CN101782310A - 一种冻干机钎焊板层 - Google Patents

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郑效东
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Abstract

本发明涉及一种冻干机钎焊板层，其特征在于，包括由左右方钢和前后方钢组成的方形框，所述方形框的上下两侧皆设有面板，面板之间设有交错排列的筋条，筋条与面板之间通过钎料相连接，所述筋条为矩形钢管。本发明中筋条采用矩形管的设计，摒弃了传统板层设计筋条采用实心方钢的设计，不仅大大降低了材料的用量，降低成本；更是提高了板层内部冷媒的传热效率，提高了板层温度的均匀性，对于冻干机整体性能的提高有了明显的帮助。

Description

一种冻干机钎焊板层
技术领域
本发明涉及一种冻干机钎焊板层，特别是真空冷冻干燥机的钎焊板层，属于真空冷冻干燥机技术领域。
背景技术
冻干机板层位于冻干箱内，其功能是放置冻干产品(例如生物药品、或装有生物药品的小瓶)进行冻干。板层被安置在垂直可升降机构内用于对小瓶进行压塞。
板层的另一个功能是进行冷媒(乙二醇、酒精、硅油等)与冻干产品的热交换。在预冻过程中，冻干产品中的水份首先被冻结。预冻结束后，冻干箱被抽真空使冻干产品中的水份得到升华。为了完成这个过程，一个外部冷却系统被用来向冷媒与冻干产品提供冷量。一个电加热器被用来提供升华过程所需的热量。
由于冻干过程发生在真空环境中，因此发生在冻干产品与冷媒之间的热量传递为热传导。板层表面应尽可能的平整使板层与冻干产品之间热传导尽量降低。良好的接触可以提高冻干产品与板层以及冷媒的热传导效果。
传统冻干机板层是由上下两块面板、筋条和用于密封的四周围护结构组成。实心筋条布置于两块面板之间用于形成冷媒流动的通道。一般来讲筋条与板层结合的类型有两种：一种类型为钩子焊，就是筋条被设计成锁扣形式分别焊接在两块面板上。另一种类型为塞焊，就是筋条首先焊接在一个面板上，然后在另一个面板对应筋条的位置钻孔塞焊，高出的焊疤被打磨和抛光。
上述两种板层结构的缺点是会导致在焊接点附近存在有热应力，焊接变形量比较大。为了降低这种热应力，需要使用较厚的面板和实心筋条。这使得板层拥有很大热质量，从而在预冻或升华干燥过程中浪费大量的能量。同时为了降低焊接变形量大对板层平整度造成的影响，所以在板层焊接结束，必须进行初步的整形，然后板层整体上机加工中心整体加工，对板层的上下两块面板进行机加工，每个面的切削量大约在1mm左右，这样一来不仅浪费了材料，更增加了板层制作的周期。不管是钩子焊还是塞焊，都是属于手工焊接，焊接质量直接取决于焊工水平的高低和工作态度是否认真，板层质量的稳定性比较差。
发明内容
本发明的目的是发明一种具有较高稳定性且节省材料的板层的冻干机钎焊板层。钎焊是一种金属热连接方法。真空钎焊是指在真空保护气氛下，将温度升至钎料熔化温度，利用液相的凝固以及和母材之间的扩散来实现金属间的连接。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种冻干机钎焊板层，其特征在于，包括由左右方钢和前后方钢组成的方形框，所述方形框的上下两侧皆设有面板，面板之间设有交错排列的筋条，筋条与面板之间通过钎料相连接，所述筋条为矩形钢管。
本发明中筋条采用矩形管的设计，摒弃了传统板层设计筋条采用实心方钢的设计，不仅大大降低了材料的用量，降低成本；更是提高了板层内部冷媒的传热效率，提高了板层温度的均匀性，对于冻干机整体性能的提高有了明显的帮助。
附图说明
图1为冻干机钎焊板层结构示意图；
图2为图1中A-A剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来具体说明本发明。
实施例
如图1所示，为冻干机钎焊板层结构示意图，所述冻干机钎焊板层包括由左右方钢1和前后方钢2组成的方形框，如图2所示，为图1中A-A剖视图，所述方形框的上下两侧皆设有面板5，面板5之间设有交错排列的筋条3，筋条3与面板5之间通过钎料4相连接。所述筋条3为矩形钢管，不仅大大降低了材料的用量，降低成本；更是提高了板层内部冷媒的传热效率，提高了板层温度的均匀性，对于冻干机整体性能的提高有了明显的帮助。所述钎料4可为上海大华新型钎焊材料厂生产的BNI2型镍基焊片。
制作时，将钎料4放置面板5和筋条3之间，将这种三明治式的组件放置在夹具中间。然后将其放入一个真空炉内，炉内的温度迅速上升到钎料4的熔点温度，在此温度下保温一定时间，接着炉内的温度自然冷却到大约400℃。组件通过进气进行淬火并快速冷却到室温。最后利用实心筋条将四周焊好密封。
与原有传统的板层焊接方法相比较，真空钎焊具有非常显著的优点，具体对照表如下：
  参数及说明   真空钎焊   手工焊接(钩子焊、塞焊)
变形   在钎焊过程中，基体金属不熔化，因此钎焊后可以保证零件原有的形状 焊接产生大量的热量，整体变形大
  基体金属的   基体加热温度较低，基体金属的   基体的加热温度较高，因此基体
  物理化学性能   物理化学性能不发生影响或影响很小   金属的物理化学性能发生影响
热处理   真空钎焊和材料退火、淬火工艺可同时进行 热处理必须单独进行
  参数及说明   真空钎焊   手工焊接(钩子焊、塞焊)
成本 由于真空钎焊采用满焊，强度高，板层上下面板可以采用3mm   传统板层设计上下面板厚度通常依据板层面积的大小选用4-8mm，用料大大增加
  冷媒(硅油)用量   由于上下面板之间的间距缩短，冷媒(硅油)节省20％左右   上下面板间距大，冷媒(硅油)需用量大
  板层温度均匀性 ±0.5℃ ±1℃
  热传导效率   高   低
  板层平整度   ±0.3mm/m   ±0.5mm/m

Claims (1)

1.一种冻干机钎焊板层，其特征在于，包括由左右方钢(1)和前后方钢(2)组成的方形框，所述方形框的上下两侧皆设有面板(5)，面板(5)之间设有交错排列的筋条(3)，筋条(3)与面板(5)之间通过钎料(4)相连接，所述筋条(3)为矩形钢管。
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