机构的真空腔外壁上设置有安装孔，所述液氮液位传感机构通过所述安装孔安装于所述真空腔内，所述液氮液位传感机构还与所述信号采集设备连接，所述信号采集设备连接于所述报警与预测设备；所述液氮液位传感机构包括顶部热电偶、底部热电偶和多个中间热电偶，分别设置于所述液氮室壁面的盲管中。本实用新型专利技术可实时监控液氮室内的液位，同时不影响低温恒温器的真空度，且具备较高的使用可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种具有液位报警及预测功能的低温恒温器
本技术涉及低温恒温器
，尤其涉及一种具有液位报警及预测功能的低温恒温器。
技术介绍
低温恒温器是一种精确控温装置，广泛应用于各种科研场景，比如热电材料测试、光学测试、力学测试等。其主要功能是提供一种温度可变的稳定环境，比如液氮低温恒温器(如附图1所示)，其搭配精确控温设备后，可将样品台温度控制在77K～600K的任意值。以液氮低温恒温器为例，低温恒温器主要构成部件为样品台、真空腔、液氮室。加液杆插入液氮室，液氮通过漏斗倒入加液杆，加液杆上有开孔，液氮从开孔流入液氮室内。因为液氮是极低温液体，一般材料无法耐受，所以液氮室都使用非透明不锈钢制成。真空腔的作用，是为样品实验提供真空环境，以及削弱传热过程，减小环境向液氮室传递热量。为保证真空腔的真空度，真空腔外围的壳体，一般也由不锈钢合金制成。但这种情况会带来一个问题，即使用者无法知道液氮室的具体液位，这会给实验带来诸多不便。比如在液氮快消耗结束时，加注液氮不及时，可能导致样品台温度波动；也可能导致持续几小时的实验因此而失效。比如在液氮快加满时，继续加注液氮，可能导致液氮从排气口和加注口喷出，存在危险。所以，需要在低温恒温器中增加液位报警功能，同时使用者需了解液氮室内大致的实时液位，以方便安排下一步工作。针对此类低温恒温器存在的问题，结合低温恒温器在液氮液位方面的需求，本专利提供了一种具有液氮液位预测和报警功能的低温恒温器。目前对液氮液位的测量一种常见方式为连续式测量,比如超声波测量和压差变送器测量。对于实验室用的液氮低温恒温器而言，两种方法都不适用。如专利“液氮罐超声液位测量显示装置”(专利号200820173045.9)中，描述了一种使用超声波测试液位的方法。其专利装置中包括发射探头、液位显示控制系统、液晶显示器、超声波探头、液氮罐。一般实验用的低温恒温器的长宽高约为80mm*80mm*380mm，液氮室为φ60mm*170mm，液氮室空间狭小，工作时产生的大量蒸汽以及壁面反射，可能干扰超声波信号，可能导致测量失效。专利“一种高精度液氮液位测量系统”(专利申请号201520955228.6)中，描述了使用压差变送器测量液氮液位的方法。此类方法，需要在液氮室开孔并引出多条低温管路，在实验室低温恒温器中真空腔非常狭小，难以布置；同时，低温管路内含有液氮/氮气，同时穿过真空腔，可能会影响真空度，降低产品可靠性。液氮液位的另外一种常见测量方式，是位式测量，利用液氮液面上方和下方的温度不同，从而判断液氮位置。专利“一种内置液氮液位监测装置”(专利号201821421540.7)中，描述了一种基于位式测量原理来判断液氮液位的装置。该专利使用不锈钢管穿设在泡沫塞中保持竖直，铂电阻阵列通过不锈钢管向下延伸竖直排列。但是，该专利涉及的装置，采用了泡沫和钢管结合的结构，不适用于焊接场合；也无法应用于有真空需求的结构。所以不适用于本专利涉及的低温恒温器。基于以上问题，结合低温恒温器在液氮液位方面的需求，本专利提供了一种具有液氮液位预测和报警功能的低温恒温器。该低温恒温器基于位式测量的基本原理，在内部腔室设置横向盲管，测温装置放置在盲管中。可以有效监测液氮液位，同时不影响低温恒温器的真空度，且具备较高的使用可靠性。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种液位报警及预测功能的低温恒温器。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种具有液位报警及预测功能的低温恒温器，包括低温恒温机构、液氮液位传感机构、信号采集处理设备和报警与预测设备，所述低温恒温机构的液氮室壁面自上而下等间距设置有多个横向开孔，所述横向开孔内设置有盲管，所述低温恒温机构的真空腔外壁上设置有安装孔，所述液氮液位传感机构通过所述安装孔安装于所述真空腔内，所述液氮液位传感机构还与所述信号采集设备连接，所述信号采集设备连接于所述报警与预测设备；所述液氮液位传感机构包括顶部热电偶、底部热电偶和多个中间热电偶，分别设置于所述液氮室壁面的盲管中。