一種凍干箱制冷系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種凍干機制冷系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一組以上的主制冷組件和一組以上的輔助制冷組件，所述主制冷組件與輔助制冷組件呈并聯(lián)狀以形成對凍干機上冷肼和板層的獨立制冷循環(huán)回路；所述主制冷組件與輔助制冷組件中采用不同制冷媒介。本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、操作簡便、能夠提高制冷效果、提高工作可靠性等優(yōu)點。
【專利說明】一種凍干箱制冷系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本實用新型主要涉及到凍干設備領域，特指適用于凍干箱的制冷系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]真空冷凍干燥機(以下簡稱凍干機)是制藥行業(yè)和食品行業(yè)進行藥品和食品冷凍干燥的最好設備，所謂冷凍干燥，就是先將需冷凍干燥的物品(制品)在低溫下預凍，然后通過真空升華和解析吸附的方法，使制品的水分減少到在長時間內(nèi)無法維持生物學反應和化學反應的水平，真空升華干燥階段，物料中已凍結(jié)的游離水在低于其共結(jié)點所對應的飽和蒸汽壓條件下，以升華的方式全部逸出，進入到冷凝表面結(jié)成冰，升華結(jié)束后，一般可除去85%以上的水分，而解析干燥階段，則在升華干燥完成后，將剩余的那部分少量的吸附水(吸附在物料細胞壁和極性分子上、未凍結(jié)的水，一般占總含水量的10%左右)以蒸發(fā)的方式去除。
[0003]目前，凍干機一般設置一臺制冷系統(tǒng)，較常用的為氟利昂制冷系統(tǒng)、液氮制冷系統(tǒng)。Freon制冷系統(tǒng)較液氮制冷系統(tǒng)價格便宜，但是產(chǎn)生的極限低溫較高，使得凍干機在解析階段時產(chǎn)生冰的飽和蒸汽壓差較小，使得凍干產(chǎn)品內(nèi)仍剩有一部分吸附水，影響凍干產(chǎn)品質(zhì)量。而采用較氟利昂蒸發(fā)溫度較低的制冷劑，比如液氮，其價格較為昂貴(費用包括液氮購買、液氮運輸、液氮在大氣壓下氣化損耗等)，大約是壓縮式制冷的三倍左右，用戶一般無法承受。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型要解決的技術問題就在于:針對現(xiàn)有技術存在的技術問題，本實用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡單緊湊、操作簡便、能夠提高制冷效果、凍干工作效率的凍干箱制冷系統(tǒng)。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型采用以下技術方案:
[0006]一種凍干機制冷系統(tǒng)，包括一組以上的主制冷組件和一組以上的輔助制冷組件，所述主制冷組件與輔助制冷組件呈并聯(lián)狀以形成對凍干機上冷肼和板層的獨立制冷循環(huán)回路；所述主制冷組件與輔助制冷組件中采用不同制冷媒介。
[0007]作為本實用新型系統(tǒng)的進一步改進:所述主制冷組件為在正常工況下的預凍干階段和升華干燥對凍干機進行制冷的制冷組件；所述輔助制冷組件為在正常工況下的解析干燥階段和在故障工況下對凍干機進行制冷的制冷組件。
[0008]作為本實用新型系統(tǒng)的進一步改進:在相同大氣壓下，所述輔助制冷組件中制冷媒介的沸點溫度低于主制冷組件中制冷媒介的沸點溫度。
[0009]作為本實用新型系統(tǒng)的進一步改進:所述主制冷組件采用氟利昂作為制冷媒介，輔助制冷組件采用液氮作為制冷媒介。
[0010]作為本實用新型系統(tǒng)的進一步改進:每組所述朱制冷組件包括冷肼主制冷循環(huán)回路和板層主制冷循環(huán)回路，冷肼主制冷循環(huán)回路用于對凍干機上冷肼的冷凝盤管進行制冷，板層主制冷循環(huán)回路用于對凍干機的板層進行制冷；每組所述輔助制冷組件包括冷肼輔助制冷循環(huán)回路和板層輔助制冷循環(huán)回路，冷肼輔助制冷循環(huán)回路用于對凍干機上冷肼的冷凝盤管進行制冷，板層輔助制冷循環(huán)回路用于對凍干機的板層進行制冷。
