一种设有冷媒循环系统的真空冷冻干燥机技术方案

本实用新型专利技术涉及一种设有冷媒循环系统的真空冷冻干燥机，其特征在于，取消了冷交换器、循环泵、水冷凝器、压缩机、膨胀阀，增加了冷媒循环系统，以液氮－气氮（ＬＮ２－ＧＮ２）为间接冷源、同时内置或者外置串联ＬＮ２冷阱作为捕捉少量有机溶剂，作为停电时备用冷阱以确保冻干过程不中断。本实用新型专利技术的优点是能够对水汽冷凝器降温的同时对冻干箱也进行降温，停电时冻干过程不中断。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一^"设有冷媒循环系统的真空冷冻干燥机，尤其涉及一种以 液氮一气氮(LN2—GN2)为间接冷源从冻结制品中去除液体或称溶剂的冻干机， 属于真空冷冻干燥机

技术介绍
现有冻千机主要由真空系统和冷冻系统组成如图l所示，冻干机由冻干箱l、加热器2、冷交换器3、循环泵4、水冷凝 器5、压縮机6、膨胀阀7、 10、电磁阀8、 9、排水阀ll、水汽凝结器12、真空 泵13、次隔离阀14、放气阀15、 18、冷凝管16、主隔离阀17和搁板19组成。真空系统由冻干箱1、主隔离阀17、冷凝器12、次隔离阀14、真空泵13 组成，。真空系统简要说明如下冻千箱内有可活动的且能在一55'C + 70'C温度范围内工作的搁板组件 19，作用是提供物质的冻结和加热升华用，主隔离阀17连接于冻干箱1和冷凝 器12之间，作用一是全开时以使冻干箱搁板上冻结物质内升华水蒸汽通过此阀 及两者的饱和蒸汽压所对应的压力差作为推动力，使水蒸汽迁移到冷凝器内被比 物质升华界面温度低10 20'C的冷凝管表面所捕集而转化为冰，二是干燥结束 时间隔定时地关闭此阀lmin，如在规定时间内冻干箱内压力小于规定值，自动 判定冻干结束，反之继续冻干过程，三是冻干结束后关闭此阀，可使冻干箱进出 托盘和冷凝器除霜同时进行，减少辅助时间；冷凝器是一个捕集水蒸汽并转化为 冰的低温表面，防止水蒸汽直接进入真空泵。次隔离阀14起隔离作用。真空泵 13是预抽系统真空并达到工艺所要求的真空度，同时维持系统的全压强，物质 升华出来的不凝性气体也通过其来排除。冷冻系统简要如下冷冻系统由分别工作的冷/热媒装置、直接膨胀冷凝管、共用的一套或二套以上压縮机组所构成。冷/热媒装置由搁板19、加热器2、冷交换器3、管道泵4、 膨胀阀7、电磁阀8等所构成，其作用是搁板冷却由载体与循环的制冷工质进行 热量交换，而制冷工质输送由压縮机及膨胀阀节流作用，载体由管道泵输送冷量 至搁板使搁板温度降下来。搁板升温由加热器加热载体并由管道泵输送热量至搁 板使搁板温度升高，其目的是提供冻结物质内冰升华为水蒸汽的升华潜热 670kcal/kg。直接膨胀式冷凝管内制冷工质由压縮机、膨胀阀直接膨胀节流输送， 吸取冷凝管本身和升华水蒸汽的热量。现有冻干机冻干箱搁板和冷凝器的降温时应用容积式活塞型制冷压縮机按 所需工艺流程前后分别切换，即冷冻了冻干箱后再切换电磁阀进行冷冻冷凝器，尤其是冷凝器直接膨胀节流的冷凝管结构虽简单、经济，但有其缺陷1. 一次干燥期间其应对水蒸汽负荷的能力较差，即压縮机系统膨胀阀供液 量迟后于冻结制品所产生的升华水蒸汽负荷。要么加大制冷机的容量，然而过分加大又会使系统压缩机处于轻负荷或零负荷时产生不必要的能量损耗；2. 二次干燥期间来自干燥箱的冻结制品升华水蒸汽负荷慢慢地减少，直至最后压縮机处于零负荷状态。如果系统回气管路且近压縮机吸气端未安装气液分离器或气液分离器设计容积富裕量不足，冷凝器内未蒸发的一65'C —70'C低温氟 利昂液体(汽液混合物)较容易进入压縮机形成湿压縮而造成液击敲缸现象。如 果系统配有多套压缩机系统，可停止其中一台或以上压縮机工作，但由于冷凝器 内部分冷凝管的温度回升导致系统所对应的饱和蒸汽总压强升高，致使冻干系统 的干燥箱内的真空度有一定的波动，反而不利于干燥制品内的残余水份的快速逸 出；3. 二次干燥未期，由于系统回汽量的减少，冷凝器冷凝管内的由多次油循 环累计的润滑油在低温状态下粘度增加，使润滑油回流困难。又Pk/Po压縮比增 大，压縮机排气温度升高，排气阀片处温度约110'C 120'C，压縮机内润滑油 容易变性甚至碳化，造成压縮机曲轴箱内部油路堵塞，曲轴与活塞连杆轴承相互 咬住、及中压支管回汽量的减少而引发压縮机电机发热甚至烧损。4. 由于蒸发管内处于汽液两相状态，管内流阻增大，同一回路的进、出口 处温度差较大。因此，蒸发管长度方向冷凝水蒸汽的能力并不一致，造成水汽凝结器内冰霜不均匀的可能性增大。
技术实现思路