接上述技术方案，所述低温恒温机构还包括液氮室，所述液氮室顶部设置有排气口，底部设置有样品台，中心部分设置加液杆，所述液氮室外部为真空腔。接上述技术方案，所述盲管伸入液氮室内，并与所述液氮室壁面焊接密封。接上述技术方案，所述低温恒温机构材料为非透明不锈钢。接上述技术方案，所述液氮液位传感机构的顶部热电偶距离所述液氮室顶部8～10mm，所述底部热电偶距离所述液氮室底部8～10mm。接上述技术方案，所述信号采集设备用于将所述液氮液位传感机构的信号转化为液氮液位信息。接上述技术方案，所述报警与预测设备用于液氮液位显示、报警与预测。本技术产生的有益效果是：本技术提供的一种液位报警及预测功能的低温恒温器，通过在低温恒温机构的真空腔上开设的安装孔将液氮液位传感机构安装真空腔内，所述低温恒温机构的液氮室壁面自上而下等间距设置有多个横向开孔，所述横向开孔内设置有盲管，所述盲管内设置所述液氮液位传感机构的多个热电偶，所述液氮液位传感机构还与信号采集设备连接，信号采集设备连接于报警与预测设备。本技术可实时监控液氮室内的液位，同时不影响低温恒温器的真空度，且具备较高的使用可靠性。附图说明下面将结合附图及实施例对本技术作进一步说明，附图中：图1是本技术实施例的结构示意图；图2是区域A中的盲管与液氮室壁面局部剖面图；图3是本技术实施例的液氮室热电偶实际测量数据曲线。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。本技术的基本原理如下：常压下液氮温度一般在-196℃左右。当液氮处于一个常规稳定的容器中时，液氮液面以下的温度为-196℃左右；在液氮液面以上，会沿竖直方向产生逐渐升高的温度梯度。对于稳定运行的低温恒温器而言，该温度梯度可以通过换热计算预测得到，即在任意时刻，如果知道液面的位置，则可以通过换热计算，得到液面以上的温度梯度(即竖直方向上各个位置处的温度值)。本专利中采用逆向思维方法，通过测得液面以上某位置的实时温度，结合换热计算，从而可以反推算得液氮液面的大致的实时位置，并在显示器中实时显示，为使用者提供液位的具体量化值。如图1所示，本技术提供一种具有液位报警及预测功能的低温恒温器，包括低温恒温机构1、液氮液位传感机构2、信号采集处理设备3和报警与预测设备4，低温恒温机构1的液氮室11壁面自上而下等间距设置有多个横向开孔，所述横向开孔内设置有盲管，低温恒温机构1的真空腔12外壁上设置有安装孔16，液氮液位传感机构2通过安装孔16安装于真空腔12内，液氮液位传感机构2还与信号采集设备3连接，信号采集设备3连接于报警与预测设备4。液氮液位传感机构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有液位报警及预测功能的低温恒温器，其特征在于，包括低温恒温机构、液氮液位传感机构、信号采集处理设备和报警与预测设备，所述低温恒温机构的液氮室壁面自上而下等间距设置有多个横向开孔，所述横向开孔内设置有盲管，所述低温恒温机构的真空腔外壁上设置有安装孔，所述液氮液位传感机构通过所述安装孔安装于所述真空腔内，所述液氮液位传感机构还与所述信号采集设备连接，所述信号采集设备连接于所述报警与预测设备；/n所述液氮液位传感机构包括顶部热电偶、底部热电偶和多个中间热电偶，分别设置于所述液氮室壁面的盲管中。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有液位报警及预测功能的低温恒温器，其特征在于，包括低温恒温机构、液氮液位传感机构、信号采集处理设备和报警与预测设备，所述低温恒温机构的液氮室壁面自上而下等间距设置有多个横向开孔，所述横向开孔内设置有盲管，所述低温恒温机构的真空腔外壁上设置有安装孔，所述液氮液位传感机构通过所述安装孔安装于所述真空腔内，所述液氮液位传感机构还与所述信号采集设备连接，所述信号采集设备连接于所述报警与预测设备；
所述液氮液位传感机构包括顶部热电偶、底部热电偶和多个中间热电偶，分别设置于所述液氮室壁面的盲管中。


2.根据权利要求1所述的具有液位报警及预测功能的低温恒温器，其特征在于，所述低温恒温机构还包括液氮室，所述液氮室顶部设置有排气口，底部设置有样品台，中心部分设置加液杆，所述液氮室外部为真空腔。


3.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭成淡，吴遵红，王愿兵，孙兆雷，蔡自彪，张维，杨林，
申请(专利权)人：武汉光谷薄膜技术有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42