[0011]作為本實用新型系統(tǒng)的進一步改進:每個制冷循環(huán)回路均包括通過管路相連的控制閥、板式換熱器及載冷劑循環(huán)泵。
[0012]作為本實用新型系統(tǒng)的進一步改進:在所述輔助制冷組件的制冷循環(huán)回路上設置關聯(lián)控制閥，用于在主制冷組件處于開啟工作狀態(tài)時主制冷組件的制冷媒介避開輔助制冷組件中的板式換熱器。
[0013]每個制冷循環(huán)回路均包括通過管路相連的控制閥和板式換熱器；所述冷肼主制冷循環(huán)回路和冷肼輔助制冷循環(huán)回路共用載一組冷劑循環(huán)泵，所述板層主制冷循環(huán)回路和板層輔助制冷循環(huán)回路共用載一組冷劑循環(huán)泵。
[0014]所述每組冷劑循環(huán)泵均包括兩個冷劑循環(huán)泵，一個為主泵，另外一個為備用泵。
[0015]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的優(yōu)點在于:
[0016]1、本實用新型包括了兩種具有不同制冷媒介的主制冷組件與輔助制冷組件，利用兩種制冷媒介不同的沸點溫度，可以增大凍干箱與冷肼的壓力差，產(chǎn)生較大的冰的飽和蒸汽壓差，使得凍干產(chǎn)品在解析階段蒸發(fā)的水蒸氣在壓差推動力下在冷凝盤管表面結(jié)成冰，直至凍干機到達其對應的飽和蒸汽壓，達到解析極限，凍干完成，此凍干產(chǎn)品的內(nèi)的水分將得到再一次降低，提高了凍干產(chǎn)品質(zhì)量。
[0017]2、本實用新型中的凍干機還可在預凍干模式、升華干燥模式根據(jù)生產(chǎn)工藝要求選擇開啟或者關閉輔助制冷組件，通過輔助制冷組件的參與可大大縮短整個凍干周期，提高凍干生產(chǎn)效率。
[0018]3、本實用新型具有兩套獨立、并聯(lián)的制冷組件，在某一套出現(xiàn)故障時，另外一套能夠起到故障備用的作用，大大提高了設備運行的可靠性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型在具體應用實例中的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0020]圖例說明:
[0021]1、冷凝盤管；2、板層；3、板層加熱器。

【具體實施方式】
[0022]以下將結(jié)合說明書附圖和具體實施例對本實用新型做進一步詳細說明。
[0023]本實用新型的一種凍干機制冷系統(tǒng)，包括一組以上的主制冷組件和一組以上的輔助制冷組件，所述主制冷組件與輔助制冷組件呈并聯(lián)狀以形成對凍干機上冷肼和板層2的獨立制冷循環(huán)回路。主制冷組件與輔助制冷組件中采用不同制冷媒介，且輔助制冷組件中制冷媒介的沸點溫度低于主制冷組件中制冷媒介的沸點溫度。例如，主制冷組件可以采用氟利昂作為制冷媒介，輔助制冷組件可以采用液氮作為制冷媒介。可以理解，在其他的實施例中，也可以根據(jù)實際需要采用其他的制冷媒介組合，這也應在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
[0024]在較佳的實施例中，可以根據(jù)實際需要，輔助制冷組件中所采用的制冷媒介優(yōu)選為大氣壓下蒸發(fā)溫度低于-46.5°C。
[0025]在具體實例中，每組所述主制冷組件包括冷肼主制冷循環(huán)回路和板層主制冷循環(huán)回路，冷肼主制冷循環(huán)回路用于對凍干機上冷肼的冷凝盤管I進行制冷，板層主制冷循環(huán)回路用于對凍干機的板層2進行制冷；每組所述輔助制冷組件包括冷肼輔助制冷循環(huán)回路和板層輔助制冷循環(huán)回路，冷肼輔助制冷循環(huán)回路用于對凍干機上冷肼的冷凝盤管I進行制冷，板層輔助制冷循環(huán)回路用于對凍干機的板層2進行制冷。
[0026]如圖1所示，為本實用新型在一個具體應用實例中的結(jié)構(gòu)原理示意圖。每個制冷循環(huán)回路均包括通過管路相連的控制閥、板式換熱器及載冷劑循環(huán)泵。其中:
[0027]冷肼主制冷循環(huán)回路包括通過管路相連的第一控制閥Tl、第一板式換熱器SI以及第一載冷劑循環(huán)泵M1，以形成對循環(huán)回路中的凍干機上冷凝盤管I的循環(huán)制冷。
