真空系统中的水蒸汽分离装置制造方法及图纸

本发明专利技术为真空系统中的水蒸汽分离技术及装置。主要作用是完善和提高真空干燥技术，扩大其应用范围和使用效率，使该技术能以最经济的投入实现最大的效益。本装置由二个子系统构成，一个由负压源，纯空气源、汽源、贮水槽和真空罐组构成工作系统；另一个由电脑、传感器、电磁阀和电磁控开关构成控制系统。两个系统相互之间分别通过管道和导线有机地联在一起。真空罐组在规定的程序控制之下轮流工作，最终实现汽体的彻底分离。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属真空干燥
众所周知，干燥技术在大多数行业中都有广泛的用途。许多产品在其制造过程中，都必须经过干燥这一工序，否则将影响产品的质量和产量，甚至还可能导致生产的中断。因此，干燥技术在国民生产和经济建设中具有重要意义。在干燥领域中，目前主要采用的干燥技术有1、天然干燥法；2、烟熏法；3、嫌水物质干燥法；4、常规干燥法；5、加热式干燥法；6、干燥剂除湿法；7、高频感应干燥法；8、红外线干燥法；9、微波干燥法；10、电气化木材干燥法；11、真空干燥法。其中，真空干燥技术以它特有的优点，如干燥质量高、速度快、节能、比耗低、易操作、控制可靠、维修方便及有利于保护环境等，逐渐地在干燥领域中崭露头角，并且，随着真空干燥技术的日趋完善，它将在该领域中占据不可动摇的一席之地。本专利技术的作用在于完善和提高真空干燥技术和干燥质量，扩大其应用范围和提高使用效率，使该技术能以最经济的投入实现最大的效益。本专利技术的目的是使水蒸汽在真空系统中得到分离，并且彻底解决长期以来真空干燥系统效率低下的问题。本专利技术的目的通过如下技术方案实现一个真空罐组，由若干个真空罐A、B、C……n(n为一确定的自然数)组成，通过电磁阀和管道等，分别与蒸汽源(或气源)相联、与负压源和气压源相通、与汽(气)体排放容器相接。各罐均安有真空表和压力表。真空罐组中各罐轮流工作。电磁阀、电控开关及若干物理量探测传感器(如真空度、压力、温湿度和气体流量等传感器)均由电脑控制。物理量探测传感器把所测数据传输给电脑，经电脑分析处理后，按一定工作程序发出指令，电磁阀或电磁控开关接到该指令，便作出相应的动作，控制机电装置按规程运行。本装置的分离原理是它由二个子系统构成。一个由负压源、纯空气源、贮水槽、真空罐组和蒸汽(或气)源构成工作系统；另一个由电脑(CPU)、各种必要的传感器和电磁阀构成控制系统，两个系统相互之间分别通过管道和导线有机地联结在一起。真空罐组中各罐依次工作。每一罐开始工作时，都相当于一个真空源。现让第一罐开始工作。水蒸汽在真空与水蒸汽分压差的作用下，自然流入第一罐，该罐的压力逐渐升至某一定值，此时，电磁阀切断汽体的继续流入，同时打开“高压”源通道，高压气体(即纯空气)注入。根据热力学所述，在室温下，压力升高到一定值时，水蒸汽要发生相变，即液化。罐内的水蒸汽在“高压”(相对于真空而言)纯空气的压力下，立刻发生液化相变。形成“雨滴”落至罐底，聚集成水洼。此刻，电磁阀切断高压源通道，打开排水通道。罐内的“高压”气体大于外界的大气压，因此，罐底的这一洼水被排至贮水槽。当罐内的压力降至与大气压相等时，立刻让电磁阀关闭排水通道，同时打开负压源通道，则该罐内的压力又恢复到原来的真空度。其余各罐的工作程序，与第一罐完全相同。第一罐完成一个工作循环，即完成抽真空(抽气)、吸汽(气)、相变、排水等四个动作，又恢复到原来的工作状态称为一个小循环；真空罐组中所有的罐依次完成自己的工作循环后，又回到第一罐则称为一个大循环。为更清晰地阐明设计方案，现仅以A、B两罐的工作情况为例第一步抽真空或抽气阶段。由电脑发出指令，使电磁阀〔1〕开启，让A、B罐同时与负压源相通。A、B罐压力最终降至某一个工作真空度。接着，电磁阀〔1〕关闭，切断了A、B罐与负压源的通道。第二步吸汽工作阶段。程序让电磁阀〔2〕开启，使得只有罐A与汽源相通。汽源的蒸汽压大于罐A的真空度压力，汽体分子便涌向A罐，造成A罐的真空度逐渐降低。当真空表显示的读数为一额定值时，传感器立即向电脑发出信号，电脑依信号特征输出一个指令。电磁阀〔2〕接到该动作指令后，便关闭A罐与汽源的通道，同时，接通B罐与汽源的通道。结果B罐处在工作阶段，A罐进入相变阶段。第三步相变阶段。