專利名稱：真空冷凍干燥機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種真空冷凍干燥機，尤其涉及一種以液氮一氣氮(LN2 — GN2)為間接冷源從凍結(jié)制品中去除液體或稱溶劑的凍干機，屬于真空冷凍干燥 機技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有凍千機主要由真空系統(tǒng)和冷凍系統(tǒng)組成
如圖l所示，凍干機由凍干箱l、加熱器2、冷交換器3、循環(huán)泵4、水冷凝 器5、壓縮機6、膨脹閥7、 10、電磁閥8、 9、排水閥ll、水汽凝結(jié)器12、真空 泵13、次隔離閥14、放氣閥15、 18、冷凝管16、主隔離閥17和擱板19組成。
真空系統(tǒng)由凍干箱1、主隔離閥17、冷凝器12、次隔離閥14、真空泵13 組成，。
真空系統(tǒng)簡要說明如下
凍干箱內(nèi)有可活動的且能在一55'C + 70'C溫度范圍內(nèi)工作的擱板組件 19，作用是提供物質(zhì)的凍結(jié)和加熱升華用，主隔離閥17連接于凍干箱1和冷凝 器12之間，作用一是全開時以使凍干箱擱板上凍結(jié)物質(zhì)內(nèi)升華水蒸汽通過此閥 及兩者的飽和蒸汽壓所對應的壓力差作為推動力，使水蒸汽遷移到冷凝器內(nèi)被比 物質(zhì)升華界面溫度低10 20'C的冷凝管表面所捕集而轉(zhuǎn)化為冰，二是干燥結(jié)束 時間隔定時地關(guān)閉此閥lmin，如在規(guī)定時間內(nèi)凍干箱內(nèi)壓力小于規(guī)定值，自動 判定凍干結(jié)束，反之繼續(xù)凍干過程，三是凍干結(jié)束后關(guān)閉此閥，可使凍干箱進出 托盤和冷凝雜除霜同時進行，減少輔助時間冷凝器是一個捕集水蒸汽并轉(zhuǎn)化為 冰的低溫表面，防止水蒸汽直接進入真空泵。次隔離閥14起隔離作用。真空泵 13是預抽系統(tǒng)真空并達到工藝所要求的真空度，同時維持系統(tǒng)的全壓強，物質(zhì) 升華出來的不凝性氣體也通過其來排除。
冷凍系統(tǒng)簡要如下
冷凍系統(tǒng)由分別工作的冷/熱媒裝置、直接膨脹冷凝管、共用的一套或二套
以上壓縮機組所構(gòu)成。冷/熱媒裝置由擱板19、加熱器2、冷交換器3、管道泵4、 膨脹閥7、電磁閥8等所構(gòu)成，其作用是擱板冷卻由載體與循環(huán)的制冷工質(zhì)進行 熱量交換，而制冷工質(zhì)輸送由壓縮機及膨脹閥節(jié)流作用，載體由管道泵輸送冷量 至擱板使擱板溫度降下來。擱板升溫由加熱器加熱載體并由管道泵輸送熱量至擱 板使擱板溫度升高，其目的是提供凍結(jié)物質(zhì)內(nèi)冰升華為水蒸汽的升華潛熱 670kcal/kg。直接膨脹式冷凝管內(nèi)制冷工質(zhì)由壓縮機、膨脹閥直接膨脹節(jié)流輸送， 吸取冷凝管本身和升華水蒸汽的熱量。
現(xiàn)有凍干機凍干箱擱板和冷凝器的降溫時應用容積式活塞型制冷壓縮機按 所需工藝流程前后分別切換，即冷凍了凍干箱后再切換電磁閥進行冷凍冷凝器， 尤其是冷凝器直接膨脹節(jié)流的冷凝管結(jié)構(gòu)雖簡單、經(jīng)濟，但有其缺陷-
1. 一次干燥期間其應對水蒸汽負荷的能力較差，即壓縮機系統(tǒng)膨脹閥供液 量遲后于凍結(jié)制品所產(chǎn)生的升華水蒸汽負荷。要么加大制冷機的容量，然而過分 加大又會使系統(tǒng)壓縮機處于輕負荷或零負荷時產(chǎn)生不必要的能量損耗；