[0028]板層主制冷循環(huán)回路包括通過管路相連的第二控制閥T2、第二板式換熱器S2以及第二載冷劑循環(huán)泵M2，以形成對循環(huán)回路中的凍干機上板層2的循環(huán)制冷。
[0029]冷肼輔助制冷循環(huán)回路包括通過管路相連的第三控制閥T3、第三板式換熱器S3以及第三載冷劑循環(huán)泵M3，以形成對循環(huán)回路中的凍干機上冷凝盤管I的循環(huán)制冷。
[0030]板層輔助制冷循環(huán)回路包括通過管路相連的第四控制閥T4、第四板式換熱器S4以及第四載冷劑循環(huán)泵M4，以形成對循環(huán)回路中的凍干機上板層2的循環(huán)制冷。
[0031]進一步，在輔助制冷組件的制冷循環(huán)回路上設置關聯(lián)控制閥，以保證在主制冷組件處于開啟工作狀態(tài)時，其制冷媒介將避開輔助制冷組件中的板式換熱器，因為此時該板式熱器處于不工作狀態(tài)；該關聯(lián)控制閥為圖中的第一關聯(lián)控制閥T5和第二關聯(lián)控制閥T6。
[0032]進一步，整個主制冷組件與輔助制冷組件均由PLC控制器進行控制，即所有控制閥的啟閉均由PLC控制器根據(jù)實際工藝要求進行自動控制。
[0033]在其他實施例中，還可以將上述第一載冷劑循環(huán)泵Ml和第二載冷劑循環(huán)泵M2合并成一個循環(huán)泵，供循環(huán)制冷回路來使用，這也應在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
[0034]工作原理，本實用新型的系統(tǒng)在具體實施時，按照工藝要求其步驟為:
[0035](I)預凍干模式；當凍干機為預凍干階段，PLC控制器將關閉第三控制閥T3、第四控制閥T4、第一關聯(lián)控制閥T5和第二關聯(lián)控制閥T6，此時輔助制冷組件處于停止工作的狀態(tài)。開啟第一控制閥Tl和第二控制閥T2，主制冷組件開啟工作，其對凍干箱內(nèi)的板層2和冷肼內(nèi)的冷凝盤管I同時降溫，其制冷原理一致。以冷凝盤管I的制冷為例說明，主制冷組件工作，通過板式換熱器，其制冷媒介(氟利昂)和載冷劑(硅油)進行熱交換，使載冷劑的溫度降低，載冷劑經(jīng)對應的載冷劑循環(huán)泵在管路、冷凝盤管I中強制循環(huán)，從而實現(xiàn)了將載冷劑不斷地在整個系統(tǒng)中循環(huán)達到制冷傳遞。
[0036](2)升華干燥模式；當凍干機在升華干燥階段，PLC控制器將關閉第三控制閥T3、第四控制閥T4、第一關聯(lián)控制閥T5和第二關聯(lián)控制閥T6，輔助制冷組件處于停止工作的狀態(tài)。開啟第一控制閥Tl和第二控制閥T2，主制冷組件將對冷凝盤管I進行制冷，凍干機中的凍干箱將在板層加熱器3的作用下對板層2進行加溫升華。
[0037](3)解析干燥模式；當凍干機進入解析干燥階段，PLC控制器將關閉第一控制閥Tl和第二控制閥T2，主制冷組件停止工作，開啟第三控制閥T3、第一關聯(lián)控制閥T5和第二關聯(lián)控制閥T6，輔助制冷組件工作，通過板式換熱器，其制冷媒介(液氮)和載冷劑換熱，使載冷劑的溫度急劇降低(液氮制冷的大氣壓下沸點溫度約為_196°C )，增大了凍干箱與冷肼的壓力差，降低了冷肼飽和蒸汽壓，使得凍干產(chǎn)品在解析階段蒸發(fā)的水蒸氣在壓差推動力下使其在冷凝盤管I表面結(jié)成冰，直至凍干機到達其飽和蒸汽壓，達到解析極限，凍干完成，此凍干產(chǎn)品的內(nèi)的水分將得到再一次降低，提高了凍干產(chǎn)品質(zhì)量。
[0038]進一步，本實用新型還包括故障冗余模式，即當凍干機中主制冷組件出現(xiàn)故障時，PLC控制器將開啟第三控制閥T3、第一關聯(lián)控制閥T5，輔助制冷組件將作為備份制冷系統(tǒng)，給板層2、冷凝盤管I同時制冷，保障了凍干機的正常運行。如此故障狀態(tài)下且處于預凍干階段時，第四控制閥T4和第二關聯(lián)控制閥T6也開啟。
[0039]可以理解，在另外一個實施例中，也可以根據(jù)生產(chǎn)工藝要求選擇在預凍干模式、升華干燥模式中開啟輔助制冷組件，通過輔助制冷組件的參與可大大縮短整個凍干周期，提高凍干生產(chǎn)效率，這也屬于本實用新型的保護范圍。