程序让电磁阀〔3〕接通罐A与压力源〔或纯空气源(由微型气泵、管道、贮器筒和控制原件构成)〕通道。纯空气(洁净而又干燥的空气)进入A罐中，使内部压力迅速上升造成罐内的水蒸汽立即达到饱和(露点)状态，凝结成水珠(雨滴)在重力的作用下，落入罐底，形成水洼。第四步排水阶段。传感器将A罐此时的压力传输给电脑。程序便让电磁阀〔3〕，关闭该罐与压力源的通道，同时让电磁阀〔4〕接通A罐与盛水容器的通道。罐底的这一洼水便被其内部的“高压”气体压出，进入盛水容器中。第五步复原或抽真空阶段。A罐内的压力在排出水份后降至常压状态，压力传感器向电脑传送所测数据。程序让电磁阀〔4〕关闭，让电磁阀〔1〕接通A罐与负压源的通道。结果A罐内的压力又重新恢复到原来的真空工作状态。至此，A罐完成了一个工作循环，等待着下一个工作循环的来临。B罐包括其它各罐的工作程序均与A罐相同，仅仅是时间上的不同，详见下表。 真空罐组中的真空罐个数可依真空泵的功率和抽气速度而定。真空泵的功率大，抽气速度快，罐的个数可少些，反之，要多些。此外，还应根据选定的真空度工作区间而定。真空度工作区间范围大，可以少用几个罐；真空度工作区间窄，就必须多用几个罐。无论如何，真空罐的个数应视具体情况或通过试验而定。每经过一个工作循环(周期)，都可分离出一定体积的水蒸汽，真空罐组周而复始的工作，就能不断地将水蒸汽一体积一体积地排出，这就实现了水蒸汽与真空系统分离的目的。采用上述方案，就能有效地排出水蒸汽，使之达到与真空系统相分离的目的。整个装置由二个子系统构成，即工作系统和控制系统。相对运动部件主要是控制系统的电磁控开关和电磁阀等，因此，其总体结构简单明了，操作和维修方便，自动化程度高，可靠性强。此外，它还有如下优点(1)能够保持强劲的干燥势基本不变，即系统效率高，系统工作的连续性和均衡性优良。(2)不仅能分离水蒸汽，还能分离出有害气体，甚至可使任何真空系统中的液体和气体与之分离。(3)避免有害气体未经处理就直接排放入大气之中，造成对环境的污染。(4)保护真空系统的心脏—真空泵。避免被有害气(或汽)体侵蚀，而降低真空泵的效率，更甚者，还可能造成真空泵的损害，影响到整个系统的正常运行。(5)创造一个较为宁静的生产环境。(6)与干燥剂分离法相比，它的生产均衡性较好，分离效率高，另外，还省去了活化干燥剂的环节和替换干燥剂的时间。下面结合附图对本专利技术作进一步说明附图说明图1、过去真空干燥效率低下的原因。图2、水蒸汽分离系统实施例1。图3、水蒸汽分离系统实施例原理框图。图4、汽或气液相变的等温变化图。图5、不同温度下的汽或气液相变等温变化图。图6、分离系统负压源工作原理图。图7、水蒸汽分离系统实施例2。图8、有害气体收集装置中的水蒸汽过滤器工作原理图。图9、纯空气源、负压源及真空罐的工作区间。图10、真空罐组中，各真空罐的工作程序图。图11、冷凝器工作的温度区间。图12、通过冷凝器的管道，其内部出现冰堵、结霜现象时的除冰除霜装置。图1中，Q为从蒸汽源流过来的蒸汽，正沿着箭头所指的方向进入真空罐N，并逐渐的充满整个空间，罐中的黑点代表蒸汽分子，罐内的蒸汽分子继续沿箭头方向往真空泵Z流去。在这其间，真空罐N内的真空度由很高的状态迅速跌至很低的状态。只要真空泵从真空罐N内抽走一部分蒸汽，蒸汽源就会补充一部分。又因为真空泵的抽气速率，不可能使罐N内的真空度瞬间跳变到很高，加上蒸汽源的不断补充，这就造成整个系统在很低的真空度下工作，自然系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续式真空系统中的水蒸汽分离装置，它由两个子系统构成，一个由负压源、纯空气源、汽源、有害气体收集装置、冷凝器、贮水罐和真空罐组等组成工作系统，另一个由电脑、传感器、电磁阀和电磁控开关等构成控制系统，两个系统相互之间分别通过管道和导线有机地联在一起，其特征在于：真空罐组在规定的程序控制之下依次轮流工作，任何一罐的工作顺序可分为抽气、吸汽、相变和排水等四个阶段，且系统完成这四个工作阶段后，又恢复到原来的状态，称为一个工作循环，在真空罐组中，从第一罐开始，每一罐都轮流工作一次，即完成一个工作循环，最后又回到第一罐，称为一个大循环。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：范毅，
申请(专利权)人：范毅，
类型：发明
国别省市：35[中国|福建]