2. 二次干燥期間來自干燥箱的凍結(jié)制品升華水蒸汽負荷慢慢地減少，直至 最后壓縮機處于零負荷狀態(tài)。如果系統(tǒng)回氣管路且近壓縮機吸氣端未安裝氣液分 離器或氣液分離器設(shè)計容積富裕量不足，冷凝器內(nèi)未蒸發(fā)的一65'C 一7(TC低溫 氟利昂液體(汽液混合物)較容易進入壓縮機形成濕壓縮而造成液擊敲缸現(xiàn)象。 如果系統(tǒng)配有多套壓縮機系統(tǒng)，可停止其中一臺或以上壓縮機工作，但由于冷凝 器內(nèi)部分冷凝管的溫度回升導致系統(tǒng)所對應的飽和蒸汽總壓強升高，致使凍干系 統(tǒng)的干燥箱內(nèi)的真空度有一定的波動，反而不利于干燥制品內(nèi)的殘余水份的快速 逸出；
3. 二次干燥未期，由于系統(tǒng)回汽量的減少，冷凝器冷凝管內(nèi)的由多次油循 環(huán)累計的潤滑油在低溫狀態(tài)下粘度增加，使?jié)櫥突亓骼щy。又Pk/Po壓縮比增 大，壓縮機攤氣溫度升高，排氣閥片處溫度約110'C 120'C，壓縮機內(nèi)潤滑油 容易變性甚至碳化，造成壓縮機曲軸箱內(nèi)部油路堵塞，曲軸與活塞連桿軸承相互 咬住、及中壓支管回汽豕的減少而引發(fā)壓縮機電機發(fā)熱甚至燒損。
4. 由于蒸發(fā)管內(nèi)處于汽液兩相狀態(tài)，管內(nèi)流阻增大，同一回路的進、出口 處溫度差較大。因此，蒸發(fā)管長度方向冷凝水蒸汽的能力并不一致，造成水汽凝
結(jié)器內(nèi)冰霜不均勻的可能性增大。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種能夠?qū)淠鹘禍氐耐瑫r對凍干箱也進行降 溫的真空冷凍干燥機。
為實現(xiàn)以上目的，本實用新型的技術(shù)方案是提供一種真空冷凍千燥機，包括 凍干箱、加熱器、排水閥、水汽凝結(jié)器、真空泵、次隔離閥、放氣閥、冷凝管、 主隔離閥和擱板，擱板設(shè)于凍干箱內(nèi)，擱板的一端與加熱器連接，冷凝管設(shè)于水 汽凝結(jié)器內(nèi)，主隔離閥連接凍干箱和水汽凝結(jié)器，真空泵通過次隔離閥與水汽凝 結(jié)器連接，放氣閥連接凍千箱，放氣閥和排水闔分別設(shè)于水汽凝結(jié)器的上下端， 其特征在于，擱板的另一端通過閥門與冷凝管一端連接，同時通過閥門和換熱器 與冷凝管的另一端連接，加熱器通過A循環(huán)泵與闊門連接，同時通過旁通閥、B 循環(huán)泵和閥門與冷凝管一端連接，液氮通過電磁閥和調(diào)節(jié)閥與換熱器下端一側(cè)連 接,氣氮連接換熱器下端另一側(cè)，換熱器上端通過安全闊和控制器與調(diào)節(jié)閥連接。
本實用新型取消了冷交換器、循環(huán)泵、水冷凝器、壓縮機、膨脹閥，增加了 冷凍系統(tǒng)和冷/熱媒循環(huán)系統(tǒng)，能夠?qū)淠鹘禍氐耐瑫r對凍干箱也進行降溫。
本實用新型的優(yōu)點是
1. 由于沒有相態(tài)變化，冷凝管外表面溫度均勻，使冰霜基本一致，冷凝面 積100%有效；
2. 載冷劑的熱容量約為直接膨脹式的3倍，能適應一次干燥期間水蒸汽負 荷的急聚變動和冷凝器溫度波動小，即系統(tǒng)始終保持最大水蒸汽流量kg/h和最 高的冷凝器冷凝效率；
3. 二次干燥期間，由于來自干燥箱內(nèi)產(chǎn)生的水蒸汽負荷慢慢地減少，可以 按需開或停液氟LN2換熱器供冷，而不影響凍干系統(tǒng)干燥箱內(nèi)的真空度；
4. 即使供電系統(tǒng)發(fā)生短時停電或供氮系統(tǒng)短時故障，凍干系統(tǒng)的維持時間 可達到20mim即耐停電性能比直接膨脹式供液方式好；