本技术的目的是专利技术一种能够对水汽凝结器降温的同时对冻干箱也进 行降温，停电时冻干过程不中断的设有冷媒循环系统的真空冷冻干燥机。为实现以上目的，本技术的技术方案是提供一种设有冷媒循环系统的真 空冷冻干燥机，包括冻干箱、加热器、排水阀、水汽凝结器、真空泵、次隔离阀、 放气阀、冷凝管、主隔离阀和搁板，搁板设于冻干箱内，搁板的一端与加热器连 接，冷凝管设于水汽凝结器内，主隔离阀连接冻干箱和水汽凝结器，真空泵通过 次隔离阀与水汽凝结器连接，放气阀连接冻千箱，放气阀和排水阀分别设于水汽 凝结器的上下端，其特征在于，加热器通过管道泵、阀门与换热器的上端一侧连 接，同时通过阀门、管道泵、阀门与冷凝管的一端连接，搁板的另一端通过阀门 与管道泵、阀门连接，同时通过阀门与冷凝管的一端连接，冷凝管的另一端与换 热器的上端另一侧连接，在水汽凝结器中设有辅助液氮冷阱，辅助液氮冷阱的一 端与气氮连接，另一端一路通过阀门与液氮连接，另一旁路通过阀门、调节阀和 电磁阀与液氮连接，液氮通过管道泵与换热器下端一侧连接，同时通过电磁阀和 调节阀与换热器下端一侧连接，调节阀通过控制器与换热器另一侧连接，调节阀 通过控制器与辅助液氮冷阱连接，气氮与换热器下端另一侧连接，安全阀设于换 热器一侧。所述的调节阀为PID调节阀。本技术取消了冷交换器、循环泵、水冷凝器、压縮机、膨胀阀，增加了 冷媒循环系统，以液氮一气氮(LN2—GN2)为间接冷源、同时内置或者外置串联 LN2冷阱作为捕捉少量有机溶剂，作为停电时备用冷阱以确保冻干过程不中断。本技术的优点是1. 由于没有相态变化，冷凝管外表面温度均匀，使冰霜基本一致，冷凝面 积100%有效。2. 载冷剂的热容量约为直接膨胀式的3倍，能适应一次干燥期间水蒸汽负 荷的急聚变动和水汽凝结器温度波动小。即系统始终保持最大水蒸汽流量kg/h 和最高的水汽凝结器冷凝效率。 3. 二次干燥期间，由于来自干燥箱内产生的水蒸汽负荷的慢慢地减少，可 以按需开或停液氮LN2换热器供冷，而不影响冻干系统(干燥箱内)的真空度。4. 即使供电系统发生短时停电、或供氮系统短时故障，冻干系统的维持时 间可达到20rain。即耐停电性能比直接膨胀式供液方式更好。5. 采用干燥箱的热源(载体)进行水汽凝结器的融霜+10(TC蒸汽除霜，大 大縮短除霜时间，而不需要热水喷淋+浸泡。6. 利用水汽凝结器冷源(载体)进行搁板温度的恒定，以缓解热媒循环系 统达到设定温度时停止加热器后所产生的余热或称热惯性，使搁板温度的继续上 升。附图说明图1为原真空冷冻干燥机结构示意图2为实施例1一种设有冷媒循环系统的真空冷冻干燥机结构示意图； 图3为实施例2 —种设有冷媒循环系统的真空冷冻干燥机结构示意图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术作进一步说明。 实施例l如图2所示，为本技术一种设有冷媒循环系统的真空冷冻干燥机结构示 意图，所述的一种设有冷媒循环系统的真空冷冻干燥机由冻干箱l、加热器2、 排水阀11、水汽凝结器12、真空泵13、次隔离阀14、放气阀15、 18、冷凝管 16、主隔离阀17和搁板19、管道泵20、 24、阀门21、 22、 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设有冷媒循环系统的真空冷冻干燥机，包括冻干箱（１）、加热器（２）、排水阀（１１）、水汽凝结器（１２）、真空泵（１３）、次隔离阀（１４）、放气阀（１５、１８）、冷凝管（１６）、主隔离阀（１７）和搁板（１９），搁板（１９）设于冻干箱（１）内，搁板（１９）的一端与加热器（２）连接，冷凝管（１６）设于水汽凝结器（１２）内，主隔离阀（１７）连接冻干箱（１）和水汽凝结器（１２），真空泵（１３）通过次隔离阀（１４）与水汽凝结器（１２）连接，放气阀（１５）连接冻干箱（１），放气阀（１５）和排水阀（１１）分别设于水汽凝结器（１２）的上下端，其特征在于，加热器（２）通过管道泵（２０）、阀门（２２）与换热器（３５）的上端一侧连接，同时通过阀门（２６）、管道泵（２４）、阀门（２５）与冷凝管（１６）的一端连接，搁板（１９）的另一端通过阀门（２１）与管道泵（２０）、阀门（２２）连接，同时通过阀门（２３）与冷凝管（１６）的一端连接，冷凝管（１６）的另一端与换热器（３５）的上端另一侧连接，在水汽凝结器（１２）中设有辅助液氮冷阱（３７），辅助液氮冷阱（３７）的一端与气氮（３８）连接，另一端一路通过阀门（３４）与液氮（３９）连接，另一旁路通过阀门（３４）、调节阀（３１）和电磁阀（２８）与液氮（３９）连接，液氮（３９）通过管道泵（２９）与换热器（３５）下端一侧连接，同时通过电磁阀（２７）和调节阀（３０）与换热器（３５）下端一侧连接，调节阀（３０）通过控制器（３３）与换热器（３５）另一侧连接，调节阀（３１）通过控制器（３２）与辅助液氮冷阱（３７）连接，气氮（３８）与换热器（３５）下端另一侧连接，安全阀（３６）设于换热器（３５）一侧。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑效东，
申请(专利权)人：上海东富龙科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]