一種冷凍干燥實驗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種冷凍干燥實驗裝置，屬于冷凍干燥設備【技術(shù)領(lǐng)域】，其包括容器、成型模具、真空泵、頂蓋、成型模具導氣管、通氣管和成型模具底座，容器設置在實驗平臺上；成型模具設置在容器中，在成型模具的頂部設有用于密封的頂蓋，在成型模具的底部設有用于導熱的成型模具底座，成型模具依次通過成型模具導氣管和通氣管與真空泵連通；在成型模具導氣管和通氣管之間設有閥門及氣體控制裝置。本實用新型的冷凍干燥實驗裝置結(jié)合冷凍干燥的特點，利用成型模具內(nèi)外形成的壓力差可及時將冰升華轉(zhuǎn)變成的水蒸氣排出，不僅結(jié)構(gòu)簡單、便于移動、成本低廉，便于推廣應用，而且可根據(jù)需要加工多個不同尺寸的成型模具交替使用，還可實現(xiàn)近凈尺寸成型。
【專利說明】一種冷凍干燥實驗裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于冷凍干燥設備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種冷凍干燥實驗裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 真空冷凍干燥是先將濕物料或漿料凍結(jié)到其晶點溫度以下，使水分變成固態(tài)的 冰，然后在適當?shù)恼婵斩认?，使冰直接升華為水蒸氣，再利用真空系統(tǒng)將水蒸氣排出，從而 獲得干燥制品的技術(shù)。干燥過程是水的物態(tài)變化和移動的過程，其基本原理就是在低溫低 壓下傳熱傳質(zhì)的機理。
[0003] 傳統(tǒng)的真空冷凍干燥技術(shù)制備新材料(如多孔陶瓷材料)，一般分為兩個步驟：冷 凍成型和冷凍干燥。首先要將漿料加入到成型模具中凍結(jié)，使水分轉(zhuǎn)變成冰，然后連成型模 具一起放入真空冷凍干燥機中，待干燥后制得樣品素坯。在這個過程中，要始終確保成型模 具內(nèi)的溫度低于零攝氏度，這就要求事先要先將真空冷凍干燥機打開并調(diào)節(jié)到所需要的參 數(shù)，同時把成型模具放入真空冷凍干燥機中時一定要快，因為如果不是一次凍干，將會嚴重 影響材料的性能。另外，不論國產(chǎn)的還是進口的真空冷凍干燥機價格昂貴，能耗高，干燥速 率低，真空度不穩(wěn)定，且制冷劑多采用氟利昂，會對空氣造成嚴重污染。 實用新型內(nèi)容
[0004] 發(fā)明目的：本實用新型的目的在于，提供一種冷凍干燥實驗裝置，使其不僅結(jié)構(gòu)簡 單，操作方便而且便于移動，成本低廉，環(huán)?？煽俊?br> [0005] 技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案：
[0006] -種冷凍干燥實驗裝置，其包括容器、成型模具、真空泵、頂蓋、成型模具導氣管、 通氣管和成型模具底座，所述的容器設置在實驗平臺上；所述的成型模具設置在容器中，在 成型模具的頂部設有用于密封的頂蓋，在成型模具的底部設有用于導熱的成型模具底座， 成型模具依次通過成型模具導氣管和通氣管與真空泵連通；在所述的成型模具導氣管和通 氣管之間設有閥門及氣體控制裝置。
[0007] 所述的成型模具底座黃銅材料的底座，黃銅材料熱導率高。
[0008] 所述的成型模具的側(cè)壁為易脫模的樹脂材料的側(cè)壁。
[0009] 在所述的容器的內(nèi)壁上設有用于隔熱保溫的泡沫板。
[0010] 所述的容器通過泡沫蓋子密封。
[0011] 工作原理：采用上述冷凍干燥實驗裝置，在制備新材料(如多孔陶瓷材料）時，可以 采用如下方式進行：先將成型模具置于容器中，在容器中加入液氮，把制備好的漿料加入到 成型模具中，使成型模具上端與空氣接觸，漿料內(nèi)部從上到下將會形成溫度差，漿料中的水 分將會從下往上定向結(jié)冰，同時將粉料固定下來，待漿料完全結(jié)冰固化后，蓋上成型模具頂 蓋，并蓋上容器的蓋子，打開真空泵開關(guān)，使成型模具內(nèi)的空氣及冰升華轉(zhuǎn)變成的水蒸氣通 過閥門及氣體控制裝置和導氣管排出，保持真空泵持續(xù)工作直至材料完全干燥，脫模后可 得到孔隙呈定向生長的多孔陶瓷坯體。