[0040]以上僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，本實用新型的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本實用新型思路下的技術方案均屬于本實用新型的保護范圍。應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理前提下的若干改進和潤飾，應視為本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種凍干機制冷系統(tǒng)，其特征在于，包括一組以上的主制冷組件和一組以上的輔助制冷組件，所述主制冷組件與輔助制冷組件呈并聯(lián)狀以形成對凍干機上冷肼和板層的獨立制冷循環(huán)回路；所述主制冷組件與輔助制冷組件中采用不同制冷媒介。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凍干機制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述主制冷組件為在正常工況下的預凍干階段和升華干燥對凍干機進行制冷的制冷組件；所述輔助制冷組件為在正常工況下的解析干燥階段和在故障工況下對凍干機進行制冷的制冷組件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的凍干機制冷系統(tǒng)，其特征在于，在相同大氣壓下，所述輔助制冷組件中制冷媒介的沸點溫度低于主制冷組件中制冷媒介的沸點溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的凍干機制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述主制冷組件采用氟利昂作為制冷媒介，輔助制冷組件采用液氮作為制冷媒介。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任意一項所述的凍干機制冷系統(tǒng)，其特征在于，每組所述主制冷組件包括冷肼主制冷循環(huán)回路和板層主制冷循環(huán)回路，冷肼主制冷循環(huán)回路用于對凍干機上冷肼的冷凝盤管進行制冷，板層主制冷循環(huán)回路用于對凍干機的板層進行制冷；每組所述輔助制冷組件包括冷肼輔助制冷循環(huán)回路和板層輔助制冷循環(huán)回路，冷肼輔助制冷循環(huán)回路用于對凍干機上冷肼的冷凝盤管進行制冷，板層輔助制冷循環(huán)回路用于對凍干機的板層進行制冷。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的凍干機制冷系統(tǒng)，其特征在于，每個制冷循環(huán)回路均包括通過管路相連的控制閥、板式換熱器及載冷劑循環(huán)泵。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的凍干機制冷系統(tǒng)，其特征在于，在所述輔助制冷組件的制冷循環(huán)回路上設置關聯(lián)控制閥，用于在主制冷組件處于開啟工作狀態(tài)時主制冷組件的制冷媒介避開輔助制冷組件中的板式換熱器。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的凍干機制冷系統(tǒng)，其特征在于，每個制冷循環(huán)回路均包括通過管路相連的控制閥和板式換熱器；所述冷肼主制冷循環(huán)回路和冷肼輔助制冷循環(huán)回路共用一組載冷劑循環(huán)泵，所述板層主制冷循環(huán)回路和板層輔助制冷循環(huán)回路共用一組載冷劑循環(huán)泵。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的凍干機制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述每組冷劑循環(huán)泵均包括兩個冷劑循環(huán)泵，一個為主泵，另外一個為備用泵。
【文檔編號】F25B25/00GK204006776SQ201420314404
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】康峰, 翁寬, 鐘元龍, 譚亮 申請人:楚天科技股份有限公司