5. 采用干燥箱的熱源進行冷凝器的融霜+100'C蒸汽除霜，大大縮短除霜時 間，而不霈要熱水噴淋+浸泡；
6. 利用冷凝器冷源同時進行隔板溫度的恒定，以緩解熱媒循環(huán)系統(tǒng)達到設(shè)
定溫度時停止加熱器后所產(chǎn)生的余熱或稱熱慣性，使擱板溫度能繼續(xù)上升。

圖1為簾真空冷凍干燥機結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本實用新型真空冷凍干燥機結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式

以下結(jié)畬附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。 實施例
如圖2所示，為本實用新型真空冷凍干燥機結(jié)構(gòu)示意圖，所述的真空冷凍干 燥機由凍干箱1、加熱器2、排水閾11、水汽凝結(jié)器12、真空泵13、次隔離閥 14、放氣閥15、 18、冷凝管16、主隔離閥17、擱板19、 A循環(huán)泵20、閥門21、 22、旁通閥23、 B循環(huán)泵24，閥門25、 26、安全閥27、換熱器28、控制器29、 調(diào)節(jié)閥30、電磁閥31、液氮32和氣氮33組成。
擱板19安裝在凍干箱1內(nèi)，擱板19的一端與加熱器2連接，冷凝管16安 裝在水汽凝結(jié)器12內(nèi)，主隔離閥17連接凍干箱1和水汽凝結(jié)器12，真空泵13 通過次隔離閥14與水汽凝結(jié)器12連接，放氣閥18連接凍干箱1，放氣閥15和 排水閥11分別設(shè)于水汽凝結(jié)器12的上下端，擱板19的另一端通過閥門25與冷 凝管16 ，端連接，同時通過閥門21、22和換熱器28與冷凝管16的另一端連接， 加熱器2通過A循環(huán)泵20與閥門22連接，同時通過旁通閥23、 B循環(huán)泵24和 閥門26與冷凝管16 —端連接，液氮32通過電磁閥31和調(diào)節(jié)閥30與換熱器28 下端一側(cè)連接，氣氮33連接換熱器28下端另一側(cè)，換熱器28上端 通過安全閥27和控制器29與調(diào)節(jié)閥30連接。
本實用新型的真空系統(tǒng)由內(nèi)有擱板19的凍干箱1、內(nèi)有冷凝管16的水汽凝 結(jié)器12、真空泵13、次隔離閥14、主隔離閥17、放氣閥15、 18所構(gòu)成；
冷凍系統(tǒng)由液氮LN2 32換熱器系統(tǒng)、冷/熱媒循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成；
液氣L&32換熱器系統(tǒng)由電磁閥31、帶PID的調(diào)節(jié)閥30、液氮LN2 32、換 熱器28、安全閥27、控制器29構(gòu)成；液氮LN232是符合國際《蒙特利爾》協(xié)議 規(guī)定的環(huán)保型制冷工質(zhì)；
冷/熱攤循環(huán)系統(tǒng)由擱板19、加熱器28、 A循環(huán)泵20、閥門21、 22、 25、
26、 B循環(huán)泵24、冷凝管16、換熱器28熱側(cè)構(gòu)成，載體為符合GMP法規(guī)的一種 具有極佳的低溫流動性、耐高溫性、好的熱傳導性、無毒性、無腐蝕性的特殊液 體。
工作時，先關(guān)閉排水閥11和放氣閥15，啟動真空泵13，對水汽凝結(jié)器12 預抽真空，并形成幾乎無空氣分子對流的類似隔熱層，啟動A管道泵20;