[0012] 有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的冷凍干燥實驗裝置通過結(jié)合冷凍干燥 的特點，利用成型模具內(nèi)外形成的壓力差可及時將冰升華轉(zhuǎn)變成的水蒸氣排出，形成孔隙 呈定向生長的陶瓷坯體，將冷凍成型設備和冷凍干燥設備合二為一，進一步簡化操作，同時 可以確保成型后一次干燥，保證材料的性能；其不僅結(jié)構(gòu)簡單、便于移動、成本低廉，便于推 廣應用，而且可根據(jù)需要加工多個不同尺寸的成型模具交替使用，還可實現(xiàn)近凈尺寸成型。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1是冷凍干燥實驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0014] 下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進一步的說明。
[0015] 如圖1所示，冷凍干燥實驗裝置，其包括容器1、成型模具2、閥門及氣體控制裝置 3、真空泵4、頂蓋5、成型模具導氣管6、通氣管7、成型模具底座8、隔熱保溫的泡沫板9、泡 沫蓋子10,容器1設置在實驗平臺11上，成型模具2設置在容器1中，在成型模具2的頂 部設有用于密封的頂蓋5,在成型模具2的底部設有用于導熱的成型模具底座8,成型模具 2依次通過成型模具導氣管6和通氣管7與真空泵4連通，在成型模具導氣管6和通氣管7 之間設有閥門及氣體控制裝置3。
[0016] 成型模具底座8為熱導率高的黃銅材料的底座。成型模具2的側(cè)壁為易脫模的樹 脂材料的側(cè)壁。在容器1的內(nèi)壁上設有用于隔熱保溫的泡沫板9,容器1通過泡沫蓋子10 密封。
[0017] 工作過程：將成型模具2置于容器1中，在容器1中加入液氮，（先放模具，再加液 氮，液氮的溫度為_196°C，保證安全)把制備好的漿料加入到成型模具2中，使成型模具2上 端與空氣接觸，漿料內(nèi)部從上到下將會形成溫度差，漿料中的水分將會從下往上定向結(jié)冰， 同時將粉料固定下來，待漿料完全結(jié)冰固化后，蓋上頂蓋5,同時蓋上容器的泡沫蓋子10， 打開真空泵3開關(guān)，使成型模具2內(nèi)的空氣及冰升華轉(zhuǎn)變成的水蒸氣通過閥門及氣體控制 裝置3和成型模具導氣管6排出，保持真空泵4工作直至材料完全干燥，脫模后可得到孔隙 呈定向生長的多孔陶瓷坯體。
[0018] 使用本發(fā)明的裝置，成本低廉，無需考慮冷凍成型和冷凍干燥分開問題，待冷凍成 型后直接就可以進行干燥，可確保一次干燥，真空泵4使得成型模具內(nèi)外形成壓力差可及 時排出成型模具內(nèi)的空氣及冰升華轉(zhuǎn)變的水蒸氣，能加快干燥速率。
【權(quán)利要求】
1. 一種冷凍干燥實驗裝置，其特征在于：其包括容器（1)、成型模具（2)、真空泵（4)、頂 蓋（5)、成型模具導氣管（6)、通氣管（7)和成型模具底座（8)，所述的容器（1)設置在實驗平 臺（11)上；所述的成型模具（2)設置在容器（1)中，在成型模具（2)的頂部設有用于密封的 頂蓋（5 )，在成型模具（2 )的底部設有用于導熱的成型模具底座（8 )，成型模具（2 )依次通過 成型模具導氣管（6)和通氣管（7)與真空泵（4)連通；在所述的成型模具導氣管（6)和通氣 管（7 )之間設有閥門及氣體控制裝置（3 )。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷凍干燥實驗裝置，其特征在于：所述的成型模具底座（8)為 黃銅材料的底座。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷凍干燥實驗裝置，其特征在于：所述的成型模具（2)的側(cè)壁 為易脫模的樹脂材料的側(cè)壁。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷凍干燥實驗裝置，其特征在于：在所述的容器（1)的內(nèi)壁上 設有用于隔熱保溫的泡沫板（9 )。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷凍干燥實驗裝置，其特征在于：所述的容器（1)通過泡沫蓋 子（10)密封。
【文檔編號】F26B5/06GK203869423SQ201420292717
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月4日
【發(fā)明者】王鵬舉, 應國兵, 吳玉萍, 田寶娜, 陳麗艷, 秦玉嬌 申請人:河海大學