再啟動液氮LN2 32換熱系統(tǒng)的電磁閥31、調(diào)節(jié)閥30，冷側(cè)的液氮LN232由 換熱器28內(nèi)部流程轉(zhuǎn)化為低壓低溫氣氮GN2 33由換熱表面蒸發(fā)吸取另一熱側(cè)的 載體；
載體經(jīng)冷卻降溫后先輸入水汽凝結(jié)器12的冷凝管16內(nèi)對水汽^結(jié)器12降 溫，然后由水汽凝結(jié)器12的冷凝管16輸出、再輸入凍干箱1內(nèi)對擱板19同時 進行降溫。
當擱板19達到設(shè)定值時，關(guān)閉闊門22、 25，再打開支路閥門(21、 26)。 此時形成二個支路，即擱板載體循環(huán)系統(tǒng)和水汽凝結(jié)器12載體循環(huán)系統(tǒng)。 開啟主隔離閥17，凍干系統(tǒng)處于預抽真空狀態(tài)下。
當凍干箱1內(nèi)真空度達到時，加熱器2工作，對擱板19進行加熱升溫，提 供凍結(jié)物質(zhì)內(nèi)冰轉(zhuǎn)化為水蒸汽的熱能量，依靠凍干箱1和水汽凝結(jié)器12 二室的 飽和蒸汽壓力差，完成水蒸汽的遷移過程。
權(quán)利要求1.一種真空冷凍干燥機，包括凍干箱(1)、加熱器(2)、排水閥(11)、水汽凝結(jié)器(12)、真空泵(13)、次隔離閥(14)、放氣閥(15、18)、冷凝管(16)、主隔離閥(17)和擱板(19)，擱板(19)設(shè)于凍干箱(1)內(nèi)，擱板(19)的一端與加熱器(2)連接，冷凝管(16)設(shè)于水汽凝結(jié)器(12)內(nèi)，主隔離閥(17)連接凍干箱(1)和水汽凝結(jié)器(12)，真空泵(13)通過次隔離閥(14)與水汽凝結(jié)器(12)連接，放氣閥(18)連接凍干箱(1)，放氣閥(15)和排水閥(11)分別設(shè)于水汽凝結(jié)器(12)的上下端，其特征在于，擱板(19)的另一端通過閥門(25)與冷凝管(16)一端連接，同時通過閥門(21、22)和換熱器(28)與冷凝管(16)的另一端連接，加熱器(2)通過A循環(huán)泵(20)與閥門(22)連接，同時通過旁通閥(23)、B循環(huán)泵(24)和閥門(26)與冷凝管(16)一端連接，液氮(32)通過電磁閥(31)和調(diào)節(jié)閥(30)與換熱器(28)下端一側(cè)連接，氣氮(33)連接換熱器(28)下端另一側(cè)，換熱器(28)上端通過安全閥(27)和控制器(29)與調(diào)節(jié)閥(30)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空冷凍干燥機，其特征在于，調(diào)節(jié)閥(30)為PID 調(diào)節(jié)閥。
專利摘要本實用新型涉及一種真空冷凍干燥機，包括凍干箱、加熱器、排水閥、水汽凝結(jié)器、真空泵、次隔離閥、放氣閥、冷凝管、主隔離閥和隔板，其特征在于，擱板的另一端通過閥門與冷凝管一端連接，同時通過閥門和換熱器與冷凝管的另一端連接，加熱器通過A循環(huán)泵與閥門連接，同時通過旁通閥、B循環(huán)泵和閥門與冷凝管一端連接，液氮通過電磁閥和調(diào)節(jié)閥與換熱器下端一側(cè)連接，氣氮連接換熱器下端另一側(cè)，換熱器上端通過安全閥和控制器與調(diào)節(jié)閥連接。本實用新型的優(yōu)點是能夠?qū)淠鹘禍氐耐瑫r對凍干箱也進行降溫。
文檔編號F26B5/04GK201014886SQ20072006786
公開日2008年1月30日 申請日期2007年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月15日
發(fā)明者鄭效東 申請人:上海東富龍科技有限公司